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微小型航空发动机是航空发动机的一个分支,它与用于大型飞机的“航空发动机”有明显区别。微小型航空发动机(Micro Aero-Engine)是一种比较复杂和精密的热力机械,主要为无人机、巡航导弹等提供飞行所需动力,也可以为地面装置提供电力。微小型航空发动机的技术难度没有民用飞机航空发动机那么高,很多国家都可以自行设计并制造微小型航空发动机,实力比较突出的国家有法国、德国、美国、英国、捷克
微小型航空发动机是航空发动机的一个分支ღ★ღ◈,它与用于大型飞机的“航空发动机”有明显区别ღ★ღ◈。微小型航空发动机(Micro Aero-Engine)是一种比较复杂和精密的热力机械ღ★ღ◈,主要为无人机ღ★ღ◈、巡航导弹等提供飞行所需动力ღ★ღ◈,也可以为地面装置提供电力ღ★ღ◈。微小型航空发动机的技术难度没有民用飞机航空发动机那么高ღ★ღ◈,很多国家都可以自行设计并制造微小型航空发动机ღ★ღ◈,实力比较突出的国家有法国ღ★ღ◈、德国ღ★ღ◈、美国ღ★ღ◈、英国ღ★ღ◈、捷克等ღ★ღ◈。
微小型航空发动机主要包括小型涡喷发动机ღ★ღ◈、涡扇发动机ღ★ღ◈、活塞发动机ღ★ღ◈、转子发动机等ღ★ღ◈,其涡轮发动机的推力在500公斤以下级别ღ★ღ◈,活塞发动机功率在100KW以下ღ★ღ◈。
太阳谷出版的《国内外微小型航空发动机发展状况及市场需求调研报告》针对国内外微小型航空发动机的发展现状ღ★ღ◈、趋势ღ★ღ◈,国内外微小型航空发动机市场发展现状ღ★ღ◈、竞争格局ღ★ღ◈,市场规模ღ★ღ◈、未来发展趋势等作了深入研究ღ★ღ◈,对于微小型航空发动机研制单位具有重要参考价值ღ★ღ◈。
美国在微小型航空发动机领域拥有很强的技术实力ღ★ღ◈,普惠公司ღ★ღ◈、Williams International公司ღ★ღ◈、洛克菲勒马丁公司ღ★ღ◈、诺斯罗普格鲁门公司等在该领域都拥有很强的研发实力ღ★ღ◈。
俄罗斯在微小型航空发动机领域也取得了许多成果ღ★ღ◈,俄罗斯的TBД-10涡轮螺桨发动机ღ★ღ◈,是20世纪70年代的产品ღ★ღ◈,俄罗斯把它作为基准发动机ღ★ღ◈,通过改进改型ღ★ღ◈,发展了6种不同功率ღ★ღ◈、不同用途的发动机ღ★ღ◈,这些系列产品是TBღ★ღ◈,L1-10Eღ★ღ◈,TBД-20. PZL-IOWღ★ღ◈,BCY-10和用于运输机上的燃气涡轮发动机ღ★ღ◈、以及用于轻型飞机的涡轮喷气发动机ღ★ღ◈。俄罗斯在巡航导弹领域拥有非常强的研发实力和技术开发能力ღ★ღ◈,所研制的巡航导弹在世界具有极强的影响力ღ★ღ◈,其动力装置的研发实力也在国际上数一数二ღ★ღ◈。
法国的赛峰集团Microturbo公司是微小型航空发动机领域的领军企业之一ღ★ღ◈,Microturbo公司是世界上规模最大的微小型航空发动机企业之一ღ★ღ◈,其拥有众多型号的微小型航空发动机可供各种单位选择ღ★ღ◈。2014年ღ★ღ◈,中法两国航空制造业巨头宣布将成立一个全新的合资企业ღ★ღ◈,以打造成面向全球市场的民用涡桨发动机部件世界级供应商ღ★ღ◈。
德国在微小型航空发动机领域也拥有很强的实力ღ★ღ◈,该国的JetCat公司研发了众多代表性的微小型航空发动机ღ★ღ◈,在该领域拥有一定的行业地位ღ★ღ◈。此外ღ★ღ◈,加拿大庞巴迪公司下属的奥地利ROTAX公司在微小型航空发动机领域拥有非常强的技术研发实力以及市场占有率ღ★ღ◈,该公司研制的ROTAX系列微小型航空发动机被美国和中国等国的先进无人机采用ღ★ღ◈。
国内拥有众多微小型航空发动机研制单位btchina联盟ღ★ღ◈,这些单位包括中科院系统ღ★ღ◈、中航工业系统ღ★ღ◈、航天集团ღ★ღ◈、大学院校等等ღ★ღ◈。
在国内微小型航空发动机研制单位中ღ★ღ◈,比较突出的研究单位有ღ★ღ◈:中国科学院工程热物理研究所ღ★ღ◈、中航工业航空动力机械研究所(608所)ღ★ღ◈、中国航天科工集团第三研究院第三十一所ღ★ღ◈、中国燃气涡轮研究院等ღ★ღ◈。
从整体上来讲ღ★ღ◈,我国航空发动机工业还比较薄弱ღ★ღ◈,具体表现在产品性能指标偏低ღ★ღ◈,并且产品系列不够完善ღ★ღ◈,还有许多空白ღ★ღ◈,因此无法为型号的发展提供比较充足的动力支持和储备ღ★ღ◈,这样就造成许多型号依赖国外发动机ღ★ღ◈,或者性能受到限制ღ★ღ◈,因此对于我国来说ღ★ღ◈,不仅仅是无人机ღ★ღ◈,整个航空工业能否进一步发展ღ★ღ◈,在很大程度上取决于我们的航空发动机是否跟上前进的步伐ღ★ღ◈。
值得一提的是ღ★ღ◈,我国航空发动机工业也在不断进步ღ★ღ◈,目前ღ★ღ◈,我国完成了用于无人机的涡轮增压型活塞发动机的研制ღ★ღ◈,提高了国产无人机的高原性能ღ★ღ◈,初步解决了国产无人机的动力问题ღ★ღ◈,国产400KW/620马力涡桨发动机的研制也取得进展ღ★ღ◈,可以为我国轻型运输机和大型无人机提供动力支持ღ★ღ◈。
在2014年无人机展会上ღ★ღ◈,我国公开展出了CH-4大型无人机ღ★ღ◈,它是继翼龙ღ★ღ◈、AH-3之后我国又一种侦察/打击型无人机btchina联盟ღ★ღ◈。
不过翼龙的发动机来自奥地利的ROTAX914活塞发动机ღ★ღ◈,它水平对置4缸废气增压发动机ღ★ღ◈,1.2L排量ღ★ღ◈,110马力输出ღ★ღ◈,重量64公斤ღ★ღ◈,需要指出的是美国MQ-1捕食者无人机配备的也是这型发动机ღ★ღ◈,这也是翼龙能够在战术技术能够与MQ-1相抗衡的关键ღ★ღ◈,目前国内能够提供的航空活塞发动机与ROTAX914还是有一定的差距ღ★ღ◈,从珠海航展来看ღ★ღ◈,我国的HS-133活塞发动机ღ★ღ◈,它的功率只有82 马力ღ★ღ◈,重量却有80公斤ღ★ღ◈,因此配备翼龙无人机就会明显的降低它的性能ღ★ღ◈。
从这里可以看出ღ★ღ◈,由于发动机的差距ღ★ღ◈,我国无人机的战术技术指标一下子被国外无人机拉开ღ★ღ◈,这种差距并不是来自飞机本身ღ★ღ◈,而飞机发动机性能的差距导致的ღ★ღ◈,这也从一个侧面反应了发动机对于航空工业的重要性ღ★ღ◈。
我国作为一个幅员辽阔的大国ღ★ღ◈,身处复杂的国际环境ღ★ღ◈,现代化国防对无人机发展的需求同样十分强烈ღ★ღ◈,特别是随着人们对未来战争观念ღ★ღ◈、作战形式和任务要求的改变ღ★ღ◈,无人机的研发得到了一定的关注ღ★ღ◈。由于我国地域宽广ღ★ღ◈,陆海空覆盖面积大ღ★ღ◈,无人机是朝着高中低空ღ★ღ◈、远中近程ღ★ღ◈、低速和高速无人机搭配使用方向发展ღ★ღ◈。
未来的空战将是无人机之间的空战ღ★ღ◈,为了满足战争的需要ღ★ღ◈,我国需要有从短程到远程ღ★ღ◈,从低空到高空ღ★ღ◈,从轻型到重型ღ★ღ◈,从侦察到作战ღ★ღ◈,涵盖各个范围ღ★ღ◈、各种用途全系列的无人机ღ★ღ◈。我国现有的无人机类型远远不能满足未来战争的需要ღ★ღ◈,为了满足国防发展需求ღ★ღ◈,更好的发挥无人机作为有效军事武器的潜力ღ★ღ◈,有必要发展以下类型的无人机ღ★ღ◈:特种作战侦察使用的微型无人机ღ★ღ◈;近程战术侦察或者作战需要的无人机ღ★ღ◈;采用涡轴发动机的旋翼无人机ღ★ღ◈;中高空中远程无人机ღ★ღ◈;超高空超高速无人机ღ★ღ◈。
我国在转子发动机等新型微小型航空发动机研究方面比较落后ღ★ღ◈,与美国ღ★ღ◈、德国ღ★ღ◈、日本等差距较大ღ★ღ◈,为了更好地发挥无人机作为有效军事武器的作用ღ★ღ◈,发挥平台的潜力ღ★ღ◈,应高度重视无人机动力的研发ღ★ღ◈。美国在《无人机系统路线)》指出ღ★ღ◈:“推进技术和处理器技术是无人机的两大关键技术”ღ★ღ◈,由此可见动力技术的发展对无人机系统的发展起着尤为关键的作用ღ★ღ◈。
我国无人机动力发展应该以我国各军兵种无人飞行器发展需求为依据ღ★ღ◈,针对未来重点发展的无人作战飞机ღ★ღ◈、高空长航时无人机ღ★ღ◈、高超声速空天无人机等高端无人机平台ღ★ღ◈,兼顾其他无人机需求ღ★ღ◈,以核心机及涡轮冲压组合发动机为主线ღ★ღ◈,遵循“加强预研ღ★ღ◈、自主创新ღ★ღ◈,统筹规划ღ★ღ◈、系列发展ღ★ღ◈,填补空白ღ★ღ◈、占领高端”的发展原则ღ★ღ◈,突破无人系统动力装置关键技术ღ★ღ◈,通过新研和现有动力系列发展等方式ღ★ღ◈,研制出满足国内军民用无人机系统发展需要的各类动力装置btchina联盟ღ★ღ◈。
大涵道比涡扇发动机是指涵道比4以上的涡扇发动机ღ★ღ◈。由于大涵道比涡扇发动机的耗油率低ღ★ღ◈、噪声小ღ★ღ◈,被广泛用于大型民用和军用运输机以及其他大型亚声速飞机如加油机ღ★ღ◈、预警机ღ★ღ◈、反潜机等ღ★ღ◈。2013年11月12日ღ★ღ◈,在第九届中国国际航空展的航空发动机展区ღ★ღ◈,中航工业展出了国产大涵道比涡扇发动机的金属同比例模型ღ★ღ◈。
从民用和军用飞机的发展现状来看ღ★ღ◈,急需要高性能的大涵道比涡扇发动机ღ★ღ◈,毫无疑问ღ★ღ◈,这是近期我国的需求重点也是难点之一ღ★ღ◈。目前ღ★ღ◈,国外高端无人机动力的发展趋势是以涡扇发动机为主ღ★ღ◈。涡扇发动机耗油率相对较低ღ★ღ◈,具有寿命长ღ★ღ◈、成本低ღ★ღ◈、易于实现系列化等优点ღ★ღ◈,非常适合于未来无人机平台对动力的需求ღ★ღ◈。从国外无人机的现状和发展趋势看ღ★ღ◈,目前在研和拟研的高端无人机动力也基本以涡扇发动机为主ღ★ღ◈。例如ღ★ღ◈,欧洲的“神经元”验证机选用“阿杜尔”涡扇发动机ღ★ღ◈。美国“联合空战系统计划”(J-UCAS)中发展的X-45A/B和X-47无人战斗机的验证样机选择了现有涡扇发动机ღ★ღ◈。因此ღ★ღ◈,涡扇发动机将是今后发展的一个重点方向ღ★ღ◈。
冲压发动机主要用于超音速巡航导弹ღ★ღ◈,冲压发动机是一种新型的ღ★ღ◈、用于高速飞行的尖端航空科学技术im电竞ღ★ღ◈。它正在日新月异地迅速发展ღ★ღ◈。在这个领域内ღ★ღ◈,有着广泛的复杂问题需要研究解决ღ★ღ◈。
随着飞行速度的提高ღ★ღ◈,就要求设计制造出更有效的部件——扩压器ღ★ღ◈,燃烧室ღ★ღ◈,尾喷管ღ★ღ◈。有的国家正在计划把冲压发动机的飞行速度提高到5-7倍音速ღ★ღ◈,甚至更高(约5300-7400公里/小时)ღ★ღ◈。这就需要解决一系列新的问题ღ★ღ◈。例如ღ★ღ◈,首先要求解决热障问题ღ★ღ◈,在M=5飞行时ღ★ღ◈,发动机壁面与空气摩擦后温度可以达到1000℃左右ღ★ღ◈。燃烧室加热以后的温度将达到2500-2800℃左右ღ★ღ◈,这就需要耐温能力更高的材料ღ★ღ◈。其次ღ★ღ◈,为了使燃烧室中能加温到更高的温度ღ★ღ◈,目前所采用的燃料(煤油)是不行的ღ★ღ◈,这就需要高能量的燃料ღ★ღ◈。
今天已进入原子能时代ღ★ღ◈。因此在冲压发动机上使用原子能吸引着许多科学家ღ★ღ◈,使他们进行不懈的研究ღ★ღ◈。不久的将来这种理想就会变为现实ღ★ღ◈。
在地球大气的上层ღ★ღ◈,由于太阳和宇宙线的作用ღ★ღ◈,部分空气分解成为离子ღ★ღ◈,当这些离子再合成分子时ღ★ღ◈,就会放出大量的能量ღ★ღ◈,因此就有可能在发动机内喷入少量的催化剂ღ★ღ◈,使离子再结合成分子ღ★ღ◈,放出能量而推动飞机ღ★ღ◈,这样就根本不必携带燃料ღ★ღ◈。这种离子冲压发动机的航程ღ★ღ◈,可以认为是无限的ღ★ღ◈。
涡轮/冲压及火箭/冲压组合发动机主要用于高超音速巡航导弹和攻击机ღ★ღ◈,涡轮/冲压及火箭/冲压组合发动机是一个重要方向ღ★ღ◈。两款组合发动机的结构相似ღ★ღ◈,一个重要的差异在于它自备燃烧用的氧ღ★ღ◈。这种发动机有一多级涡轮驱动的低压压气机ღ★ღ◈,而驱动涡轮的功率是在火箭型燃烧室中燃烧燃料和液氧产生的ღ★ღ◈。因为燃气温度可高达3500度ღ★ღ◈,在燃气进入涡轮前ღ★ღ◈,需要用额外的燃油喷入燃烧室以供冷却ღ★ღ◈。然后这种富油混合气(燃气)用压气机流来的空气稀释ღ★ღ◈,残余的燃油在常规加力系统中燃烧ღ★ღ◈。虽然这种发动机比涡轮/冲压喷气发动机小且轻ღ★ღ◈,但是ღ★ღ◈,其油耗更高ღ★ღ◈。这种趋势使它比较适合截击机或者航天器的发射载机ღ★ღ◈。这些飞机要求具有高空高速性能btchina联盟ღ★ღ◈,通常需要有很高的加速性能而无须长的续航时间ღ★ღ◈。
超燃冲压发动机主要用于高超声速巡航导弹上ღ★ღ◈,飞行速度可以达到8马赫以上ღ★ღ◈。从20世纪50年代人们就开始研究超燃冲压发动机ღ★ღ◈,最初的应用目标是单级入轨的飞行器ღ★ღ◈、远程高速飞机和远程高超声速导弹ღ★ღ◈。从90年代开始im电竞im电竞ღ★ღ◈,重点转向巡航导弹用超燃冲压发动机的发展ღ★ღ◈。目前ღ★ღ◈,美国ღ★ღ◈、法国ღ★ღ◈、俄罗斯ღ★ღ◈、加拿大ღ★ღ◈、德国ღ★ღ◈、印度ღ★ღ◈、意大利等国都在发展M数4~8ღ★ღ◈、射程1000km以上的巡航导弹用超燃冲压发动机ღ★ღ◈。采用碳氢燃料ღ★ღ◈、M数3~8的双模态超燃冲压发动机已结束地面试验验证ღ★ღ◈,进行了飞行试验ღ★ღ◈。到2025年ღ★ღ◈,以超燃冲压发动机为动力的高超声速空天飞机将有可能投入使用ღ★ღ◈。
脉冲爆震发动机是利用脉冲爆震波产生推力的新概念发动机ღ★ღ◈,它是目前航空推进领域的发展热点之一ღ★ღ◈,可以使发动机的效率提高24%ღ★ღ◈,生产成本降低25%im电竞ღ★ღ◈,并使燃油消耗降低25%ღ★ღ◈,单位推力提高45%ღ★ღ◈,它是未来无人机和巡航导弹极具潜力的动力装置ღ★ღ◈。
2014年下半年ღ★ღ◈,国内可能将召开低空空域改革座谈会ღ★ღ◈,这次会议可能为低空空域改革定调im电竞ღ★ღ◈,低空空域改革一旦成行ღ★ღ◈,对于我国的通用航空产业发展将会是极大的利好ღ★ღ◈,并将刺激整个通用航空产业加快发展ღ★ღ◈,当前ღ★ღ◈,国内各方面都在推进改革ღ★ღ◈,深化改革已经成为了领导层的一个共识ღ★ღ◈,低空空域改革势必在这样的大环境下加快推进ღ★ღ◈。这样ღ★ღ◈,国内微小型航空发动机将会在无人机需求提升的情况下得到较快的发展ღ★ღ◈。
巡航导弹作为一种重要的武器装备ღ★ღ◈,其市场需求比较稳定ღ★ღ◈,国内目前有一定量的巡航导弹出口ღ★ღ◈,但是ღ★ღ◈,整体来看ღ★ღ◈,目前出口量不算太大ღ★ღ◈,今后ღ★ღ◈,国内装备需求和国外进口需求将保持稳定增长ღ★ღ◈,但是ღ★ღ◈,增长空间最大的可能是无人机用发动机ღ★ღ◈,特别是小型涡喷和小型涡扇发动机将在军用ღ★ღ◈、民用无人机的提振下得到明显的增长空间ღ★ღ◈。
但是ღ★ღ◈,国内无人机用发动机也可能遭遇一些问题ღ★ღ◈,其一是无人机整体市场发展受阻ღ★ღ◈,其二是国内厂商无法满足国内市场需求ღ★ღ◈,相关市场将会继续被国外企业所占领ღ★ღ◈。
根据调研和分析ღ★ღ◈,2014年ღ★ღ◈,国内微小型航空发动机的市场规模可能达到46.3亿元ღ★ღ◈,之后在低空空域改革等政策刺激下ღ★ღ◈,无人机用微小型航空发动机需求将得到明显提升ღ★ღ◈,到2020年ღ★ღ◈,整体市场规模将达到167.5亿元ღ★ღ◈。
国内微小型航空发动机企业目前主要产品线集中在低端微小型航空发动机领域ღ★ღ◈,缺乏针对高端无人机的发动机产品ღ★ღ◈,有些厂商比如三院31所已经取得了一些进步ღ★ღ◈,总参60所在微小型航空发动机领域也取得了许多进步ღ★ღ◈,今后ღ★ღ◈,随着国内市场发展ღ★ღ◈,国内厂商在市场刺激下将进一步投入更多精力研发有竞争力的产品ღ★ღ◈,与国外厂商竞争ღ★ღ◈,行业主要竞争厂商和市场份额将倒向国内厂商ღ★ღ◈。未来ღ★ღ◈,在2014-2020年ღ★ღ◈,行业主要竞争厂商及市场份额预测如下ღ★ღ◈:
总体来说ღ★ღ◈,赛峰集团Microturbo公司ღ★ღ◈、ROTAX公司ღ★ღ◈、AMT Netherlands B.V.公司ღ★ღ◈、Williams International公司等外国企业仍然将具备很强的竞争力ღ★ღ◈,国内厂商比如中国科学院工程热物理研究所ღ★ღ◈、中航工业航空动力机械研究所(608所)ღ★ღ◈、中国航天科工集团第三研究院第三十一所(北京动力机械研究所)ღ★ღ◈、中国燃气涡轮研究院ღ★ღ◈、中航工业南方航空工业(集团)有限公司ღ★ღ◈、中国人民解放军总参谋部第六十研究所等在国内市场刺激下市场份额都会有所增长ღ★ღ◈,未来市场份额的争夺主要集中在无人机特别是民用无人机领域ღ★ღ◈,国内厂商需求有针对性的推出适合民用无人机的发动机产品谱系ღ★ღ◈,打造品牌ღ★ღ◈,占领市场ღ★ღ◈。
大政方针ღ★ღ◈:十三五 两会 国家战略 经济 军事 科技 科研 教育 产业 政策 创新驱动 信息化建设 中国制造 政策法规 产业快讯
前沿技术ღ★ღ◈:人工智能 颠覆性技术 无人系统 机器人 虚拟现实 脑机接口 可穿戴设备 3D/4D打印 生物科技 精准医疗 智能制造 云计算 大数据 物联网 5G通讯 区块链 量子通信 量子计算 超级计算机 新材料 新能源 太赫兹 航天 卫星 北斗 航空发动机 高性能芯片 半导体元器件 科技前沿应用 创新科技
装备发展ღ★ღ◈:航空母舰 潜航器 水面舰艇 无人机 新型轰炸机 先进雷达 新型导弹 新型坦克 反导 高超声速武器 武装直升机 装备
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