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航(háng)空知识手册之(zhī)三(sān):无人机动力系统

无人机动力系统

航空器的(de)发动机以及保证发动机正常工作所必需的系统和附件(jiàn)的总称

无人机使用的动力装置主(zhǔ)要有活塞(sāi)发动机、涡喷发动机、涡扇发(fā)动机、涡桨发动机、涡(wō)轴发(fā)动机、冲压(yā)发动(dòng)机、火箭发动机(jī)。电动机等(děng)。目(mù)前(qián)主流的民用无(wú)人机采用的动力系统(tǒng)通常为活塞式发动机和电动机两种。

活(huó)塞式

活塞式发动机也叫复式(shì)发动机(jī),由气缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构(gòu)、螺旋桨减速器、机匣等组成主要结构。活塞(sāi)式发(fā)动机(jī)属于内燃机,它通过燃料在气缸(gāng)内的燃烧(shāo),讲热能(néng)转变为机械能(néng)。活塞式发(fā)动机(jī)系(xì)统一(yī)般由(yóu)发动机本体、进气系统、增压器、点(diǎn)火系统、燃油系统、启(qǐ)动系统、润滑系统以及排气系统构成。

1.进气系统

进气系统(tǒng)是活塞式(shì)发(fā)动(dòng)机的动脉,为(wéi)发动机提供燃烧做功所需的清洁空气和(hé)燃(rán)料,并且油气的(de)混合也是在这里完成。活塞式发动机进气系(xì)统的作用是:将外部空气和(hé)燃油混合,然(rán)后把油气混(hún)合物送(sòng)到(dào)发(fā)生然手的(de)气缸。外部(bù)空(kōng)气从发动机罩前部的(de)进气口进入进气系统。这个进气口(kǒu)通常会包含(hán)一个阻止灰尘和其他外部物体进入的空(kōng)气过滤器。

小型活塞式发动机通常使用两种(zhǒng)类型的(de)进气系统:

1)汽化器系统(tǒng)

汽(qì)化器本质上是一根(gēn)管子(zǐ)。管子中有(yǒu)一个可调节板,称作节流板,它控制着通过管子的(de)气流量。管子中(zhōng)有一点较窄,称作文丘里管(guǎn),在此窄(zhǎi)道中气体(tǐ)流(liú)速变快,压(yā)力(lì)变小。该摘(zhāi)到(dào)中有一个小孔,称(chēng)作喷嘴,汽(qì)化器通过它(tā)在低压时吸(xī)入燃料。

2)燃(rán)油喷(pēn)射系(xì)统

燃油喷射系统即电子燃油喷(pēn)射控制系统,以一个电(diàn)子(zǐ)控(kòng)制装(zhuāng)置为控制中心,利用安装在发动机不同部(bù)位上的(de)各种传感器,测得发动机的各种(zhǒng)工作参数,按照(zhào)在电脑中设定的控制程序,通过控制喷油器,精(jīng)准地控制喷油量,使发动机在各(gè)种工况下都能获得(dé)最(zuì)佳浓度的混(hún)合气。

2.增压(yā)器

增(zēng)压器是(shì)一(yī)种用(yòng)于活(huó)塞式发动机的辅助装置。发动机产生动力的条件是空气中氧与(yǔ)燃料的燃烧(shāo),由于在一定大气压(yā)力下单位(wèi)空气的含氧(yǎng)量(liàng)是固定(dìng)的(de),同时一般的自然进气(qì)发动机是依(yī)靠活塞运动产生的压力差将空气或(huò)空气与燃油的混合气(qì)吸进气缸,压力差有其上(shàng)限,使得自然进气发动(dòng)机的动力被大气压(yā)力局限(xiàn),所以有了增压器的使(shǐ)用。装设增压器能提高(gāo)发动(dòng)机进气的压力(lì),以增加(jiā)其中氧(yǎng)气(qì)的含量,通常可(kě)以使同排气量的发动机增加(jiā)20%~50%甚至更高的输出马力;最新的增压器技术,能(néng)大幅降低油耗。

3.点火系统

点(diǎn)火(huǒ)系统是用(yòng)于点(diǎn)燃燃料-空气混(hún)合(hé)的系统。点(diǎn)火系统应产生足够能量的高压电流,准时(shí)和可靠地在火花(huā)塞两电极间击穿,使(shǐ)火花点(diǎn)燃发动机气缸内的混合(hé)气,并嗯呢该自动(dòng)调整提前点(diǎn)火角,以适应发动机不同工况的需求。

点火(huǒ)系(xì)统的种类繁多。早期的航空活塞(sāi)发动机采用(yòng)由飞(fēi)轮磁电机、点火(huǒ)线圈(quān)、白金触电(diàn)断(duàn)电器和火花塞组成的(de)点火系统。随着(zhe)电子技术的发展,当前的(de)无人机活(huó)塞发动机(jī)多采用可(kě)控硅无触点电容放电式点火系统。电容放电式点火系统由霍尔效应传感器、点(diǎn)火控制盒(hé)、点火线(xiàn)圈(quān)和(hé)火(huǒ)花塞(sāi)组成。

4.燃(rán)油系(xì)统

活(huó)塞式(shì)发(fā)动机燃油系(xì)统由邮箱、油泵、燃油(yóu)过(guò)滤(lǜ)器、汽化器或燃油(yóu)喷(pēn)射系统组成(chéng)。燃油系(xì)统是设计用来提(tí)供持续的从油箱到发动机(jī)的洁净燃油流量(liàng)。燃油(yóu)在所有发动机功率、高度、姿态和所(suǒ)有核准的飞行机动条件下必(bì)须(xū)能够供给发动机。无人机系统一(yī)般使(shǐ)用两种常(cháng)规类别的燃(rán)油系统:重力馈送系统和燃油泵系(xì)统。重力馈送系统使用重力来把燃油从油箱输送到(dào)发动(dòng)机。如果飞(fēi)机的设(shè)计不能(néng)用(yòng)重力输(shū)送燃油,就要安装燃油泵。

5.启动系统

要使发动机由静(jìng)止状(zhuàng)态过渡(dù)到工作(zuò)状态(tài),必须(xū)先(xiān)用(yòng)外力转动发动机的曲轴,使活塞做往复运动,气缸内的可燃(rán)混合气体燃烧膨胀做(zuò)功,推动(dòng)活塞向下运动使曲轴旋转,发动(dòng)机才能自行运转,工(gōng)作循环才(cái)能自动进(jìn)行。因此,曲轴在外力作(zuò)用下开始转动到发动机开始自动运转的全过程(chéng),称(chēng)为发动机的启动。完成启动(dòng)过(guò)程所需的装置,称为发(fā)动(dòng)机(jī)的启(qǐ)动系统(tǒng)。

不同型号发动机启动系(xì)统的结构(gòu)形(xíng)式(shì)存在(zài)区(qū)别,但(dàn)基本原理都是(shì)类似的。大型活塞发(fā)动机(jī)启动系统的部件均安装(zhuāng)在发动机上(shàng)或其(qí)附近,与(yǔ)发动机有(yǒu)关部件(jiàn)连接(jiē)传动。气缸总容积小于500ml的活塞发动机多采(cǎi)用(yòng)独立式启动系统。

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