無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)課件：無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)

無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)概述第一節(jié)電動(dòng)機(jī)第二節(jié)

活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)第三節(jié)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)第二節(jié)動(dòng)力系統(tǒng)概述3.1.1電池類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)組成1.無(wú)刷電機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)提問(wèn)？

1)電池

2)無(wú)刷電機(jī)

3)電調(diào)

4)平衡充電器

5)傳動(dòng)系統(tǒng)3.1.1電池類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)組成2.空心杯有刷電機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)

1)空心杯有刷電機(jī)

2)MOS管

3)電池

4)平衡充電器1-后蓋，2-接線端子，3-電刷端蓋，4-電刷，5-換向器，6-杯形繞組（轉(zhuǎn)子），7-轉(zhuǎn)軸，8-墊圈，9-滑動(dòng)軸承，10-外殼，11-磁鐵（定子），12-法蘭，13-定位環(huán)3.1.2燃油類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)組成1.燃油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)概述2.燃油系統(tǒng)3.滑油系統(tǒng)4.傳動(dòng)系統(tǒng)齒輪傳動(dòng)平面齒輪傳動(dòng)空間齒輪傳動(dòng)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)傳遞相交運(yùn)動(dòng)傳遞交錯(cuò)軸運(yùn)動(dòng)內(nèi)嚙合外嚙合齒輪齒條內(nèi)嚙合外嚙合齒輪齒條直齒斜齒交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)蝸桿渦輪準(zhǔn)雙曲面齒輪曲線齒人字齒齒輪運(yùn)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)概述3.1.3發(fā)動(dòng)機(jī)的種類(lèi)1.按能量來(lái)源分類(lèi)圖3-3無(wú)人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型3.1.3發(fā)動(dòng)機(jī)的種類(lèi)2.按推進(jìn)動(dòng)力產(chǎn)生原理分類(lèi)

2）間接反作用力發(fā)動(dòng)機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛機(jī)的螺旋槳旋轉(zhuǎn)對(duì)空氣作功，使空氣加速向后(向下)流動(dòng)時(shí)，空氣對(duì)螺旋槳產(chǎn)生反作用力來(lái)推進(jìn)無(wú)人機(jī)。這類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)有活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪螺旋槳風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)等。

1）直接反作用力發(fā)動(dòng)機(jī)是利用向后噴射高速氣流而產(chǎn)生向前的反作用力來(lái)推進(jìn)無(wú)人機(jī)。直接反作用力發(fā)動(dòng)機(jī)又叫噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，這類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)包括渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。動(dòng)力系統(tǒng)概述3.1.4發(fā)動(dòng)機(jī)的功能和要求發(fā)動(dòng)機(jī)的基本功用是為無(wú)人機(jī)提供動(dòng)力，以確保重于空氣的無(wú)人機(jī)能夠穩(wěn)定、可控、可持續(xù)地在空中飛行。評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)品質(zhì)的主要指標(biāo)有性能參數(shù)、可靠性、耐久性等。其基本要求歸結(jié)如下：

5.維修方便4.工作安全可靠、壽命長(zhǎng)

3.體積小

2.耗能小

1.功率重量比大3.3活塞發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型1工作原理3結(jié)構(gòu)組成23.3活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)至今20世紀(jì)40年代20世紀(jì)30年代第一臺(tái)重75kg，功率12hP?；钊桨l(fā)動(dòng)機(jī)+螺旋槳的組合成為飛機(jī)固定的推進(jìn)模式。

飛機(jī)性能迅猛發(fā)展，速度達(dá)到700～800km/h，高度達(dá)到10000m以上。諸多原因決定了活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)+螺旋槳的推進(jìn)模式的終結(jié)。由于造價(jià)低、易于維修等優(yōu)點(diǎn)仍用于一些初級(jí)教練機(jī)和小型運(yùn)輸機(jī)上，多為氣冷式小功率活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)?；钊桨l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展史國(guó)外

美國(guó)的“輝光”無(wú)人機(jī)的動(dòng)力裝置就采用了萊康明公司生產(chǎn)的0-235-C型四缸對(duì)置活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。

俄羅斯蘇霍伊設(shè)計(jì)局設(shè)計(jì)的蘇-49初級(jí)教練機(jī)安裝有一臺(tái)M-9F型9缸氣冷活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，功率420hp。國(guó)內(nèi)

我國(guó)現(xiàn)役運(yùn)5、運(yùn)5B、初教6飛機(jī)上的動(dòng)力裝置均為活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。西北工業(yè)大學(xué)研制的輕型近距無(wú)人戰(zhàn)術(shù)偵察機(jī)ASN-206。活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀3.3活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)人戰(zhàn)術(shù)偵察機(jī)

可用于晝夜空中偵察、戰(zhàn)場(chǎng)偵察、目標(biāo)定位、炮火定位、邊境巡邏、核輻射取樣、空中攝影和探礦以及電子戰(zhàn)等。該型無(wú)人機(jī)動(dòng)力裝置為一臺(tái)水平對(duì)置、氣冷、四缸、二行程、功率為51hp的HS700型活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。ASN-2063.3活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)1.類(lèi)型二行(沖)程發(fā)動(dòng)機(jī)四行(沖)程發(fā)動(dòng)機(jī)只是在過(guò)去的少數(shù)飛機(jī)上采用過(guò)。目前使用的全部航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。3.3.1活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的類(lèi)型與結(jié)構(gòu)②按形成混合氣方式分：汽化器式、直接噴射式①按所用燃料分：輕油、重油（1）四行程的類(lèi)型1.類(lèi)型汽化器式燃油系統(tǒng)簡(jiǎn)圖直接噴射式燃油系統(tǒng)簡(jiǎn)圖③按混合氣著火方法分：點(diǎn)燃式、壓燃式④按冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)方法分：氣冷式、液冷式（1）四行程的類(lèi)型4.1.2活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)

氣冷式液冷式⑤按汽缸排列方式分：直列型、星型（1）四行程的類(lèi)型H型X型直立型

對(duì)立型

V型W型1.類(lèi)型星型

單排雙排③按混合氣著火方法分：點(diǎn)燃式、壓燃式②按形成混合氣方式分：汽化器式、直接噴射式①按所用燃料分：輕油、重油④按冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)方法分：氣冷式、液冷式⑤按汽缸排列方式分：直列型、星型⑥按空氣進(jìn)入汽缸前是否增壓分：吸氣式、增壓式（1）四行程的類(lèi)型1.類(lèi)型星型、單排、九汽缸、氣冷式的四行程活塞發(fā)動(dòng)機(jī)2.結(jié)構(gòu)組成①氣門(mén)機(jī)構(gòu)②氣缸③活塞④曲軸⑤連桿⑥機(jī)匣①氣門(mén)機(jī)構(gòu)：由曲軸帶動(dòng)，按照氣缸的工作次序，控制進(jìn)、排氣門(mén)適時(shí)地打開(kāi)和關(guān)閉。凸輪盤(pán)氣門(mén)彈簧氣門(mén)推筒推桿搖臂②氣缸：燃油和空氣組成的混合氣進(jìn)行燃燒的地方。散熱片進(jìn)氣口電嘴孔冷氣嘴孔氣缸頭氣缸筒排氣口電嘴：適時(shí)高壓放電，點(diǎn)燃汽缸中的新鮮混合氣。電嘴亦稱(chēng)為火花塞。電嘴孔中央極旁極電嘴間隙氣缸排列次序螺旋槳旋轉(zhuǎn)方向③活塞：用來(lái)承受混合氣燃燒后所產(chǎn)生的壓力，在氣缸內(nèi)來(lái)回移動(dòng)作功。活塞漲圈活塞銷(xiāo)④曲軸：支承在機(jī)匣內(nèi)，把活塞的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以帶動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)和其它附件工作。⑤連桿：連接活塞和曲軸，來(lái)回傳遞活塞和曲軸的運(yùn)動(dòng)。副連桿主連桿⑥機(jī)匣：用來(lái)安裝氣缸、支承曲軸，并將所有的機(jī)件連接起來(lái)，構(gòu)成一臺(tái)完整的發(fā)動(dòng)機(jī)。支承螺旋槳軸、減速器等附件支承曲軸、固定氣缸和部分氣門(mén)機(jī)構(gòu)的零件連接發(fā)動(dòng)機(jī)架、安裝增壓器和進(jìn)氣管安裝附件、附件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3.3.2工作原理及輔助系統(tǒng)上死點(diǎn)：活塞頂面距曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)的位置。1.工作原理**術(shù)語(yǔ)

下死點(diǎn)：活塞頂面距曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的位置。**術(shù)語(yǔ)活塞行程：上死點(diǎn)與下死點(diǎn)之間的距離。**術(shù)語(yǔ)**術(shù)語(yǔ)**活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理進(jìn)氣行程壓縮行程膨脹行程排氣行程混合氣中汽油和空氣的比例為：

1/15即燃燒1kg的汽油需要15kg的空氣。

進(jìn)氣行程

活塞運(yùn)動(dòng)到上死點(diǎn)時(shí)，燃燒室內(nèi)混合氣體的壓強(qiáng)增加到10個(gè)大氣壓，溫度增加到400oC左右。壓縮行程壓縮比：活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比

5～8混合氣被壓縮的程度膨脹行程燃燒時(shí)間：約0.015s速度：約30m/s壓強(qiáng)：60～75個(gè)大氣壓溫度：2000～2500oC局部溫度：3000～4000oC燃?xì)鉀_擊力：15000kg

在慣性作用下，曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，使活塞由下死點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞到達(dá)上死點(diǎn)時(shí)，絕大部分的廢氣已被排出。排氣行程全過(guò)程為一個(gè)循環(huán)——

“熱循環(huán)”

熱能機(jī)械能帶動(dòng)螺旋槳

進(jìn)氣行程壓縮行程膨脹行程排氣行程

進(jìn)氣行程壓縮行程膨脹行程排氣行程發(fā)動(dòng)機(jī)功率發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)氣的多少；壓縮程度的大??；燃燒是否完善；膨脹是否充分；排氣是否干凈等。（1）理想工作循環(huán)四行程：進(jìn)氣、壓縮、膨脹、排氣五過(guò)程：進(jìn)氣、壓縮、燃燒、膨脹、排氣理想工作過(guò)程：無(wú)摩擦、無(wú)熱交換、燃燒和放熱都不需要耗費(fèi)時(shí)間。0―1：進(jìn)氣過(guò)程1―2：壓縮過(guò)程2―3：燃燒過(guò)程3―4：膨脹過(guò)程4―1―0：排氣過(guò)程

等容排氣、等壓排氣等壓進(jìn)氣絕熱壓縮等容燃燒絕熱膨脹理想工作過(guò)程壓容圖（1）理想工作循環(huán)**二沖程的工作原理壓縮混合氣進(jìn)氣點(diǎn)火燃燒排氣換氣孔進(jìn)氣孔排氣孔火花塞

二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)與四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)比較，其主要優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)如下：

優(yōu)點(diǎn)：1）曲軸每轉(zhuǎn)一周就有一個(gè)作功行程，因此，當(dāng)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作容積和轉(zhuǎn)速與四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)相同時(shí)，在理論上它的功率應(yīng)等于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的兩倍。

2）由于發(fā)生作功過(guò)程的頻率較高，故二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)。

3）由于沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的換氣機(jī)構(gòu)，所以其結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，質(zhì)量也比較小。

4）由于附屬機(jī)構(gòu)少，所以受磨損和經(jīng)常需要修理的運(yùn)動(dòng)部件數(shù)量也比較少

缺點(diǎn)：1）不易將氣缸內(nèi)的廢氣排除干凈，而且在換氣時(shí)減少了有效工作行程。因此，在同樣的工作容積和曲軸轉(zhuǎn)速下，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的功率并不等于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的兩倍，只等于1.5~1.6倍。

2）在換氣時(shí)有一部分新鮮可燃混合氣隨廢氣排出，因此，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)不如四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)。**螺旋槳活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)不能單獨(dú)驅(qū)動(dòng)飛機(jī)，它必須通過(guò)曲軸驅(qū)動(dòng)螺旋槳才能使飛機(jī)運(yùn)動(dòng)，因此活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)需要與螺旋槳一起才能構(gòu)成飛機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)。燃油系統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)潤(rùn)滑系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)起動(dòng)系統(tǒng)2.輔助系統(tǒng)

功用：儲(chǔ)存燃油和向發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)供油。供油過(guò)程中，將燃油霧化并與空氣均勻摻混成為新鮮混合氣之后，供入汽缸。

功用：產(chǎn)生高壓電，并將高壓電依次接通各個(gè)汽缸的電嘴，使電嘴產(chǎn)生電火花，將汽缸中的新鮮混合氣點(diǎn)燃。

功用：減輕發(fā)動(dòng)機(jī)上各個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)件之間的摩擦，加強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部冷卻等。燃油系統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)潤(rùn)滑系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)起動(dòng)系統(tǒng)

功用：發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)車(chē)時(shí)，由起動(dòng)系統(tǒng)將曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)過(guò)渡到正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，完成起動(dòng)過(guò)程。

功用：加強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)的外部冷卻。外部冷卻和滑油系統(tǒng)的內(nèi)部冷卻使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在允許的溫度條件下正常運(yùn)轉(zhuǎn)。2.輔助系統(tǒng)第3章無(wú)人機(jī)動(dòng)力裝置1.寫(xiě)出圖中1-6各零件名稱(chēng)。

2.看下圖寫(xiě)出活塞發(fā)動(dòng)機(jī)四行程是什么？5個(gè)工作過(guò)程是

、

、

、

、

。

3.4渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理2渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的組成13.4.1渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)組成（渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)

）進(jìn)氣道飛行方向壓氣機(jī)燃燒室渦輪尾噴管驅(qū)動(dòng)軸與活塞發(fā)動(dòng)機(jī)相比結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，推力大，推進(jìn)效率高，主要適用于高速飛行，特別是超音速飛行耗油率大，噪聲大（1）進(jìn)氣道功能：在各種狀態(tài)下,將足夠量的空氣,以最小的流動(dòng)損失,順利地引入發(fā)動(dòng)機(jī)，在飛行中還可通過(guò)沖壓作用提高氣體壓力。

（2）壓氣機(jī)功能：通過(guò)旋轉(zhuǎn)的葉片對(duì)氣體進(jìn)行壓縮,提高空氣的壓力,為燃?xì)馀蛎涀鞴?chuàng)造條件，同時(shí)為飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)提供高壓氣源。圖3-33離心式壓氣機(jī)組成（3）燃燒室功能：將噴嘴供應(yīng)的燃油和壓氣機(jī)供應(yīng)的空氣混合燃燒釋放熱量，供給渦輪所需的均勻加熱的平穩(wěn)高溫高壓燃?xì)饬?。?）渦輪功能：高溫高壓燃?xì)馀蛎洠瑢崮苻D(zhuǎn)換成渦輪的機(jī)械能，同時(shí)驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)和附件提供功率。在渦輪螺旋槳和渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)它還為螺旋槳和旋翼提供軸功率。（5）尾噴管功用：使從渦輪流出的燃?xì)馀蛎?，加速，以一定的速度和要求的方向排入大氣，得到需要的推力。也可通過(guò)反推力裝置改變噴氣方向，產(chǎn)生反推力，縮短飛機(jī)的滑跑距離。反推著陸時(shí)，使用反推可縮短著陸滑跑距離，減輕剎車(chē)的負(fù)荷。中斷起飛等緊急情況時(shí)也要使用反推。反推2.渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理（渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)

）風(fēng)扇把空氣從外面吸到里面來(lái)噴油燃燒，空氣變熱，能量增加熱氣流過(guò)風(fēng)車(chē)，推動(dòng)風(fēng)車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)推動(dòng)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)熱氣流過(guò)風(fēng)車(chē)后以高速?lài)姵霭l(fā)動(dòng)機(jī)推力的產(chǎn)生

燃油

內(nèi)能機(jī)械能推力燃燒

進(jìn)氣

壓縮燃燒、膨脹