无人机(jī)动力系(xì)统
航空器的发动机以及保证发动机正常工作(zuò)所必需的系统和附件的总称
无(wú)人机使(shǐ)用的动力装置主要有活塞发动机、涡喷发(fā)动机、涡扇发动机、涡桨(jiǎng)发动机、涡轴(zhóu)发动机、冲(chōng)压发动机、火箭(jiàn)发(fā)动机。电动机等(děng)。目前主流的民用无人机采用的动力(lì)系(xì)统通常为活塞式发(fā)动机(jī)和电动机(jī)两种。
活塞(sāi)式
活塞式发动机也叫复式(shì)发动机,由(yóu)气(qì)缸、活塞、连(lián)杆、曲轴、气(qì)门机构、螺旋桨减速器、机匣等组成主要结构。活塞(sāi)式发(fā)动机属(shǔ)于内燃机,它通过燃(rán)料在气缸内的燃烧,讲热能转(zhuǎn)变(biàn)为机械能。活(huó)塞式发动机系(xì)统(tǒng)一般(bān)由发动机本体、进(jìn)气系统、增压器、点火系统、燃油系统、启动系统、润滑系统以及(jí)排气系统构成。
1.进(jìn)气系统
进(jìn)气系统(tǒng)是活(huó)塞式发动机的动脉,为发动机(jī)提供燃烧做(zuò)功(gōng)所需的清洁空气和燃(rán)料,并且油气的混合也(yě)是在这(zhè)里(lǐ)完成。活(huó)塞(sāi)式发(fā)动(dòng)机进气系统(tǒng)的作用是:将外(wài)部空气和燃油混合,然后把油气混(hún)合物送到发生然手(shǒu)的气缸(gāng)。外部(bù)空气从发动(dòng)机(jī)罩前(qián)部的进气口(kǒu)进入进气系统。这个(gè)进(jìn)气(qì)口(kǒu)通常会包含(hán)一(yī)个阻止灰(huī)尘(chén)和其他(tā)外部物体(tǐ)进入的空气过滤器。
小型(xíng)活塞式发(fā)动机通常使用(yòng)两种类型(xíng)的(de)进气(qì)系统:
(1)汽化器系统
汽(qì)化器本质(zhì)上是一根管子(zǐ)。管子中(zhōng)有一个可调(diào)节板,称作(zuò)节流板,它控制着通(tōng)过管子的气流(liú)量。管子中有一点(diǎn)较窄,称(chēng)作文丘(qiū)里管,在(zài)此(cǐ)窄道中气体流速变快,压力变小。该(gāi)摘到中有一个小孔,称作喷(pēn)嘴,汽化器通过它在低压时(shí)吸入燃(rán)料。
(2)燃油(yóu)喷射系统
燃油喷射(shè)系统即电子燃油喷射控制系统,以(yǐ)一个电子控制装置为(wéi)控(kòng)制中心,利用安(ān)装在发动机(jī)不同部(bù)位上的各种传(chuán)感器,测得发动机(jī)的各(gè)种(zhǒng)工作参数,按照在电脑(nǎo)中设定的控(kòng)制(zhì)程(chéng)序,通过控制喷油器,精(jīng)准地控(kòng)制喷(pēn)油量,使发动机在各种工况下都能获得(dé)最佳浓度(dù)的混(hún)合气(qì)。
2.增(zēng)压器
增压器是一种(zhǒng)用于(yú)活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燃料的燃烧,由于在一定大气压力下单位空气的含(hán)氧量是固(gù)定的,同时一(yī)般的自然进气发动(dòng)机是依靠活塞运动(dòng)产生的压力差(chà)将空气或空气与燃油(yóu)的混合气吸进气缸,压力差有其上限(xiàn),使得自然(rán)进气发(fā)动机的(de)动力被大气压力局限,所以有了增(zēng)压器(qì)的使(shǐ)用。装设(shè)增压器能提高(gāo)发动机进(jìn)气的压力,以增加(jiā)其中氧气的(de)含量,通常可(kě)以使同(tóng)排气量(liàng)的发动机增加20%~50%甚至(zhì)更(gèng)高的(de)输出马力;最新的增压器技术,能大幅(fú)降低(dī)油耗。
3.点火系统(tǒng)
点火系统是用于点燃燃料-空(kōng)气混(hún)合的系(xì)统。点火系统应产生(shēng)足够能量的高压(yā)电流,准时和可靠(kào)地(dì)在火花塞两电(diàn)极间击穿,使火花(huā)点燃(rán)发动机(jī)气缸内的混合气,并嗯呢该自动调整提前点火(huǒ)角(jiǎo),以适应(yīng)发动(dòng)机不同工(gōng)况的需求。
点火(huǒ)系(xì)统的种类繁(fán)多。早期的航空活塞发动(dòng)机采用由飞(fēi)轮磁电机、点火线(xiàn)圈、白金触电断电器(qì)和火花塞组(zǔ)成的点火系统。随着电子技术的(de)发展,当(dāng)前的无人机(jī)活塞发动机多(duō)采用(yòng)可控硅无触点电容放电式(shì)点火系(xì)统。电容(róng)放电式点(diǎn)火系统由霍尔效应传感器、点火控(kòng)制盒、点火线(xiàn)圈和火(huǒ)花塞组(zǔ)成。
4.燃油系统
活塞式发动机燃油(yóu)系(xì)统由邮箱、油(yóu)泵、燃(rán)油过(guò)滤器(qì)、汽化器或燃(rán)油喷射(shè)系统(tǒng)组成。燃油(yóu)系统是设计用来提供持续(xù)的从油(yóu)箱到发动机的洁净燃(rán)油流量。燃油(yóu)在所有发动机功率、高度(dù)、姿态和所(suǒ)有(yǒu)核准的飞行机动条(tiáo)件下必须能够供给发动机。无人机系统一般使用两种常(cháng)规类(lèi)别的燃油(yóu)系统:重力馈送系统和燃油泵系统。重力馈送系(xì)统使(shǐ)用(yòng)重力来把燃油从(cóng)油箱输送到发动机。如果飞机的设计(jì)不能(néng)用重力输(shū)送燃油,就要安装燃油泵。
5.启动系(xì)统
要使发动机(jī)由静止状(zhuàng)态(tài)过渡到工作状态,必须先用(yòng)外力转动发动(dòng)机的曲(qǔ)轴,使活塞做往(wǎng)复运动,气缸内(nèi)的可燃混(hún)合气体燃烧膨胀做功,推动活塞(sāi)向下运动使(shǐ)曲轴旋转,发动机才能自(zì)行运转,工作循环才(cái)能(néng)自(zì)动进行。因此,曲轴在外力作用下(xià)开始转动到发动机开始自动运转的全过程,称为发动机的启动。完成启动过程所需的装置,称为发动机的启动(dòng)系统。
不同型号发动机启动系统的(de)结(jié)构形(xíng)式存在区别,但基本原(yuán)理都是(shì)类似的(de)。大型(xíng)活塞发(fā)动机启动(dòng)系统的部件(jiàn)均安装(zhuāng)在发动机上或(huò)其附近(jìn),与发动机有关部件连接传(chuán)动。气缸总容积小于500ml的(de)活(huó)塞(sāi)发动机多采用独立式启动系统。

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