高空长航时无人机发动机工作稳定性研究

由于无人机飞行高度的独特性及其对低雷诺数环境的特殊要求,储备能力通常具有较高的推力和较低的能耗;需要可靠稳定的高速工作功能,以应对低海拔环境中低效率部件和低机动性造成的气道位移。研究表明,发动机高压空气高温下的呼吸只能维持35%左右,压机中间排气是提高呼吸阻力的重要手段。需要更大的电力回收能力,以满足无人机和自主导弹日益增长的能源需求。

中空长航时无人机恒速螺旋桨与发动机匹配研究

中空长航时无人机具有诸多优点,可用于执行多种军事及民用任务,已成为各国的研发热点。为使中空长航时无人机在各个飞行阶段均具有良好的动力性能和经济性能,提出为航空活塞式发动机匹配恒速螺旋桨的方法;根据发动机速度特性曲线、耗油率特性曲线选出发动机各经济工况点,在无人机飞行高度-速度包线内对比分析各螺旋桨在选定发动机经济工况点的效率,并进行全尺寸发动机-螺旋桨风洞试验。结果表明:本文研究方法适用于为已初步选定的活塞式发动机选配最佳的恒速螺旋桨。

雷诺数对高空长航时无人机发动机调节计划和性能影响

在发动机性能模拟中引入雷诺数对发动机部件性能影响的修正, 分析了某大涵道比涡扇发动机用作高空长航时无人机动力装置时, 雷诺数对调节计划和性能的影响。通过数值计算获得了在高空条件下发动机推力、耗油率、转速以及涡轮前温度等重要特性受雷诺数影响的变化情况, 为高空长航时无人机动力选型提供了参考依据。针对该类型发动机特点, 提出了改善发动机性能的措施。

高空长航时无人机用涡扇发动机关键技术分析

针对目前高空长航时无人机(HALE UAV)在信息化战争中应用越来越广泛、地位越来越重要的现状,介绍了高空长航时无人机对动力的需求,总结了国外高空长航时无人机用涡扇发动机的发展现状,分析了其技术特点,提出了我国发展高空长航时无人机动力需突破的关键技术。

高空长航时无人机发动机工作稳定性研究

高空、低速飞行会对高空长航时无人机发动机压缩系统和燃烧室的稳定性产生不利影响。为评估高空长航时无人机发动机工作稳定性,采用无量纲分析法,对其燃烧稳定性和供油匹配性进行了研究。结果表明:随着飞行高度的增加,无量纲燃油流量逐渐增大,发动机转速变化引起的燃油流量变化越大,发动机越易进入不稳定工作区。该发动机停车时无量纲燃油流量严重偏离正常工作点,发动机富油熄火。无量纲转速为5.45时,发动机的富油稳定裕度为26%。相比于等高度减小法,利用无人机等状态爬升法进行主油路通断试飞,发动机的工作稳定性更高。无量纲分析法对高空长航时无人机工作稳定性分析及试飞方法设计具有重要意义。

高空长航时飞翼无人机用涡扇发动机关键技术

自无人机诞生并应用于实战以来,无人机技术得到了迅猛发展。随着各领域高科技技术的进步,战场环境日趋复杂,作战任务向高危对抗战场拓展,高空长航时飞翼无人机成为各国研究的热点。本文论述了高空长航时飞翼无人机对涡扇发动机的要求,结合航空发动机基本原理分析了关键设计参数对涡扇发动机性能的影响,总结了高空长航时飞翼无人机用涡扇发动机面临的关键问题及研究进展。本文的研究对于高空长航时飞翼无人机用涡扇发动机的选型及适应性改进设计具有一定的参考价值。

高空长航时无人机用发动机推力需求及技术特点分析

区别于常规涡扇发动机设计,高空长航时无人机发动机受高空环境影响显著,在设计中要充分考虑其工作特点并进行适应性设计。以“全球鹰”无人机为对象,建立了高空长航时无人机及其动力性能需求计算模型。基于典型任务剖面,分析了无人机在起飞、爬升、巡航等典型任务阶段的推力需求,研究了关键敏感性参数对发动机推力需求的影响规律,提出了降低发动机研发难度的有效建议,并结合AE3007H发动机的设计特点,深入分析了高空长航时无人机动力特性。

中空长航时无人机两段翼型设计研究

中空长航时无人机存在高效巡航、短距起降以及抗变形等多性能要求,本文在原始飞机单段翼型的基础上,开展多约束条件下两段翼型设计方法研究和翼型设计。采用控制点加分段可控二次曲线方法构建两段翼型外形,并对生成外形的控制参数、缝道参数和转轴位置进行优化设计。分析结果表明:相比于常规直接切割法,本文采用的方法控制点和控制参数更多,对原始翼型适应性更好,生成的翼型压力分布更加合理;与原始翼型相比,新设计的两段翼型在续航因子、起飞升力和起飞升阻比方面得到大幅提升;同时襟翼大角度偏转还能起到阻力板作用,达到对巡航和起降多设计点综合设计要求。

中空长航时无人机两段翼型设计和应用研究

中空长航时无人机追求高续航性能和任务多样化,故应满足高效巡航、短距起降、抗变形等多性能要求。在原始飞机单段翼型的基础上,通过控制点加分段可控二次曲线方法并结合优化算法开展两段翼型的设计优化;利用新设计的两段翼型完成对无人机机翼内侧段(襟翼段)的改进设计及其结果分析。结果表明:改进后的无人机在续航因子、起飞升力和起飞升阻比方面得到大幅提升;襟翼大角度偏转时,在保持一定升力的同时阻力增加,满足飞机着陆减速要求;此方法可以满足中空长航时无人机巡航和起降多设计点综合设计要求。

低速长航时无人机垂直突风过载分析

低速中空长航时无人机的升力非线性较强,利用标准离散突风模型和连续紊流模型计算得到的突风过载差别较大。针对该问题,本文采用改进的离散突风模型求解突风载荷,即直接求解突风条件下原始的运动学方程,并在运动历程中考虑非线性升力的影响。结果表明:改进的离散突风模型计算得到的突风载荷明显低于标准离散突风模型所得的载荷,更贴近无人机的实际情况,且改进的离散突风模型与连续紊流模型的计算结果也相近。

国外长航时无人机综述

长航时无人机主要执行战略和战术侦察等任务,它的优点是续航时间长,而且可收集目标区完整的情报信息,为使用方作出及时、准确的决策提供可靠的依据。本文介绍了美国、以色列、法国的长航时无人机,并对其设计特点、应用前景作了简单的概述,它将是今后军用无人机发展的重点和方向。

国外高空长航时无人机动力技术的发展

高空长航时无人机是一种可在18～24 km高空范围飞行、巡航时数不少于24 h的无人机,在军用和民用领域都有广阔的应用前景。但是,由于高空长航时无人机的飞行任务与常规飞机的相比有很大不同,因此,为其动力装置的发展带来了很多新的技术挑战。

低压转子分出功率对高空长航时无人机发动机的影响

建立了高空长航时无人机发动机性能计算模型,引入雷诺数对发动机部件性能影响的修正,编制了相应的计算程序.计算分析了不同类型的中小推力涡扇发动机在高空条件下低压转子分出功率对发动机和核心机状态的影响,以及高/低压转子同时分出功率对发动机的影响,并对分出功率在高、低压转子的分配比例进行了分析.结果表明：在高空条件下,与高压转子分出功率相比,低压转子分出功率能明显改善无增压级涡扇发动机的风扇/压气机喘振裕度和带增压级涡扇发动机的增压级喘振裕度,能在保证发动机稳定工作的前提下,大幅度提高无增压级涡扇发动机的高空分出功率能力,有效提高带增压级涡扇发动机的高空分出功率能力,此外,低压转子分出功率可使核心机的转速、换算流量、增压比提高9%~14.8%,能有效地挖掘核心机的潜力.

高空长航时无人机/涡扇发动机的飞发一体化分析

利用飞机/涡扇发动机一体化设计方法,建立了高空长航时无人机涡扇发动机一体化分析模型。基于高空长航时无人机的任务剖面,对约束条件和涡扇发动机模型进行了给定,并根据经验对高空长航时无人机的升阻特性和空重比进行了预测,对高空长航时无人机进行了约束分析、任务分析和任务评估。计算结果表明,建立的高空长航时无人机/涡扇发动机一体化模型具有工程应用价值。

基于“彩虹4”无人机海洋监测平台的设计与验证

针对海洋监测中轻小型无人机抗风能力差、大范围动态监测能力不足的问题,本文以彩虹-4型中空长航时无人机为平台进行了载荷安装、电气接口及电磁兼容性设计,实现了光电吊舱、对海雷达、AIS多任务载荷的优化集成,通过开展远距离无人机通信、载荷数据与位姿信息实时同步回传、数据处理等关键技术研究,形成了一套完整的海洋监测平台软硬件系统。最后经过长时间的地面测试并在海南三亚市东部海域开展远距离飞行试验,依据应用场景及作业的紧迫程度,探索了海岛礁成图等常规监测和海上船只目标应急监测应用模式,验证了平台设计指标,其中平台续航能力优于22h,作业通讯距离达到2 300 km,在无控条件下可见光、红外、SAR成像精度分别为15.35 m、21.09 m、6.30 m。结果表明,该平台能够满足海洋监测技术要求,具有实际应用价值。

基于无人机的海事监管系统建设与应用

我国海事监管海域广阔,海上交通安全监管任务繁重,海事监管系统现有VTS、AIS等监管手段均为岸基,主要覆盖内河及近海水域,具备远洋执法能力的船只数量有限且受到航速限制,有人机受到天气以及飞行安全因素的制约,当前的海事监管手段无法对所辖海域实现全方位覆盖、全天候监控以及对突发事件快速响应。因此,目前急需大范围、长航时、快速的海上监管手段。无人机凭借其成本低、机动灵活、风险小、效能高等优点,在海事监管方面大有可为。基于无人机海事监管系统可以搭载高清光电、高清相机、SAR、高光谱相机、AIS等任务载荷以巡逻船3-10倍的巡逻速度开展大范围大视野巡航监管、在高海况条件下快速抵进事故现场以及全天时全天候不间断的海事监控。因此,基于无人机的海事监管系统将有助于进一步完善我国海上交通安全监管和服务体系。

我国首款650公斤推力涡扇发动机问世

我国首款650公斤推力量级、拥有自主知识产权的涡扇发动机问世。该发动机适用于长航时、宽范围民用小型飞行器,可为民用无人机和小型公务机提供可靠动力。

常见的无人机

翼龙无人机代表了我国无人攻击机研制的最新水平,是中国无人机制造领域的"当家明星"。日常生活中,常见的无人机明星有"翼龙"无人机、"彩虹四号"(CH-4)中空长航时无人机、"攻击-1"型无人机、WJ-600型高空高速无人机、全球鹰、捕食者无人机MQ-1等机型。"翼龙"无人机翼龙无人机(英文:Wing Loong UAV)是由中航工业成都飞机设计研究所研制的一种中低空、军民两用、长航时多用途无人机。装配一台100马力活塞发动机,具备全自主平台,它代表了目前我国无人攻击机研制的最新水平,是中国无人机制造领域"当家明星"。