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轻型航空动力技术
 

  轻型航空动力指推力在1000公斤以下涡喷、涡扇发动机或输出功率在1000千瓦以下涡轴、涡桨发动机,具有结构紧凑、重量轻、防红外性能好以及低振动、低噪声、长寿命、低运行成本等特点,在军用和民用方面有广泛的用途。一方面,采用轻型航空动力的直升机、巡航导弹和无人机等在现代战争中起着十分重要的作用;另一方面,随着民用航空业日益增长,轻型航空动力在小型公务机、通用飞机和直升机等方面同样具有广阔的应用前景。 

  轻型航空动力主要包括涡喷、涡轴、涡桨和涡扇等几种型式,通常小型涡喷发动机适用于飞行时间较短的中高空高速侦察机、靶机和无人攻击机;小型涡轴发动机适用于中低空低速短距/垂直起降无人机和倾转旋翼无人机;小型涡桨发动机适用于中高空长航时无人机;小型涡扇发动机适用于高空长航时无人机。不同用途的航空平台对动力装置的要求也不同,但都希望动力装置体积小、工作可靠、成本低和维修方便。对一次性使用的靶机、自杀式无人机、导弹的动力装置,主要要求推重比高,抗过载和进口气流畸变能力强,而寿命可以稍短;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;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,、寿命长、飞行范围广、高空及隐身性能好。 

  轻型航空动力是燃气涡轮发动机的一个特殊领域,它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。相比于大中型航空动力,轻型航空动力的主要特点是小尺寸、小流量和高转速。相对较小的几何尺寸及空气流量造成气动、结构、强度等方面的小尺寸效应小流量效应,这些效应带来了一系列设计、制造、试验、测试与使用方面的特殊问题;轻型航空动力另一个独特的关键问题就是高转速带来的问题,轻型航空动力具有比大型航空发动机更高的转速,在工作范围内存在多阶临界转速,转子动力学问题突出,高转速同时还带来了高速轴承、高速封严等结构问题。此外,针对不同的使用环境,轻型航空动力还面临一些特殊环境下的特殊问题,如高空侦察无人机用的小型涡扇发动机工作在较低的雷诺数下,带来了高空条件下部件及整机性能退化,以及空气系统和滑油系统等特殊问题。 

  我国轻型航空动力的发展水平与世界先进水平相比存在较大的差距,我国现有的轻型航空动力谱系远不能满足平台对飞行速度、飞行高度、续航时间等指标的不同要求,动力装置缺乏成为了制约我军无人机系统建设的瓶颈。而未来我国航空武器装备的发展对轻型航空动力提出了更高的要求,亟需开展轻型航空动力的自主研制,发展具有我国自主知识产权的军用轻型动力装备,解决不同类型无人机平台对动力装置的迫切需求。