【摘要】：在航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域,活塞式內(nèi)燃機(jī)具有體積小、功率密度高、結(jié)構(gòu)簡單以及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),在中小型無人機(jī)上廣受青睞,尤其成為了中高速長航時(shí)無人機(jī)的主要動力裝置。隨著我國通用航空法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系的完善,活塞式無人機(jī)用內(nèi)燃機(jī)也將在我國通用航空市場得到大力發(fā)展,具有巨大市場潛力。本文以典型航空四沖程內(nèi)燃機(jī)Rotax914作為參照對象,對原型機(jī)進(jìn)行了臺架實(shí)驗(yàn),并利用BOOST仿真軟件建立原型機(jī)的仿真模型,且仿真模型通過了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。為研究該四沖程內(nèi)燃機(jī)在無人機(jī)上的適用性,通過對原型機(jī)進(jìn)行渦輪增壓選型和匹配,并計(jì)算了該增壓內(nèi)燃機(jī)在不同海拔下的性能,結(jié)果表明該四沖程內(nèi)燃機(jī)在匹配一級渦輪增壓后可使無人機(jī)的使用高度達(dá)到6000 m。為了提高航空內(nèi)燃機(jī)的功率密度和工作可靠性,本文參與了一款對置活塞二沖程(Opposed Piston Two Stroke,簡稱OPTS)內(nèi)燃機(jī)的研究,并對該原型機(jī)的活塞運(yùn)動規(guī)律和氣缸有效流通面積進(jìn)行了計(jì)算,并利用BOOST軟件采用“等效容積法”建立了OPTS原型機(jī)的仿真模型,并對仿真模型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,確保了仿真模型的計(jì)算精度。為提高OPTS原型機(jī)的換氣質(zhì)量,本文利用仿真模型對曲柄錯拐角、進(jìn)排氣氣口高度和進(jìn)排氣氣口寬度進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化結(jié)果顯示在中高轉(zhuǎn)速工況下原型機(jī)性能改善明顯。為研究OPTS內(nèi)燃機(jī)在無人機(jī)的適用性,本文對OPTS原型機(jī)進(jìn)行了高海拔性能計(jì)算,結(jié)果表明非增壓OPTS內(nèi)燃機(jī)的最高正常工作海拔高度約為2800 m。為提高OPTS內(nèi)燃機(jī)的高海拔性能,本文對該OPTS原型機(jī)進(jìn)行了渦輪增壓器選型和匹配,并進(jìn)行了高海拔性能計(jì)算,結(jié)果顯示在OPTS內(nèi)燃機(jī)匹配一級渦輪增壓器后,可正常工作的海拔高度達(dá)到了6000 m。為比較四沖程內(nèi)燃機(jī)與OPTS內(nèi)燃機(jī)在無人機(jī)上的適用性,本文從從內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓器選配、內(nèi)燃機(jī)高海拔性能和內(nèi)燃機(jī)功率密度等幾個(gè)方面進(jìn)行了對比,結(jié)果顯示OPTS內(nèi)燃機(jī)與四沖程內(nèi)燃機(jī)的高海拔性能比較接近,但OPTS內(nèi)燃機(jī)在功率密度方面表現(xiàn)出了較大優(yōu)勢,因此OPTS內(nèi)燃機(jī)比四沖程內(nèi)燃機(jī)更適用于無人機(jī)。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文程內(nèi)燃機(jī)功率密度不高[4]。不同于四沖程內(nèi)燃機(jī)的換氣方式，對置活塞二沖程內(nèi)燃機(jī)的換氣是依靠活塞的運(yùn)動來控制進(jìn)排氣口的開閉來實(shí)現(xiàn)的，并在換氣過程中具有較大進(jìn)排氣疊開角來完成掃氣過程[6]。對置活塞二沖程內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)排氣口的開閉正時(shí)和進(jìn)排氣口的有效流通面積主要取決于活塞運(yùn)動的規(guī)律和進(jìn)排氣口結(jié)構(gòu)[7]，，進(jìn)行進(jìn)排氣相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化十分重要。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文程內(nèi)燃機(jī)功率密度不高[4]。不同于四沖程內(nèi)燃機(jī)的換氣方式，對置活塞二沖程內(nèi)燃機(jī)的換氣是依靠活塞的運(yùn)動來控制進(jìn)排氣口的開閉來實(shí)現(xiàn)的，并在換氣過程中具有較大進(jìn)排氣疊開角來完成掃氣過程[6]。對置活塞二沖程內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)排氣口的開閉正時(shí)和進(jìn)排氣口的有效流通面積主要取決于活塞運(yùn)動的規(guī)律和進(jìn)排氣口結(jié)構(gòu)[7]，進(jìn)行進(jìn)排氣相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化十分重要。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V234;V279

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2648877