小型涡轴发动机.ppt

中小型无人直升机动力装置：小型涡轴发动机1在各型海军无人机中，最具发展前景的是舰载共轴双旋翼无人直升机。如德国“西莫斯”多用途共轴双旋翼直升机，它主要用于海区侦察和监视、目标捕获与指示、中继制导、战损评估以及电子战。还有可以作为C3I中继站使用的加拿大的CL227、CL327、CL427多用途双旋翼无人直升机（现已为美国、加拿 大、瑞典等多国使用），可用于投放声纳、探测潜艇、干扰对方雷达与通信、进行远程通信等。英国研制的“小精灵”小型共轴双旋翼无人直升机，可用来执行监 视、侦察、巡逻、目标指示和电子战等任务，现也被美国及北约等国购买。俄罗斯的“卡-137”也属于共轴双旋翼无人直升机，它的外形像个球，旋翼直径 5.3m，采用合金材料制成，球的上部装有活塞发动机动力装置、控制系统和机载设备，下部可根据用途选配专用设备。“卡-137”可进行空中打击、通信中 继、电子干扰、搜寻营救、探雷排雷等。鲜为人知的是，美国海军装备有800多架QH50系列多用途共轴双旋翼无人机，它有多种型号，除可担负反潜任务外，还可以用于侦察监视、武器试验和运送货物等。德国也有一型“海蚊”共轴双旋翼无人机，它是以美国QH50为基础研制而成的2哨兵无人机系统CL227、CL327、CL427庞巴迪飞机公司防务分公司MAVOS(海上垂直起落直升机系统)造价低、生存性高作为C3I中继站使用，美国、加拿 大、瑞典等多国装备CL227于1990年完成鉴定CL427与2011年12月完成演示验证3CL227 哨兵WR34-16涡轴发动机涡轴发动机:38.4kWWR125涡轴发动机涡轴发动机:44kW4CL327卫士 CL427美洲豹起飞质量起飞质量(标准标准)/235kg 起飞质量起飞质量(最大最大)/350kg有效载荷有效载荷 100kg升限升限5485m续航时间续航时间8h一台一台93.2 kW 的威廉姆斯的威廉姆斯WTS 117-5 型重油涡轮轴发动机型重油涡轮轴发动机燃油量为燃油量为180 L重油重油任务载荷：可更换的模块式任任务载荷：可更换的模块式任务载荷包括光电务载荷包括光电/红外组合、通红外组合、通信中继设备、合成孔径雷达信中继设备、合成孔径雷达(5A1Z)与电子支援措施装置与电子支援措施装置5CL327保护者 CL427美洲豹WR34-16涡轴发动机涡轴发动机WR125涡轴发动机涡轴发动机6QH50系列无人机1962年首飞美海军装备810架反潜、打击起飞重量1,036 kgQH-50A：54kW 四冲程活塞机QH-50B：2台64.5kW四冲程活塞机QH-50C：225kW Boeing T50-8A 涡轴发动机，制造了373台QH-50D：272kW Boeing T50-12涡轴发动机，制造了377台7MQ-8B火力侦察兵美军主力装备一套MQ-8B“火力侦察兵”系统由4架无人直升机和两个发射控制站组成携带“九头蛇”航空火箭、反舰导弹、反潜导弹和激光制导航空炸弹最大起飞重量1.428吨最大有效载荷317公斤升限6090米滞空时间8小时2010年定型RR 250 C20W涡轴发动机涡轴发动机 190kW 8鹰眼倾转旋翼无人机鹰眼倾转旋翼无人机起飞重量1.02吨最大载荷136kg续航时间：6小时升限6000米RR 250 C20W涡轴发动机涡轴发动机 190kW 9RR 250 C20W涡轴发动机涡轴发动机功率190KW重量62kgJP-5航空母舰煤油、重油6级轴流+离心，单管燃烧室，2级燃气涡轮+2级自由涡轮压比6.2，涡轮前温985 耗油率0.468 kg/kWh10A160T“蜂鸟”长航时无人机干重1.13吨续航时间18小时4缸斯巴鲁活塞发动机6缸斯巴鲁活塞发动机PW207D 涡轴发动机426KW8枚“地狱火”导弹11PW207D 涡轴发动机12无人直升机机动力装置活塞发动机：往复式和转子活塞发动机：往复式和转子涡轴发动机涡轴发动机动力装置优点不足应用活塞发动机活塞发动机技术成熟技术成熟功重比小功重比小升限升限3000m，需要涡，需要涡轮增压以提高升限轮增压以提高升限低速、中低空、起飞重低速、中低空、起飞重量小的侦查、监视及长量小的侦查、监视及长航时无人机航时无人机100KW涡轴发动机涡轴发动机功重比大功重比大耗油率低耗油率低可靠性高、寿命长可靠性高、寿命长技术发展潜力大技术发展潜力大环境适应性强环境适应性强高空性能好高空性能好动力涡轮转速高动力涡轮转速高转动旋翼减速比大转动旋翼减速比大中低空、低速短距、垂中低空、低速短距、垂直起降无人机和倾转旋直起降无人机和倾转旋翼无人机翼无人机（200-1000kW）q涡轴发动机良好的高空性能，并且随着无人机任务载荷、空机质量的逐渐增涡轴发动机良好的高空性能，并且随着无人机任务载荷、空机质量的逐渐增加加,活塞发动机已经不能满足中型和大型无人机的使用要求活塞发动机已经不能满足中型和大型无人机的使用要求q长航时、高航程无人直升机需要发展涡轴发动机长航时、高航程无人直升机需要发展涡轴发动机q从从5050年代末，涡轴发动机逐渐取代活塞发动机，目前小型无人直升机仍以活年代末，涡轴发动机逐渐取代活塞发动机，目前小型无人直升机仍以活塞发动机为主塞发动机为主13发动机发动机功率（功率（kW）重量（重量（kg）功质比（功质比（kW/kg）WP10系列国系列国III卡车用柴油机卡车用柴油机（维柴）（维柴）1998750.23蓝擎蓝擎WP6国国III卡车用柴油机卡车用柴油机（维柴）（维柴）1556200.25欧洲轻型直升机用活塞发动机欧洲轻型直升机用活塞发动机（法国Teos Powertrain工程公司和奥地利Austro发动机公司合作研发）3302391.38RR300 涡轴发动机涡轴发动机222802.814S-100奥地利西贝尔公司2003服役最大起飞重量为200kg任务载荷50kg续航时间4 h稳定的可见光/红外线全向镜头、合成孔径雷达(SAR)、光学探测搜寻设备(LIDAR)、多光谱成像设备、高灵敏度地面雷达(GPR)50 马力转子发动机15瑞士瑞士SKELDARV-200最大起飞重量(MTOW)200公斤最大有效载荷40公斤最大滞空时间5小时最大飞行速度120公里/小时执行任务最大半径范围130公里动力40kW活塞发动机机载发电机500W最大升限14000英尺(ISA)16瑞典瑞典 APID 60 型无人直升机型无人直升机最大速度最大速度110公里公里/小时小时滞空时间滞空时间36小时小时最大升限最大升限3000米米巡航速度巡航速度90公里公里/小时小时机身材料碳纤维，钛，铝机身材料碳纤维，钛，铝最大起飞重量最大起飞重量160公斤公斤有效载荷和燃料最大有效载荷和燃料最大55公斤公斤功率功率55马力（马力（41千瓦）千瓦）燃料种类汽油燃料种类汽油17国外无人直升机发动机研制公司应 用功 率(kW)耗油率(kg/kWh)功质比(kW/kg)WTS 34-16Williams International哨兵CL-227无人机37.3o.61.55WTS 117Williams International CL-327 垂直起降无人机93.20.422.83250-C20BRR“鹰眼”无人机3130.3964.36PW207DPW“蜂鸟”长航时无人机426.73.75A160T“蜂鸟”PW207D 涡轴发动机 426.7 kW 9150m 260km/h,20h鹰眼无人机，370km/h，518国内无人直升机“海鸥海鸥”无人机：无人机：58.8kWU8无人机：最大起飞重量无人机：最大起飞重量 230Kg,最大速度最大速度150km/h,使用升使用升限限3000m，续航时间：，续航时间：4hV750无人直升机：最大载荷无人直升机：最大载荷80Kg,最大速度最大速度161km/h,使用升使用升限限3000m，续航时间：，续航时间：4hK800 绝影绝影-8：由于无人机平台的多样性，需求推力范围大约为由于无人机平台的多样性，需求推力范围大约为10010000kgf的涡喷的涡喷/涡涡扇发动机来配装中高端无人机；功率不大于扇发动机来配装中高端无人机；功率不大于100kW活塞发动机配置低速无活塞发动机配置低速无人机；功率不大于人机；功率不大于500kW的涡轴配装旋翼无人机；功率不大于的涡轴配装旋翼无人机；功率不大于600kW的涡的涡桨发动机配装中低速无人机；冲压组合发动机是最有希望用于高超声速无桨发动机配装中低速无人机；冲压组合发动机是最有希望用于高超声速无人机的发动机人机的发动机19CL 哨兵系列20威廉姆斯WR24单轴压气机、单轴涡轮50kg推力结构简单航空煤油21功率38.4KW单轴压气机、单轴涡轮前输出102400RPM结构简单JP5航空母舰用煤油威廉姆斯WR3422功率44KW单轴压气机、单轴涡轮前输出102400RPM结构简单JP5航空母舰用煤油、重油威廉姆斯WTS12523功率93.2KW重量37.2kg单轴压气机、单轴涡轮前输出102400RPM结构简单JP5航空母舰用煤油、重油威廉姆斯WTS117-524法国透博梅卡Turbomeca ArrielTurbomeca ArriusTurbomeca MakilaTurbomeca TM333/Ardiden25Rolls-Royce26Pratt&Whitney CanadaPW200 系列系列:500-700 shp PW210 系列系列:1000 shpPT:500-2000 shpA160T“蜂鸟”PW207D 涡轴发动机 426.7 kW 9150m 260km/h,20h27霍尼韦尔霍尼韦尔额定起飞功率：746kW贝尔407ARH勘测直升机HTS900涡轴发动机涡轴发动机q高压比双级离心压气机高压比双级离心压气机q单晶涡轮叶片单晶涡轮叶片q冷却发动机喷管冷却发动机喷管q气气膜冷却火焰筒膜冷却火焰筒新技术新技术28无人直升机涡轴发动机关键技术小流量、高压比组合压气机效率小流量、高压比组合压气机效率小流量燃油喷嘴高质量雾化小流量燃油喷嘴高质量雾化小型高温涡轮叶片冷却小型高温涡轮叶片冷却29中小型涡轴发动机燃烧室回流燃烧室：蒸发管或空气雾化喷嘴回流燃烧室：蒸发管或空气雾化喷嘴折流燃烧室：甩油盘雾化喷嘴折流燃烧室：甩油盘雾化喷嘴第四代涡轴发动机将采用带空气雾化喷嘴的回流燃烧室30发动机参数基于80daN发动机空气流量（kg/s）1.752.5压气机压比5.55.5压气机效率0.760.76燃气涡轮膨胀比3.03.0动力涡轮膨胀比1.61.6涡轮前温度（）850850起飞功率（kW）192.0275耗油率（kg/kWh）0.480.483132