小型Wankel发动机工作状态下的摩擦损失功率

基于小型Wankel发动机的混合润滑情况,首先分别建立转子端面与端盖之间、径向密封片与气缸之间以及轴承的摩擦损失功率预测模型;然后利用倒拖法测试转子端面、径向密封片和轴承的摩擦损失功率,并验证上述模型的正确性;最后利用模型研究了工作状态下小型Wankel发动机的摩擦损失功率.结果表明:工作状态下,小型Wankel发动机的摩擦损失功率主要由转子端面、径向密封片和轴承的摩擦损失功率组成.其中转子端面引起的摩擦损失功率最大,占整机摩擦损失功率的60%左右,此比例随转速的上升变化不大.转子端面和径向密封片的摩擦损失功率主要是由微凸体相互接触引起的.

基于快速原型化的小型涡喷发动机起动过程控制

为快速验证小型涡喷发动机起动过程控制规律,基于快速原型化技术搭建了半物理试验平台。设计了快速原型试验系统整体架构,对控制系统的软硬件设计和智能节点的工作原理进行了说明,使用Speedgoat Mobile实时目标机作为电子控制器,以STM32为核心设计智能节点,选用Modbus协议对信号进行编码,实现电子控制器和智能节点之间的数据通信。针对小型涡喷发动机的起动过程设计了一种控制规律,利用自动代码生成技术生成电子控制器可执行程序,部署到实时目标机中,完成了起动过程控制规律的试验验证。仿真结果表明,电子控制器和智能节点通信正常,工作可靠稳定,起动过程平稳迅速、不熄火、不超温、不超转,提出的快速原型化控制技术能够有效地缩短开发周期,具有良好的工程实用价值。

翅片参数对小型转子发动机端盖传热特性影响

为了探究小型风冷转子发动机散热翅片参数与端盖传热特性之间的关系。基于流体力学理论与传热学理论,建立了整机冷却散热的流固耦合三维仿真模型,对具有不同散热翅片参数的发动机进行了数值模拟,研究了翅片的高度、长度、厚度及翅片间隙对端盖表面的换热能力和综合性能的影响。结果表明,随着翅片高度的增加,端盖表面的换热能力先提高后降低,但综合性能评价指标不断减小。翅片长度小于10mm时,适当的增加翅片长度可提高换热能力。此外,随着翅片间隙与翅片厚度的增加,端盖表面的散热能力持续增强、综合评价指标不断提高。该研究可为小型风冷转子发动机端盖散热翅片的优化设计提供理论支持。

油耗仪放置高度对非道路移动机械用小型点燃式发动机油耗测量的影响

非道路移动机械用小型点燃式发动机在我国的应用越来越普及,为了实现节能减排的目的,我国在2019年6月4日发布了GB/T 37692-2019《非道路移动机械用小型点燃式发动机工况法燃料消耗率限值与测量方法》,并于2020年1月1日开始实施。通过对油耗仪在测量时的放置高度对非道路移动机械用小型点燃式发动机油耗测量的影响进行研究,为我国的非道路移动机械用小型点燃式发动机油耗测量提供一些参考。

离子发动机解决小型卫星动力难题

据报道,目前,小型卫星在进入太空后如何保持动力仍面临技术挑战。法国一家初创公司开发出一种基于离子喷射推进技术的发动机,适用于重量为10~150 kg的小型卫星,有望使小型卫星长期保持在轨,并能在卫星寿命终结时助其脱离轨道。近年来,小型卫星的数量成倍增加。然而,如何让这些卫星在太空中制动、保持轨道高度、规避碎片或主动脱离轨道,一直是技术难题。

某小型发动机辐射噪声预测研究

为了精确预测某小型发动机辐射噪声,采用仿真与试验相结合的方法对发动机进行振动和噪声数值仿真。通过计算模态与试验模态对标,校验有限元模型精度,模态频率最大相对误差为3.07%;运用发动机多体动力学软件建立配气机构、活塞敲击及曲柄连杆机构多体动力学模型,获取作用在机体上的主要激励力。将仿真分析得到的激励力和试验模态数据导入到LMS Virtual.Lab软件中,运用模态叠加法计算发动机结构振动和辐射噪声。结果表明:仿真与试验结果一致性较好,振动主要阶次对应,振幅相近,辐射噪声最大误差为3.6 dB(A)。分析结果为后续发动机噪声优化提供了依据。

变形对小型Wankel转子发动机端面漏气的影响研究

以计算得到理想状态下的缸内压力、温度、传热系数为初始边界条件,用有限元方法计算发动机温度场,用试验测得的温度场校核计算的准确性,然后将温度场结果作为已知条件计算变形,得到漏气面积并计算端面漏气初值。用漏气后转子发动机状态更新计算边界条件,进行循环计算,最终得到端面漏气量。之后,用此方法研究了转速对端面漏气量的影响,得出如下结论:发生变形后,转子与端盖之间的漏气面积在曲轴转角约630°时达到最大值,最大漏气面积随转速的增加呈拟线性下降趋势;漏气率在上止点附近达到最大值,在上止点附近端面漏气量约占端面总漏气量的50%。漏气率随发动机转速的增加逐渐减小,最大漏气率所对应的曲轴转角随转速的增加而减小。

不同位置补气对增压发动机动力性能的影响

涡轮增压器小型化是车载发动机技术发展趋势之一,但小型化会导致转矩损失等诸多问题.为了提高进气量弥补损失,本文基于一台量产涡轮增压汽油机,分别在小负荷(20%节气门开度)、中等负荷(40%节气门开度)和全负荷(100%节气门开度)3种工况下,在不同位置(压气机后和进气歧管内)进行补气试验,研究不同位置补气对发动机性能的影响.试验结果表明,全负荷1600 r/min下压气机后补气0.206 MPa,输出扭矩最大增加10.5 N×m,增加幅度为6.42%;但全负荷1200 r/min下补气0.145 MPa,扭矩仅仅上升0.2 N×m,燃油消耗率却增加17.7 g/(kW×h);小负荷2000 r/min下进气歧管补气0.25 MPa,输出扭矩最大增加30 N×m,增加幅度为29.24%,但全负荷1400 r/min下补气0.18 MPa,转矩仅仅增加2 N×m,燃油消耗率却增加27 g/(kW×h).可见,不论在压气机后还是进气歧管内进行补气均可有效增加发动机的扭矩,但会恶化发动机的爆震强度,并导致发动机外特性工况燃油消耗率的增加.

小型无人直升机发动机控制系统设计

发动机转速控制是无人直升机飞行控制的基础,针对小型无人直升机使用的活塞式发动机,给出了一个发动机转速控制系统.通过对发动机输出功率特性、负载特性和动力学特性的分析,建立了发动机的数学模型.采用前馈与反馈的复合控制策略,并通过半物理实时仿真和发动机开车数据的验证,该控制系统具有较好的效果.

点火过程对小型固体火箭发动机内弹道影响

为了研究某小型固体火箭发动机点火过程对内弹道性能的影响,建立包含点火过程的小型固体火箭发动机的内弹道数值研究模型和试验验证方案,对点火药量为1.0 g、0.8 g、0.6 g和0.4 g的发动机进行了内弹道数值研究,试验研究了点火药量为1.0 g和0.8 g两种情况,数值计算结果与试验结果基本一致。研究结果表明:小型固体火箭发动机由于燃烧室体积小,点火过程对内弹道影响明显;点火药量越大,点火药装填密度越大,引起压力峰值越大,稳定工作时间越短;经验估算得到的1.0 g点火药量产生了过高的压力,是稳定压力的三倍,0.8 g的点火药量能够满足点火可靠性和总体设计要求,产生最大压力为27.08 MPa,稳定工作时长159 ms,建议该小型火箭发动机的点火药量为0.8 g。

混合器式液化石油气小型发动机性能研究

通过对汽油机改装的液化石油气发动机进行实验研究 ,得出了混合器形式对液化石油气发动机的性能有重要影响的结论 ,优选出既便于控制又有利于动力性发挥的等比例混合器 ;台架实验表明 ,通过对压缩比的匹配调整和空燃比的合理控制 ,汽油机改装的液化石油气发动机不用后处理技术就能满足排放法规和噪声法规 ,其动力性仅下降 4 %左右。

波转子对小型燃气涡轮发动机性能的影响

波转子是一种自冷却动压交换设备,具有提高各种发动机和机械的性能与运行特性的特有优势。本文建立基于波转子技术的小型燃气涡轮发动机热力循环分析模型。研究了压气机、涡轮压比、燃烧工作条件变化等5种热力循环方案情况下波转子技术对小型燃气涡轮发动机性能的影响。探讨波转子嵌入燃气涡轮发动机后导致燃烧室工作环境的变化规律。在相同压气机压比、相同涡轮进口温度热力循环方案情况下,波转子技术提高燃气涡轮发动机性能最高,获得了基于波转子技术小型燃气涡轮发动机最佳性能优化区和燃烧室工作环境变化规律。

电控汽油喷射改善小型无人机发动机性能的研究

电控汽油喷射能有效地改善发动机的性能,特别对小型无人机发动机,可以实现空中飞行过程中对发动机各参数的实时控制。本文以试验研究为手段,介绍了电控汽油喷射在小型无人机发动机上应用研究的初步成果,然后从理论上分析了电控汽油喷射改善发动机性能的因素和潜力,并且强调了它在小型无人机发动机上应用的重要性。

小型无人直升机活塞式电喷发动机冲速段的控制策略

针对小型无人直升机使用的活塞式电喷发动机的冲速段特性,给出了折线法的转速指令控制策略,并与常用的固定斜率转速指令增量的方法进行比较。通过开车试验数据分析,折线法能够有效地解决冲速段的富油和冲速问题,实现冲速段的转速控制,并且具备较强的鲁棒性。

小型发动机测功机现状研究

当前许多设备中都采用小型发动机做动力,而小型发动机与设备匹配前,都要用测功机进行性能测试。论述了小型发动机测功机国内外现状,介绍了水力测功机、电涡流测功机、直流电力测功机、交流电力测功机原理与应用。随着电子技术的高度发展,水力测功机和直流电力测功机逐渐被淘汰,交流电力测功机代表其发展方向。小型发动机测功机发展趋势是精度高、操作简便、辅助设备少、使用寿命长和价格低,尤其是向高低速测试性能俱佳的方向发展。

小型航空二冲程活塞发动机建模及控制器在回路仿真研究

针对某小型航空二冲程发动机,采用机理建模和试验建模相结合的方法建立了该发动机的平均值数学模型,并在MATLAB/Simulink环境下对该模型进行了仿真研究,发现发动机转速、输出扭矩以及功率等外特性数据的仿真结果与实际的发动机台架试验数据基本吻合。在VC环境下编写仿真软件,通过调用MATLAB引擎实现了模型与控制器的对接,将原控制器和开发的快速原型控制器用发动机模型进行了硬件在回路仿真试验,并进行对比分析,结果表明,快速原型控制器和原发动机ECU喷油脉宽偏差不超过0.050ms。

小型汽油发动机消声器设计研究

利用现有消声器设计理论,针对某款小型汽油发动机的消声器进行结构设计,应用仿真软件Fluent对该消声器的速度流场、压力场和温度场进行仿真分析,同时将该消声器结构中隔板穿孔孔径大小对消声器空气动力性能的影响进行了多组数据对比分析.仿真结果表明:消声器隔板穿孔孔径大小对压力损失影响较大,孔径过小,会引起较大的压力损失;而且孔径增加到一定程度后,压力损失的变化较小,此时,改变孔径大小来改变压力损失将没有多大的意义.通过优化设计,隔板穿孔孔径为6mm时压力损失最小,并对优化后的消声器进行实际噪声测试,结果表明,该消声器降噪效果明显.

无人机用小型航空发动机可靠性指标评定

为了评价小型航空发动机在研制过程中的可靠性水平,基于其结构和使用特点,建立了可靠性参数体系和指标评定方法;选择平均故障间隔时间(MTBF)、起动可靠度(RSS)、平均致命故障间隔时间(MTBCF)作为发动机的可靠性参数,采用Bayes数据融合方法建立MTBF评定模型、采用故障树分析方法建立RSS评定模型、采用关键件的寿命分布建立MTBCF评定模型;与传统取平均值计算方法相比较,提出的方法将发动机的故障数据分类统计、分层次评估,能够全面反映出系统的可靠性状态,并有利于发现系统中存在的薄弱环节,通过应用实例说明了该方法的有效性。

小型航空活塞发动机二级增压方案的仿真分析

根据某小型航空活塞发动机功率恢复的需要,提出了两种不同的二级增压系统方案,即可调二级增压系统和带旁通阀的可调二级增压系统。研究结果表明,两种二级增压系统方案均能较大幅度提升发动机的运行高度;相比较,带旁通阀的可调二级增压系统在提升发动机性能方面具有更大的优越性。

某小型涡扇发动机增压级设计与试验验证

采用经过试验验证的一维方案设计程序包以及与轴对称流设计程序相匹配的任意中弧线叶片造型程序,运用三维计算与一维、二维气动设计相结合的方法成功地完成了某小涡扇发动机增压级气动设计,并且单独设计和加工内涵两级增压级进行了试验验证,试验结果表明,该增压级具有宽广的高效率区和高喘振裕度,设计结果与试验结果吻合较好.