无人机动力系统_航空航天

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内容提要

本书根据无人机应用技术专业的培养目标编写，内容分为两个部分，第一部分为活塞发动机与涡轮发动机的相关知识，主要介绍了活塞发动机动力系统的结构组成与工作原理，涡喷、

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前　言

无人机发展的时间并不长，但爆发的速度非常惊人，无人机动力系统作为飞行器的“心脏”，直接影响无人机的性能、成本和可靠性，也是制约未来高新技术无人机发展的瓶颈。本书

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第一部分　航空动力装置概述

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01项目1　航空活塞发动机概述

【知识目标】（1）掌握航空活塞发动机的分类和组成；（2）掌握航空活塞发动机的基本工作原理；（3）掌握航空活塞发动机的理想工作过程；（4）掌握航空活塞发动

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1.1　航空活塞发动机的分类和组成

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1.1.1　航空活塞发动机的分类

从基本工作原理方面的差别来看，航空活塞发动机主要有四冲程发动机和二冲程发动机两种。后一种只在过去的少数飞机上使用，目前使用的航空活塞发动机都是四冲程发动机。由于

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1.1.2　航空活塞发动机的组成

装有活塞发动机的飞机，其向前飞行的拉力是由发动机带动的螺旋桨产生的，因此，螺旋桨就成了飞机的推进器，活塞发动机加上螺旋桨就组成了飞机的动力装置。有关螺旋桨的知识

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1.2　航空活塞发动机的基本工作原理

航空活塞发动机将热能转变为机械能，是由活塞运动的几个行程来完成的。活塞运动四个行程完成一个工作循环的发动机，叫作四冲程发动机；活塞运动两个行程完成一个工作循环的

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1.2.1　基本术语

发动机工作时，活塞在气缸内做往复直线运动，通过连杆连接使曲轴做旋转运动。为了描述活塞的运动，下面参照图1-10介绍活塞发动机工作的常用术语。图1-10　相关

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1.2.2　四冲程活塞发动机的工作原理

目前，飞机上采用的四冲程活塞发动机，每完成一个循环，活塞在上死点与下死点之间往返两次，连续地移动了四个行程，它们分别叫作进气行程、压缩行程、膨胀行程（工作行程）

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1.2.3　航空活塞发动机气缸的点火次序

上面讨论了发动机里单个气缸内活塞四个行程的工作情形，但航空活塞发动机往往不是只有一个气缸，而是由多个气缸组成。无论发动机有多少个气缸，每个气缸内的活塞总是按四个

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1.3　航空活塞发动机的理想循环

当前使用的航空活塞发动机多属于四冲程点燃式，这类发动机的理想循环就是工程热力学中介绍过的奥托循环，为了说明这一点，下面先介绍发动机的理想工作过程。(https:

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1.3.1　发动机的理想工作过程

四冲程发动机每完成一个工作循环，活塞在气缸内连续经过四个行程，工质则经历了进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程。在实际情况下，这些过程是相当复杂的，为了便于说明

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1.3.2　发动机的理想循环

由上述理想工作过程的压容图可以看出，从压缩过程开始，经过燃烧过程和膨胀过程，到排气过程的第一阶段结束，压容图上就构成了一个封闭的曲线。如果假想气缸内的工质不必排

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1.3.3　热力学基本定律

热力学第一定律和第二定律是科学界公认的宇宙普遍规律。能量守恒定律认为，能量可以由一种形式转变为另一种形式，但其总量既不能增加也不会减少，是恒定的。这个定律应用到

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1.4　二冲程往复式航空活塞发动机的工作原理

与四冲程往复式航空活塞发动机相比，二冲程往复式航空活塞发动机的一个工作循环中仅有两个冲程，曲轴旋转一周，发动机对外做功一次。二冲程往复式单缸航空活塞发动机的典

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02项目2　航空燃气涡轮发动机

【知识目标】（1）掌握涡轮发动机的分类和组成；（2）掌握涡轮发动机的基本工作原理；（3）掌握涡轮发动机的构造。【能力目标】（1）能分辨涡轮发动机的各个

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2.1　涡喷发动机

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2.1.1　涡喷发动机的工作原理

涡喷发动机是一种通过喷出高速燃气获得推力的动力装置。如图2-1所示，涡喷发动机主要由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管等组成。其中，压气机、燃烧室和涡轮所组成

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2.1.2　涡喷发动机的结构特点

涡喷发动机借助进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管等部件相互配合，连续不断地输出功率和推力。下面首先根据涡喷发动机转子数目，从总体结构角度介绍单转子、双转子发动

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2.2　涡桨发动机

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2.2.1　涡桨发动机的工作原理

涡桨发动机结构示意如图2-19所示。与涡喷发动机相比，除进气道、压气机、燃烧室、涡轮、转子轴和尾喷管外，涡桨发动机在进气道前还布置减速齿轮和螺旋桨。其中，螺旋桨

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2.2.2　涡桨发动机的结构特点

涡桨发动机的进气道、压气机、燃烧室、涡轮等部件的工作原理及作用与涡喷发动机完全相同，本节主要介绍螺旋桨与减速器。 1.螺旋桨螺旋桨是指靠桨叶在空气中旋转，将发

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2.3　涡轴发动机

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2.3.1　涡轴发动机的工作原理

涡轴发动机是在涡喷发动机上加装旋翼发展而来，广泛应用于垂直起降飞行器。其结构组成如图2-24所示。其结构与涡桨发动机相似，区别在于涡轮输出的功率，经减速器驱动旋

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2.3.2　涡轴发动机的结构特点

涡轴发动机的进气道、压气机、燃烧室、涡轮等部件与涡喷发动机相同。其中，压气机经常会使用离心式压气机或离心、轴流组合式压气机；燃烧室除轴流式燃烧室外，也采用回流式

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2.4　涡扇发动机

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2.4.1　涡扇发动机的工作原理

涡扇发动机结构示意如图2-28所示。其显著的特征是在压气机前布置了一级或几级直径较大的风扇，风扇实质上是直径较大的压气机。涡扇发动机一般采用双转子或三转子结构，

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2.4.2　涡扇发动机的结构特点

涡扇发动机采用双转子或三转子结构，形成高-低压转子或高-中-低压转子。与双转子涡喷发动机相比，涡扇发动机除具有进气道、低-高压压气机、燃烧室、高-低压涡轮、尾喷

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《无人机动力系统》简介

内容提要

前　言

目录

第一部分　航空动力装置概述

01项目1　航空活塞发动机概述

1.1　航空活塞发动机的分类和组成

1.1.1　航空活塞发动机的分类

1.1.2　航空活塞发动机的组成

1.2　航空活塞发动机的基本工作原理

1.2.1　基本术语

1.2.2　四冲程活塞发动机的工作原理

1.2.3　航空活塞发动机气缸的点火次序

1.3　航空活塞发动机的理想循环

1.3.1　发动机的理想工作过程

1.3.2　发动机的理想循环

1.3.3　热力学基本定律

1.4　二冲程往复式航空活塞发动机的工作原理

02项目2　航空燃气涡轮发动机

2.1　涡喷发动机

2.1.1　涡喷发动机的工作原理

2.1.2　涡喷发动机的结构特点

2.2　涡桨发动机

2.2.1　涡桨发动机的工作原理

2.2.2　涡桨发动机的结构特点

2.3　涡轴发动机

2.3.1　涡轴发动机的工作原理

2.3.2　涡轴发动机的结构特点

2.4　涡扇发动机

2.4.1　涡扇发动机的工作原理

2.4.2　涡扇发动机的结构特点