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小推力航空发动机的优势及应用分析

2020-09-18 15:02 次阅读

小推力航空发动机的定义

根据国际民航组织的分类规则,推力小于26.7kN的民用航空发动机为小型发动机,推力小于30kN的军用航空发动机被普遍认为是小推力发动机。本文将小推力航空发动机的定义为推力小30kN的涡喷/涡扇发动机。

小推力航空发动机在民用航空领域主要以中轻型公务机应用为主,在军用航空领域主要以军用无人机及巡航导弹为主。此外,小推力航空发动机在动力滑翔机、无人车等领域也有应用。

国际上小推力航空发动机代表产品包括:霍尼韦尔的TFE731、普惠加拿大公司的PW500、威廉姆斯国际的FJ44、捷克PBS的PBSTJ150等。

(注:表中数据带“*”为外直径)

小推力航空发动机的优势及应用分析

小推力发动机技术要求与大型发动机有较大不同

小推力航空发动机可以借鉴大型发动机的研究成果和试验条件,但并非是大型发动机的缩型,因而有它自身独特的设计和制造技术,需要考虑的设计要求包括:小尺寸效应、低雷诺数对压力机影响、低成本要求、高速转子的稳定性等。

此外,在不同的应用领域,对小推力发动机的技术要求也不同。对一次性使用的靶机、自杀式无人机、导弹的动力装置,主要要求其推重比高,抗过载和抗进口气流畸变能力强,而寿命短(I~2h);对无人战斗机动力装置,主要要求其工作包线宽广,加、减速性能好,巡航耗油率低(≤0.8kg/daN·h),隐身性能好;对长航时无人机,尤其是高空长航时无人机动力装置,则要求其耗油率低(≤0.6kg/daN·h),寿命长(≥3000h),飞行范围广,高空特性好;小型低空无人侦察机动力装置功率小,但要求其质量小,加工成本低。

图表2:小推力航空发动机设计技术要求

图表3:不同应用领域小推力航空发动机设计技术要求

涡轮发动机在非航空领域应用独具优势

目前,在非航空领域中应用的航空发动机大都指的是航空燃气涡轮发动机,像涡喷发动机、涡扇发动机、涡桨发动机、涡轴发动机等。由以上航空发动机改型的轻型燃气轮机可以用作舰船、坦克装甲车辆、无人车等提供动力,也可以用来发电,以及应用在天然气和石油输送等领域。

航空发动机该轻型燃气轮机动力涡轮输出的功率带动发电机或油泵,则可以成为地面电站或泵站的动力,即工业燃气轮机;带动舰船的螺旋桨就成为船用燃机;基于不同的燃气发生器原理,可以得到不同的发动机。

航空发动机在非航空领域应用具有以下优势:

图表4:涡轮发动机在非航空领域应用优势

国产小型涡轮发动机市场亟待填补

目前,中国军用无人机发动机主要以航空活塞发动机为主,涡轮发动机(包括涡轴、涡桨、涡扇、涡喷)受限于国外对中国技术出口限制,中国在无人机用涡轮发动机领域在2018年以前仍基本处于空白区,尤其在涡扇/涡喷发动机领域。

无人机应用小型涡扇/涡喷发动机,相对比活塞发动机,拥有更大的推重比、更快的速度、更高的飞行高度,未来中国发展察打一体无人机,小型涡扇/涡喷发动机不可或缺。

2018年11月,中国航发在珠海航展上展示了AEF50E涡扇发动机、AEP50E涡桨发动机、AEF20E涡喷发动机等3款可用于无人机的发动机,旨在填补我国急需的无人机动力空白。

图表5:不同种类航空发动机在无人机上应用情况

责任编辑:gt

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