飛行器動力論文

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1、自動控制技術(shù)在飛行器動力系統(tǒng)中的應(yīng)用 摘要：發(fā)動機(jī)是飛行器的動力源，相當(dāng)于飛行器的心臟，它的性能對飛行器的發(fā)展有著非常重要的影響?，F(xiàn)代發(fā)動機(jī)的發(fā)展除了在推重比的提高和燃油消耗率的進(jìn)降低外還有其他方面的技術(shù)要求進(jìn)一步發(fā)展和提高，其中發(fā)動機(jī)的智能推進(jìn)控制得到了各國的重視。 關(guān)鍵字：發(fā)動機(jī) 自動控制 智能推進(jìn)控制 預(yù)研 引言：為飛行器提供動力，推動飛行器前進(jìn)的裝置稱為動力裝置。它由發(fā)動機(jī)、推進(jìn)劑或燃料系統(tǒng)以及保證發(fā)動機(jī)正常有效工作所必需的導(dǎo)管、附件、儀表和在飛行器上的固定裝置等組成。為了方便起見，我們把動力系統(tǒng)簡稱為發(fā)動機(jī)。 1883年汽油內(nèi)燃機(jī)即活塞式發(fā)動機(jī)的問世，為第一架飛機(jī)

2、的試飛成功創(chuàng)造了條件；空氣噴氣發(fā)動機(jī)的出現(xiàn)，使飛機(jī)突破聲障，并使飛行器的飛行速度達(dá)到幾倍聲速成為可能；火箭發(fā)動機(jī)的出現(xiàn)，為航天器的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，使人類沖出地球，飛向宇宙的夢想成為現(xiàn)實(shí)?？梢哉f，飛行器的發(fā)展是伴隨著發(fā)動機(jī)的發(fā)展而發(fā)展的，飛行器發(fā)展的每一個里程碑都與發(fā)動機(jī)的發(fā)展有著密切的聯(lián)系。 正文： 1 、發(fā)動機(jī)分為以下幾種： (1)、活塞式發(fā)動機(jī)是一種把燃料的熱能轉(zhuǎn)化為帶動螺旋槳轉(zhuǎn)動的機(jī)械能的發(fā)動機(jī)。螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)時，使空氣加速向后流動，空氣對螺旋槳產(chǎn)生反作用力，從而推動飛行器前進(jìn)。因此活塞式發(fā)動機(jī)不能直接產(chǎn)生使飛行器前進(jìn)的推力，而是通過帶動螺旋槳轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生推力的。 渦輪

3、噴氣式發(fā)動機(jī)可以利用向后噴射高速氣流，直接產(chǎn)生向前的反作用力，來推動飛行器前進(jìn)?？諝鈬姎獍l(fā)動機(jī)、火箭發(fā)動機(jī)和組合發(fā)動機(jī)都屬于這種類型。 (3)、空氣噴氣發(fā)動機(jī)是利用大氣層中的空氣，與所攜帶的燃料燃燒產(chǎn)生高溫氣體，它依賴于空氣中的氧氣作為氧化劑，因此只能作為航空器的發(fā)動機(jī)。按具體結(jié)構(gòu)的不同，空氣噴氣發(fā)動機(jī)又可分為渦輪噴氣發(fā)動機(jī)、渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)、渦輪螺槳發(fā)動機(jī)、渦輪槳扇發(fā)動機(jī)、渦輪軸發(fā)動機(jī)和沖壓噴氣發(fā)動機(jī)等類型。 (4)、火箭發(fā)動機(jī)不依賴于空氣而工作，完全依靠自身攜帶的氧化劑和燃料產(chǎn)生高溫、高壓氣體，因此可以在高空和大氣層外使用。若按形成噴氣流動能的能源的不同，火箭發(fā)動機(jī)又可分為化學(xué)火箭發(fā)

4、動機(jī)和非化學(xué)火箭發(fā)動機(jī)。 (5)、組合發(fā)動機(jī)是指兩種或兩種以上不同類型發(fā)動機(jī)的組合，包括空氣噴氣發(fā)動機(jī)之間的組合，以及空氣噴氣發(fā)動機(jī)與火箭發(fā)動機(jī)之間的組合等。 2、活塞式發(fā)動機(jī)與渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的異同【1】： 活塞式發(fā)動機(jī)： 發(fā)動機(jī)是熱機(jī)但本身不能產(chǎn)生推力，只能從軸上輸出功率帶動螺旋槳，由螺旋槳產(chǎn)生推力，所以螺旋槳稱為推進(jìn)器。熱機(jī)叫螺旋槳稱為活塞式動力裝置。發(fā)動機(jī)工作時，空氣是間斷進(jìn)入氣缸，氣體和壓縮、燃燒和膨脹過程發(fā)生在通一缸內(nèi)，只有一個行程對外做功。必須采用笨重的氣缸。 渦輪噴氣發(fā)動機(jī)： 即使熱機(jī)又是推進(jìn)器。在一定的飛行速度范圍內(nèi)，隨著飛行速度的增加，其產(chǎn)生的

5、推力增加。燃?xì)廨啓C(jī)工作時，有更大的功率輸出。適于高速飛行。燃?xì)馐浇Y(jié)構(gòu)輕巧。較活塞式經(jīng)濟(jì)性差。 目前普遍認(rèn)為，發(fā)動機(jī)推重比和燃油消耗率是衡量航空噴氣渦輪發(fā)動機(jī)技術(shù)水平和工作能力的綜合性指標(biāo)。 3、發(fā)動機(jī)發(fā)展方向和自動控制的應(yīng)用 航空發(fā)動機(jī)的技術(shù)發(fā)展水平是一個國家科技、軍事實(shí)力和綜合國力的重要標(biāo)志。世界各國都重視航空發(fā)動機(jī)的研制，美國在世界航空發(fā)動機(jī)技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位。 從1988年開始實(shí)施的綜合高性能渦輪發(fā)動機(jī)技術(shù)（IHPTET）計劃是迄今為止世界上范圍最廣、創(chuàng)新度最高、規(guī)模最大、影響力最強(qiáng)、投資最多的發(fā)動機(jī)技術(shù)預(yù)研計劃。盡管IHPTET計劃第3階段目標(biāo)還未達(dá)到，研制工作仍在繼續(xù)

6、，但是美國國防部、NASA和國防預(yù)研局已制定出了一個延續(xù)到2017年的推進(jìn)技術(shù)長期發(fā)展計劃，就是從2006年開始實(shí)施IHPTET計劃的后繼計劃——VAATE計劃，即通用、可承擔(dān)起的先進(jìn)渦輪發(fā)動機(jī)計劃。VAATE計劃的宗旨是在提高發(fā)動機(jī)性能的同時，強(qiáng)調(diào)降低生產(chǎn)和維修成本，主要目的是開發(fā)、驗(yàn)證經(jīng)濟(jì)可承受的多用途核心機(jī)技術(shù)，再從核心機(jī)研制出更高性能、更高耐用性和更低費(fèi)用的民用和軍用發(fā)動機(jī)。VAATE計劃的發(fā)展重點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)可承受性，總目標(biāo)是到2017年開發(fā)出革命性和創(chuàng)新性的技術(shù)，使先進(jìn)軍用發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)可承受性提高到F119發(fā)動機(jī)的10倍，推重比提高20%～30%，耗油率降低25%～30%，研制、生產(chǎn)和維

7、修成本降低50% 1999年美國NASA提出極高效發(fā)動機(jī)技術(shù)(VEET)計劃【2】，到2005年結(jié)束。主要分7個項(xiàng)目： a. 推進(jìn)系統(tǒng)一體化和評估；排放控制； b. 高負(fù)荷葉輪機(jī)； c. 發(fā)動機(jī)高性能材料和結(jié)構(gòu)； d. 推進(jìn)系統(tǒng)——機(jī)體一體化； e. 智能推進(jìn)控制； f. 綜合部件驗(yàn)證。 其中自動推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計，它的控制系統(tǒng)不依賴駕駛員，并在特定任務(wù)剖面類達(dá)到最佳加性能，同時對環(huán)境的影響最小。還能調(diào)整系統(tǒng)特性，使各個部件的壽命最長，因而改善推進(jìn)系統(tǒng)的壽命和安全性。自動控制技術(shù)在飛行器的控制中應(yīng)用越來越廣，再如無人機(jī)的飛行控制從推進(jìn)控制到飛行姿態(tài)的智能自動控制。

8、 新技術(shù)的快速應(yīng)用如：采用數(shù)字電調(diào)技術(shù)，對發(fā)動機(jī)實(shí)時監(jiān)測和故障診斷，對飛機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行一體化數(shù)字最佳控制；光纖傳感器的廣泛應(yīng)用；光纖控制系統(tǒng)綜合、超大規(guī)模集成電路的應(yīng)用。都極大地加速著飛行器動力系統(tǒng)的發(fā)展。 4、結(jié)束語 科學(xué)家高歌提出，我們應(yīng)當(dāng)加大力度發(fā)展新型發(fā)動機(jī)如：真空零點(diǎn)能發(fā)動機(jī)、反物質(zhì)發(fā)動機(jī)。 當(dāng)前有好多種高性能發(fā)動機(jī)不斷取得突破和進(jìn)展如：超燃沖壓發(fā)動機(jī)，脈沖爆震發(fā)動機(jī)。 在發(fā)展型號的同時應(yīng)該著手預(yù)研究，重視預(yù)研的重要性?！?】作為航空航天學(xué)院的探控系學(xué)生，面對我國發(fā)動機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)差，與領(lǐng)先國家存在著巨大差距，發(fā)動機(jī)發(fā)展日新月異的時代，我們面臨的是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)，當(dāng)奮起直追，強(qiáng)大我國航空航天事業(yè)！ 參考文獻(xiàn)：【1】宋筆鋒主編《航空航天技術(shù)概論》 國防工業(yè)出版社 【2】王如根、高坤華編著《航空發(fā)動機(jī)新技術(shù)》 航空工業(yè)出版社 【3】吳大觀著《航空發(fā)動機(jī)研制工作論文集》航空工業(yè)出版社