|
今天稍缓下来，咱们先聊哪个呢？这次航展上要说头彩的当然是歼20，可是它的每一颗铆钉都被大家爆炒了多少回。再找找看…今年的珠海航展，曝光率仅次于歼20的就是中国无人机。而大家知道，无人机的主要技术就是两项，传感器和动力。美国的《无人机系统路线）》就指出：“推进技术和处理器技术是无人机的两大关键技术。”那么这次，偏爱航空发动机的兵器迷，就来聊聊无人机的动力之一——航空（重油）活塞发动机。 第一个问题，是航空汽油普遍含铅，准确的说是四乙基铅（Tetra-ethyl lead，缩写TEL）。四乙基铅可以提高燃料的辛烷值,提高燃油的闪点，防止发动机内发生爆震，让发动机使用更高的压缩比，进而改善汽车发动机效率和功率。但是，过度接触四乙基铅，可以造的神经中毒导致的的全身性疾病，重者可昏迷致死，且有致癌嫌疑，对有害。 举例来说，在航空汽油品牌中，Avgas 100LL 是比较常用的，每加仑最大含铅量为2克。含铅较低的有Avgas 80/87 航空汽油，1加仑最大含铅量降低为0.5克，但也降低了辛烷值，因此只用于压缩比低的引擎。而Avgas 100/130 航空汽油辛烷值较高，同时每加仑最大含铅量达到4克，正逐渐被Avgas 100LL替代。 航空重油没有含铅汽油的铅添加剂，也不存在无铅汽油气锁的问题，且闪点和燃点都比汽油高，在遇到意外情况后发生燃烧和爆炸的概率大大降低，因此安全性比航空汽油有很大提高，存储运输都更方便。同时，美军军用飞机采用煤油燃料是很多的，大量使用的Jet A、Jet A1、JP-5和JP-8，都是以煤油为主的燃料。比如JP-5，是煤油混合少量汽油制成， 是美军涡轮动力飞机的标准燃料之一。采用重油作为中小型无人机燃料，对减少军用后勤保障负担也有好处。再加上，与功率相同的活塞发动机与喷气发动机相比，具有体积小，重量轻，升功率高，结构简单，操作维护方便等诸多优点，作为中小型无人机的动力，整体上仍然有优势。西方航空强国们终于在上世纪末启动了重油活塞发动机的研制。 1994 年，美国NASA 开始实施一项通用航空推进计划GAP，为未来价格低廉的通用轻型飞机提供动力技术。对于2010 年后的GAP、无人机UAV 动力规划，首次提出了开发重油航空发动机HFE（Heavy fuel engine)的概念。此概念的提出是基于满足美国新的适航安全标准（FAA规范）要求，以及使用成本和军用后勤保障简化的需要。而英法等国也在开发重油活塞发动机的无人机。1999年，法国莫兰-雷诺公司开发中偶遇活塞发动机的过程中，甚至宣称十年内取消航空汽油。当然后来并没有实现，但中小型无人机燃料从汽油向重油过渡的趋势已经愈发明显。 发动机做功，需要将燃料通过喷嘴喷成颗粒度非常细的雾状，才能与空气充分混合，达到良好的燃烧效果。雾化燃料与空气混合气的形成质量，对于动力性、经济性和排放性都有至关重要的作用。而重油，特别是柴油，比汽油的黏度高，低温流动性差。这造成重油的雾化效果要比汽油差，影响了燃烧效果，甚至导致发动机启动困难。实现重油的可靠雾化及高效的燃烧组织，成为航空重油活塞发动机的核心技术之一。 化油器渐改 辅助预热：两冲程活塞发动机大多采用化油器供油方式，而直接采用现有化油器很难保证重油的可靠雾化和合理燃烧。因此可以对进气系统、化油器、点火系统设计更改，同时增加辅助起动的预热系统，改善燃料的流动性。这种改进方式中，具有代表性的是德国3W公司的重油发动机方案，对进气系统采用加速管；泵膜式化油器进行改进，工作方式接近于机械喷射系统；曲轴箱预热；压缩比降低；起动加入预热塞；点火系统更改，能量增加。这种方法的缺点是，增加的附件多，修改设计复杂，实现上比较困难。 机械喷射系统：即放弃化油器方式，供油方式直接改由发动机附属机械机构驱动，完成燃油的缸内直接喷射和流量调节功能。比如美国XRDi公司的重油解决方案，采用了MCDI 机械燃油直喷系统和点燃方式，燃油直接喷到发动机缸内，实现-30℃条件下无辅助预热装置的可靠起动。这种方法的缺点是：需要单独的机械喷射调节和驱动装置，整体设计比较复杂，成本较高。而且机械调节系统调节范围有限，自由度和灵活性差，适应范围受限。 电控燃油喷射系统：熟悉汽车的同学对这个词不陌生。对的，就是借鉴汽车工业的电喷技术，对航空活塞发动机进行改进设计。电喷的调节范围大，控制自由度和灵活度高于机械喷射。比如澳大利亚Orbital 公司的AADI（Air Assistant Direct Injection） 空气辅助喷射系统，采用一体化喷嘴，使用高压空气对燃油颗粒进行冲击，实现燃油的充分雾化。并通过调整辅助空气压力和夹入空气时间，可以得到不同雾束形状，适应不同的燃烧室形状和火花塞位置。 脑洞大开的NWUAV，果真买了喷墨打印机的首席大牛HP 公司有关喷墨技术的5 项专利，并在此基础上开发了微机电MEMS的电控燃油喷射系统。该系统有类似喷墨打印机的微通道喷射结构，直接控制喷射液滴数目，实现了喷油量的精确控制，其喷射雾化效果出奇的好，而且提高了燃料的经济性，同时还可以适用于汽油、柴油、航空煤油以及重油等多种燃料，同时功耗非常低，最大不超过10W，对于小型无人机动是非常不错的选择。 由于高空环境下空气稀薄，密度和温度下� |
热点资讯 * 以人为本 * 关注民生