小型转子发动机的广阔应用前景

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：转子发动机的高转速非常适合用中低空、中小型无人飞行平台的动力需要。英国Norton公司从1969年开始研制三角转子发动机，1987年该公司研制成功AR731转子发动机，用于靶机。经多年的努力，目前UEL公司已成功开发了单转子风冷和双转子液冷两大系列发动机，功率范围20～90hp。UEL公司的三角转子发动机全部用于小型无人机。

由于转子发动机的压缩比相对较低，燃料燃烧不充分，导致的油耗大、污染高是转子发动机在汽车上推广应用的难题。尤其是在对汽车环保要求越来越高的情况下，这几乎成了转子发动机的致命弱点。此外，密封片和气缸之间的严重磨损也影响了转子发动机的使用寿命。目前世界各大汽车公司都搁置了转子发动机在汽车上的应用研发，但转子发动机的结构和工作特点也使它在其他特殊领域有着广阔的应用前景，特别是对功质比（功率质量比）有很高要求，而对使用寿命要求相对较低的航空领域。

在大载荷、长航时的需求环境下，在电池技术还未取得突破性进展的条件下，还是普遍以燃料燃烧输出动力驱动的航空器占据着主导地位。转子发动机的高转速非常适合用中低空、中小型无人飞行平台的动力需要。在中低空、中小型燃料动力无人机领域，动力装置主要有二冲程或四冲程往复式活塞发动机及涡轮轴发动机。和往复式活塞发动机相比，转子发动机结构简单、运行平稳、噪声低、功质比高、迎风面积小，这对航空器来说就意味着更大的有效载荷和更高的隐蔽性，这些特点对军用战术侦察无人机来说是至关重要的。和涡轮轴发动机相比，转子发动机制造成本低且更易于小型化。英国Norton公司从1969年开始研制三角转子发动机，1987年该公司研制成功AR731转子发动机，用于靶机。1992年12月英国无人机发动机公司UEL（UAV ENGINES LrH）公司成立，从Norton公司购买了三角转子发动机的技术和生产权。经多年的努力，目前UEL公司已成功开发了单转子风冷和双转子液冷两大系列发动机，功率范围20～90hp。UEL公司的三角转子发动机全部用于小型无人机。目前有多款无人机使用转子发动机作为动力源，其中包括著名的有着“陆军眼睛“之称的美国RQ-7“影子“无人机（图1.5）和有“雷达杀手“之称的以色列“哈比“无人机（图1.6），它们都采用UEL公司生产的转子发动机。英国的“火影“长航时巡飞弹也采用转子发动机为动力装置。

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图1.5　美国RQ-7“影子“无人机

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图1.6　以色列“哈比“无人机

转子发动机还可以作为电动汽车的增程器使用。作为增程器的转子发动机不直接参与车轮驱动，而是充当发电机为电动机提供能源。电动汽车的增程器只有在电量极低的前提下才会启动，因此启动频率较低，这改善了转子发动机耐用性欠佳的问题。同时，增程器在转速范围恒定条件下工作也可使转子发动机油耗高和燃烧不充分的问题得以解决。转子发动机因为结构简单，所以尺寸比普通发动机更小，可以使电动汽车有更大的空间放置更大的电池，提高整车续航里程。转子发动机高转速的特性，在充电效率方面也会优于往复式活塞发动机。此外，转子发动机工作平顺，振动和噪声都比较小，不会破坏纯电动汽车行驶时的宁静感。转子发动机功质比高的优点，还使它很适合作为大型飞机、舰艇和装甲车辆的辅助动力装置，目前美国M1A3“艾布拉姆斯“主战坦克即是以一个排量为330mL的转子发动机作为辅助动力装置。

小型转子发动机的广阔应用前景

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