“升级版”彩虹-4无人机首飞成功 , 重油发动机有何来头?“升级版”彩虹-4无人机首飞成功 , 重油发动机的来头如下 。
一、“升级版”彩虹-4无人机首飞成功

文章插图
中国航天科技集团航天彩虹无人机股份有限公司自主研发的中空长航时重油无人机首飞成功 , 新的无人机基于彩虹4 , 采用了重油发动机 , 并被称作“彩虹4”的升级版 , 能够实现“更高、更长、更安全”的要求 。
据悉 , 该无人机成功地实现了自主起降、航点飞行、满载运输、最高升限、航程航时等各项测试 。这是我国自主研制的重油发动机飞机 , 也是我国自主研发的一种新型飞机 。
二、重油发动机 随着全球经济的迅速发展 , 对石油的需求与日俱增 , 传统石油的储量也在逐渐下降 , 具有巨大的开发潜力和发展前景的重油已成为二十一世纪的主要能源 。我国重油资源十分丰富 , 预计资源量达198亿吨 。
重油与柴油相比 , 其成本更低 , 使用重油作为燃料更经济 。
重油发动机的寿命很长 , 维修周期也很长 , 最短需要10000个小时大修 , 最长的要超过40000个小时大修 , 而柴油机一般在7000小时左右就需大修 。
重油发动机重油机的噪声小 , 重油发动机的燃料消耗低 , 重油发动机承载能力大 , 能够在90%的负荷下长时间安全、稳定地工作 , 重油发动机工作稳定可靠 , 可持续运行 , 可充分利用排气冷却 , 经济效益显著 。
无人机使用了重油发动机 , 具有更长的飞行时间、更长的飞行距离、更高的飞行高度、更大的载重能力 , 可以提高30%-50%的运载能力 。可以应用于高精度的地面观测、测绘、通讯、航空物探、环境监测、森林防火等领域 。
彩虹-4无人机换装重油发动机首飞成功 , 该机型有哪些亮点?2022年8月17日 , 由航空十一院所属的航天彩虹无人机有限公司自主研发的中长续航重油无人机完成了科研和试验 , 正式走向市场 。近年来 , 频繁参与中东地区打击极端武装力量 , 成为中亚和北非地区的明星无人机 , 得到了使用国军队的好评 。
在彩虹-4的基础上 , 采用重油发动机 , 可以说是彩虹-4的“升级版” 。新型无人机可以满足“飞得更高、续航时间更长、更安全”的需求 。新的无人机使用国家生产的重油活塞发动机 , 这标志着彩虹无人机成为国产改型向前迈出了一步 。专家介绍 , 重油是原油提取物的一种 , 具有分子量大、粘度高的特点 。重油比重一般为0.82 ~ 0.95 , 热值为10000 ~ 11000 kcal/kg 。它的组成主要是碳氢化合物 , 此外还有一些硫和微量无机化合物 。
彩虹-4重油发动机的更换具有特殊意义 , 具有完全自主产权的航空重油发动机 , 技术先进 , 已进入一流行列 。它是自主研发、自主拥有、国产化的航空发动机 , 具有自主控制、油耗低、续航时间长、应用环境广等优点 。无人机采用新型航空重油发动机 , 极大地增加了闲置时间 , 航程更长 , 巡航高度和升限更高 , 可增加30%-50%的负载能力 , 此外 , 其平台起降性能也得到了提高 , 起跑距离明显缩短 , 部署更加灵活 , 适用范围更广 。无人机平台飞行能力和承载能力大幅提升 , 可应用于高分辨率对地观测、测绘、通信、航空物探、环境监测、森林防火等领域 。
测试的成功完成标志着该型无人机走向市场的正式步骤 , 更换115kW级航空重油发动机后 , 彩虹-4型无人机升限可增至9000米以上(原7200米) , 巡航时间由35小时增加至50小时 , 巡航2天2夜无问题 , 该任务的有效载荷将超过400公斤(从345公斤) 。
彩虹-4无人机换装重油发动机首飞成功 , 这一成果意味着什么?航天科技集团的航天彩虹无人机股份有限公司的一个消息标准 , 航天最后无人机的自主研发 , 自中空长航时重油无人机在不久前刚刚完成了格言实验 , 并且这款型号的无人机也是原本完成了自主起降航点起飞等等实验科目 , 彩虹告斯无人机换装重油发动机的首飞成功也就意味着我国无人机技术的提高 , 在很多方面都有所提升 , 也就表示着这款无人机也将向市场正式的迈进之后投入使用 , 也可以用于很多环境下使用 , 帮助我国一些建设注入新的活力 。
根据此次彩虹系列无人机的总设计师实文的解释来看 , 这次彩虹-4换装重油发动机无人机有着非常特殊的意义 。一方面是因为这次换装的的完全自主产权的一个航空专用发动机的技术十分先进 , 也是跨入了一流的行列 , 同时它是一款自主研发和自主产权以及国产化生产的新型航空发动机 , 具有非常高的自主可控以及低油耗长航时以及广域应用环境的优点 。
同时这款无人机也是采用了一种新型的航空重油发动机 , 就表明其留空时间将会大幅度的增加 , 航程也会更远 , 巡航的高度以及声线也更高 , 载重能力也有所增加 , 适用于作业的范围也是更为广阔 。同时这款无人机的成功是非成功 , 也就表明这无人机平台的飞行能力以及载重能力得到了非常大幅度的提升 , 这款无人机也可以用于高分辨率的进行对地观测测绘以及通讯 , 还可以用来航空物探 , 森林防火等等 , 环境下 。
【国产重油发动机】此款无人机实验的顺利完成 , 也就标志着这款危机将设置的三个市场麦积 , 也就表明我国无人机技术有了一个很大的提升 , 此后无人机进军一些市场行业也会更加的迅速 , 为市场的部分行业投入更多的新鲜活力 , 这款无人机还可以用来执行非过高原 , 海岛等一些复杂的环境 , 也拓宽了无人机应用的场景 。
浅谈翼龙2无人机和彩虹5无人机的动力选择目前 , 代表国内最高端的攻击型无人机分别为中航工业的翼龙2型无人机和航天科技集团的彩虹5无人机 , 这两款无人机在气动设计、传感器种类和武器载荷的选择上具有较强的相似性 , 但在动力系统 , 特别是发动机的选择上 , 却有很大的不同 。根据公开资料 , 翼龙2无人机的发动机选择的是涡桨发动机 , 而彩虹5无人机选择的是航空重油发动机 。那么 , 这两款发动机有什么不同 , 对无人机的性能又有什么影响呢?
翼龙2的公开亮相是在去年的珠海航展上 , 该型无人机的动力系统为国产涡桨发动机 , 功率为600马力 。
涡桨发动机由螺旋桨和燃气发生器组成 , 螺旋桨由涡轮带动 。由于螺旋桨的直径较大 , 转速要远比涡轮低 , 只有大约1000转/分 , 为使涡轮和螺旋桨都工作在正常的范围内 , 需要在它们之间安装一个减速器 , 将涡轮转速降至十分之一左右后 , 才可驱动螺旋桨 。这种减速器的负荷重 , 结构复杂 , 制造成本高 , 它的重量一般相当于压气机和涡轮的总重 , 作为发动机整体的一个部件 , 减速器在设计、制造和试验中占有相当重要的地位 。
涡桨发动机的螺旋桨后的空气流就相当于涡轮风扇发动机的外涵道 , 由于螺旋桨的直径比发动机大很多 , 气流量也远大于内涵道 , 因此这种发动机实际上相当于一台超大涵道比的涡轮风扇发动机 。
彩虹5无人机同样首次亮相于去年的珠海航展 , 但根据石文总师的介绍 , 该无人机已采用了国产航空重油发动机 , 功率约为300马力 。
无人机选择发动机与任务模式和任务载荷有很大关系 , 不完全是技术因素 。
虽然活塞机的功率曾经做到2500kW , 但推进效率已经很低 。发动机领域专家、中国燃气涡轮研究院总设计师黄维娜认为 , 未来无人机动力系统的发展趋势是低速无人机配置功率不大于100千瓦的活塞发动机 , 旋翼无人机配装功率不大于500千瓦的涡轴发动机 , 中低速无人机配装功率不大于600千瓦的涡桨发动机 , 中高端无人机使用涡喷/涡扇发动机 , 高超声速无人机配置涡轮冲压组合发动机 , 以使动力与平台实现更好的匹配 。
因此 , 不同的航空发动机有不同的技术性能和经济指标 。涡喷机的高空高速性能好;涡扇比涡喷省油 , 大涵道比涡扇就更省油;涡桨呢 , 比涡扇还省油30%-40% , 全寿命成本可降低一半;而活塞机比涡轮机还要省油——如果活塞机用重油 , 彩虹-5用重油机 , 航时比载重效率比美军MQ-9“死神”无人机几乎多一倍 。发动机的价格也是同样 , 一台ROTAX914的国内代理价才27万人民币 , 一台AL31F2000万人民币 , 一台F135要超过一亿人民币 。
除了功率和经济性 , 还有一个原因 , 就是高度 。活塞机做好了 , 长航时问题不大 , 但是高空性能还是很难上去 。就是二级涡轮增压 , 到10000米以上也比较吃力了 , NASA研制的三级增压才到24000米 。而涡轮机的高空性能是活塞机比不了的 。捕食者A的ROTAX914活塞机二级增压升限也就8000米左右;“死神”无人机用霍尼韦尔TP331-10T涡桨机升限16700米很轻松;捕食者C用普惠PW545B涡轮机 , 升限18000米+ 。彩虹-5从涡桨-9换重油活塞机 , 原来用涡桨-9能够达到14000米以上实用升限的彩虹-5 , 换活塞机巡航高度只有3000-5000米 , 实用升限7600米 , 高空机就改中空机了 。
不只是高度 , 采用不同的动力 , 速度也会有很大差异 。如安装活塞发动机的捕食者A最大时速217公里 , 涡桨机的“死神”无人机增大到482公里 , 涡扇机的掠食者无人机是740公里 。我国早期的靶-5Ⅰ(“长空”-1)型无人靶机 , 用WP-6型涡喷发动机 , 时速达到850~900公里 。安装涡轮发动机的无人机机在空气稀薄的高空能大流量进气 , 流量大 , 推力大 , 载荷就大 , 速度也大 , 而安装活塞发动机的无人机超过800公里是非常困难的 。
速度快 , 对无人机来说有利有弊 。高速对于尽快抵达目标空域自然有利 , 对于可能丢失的侦查目标或者对于要进行打击的移动目标 , 快察快打是无人机的刚需 。但是如果需要在复杂战场环境仔细搜索和发现目标 , 或者对目标进行长时间连续监视 , 那么飞得太快反而可能是缺点 。
航空重油发动机 , 在巡航时间、航程、成本、维护性这些客户最关注的需求得到了满足 , 那么动力改型就是合适的选择 , 这是一方面 。另一方面 , 石文总师说对于国内用户 , 彩虹-5国内版任务载荷900-1000公斤 , 比出口版的480公斤高了近一倍 。如果任务载荷持续增加 , 再用重油活塞机不用涡轮机 , 就会非常吃力了 。
因此 , 从发动机类型的区别看 , 这两种无人机其实并无孰优孰劣的问题 。如果说美国采用900马力涡桨发动机的MQ-9“死神”是典型美国肌肉皮卡 , 那么功率小一些的“翼龙2”就是轻型越野车 , 而功率更小的“彩虹5”则是更朴实的小货车了 。
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