无人机动力(lì)系统(tǒng)
航空器(qì)的发动(dòng)机以及保(bǎo)证发动(dòng)机正常工作所必(bì)需的系统和附件(jiàn)的总称
无人机使用(yòng)的动力装(zhuāng)置主要有活塞发动机、涡喷发动(dòng)机、涡扇发动机、涡(wō)桨发动(dòng)机、涡轴发动机(jī)、冲压发动(dòng)机、火箭发(fā)动机。电动机等(děng)。目(mù)前主流的民用无人机采用的动力系(xì)统(tǒng)通常为活塞(sāi)式发动机和电动机(jī)两(liǎng)种。
活塞式
活塞(sāi)式发(fā)动机(jī)也叫(jiào)复(fù)式发(fā)动机,由气缸、活(huó)塞、连杆、曲轴、气门(mén)机构、螺旋桨(jiǎng)减速(sù)器、机匣等组成主要结(jié)构。活塞(sāi)式发动机属于内(nèi)燃机,它通过燃料在气缸内的燃烧,讲热能转变为(wéi)机械能(néng)。活塞式发动机系(xì)统一般由发(fā)动机本体、进气系统、增(zēng)压器、点火系统、燃油系统、启动系统(tǒng)、润(rùn)滑系统以及排(pái)气系统(tǒng)构成。
1.进气系统
进气系统是活塞式发(fā)动机的动脉,为发动机提(tí)供燃烧做功所需(xū)的清洁(jié)空气和(hé)燃料,并且油气的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(qì)和燃油混合,然(rán)后把(bǎ)油(yóu)气混合(hé)物送到发生然手的(de)气缸。外部空气从发动机罩(zhào)前部(bù)的进气口进入进气系(xì)统。这个(gè)进气口(kǒu)通(tōng)常会包含(hán)一个阻止灰尘(chén)和其他外部物体进入的空(kōng)气过(guò)滤器。
小(xiǎo)型(xíng)活塞式发动机(jī)通常使用两种类型的进气系统:
(1)汽化器(qì)系统
汽(qì)化器本质上是一根管子。管子中有一个可调节板,称作节流板(bǎn),它控制着(zhe)通过管(guǎn)子的气流量。管(guǎn)子中有一点较窄,称作文丘里管,在此(cǐ)窄道中气体流速变快(kuài),压力(lì)变小。该摘到中有一个(gè)小孔(kǒng),称(chēng)作喷嘴,汽化器通过(guò)它在低压时吸入(rù)燃(rán)料。
(2)燃油喷射系(xì)统
燃油喷射(shè)系统(tǒng)即电子燃油喷射控制系(xì)统,以一个电子控制装置为控制中(zhōng)心,利用安装在发(fā)动(dòng)机(jī)不同部(bù)位上的各(gè)种(zhǒng)传感器,测得发动机的各(gè)种工作参数,按照(zhào)在电脑中设定的控制(zhì)程序,通过控制喷(pēn)油器,精准地控制喷油量,使(shǐ)发动机在各(gè)种工(gōng)况下都能获得最佳浓度的(de)混合气。
2.增压器
增压器是一种用于活塞式发动机的辅助装(zhuāng)置。发动(dòng)机产生动力的条件是(shì)空气中(zhōng)氧与燃(rán)料(liào)的燃烧,由于在一定大气压力下单(dān)位空气的含氧量是固定的,同时一般的自然(rán)进(jìn)气(qì)发(fā)动(dòng)机(jī)是依靠活塞运动产(chǎn)生的(de)压力差将空气或空气(qì)与(yǔ)燃油(yóu)的混合(hé)气吸进气(qì)缸,压力差(chà)有其上限,使得自然进气发动机的动力被大气压力局限(xiàn),所以有了(le)增(zēng)压器的使用。装设增压器能提高(gāo)发(fā)动机进气(qì)的压力,以增加(jiā)其中氧气的(de)含量,通(tōng)常可以使同(tóng)排气量的发动机增加20%~50%甚(shèn)至(zhì)更高(gāo)的输出马力(lì);最(zuì)新的增压器技术,能大幅降低油(yóu)耗。
3.点(diǎn)火系统
点火(huǒ)系统(tǒng)是用于(yú)点燃燃料-空气混合的系(xì)统。点(diǎn)火系统应产生足够能(néng)量的高压电流,准时(shí)和可靠地在火花塞(sāi)两电极间击穿,使火花点燃发动机(jī)气(qì)缸内的混合(hé)气(qì),并嗯呢该自动(dòng)调整(zhěng)提(tí)前点火(huǒ)角,以适应发动机不同工况的需(xū)求。
点火系统的种(zhǒng)类繁多。早期的航空活(huó)塞发动(dòng)机采用(yòng)由飞轮磁电机、点火(huǒ)线圈、白金触电断电器(qì)和火花塞组成的点(diǎn)火系统。随着电子技(jì)术的发展,当前的(de)无人机活塞发(fā)动机多采用(yòng)可控(kòng)硅(guī)无(wú)触点电容放电式点(diǎn)火系统。电容放电式点火系(xì)统(tǒng)由(yóu)霍尔效应传(chuán)感器、点(diǎn)火控制盒、点火线圈和(hé)火花塞组成。
4.燃油系统
活塞式发动(dòng)机燃油系统由邮箱、油泵、燃油(yóu)过滤器、汽化器或(huò)燃油喷(pēn)射系统组成。燃油(yóu)系统是(shì)设计用来提供(gòng)持续的(de)从油箱到发(fā)动机的洁净燃油流量。燃(rán)油在所(suǒ)有发动机功率(lǜ)、高度、姿态和所有核准的飞行(háng)机动(dòng)条件下必(bì)须(xū)能够供(gòng)给(gěi)发动机。无(wú)人(rén)机系(xì)统一(yī)般使用两种常规类别的燃油系统:重力馈送系统和燃(rán)油泵系统。重力馈送系(xì)统(tǒng)使用重力(lì)来把(bǎ)燃油从油箱输送到发动机。如果(guǒ)飞机的设计不能用重力输送燃油(yóu),就要安装燃油泵。
5.启动系统
要使发动机由静止(zhǐ)状态过渡到(dào)工作状态,必须(xū)先(xiān)用(yòng)外(wài)力转(zhuǎn)动发动机的(de)曲轴,使活塞(sāi)做往复运动(dòng),气(qì)缸内的(de)可燃(rán)混合气体燃烧(shāo)膨胀做功,推动活(huó)塞向下运动使曲轴旋转,发动机才能自(zì)行运转,工(gōng)作循环才能自动进行。因(yīn)此,曲轴在外力作(zuò)用下(xià)开始(shǐ)转动到(dào)发动机开始自(zì)动运(yùn)转的全过程,称为发动机的启动。完成启动过(guò)程所(suǒ)需的装置,称为发动机的启动系统。
不同型(xíng)号发动机启动(dòng)系(xì)统的结构(gòu)形(xíng)式(shì)存在区别(bié),但基本原理都是类(lèi)似的。大型活塞发动机启动系统的部件均安装在发动机上(shàng)或其附近,与(yǔ)发动机有关部件连接(jiē)传动。气(qì)缸总容积小于(yú)500ml的活塞发动机多采(cǎi)用独立式启(qǐ)动(dòng)系统(tǒng)。

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