一种改装电控航空活塞发动的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种改装电控航空活塞发动机，包括：全铝发动机、涡轮增压器、发动机电控系统、改装套件、动力输出端、螺旋桨安装接口、ISG启动发电集成电机、启动接口端；该全铝发动机上设置所述涡轮增压器和所述发动机电控系统，这三者组成为电控缸外喷射涡轮增压全铝发动机的最小结构；该全铝发动机通过所述动力输出端连接到所述螺旋桨安装接口，螺旋桨安装在所述螺旋桨安装接口上，从将动力输出到螺旋桨的桨轴上。本实用新型解决了我国中小型电控航空活塞发动机紧缺以致对国外的强烈依赖的问题；可充分利用先进的汽车发动机技术，大大降低了航空活塞发动机的设计、生产及使用成本，具有巨大的社会、经济和军事价值。
【专利说明】一种改装电控航空活塞发动机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种航空发动机，尤其涉及一种对先进电控汽车发动机进行减重和改装后研制得到的改装电控航空活塞发动机。
【背景技术】
[0002]从飞机诞生到二战结束前夕，世界飞机发动机都是活塞发动机。现有世界宝马等著名汽车发动机公司相当一部分都是当时的航空活塞发动机公司，因此航空活塞发动机技术和汽车发动机技术原本是一体。二战后，随着燃气涡轮发动机的诞生，航空活塞发动机逐渐从飞机发动机的主体地位中退出，只是在中小型通用航空上应用。因此，航空活塞发动机技术研发生产相对汽车发动机技术进展缓慢很多。我国在建国初期，有大量的航空活塞发动机飞机，因此80年代前还有一些技术人员在研究跟踪；同样随着燃气涡轮发动机在我国飞机上的应用，航空活塞发动机研制基本逐渐减少，导致我国现有的30-300kw的航空活塞发动机基本依赖进口，尤其是电控发动机更是空白，而且国外对我国进口先进航空活塞发动机有很大的限制。但是，随着我国汽车工业的突飞猛进，世界汽车强国都来我国合资生产汽车，其先进的汽车发动机技术和产品对我国开放度很大，而且型号众多，价格便宜，产量巨大。因此，本实用新型就是通过利用现成的先进电控汽车汽油发动机进行改装，研制生产航空活塞发动机，以满足未来几十年，我国对中小型飞行器对航空活塞发动机的强大需求。
[0003]目前，国外有通过老式汽车发动机尝试改装航空活塞发动机的相关报道，不过属于业余探索，由于国外航空活塞发动机技术相对成熟，而且价格也不贵，故其市场不大，都没有形成成套的成熟方案和产品。而国内航空活塞发动机严重短缺，短时间研制很难，通过将目前较为先进成熟的民用涡轮增压汽车发动机改装为适合中小飞行器电控航空活塞发动机在国内外还未出现产品，本专利为首创。
【发明内容】
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种改装电控航空活塞发动机，其特征在于包括:全铝发动机、涡轮增压器、发动机电控系统、改装套件、动力输出端、螺旋桨安装接口、ISG启动发电集成电机、启动接口端；其中，
[0005]该全铝发动机上设置所述涡轮增压器和所述发动机电控系统，这三者组成为电控缸外喷射涡轮增压全铝发动机的最小结构；
[0006]该全铝发动机通过所述动力输出端连接到所述螺旋桨安装接口，螺旋桨安装在所述螺旋桨安装接口上，从将动力输出到螺旋桨的桨轴上；
[0007]该全招发动机上设置所述ISG启动发电集成电机,所述ISG启动发电集成电机与蓄电池相连接，蓄电池采用锂电池或者超级电容；
[0008]该全招发动机上设置所述启动接口端,为全招发动机的启动提供外部动力；
[0009]该改装套件包括油料系统、冷却系统和供排气系统，其中油料系统包括油箱及供油管道；冷却系统包括冷却液散热器和冷却液管道，其中冷却液散热器设置在油箱中或者与油箱形成为一体；供排气系统包括进气管道及进气歧管；
[0010]所述全铝发动机、涡轮增压器和发动机电控系统改装自采用全铝发动机缸体的带涡轮增压的高功重比汽油发动机；所述高功重比汽油发动机为长城汽车公司的GW4G15T发动机。
[0011 ] 在上述技术方案中，该ISG启动发电集成电机安装在靠近螺旋桨的桨盘位置的动力输出轴上。
[0012]在上述技术方案中，全铝发动机、涡轮增压器和发动机电控系统改装自采用全铝发动机缸体的带涡轮增压的高功重比汽油发动机。
[0013]在上述技术方案中，所述高功重比汽油发动机为长城汽车公司的GW4G15T发动机。
[0014]在上述技术方案中，所述改装电控航空活塞发动机的重量不超过76kg,加满冷却液和机油后的整备质量不超过100kg。
[0015]本实用新型取得了以下技术效果:
[0016]1.技术先进成熟，操作性强。在世界范围内选用，高功重比全铝增压电控汽车发动机，型号众多(数百种型号，上千万台产品)，技术先进成熟。本系统所用三个核心技术，电控汽油发动机技术、发动机改装技术和发动机螺旋桨匹配技术，都是成熟的技术。
[0017]2.适用范围广，推广价值巨大。可实现30千瓦至300千瓦的功率，根据需要进行选择相应发动机进行改装，再根据飞机推进需求，进行发动机和螺旋桨的匹配。本实用新型可广泛应用于各种类型的中小型航空器，尤其是我国目前大力发展的通用航空飞机、军用大中型无人机、中高空长航时无人机和民用中大型无人机等航空器。
[0018]3.可靠性高，经济性和排放性好。先进汽车发动机都是经过上十年的研究使用，上万台装车使用，经过了非常严格的时间和公里数验证和改进完善，发动机寿命都在上万小时左右，远远大于目前的航空活塞发动机几百小时和涡轮发动机的4千小时不到。而且，电控发动机自带自诊断功能，具有很高的自保护功能。因此，相对传统的化油器式航空活塞发动机而言，可靠性、经济性和排放性将大大提高。
[0019]4.批量生产成本低，本系统主要成本在电控发动机、螺旋桨接口和发动机改装套件。如果选用国内自主缸外喷射电控发动机，基本在一万元人民币以内，而选择最高级的缸内直喷发动机一般也不会超过5万人民币；而螺旋桨接口生产成本基本可以控制在I千元人民币以内；发动机改装套件基本也可控制在3千元人民币以内。因此整个改装发动机最低生产成本可做到I万至6万以内，不到进口航空活塞发动机价格的十分之一。
[0020]5.使用和维护成本低，本改装航空活塞发动机的燃油经济性远远好于化油器的航空活塞发动机，基本可节油30%以上，而且发动机的保养也和汽车一样，非常之低，保养周期(100-200小时)也较长，配件价格非常低，对维修人员的要求也低。比如70kw的奥地利R0TAX914发动机和70kw左右的改装发动机相比，一年的使用维护费用不到进口发动机的1%。
[0021]6.社会经济价值和军事价值高，本发动机解决了我国中小型电控航空活塞发动机紧缺问题，解除了电控航空活塞发动机对国外强烈依赖。
【专利附图】
【附图说明】[0022]图1为本实用新型的结构示意图。
[0023]图中标记:1_启动接口端、2-1SG启动发电集成电机、3-改装套件、4-动力输出端、5-全铝发动机、6-涡轮增压器、7-发动机电控系统、8-螺旋桨安装接口、9-螺旋桨。
【具体实施方式】
[0024]为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图及【具体实施方式】对本实用新型作进一步的详细描述。
[0025]本实用新型提供的改装电控航空活塞发动机的结构如图1所示，包括启动接口端
1、ISG启动发电集成电机2、改装套件3、动力输出端4、全铝发动机5、涡轮增压器6、发动机电控系统7、螺旋桨安装接口 8 ;其中，该改装电控航空活塞发动机的主体为通过对汽车发动机减重得到的全铝发动机5，该全铝发动机5上设置有涡轮增压器6和发动机电控系统7，从而将这三者组成为电控缸外喷射涡轮增压全铝发动机的最小结构，该涡轮增压器6和发动机电控系统7优选采用被改装的汽车发动机上自带的涡轮增压器和电控系统。进行减重改装的汽车发动机优选为长城汽车公司的GW4G15T发动机，或者其他采用全铝发动机缸体的带涡轮增压的高功重比汽油发动机。
[0026]该全铝发动机5通过动力输出端4连接到螺旋桨安装接口 8，螺旋桨9安装在螺旋桨安装接口 8上，从将动力输出到螺旋桨9的桨轴上。动力输出端4通过根据飞机推进系统设计和螺旋桨9的具体选型参数进行发动机与螺旋桨的接口机电设计得到，实现发动机和螺旋桨的可靠安装和高效运行。
[0027]该全铝发动机5上设置有ISG启动发电集成电机2，该ISG启动发电集成电机2与蓄电池相连接，该ISG启动发电集成电机2优选安装在靠近螺旋桨9的桨盘位置的动力输出轴上，从而取消皮带轮等传动部件，在发动机正常工作时对蓄电池进行充电从而能够向外部设备提供稳定的电力供应，在发动机启动时，通过外部电源或者蓄电池提供启动的动力。该蓄电池可以采用锂电池等高功率密度电池或者超级电容。
[0028]改装套件3主要包括油料系统、冷却系统和供排气系统及其附属的各种管道，其中油料系统包括油箱及供油管道，均采用铝合金等超轻材料制成；冷却系统包括冷却液散热器和冷却液管道，均采用铝合金等超轻材料制成，其中冷却液散热器可以设置在油箱中或者与油箱形成为一体，让油冷却水，让水给油保温，同时减少管道长度，减轻系统质量，还可以使用酒精替代水来作为冷却液；供排气系统取消空气滤清器，仅包括进气管道及进气歧管，可采用复合材料制成。
[0029]该全招发动机5上还设置有启动接口端I,为全招发动机5的启动提供外部动力，从而取消汽车发动机所采用的上电启动模式，转而采用分体式电启动，或者人工摇臂启动。
[0030]本实用新型提供的改装航空活塞发动机所实施的改装过程主要包括:发动机选型、飞行器推进系统需求分析及螺旋桨匹配和发动机减重匹配等改装步骤。
[0031]第一步，发动机选型
[0032]根据用户需求的主要指标:功率、重量、转速、耗油率、体积和价格等，在现有国内外汽车发动机中进行选择，主要考虑全铝、电控、带涡轮增压的高功重比汽油发动机。功重比大于1，油耗尽量低。然后再根据发动机转速、扭矩和改装难度等主要因素进行最后选择。
[0033]如下表所示，前五项发动机为现有国外主流的航空活塞发动机，其功重比基本都在I左右，功率在IOOkw左右。因此，目前国内广泛存在的国产和进口汽车发动机如表后11项，功重比都在I以上，而且基本都比以上航空发动机的功重比大，完全能达到航空活塞发
动机重量及功率要求。
[0034]
【权利要求】
1.一种改装电控航空活塞发动机，其特征在于包括:全铝发动机、涡轮增压器、发动机电控系统、改装套件、动力输出端、螺旋桨安装接口、I SG启动发电集成电机、启动接口端；该全铝发动机上设置所述涡轮增压器和所述发动机电控系统，这三者组成电控缸外喷射涡轮增压全铝发动机的最小结构； 该全铝发动机通过所述动力输出端连接到所述螺旋桨安装接口，螺旋桨安装在所述螺旋桨安装接口上，从将动力输出到螺旋桨的桨轴上； 该全招发动机上设置所述ISG启动发电集成电机,所述ISG启动发电集成电机与蓄电池相连接，蓄电池采用锂电池或者超级电容； 该全招发动机上设置所述启动接口端，为全招发动机的启动提供外部动力； 该改装套件包括油料系统、冷却系统和供排气系统，其中油料系统包括油箱及供油管道；冷却系统包括冷却液散热器和冷却液管道，其中冷却液散热器设置在油箱中或者与油箱形成为一体；供排气系统包括进气管道及进气歧管； 所述全铝发动机、涡轮增压器和发动机电控系统改装自采用全铝发动机缸体的带涡轮增压的高功重比汽油发动机；所述高功重比汽油发动机为长城汽车公司的GW4G15T发动机。
【文档编号】F02D29/02GK203685401SQ201320642047
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】李发均, 董雅丽, 卫国爱, 翟际遥, 王鑫, 邓海燕, 边保平, 郭恒毅 申请人:李发均