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国营湖南湘江机器厂
著名的湖南湘江机器厂 是我国生产航模发动机的主力军,为提高竞速模型发动机的性能作出了不懈的努力,得到了运动员的一致赞扬,并取得了优异的成绩。
湖南湘江机器厂197x年开始生产“云雀”牌2.5毫升竞速发动机。
……(待补充资料)
湖南湘江机器厂生产的“三叶”牌2.5毫升发动机,几经改进,其性能逐步提高。山西郭守宇使用“三叶2.5”发动机,在1983年全国比赛中以258公里/小时的成绩名列第三名。内蒙孙士珠使用该发动机曾飞到270.6公里/小时。“三叶2.5”发动机不失为一种优秀的商品发动机。1983年的“三叶2.5”发动机,AAC结构,其零件均经过精选。缸径15、行程14,曲轴直径由10.5mm改为12mm采用了径向止推告诉轴承。进气角200~210度、晚开40度,排气角190度,驱气角130度。经过精心调配的“三叶2.5”发动机,使用Φ172/H70标准桨试车台最大转速28000转/分钟,加谐振排气管增益6000转/分钟,比以前生产的ABC结构的发动机高出500~1000转/分钟。飞行速度达270.6公里/小时的空中转速为34800转/分钟 。国内山西郭守宇也成功地使用了331厂生产的发动机侧装也飞到了267公里/小时。
湖南湘江机器厂文正良认为:几年来对铝气缸进行大量的实验研究表明,采用铝气缸(镀鉻)可以提高发动机的性能,转速可提高500~800转/分钟。三年来发动机装用铜气缸和铝气缸情况对比如下表。尤其在装用谐振排气管后,其转速的增加情况优于铜气缸发动机 。
改进发动机 螺旋桨(Φ*H) 铜气缸(转/分钟) 铝气缸(转/分钟)
1982年产品 172*70
1983年产品 172*70
1984年产品 *
331厂发动机车间南迁至保安后,组成南安公司,致力于提高2.5cm3发动机的水平,经过和运动员的密切配合,河南罗晓清把南安生产的三叶发动机的成绩提高到了275.2公里/小时,这对于商品发动机来说在世界上也是处于领先地位。
西北工大
为迎接四运会,西工大在停顿14年后参照“Rossi15”设计了“79”型2.5电热发动机。基本数据同“Rossi15”。刘明道认为:“79”型发动机并不十分理想,四运会时成绩约200公里/小时。对国外发动机进行完全仿制,并想超过它们的性能,是不太可能的。我们必须在仿制的同时,分析国外发动机的优缺点,并研制自己的高性能发动机,才有可能超过世界先进水平 。
贵州
贵州研制的FY-15发动机,在设计上吸收了意大利、匈牙利发动机的优点,在使用高精度机床加工主要零件,保证了加工质量。机匣采用压力铸造,外形美观。轴承也是专门研制。在台架试车中,发动机已显示出高素质。主持研制工作的储让同志还亲自过问发动机的使用、调整,及时做出判断。由于他们一开始就采用侧装发动机模型、调整上狠下功夫,保证了发动机性能的较好发挥,成绩不断提高。1987年6月六运会预赛飞了278.2公里/小时。结束了我国多年来成绩徘徊局面。同年10月六运会决赛上飞出了281.9公里/小时,一个月后在东京第二届中日比赛时又把成绩提高到了283.4公里/小时。这显示了储让研制的发动机已迈进世界水平。
广东
广东的发动机研制起步较晚,他们从西工大调来对发动机理论与工艺有都有丰富经验的刘瑞融主持研制。经过一年多努力,终于研制出具有自身特点的发动机。机匣用整块硬铝机械和电火花加工成型。广东研制发动机时间虽短但起点较高,在87年6月六运会预赛中飞过了270公里/小时。87年10月孙士珠在第二届中日比赛中飞出了279公里/小时的成绩,在88年5月再次飞出278.2公里/小时。
2) 谐振排气管。
高国钧认为,发动机配合适当的谐振排气管相当于一个空气阀,使发动机运转中废气排得更干净,充填燃烧室的新鲜气更充分,从而大大提高了发动机的功率。发动机功率增益最大可达40%左右。提高飞行速度,谐振排气管的潜力比发动机性能的提高的潜力还要大。谐振排气管的容积与发动机工作容积成比例,目前(1982年)其最大直径和长度(电热塞中心至排气管尾端)分别在27—28mm和295—310mm左右。尾孔直径由6.5mm减小到5mm,速度由255公里/小时提高到了260公里/小时。
1983年孙士珠使用“三叶2.5”发动机谐振排气管数据为:用原“罗西”管改短短,长度272~275mm,尾孔直径4.5mm。
上海队使用过玻璃钢排气管,认为虽容易谐振但飞得不够快。
江苏尹承伯试制过玻璃钢和玻璃谐振管 。他认为玻璃钢谐振管使用寿命短、谐振不稳定,原因是树脂胶耐温不够。尹承伯使用耐高温玻璃管(GG-17)制作的玻璃谐振管重25~30g,具有以制作、成品工效短、耐高温、光洁度高、透明、谐振稳定等优点。他认为透明的玻璃谐振管可以仔细观察内部气流的流动过程,对探讨谐振的和原理和奥秘具有一定的实用性 。
3) 发动机供油系统。
大多数队使用典型的CFS供油系统。
1981年全国比赛中上海队丁逸波在模型上安装了一个停车机构 。使用停车开关后,运动员可以随时关闭发动机,便于更精确调整发动机的工作状态,防止贫油工作而损坏发动机。如果掌握得好,在3分钟内可以完成3次起飞,有利于在比赛中取得好成绩,也提高了调整试飞的效率。停车开关构造类似自由飞模型的富油停车装置,见图6.2.1-15 。要使飞行中的发动机停车,只要迅速做一个深推杆(升降舵下偏20度左右)再回中的动作,停车开关就将大量的燃油喷入发动机的进气道,迫使发动机停车。
高国钧认为,现代竞速模型,由于采用了大排气角并配有谐振排气管的发动机,在地面起飞时和发动机谐振后高速飞行时发动机的转速相差极大,可达10000转/分钟。发动机没有谐振(模型地面滑跑起飞时)、初步谐振(上天后开始谐振)和完全谐振(达到谐振管最佳谐振转速)的不同工作状态对供油量的需求也十分悬殊,单靠主油针不可能满足上述发动机在不同工作状态下对供油的需要。为此采取两个措施:
1) 油箱尽量偏置在机身内侧(见图6.2.1-16)。当模型作圆周飞行时,在离心力的作用下,油面相对于发动机汽化器喷油孔产生明显的高油位H,增大了供油压力。随着飞行速度的增大,供油压力也相应增大。因而能在一定程度上解决模型起飞后和进入谐振状态时发动机耗油量剧增的需要。
2) 在油路中安装离心开关。理想的离心开关在工作时,要能按上述发动机不断变化中的工作状态自动对油路进行相对应的节流作用,保证飞行过程中发动机始终得到适量的供油。以保证发动机始终工作在最佳状态。离心开关构造见图6.2.1-17 。
1982年4月全国比赛上,上海队的离心开关有所改进。配重质量在6~6.5克左右,弹簧的预压力150克,离心开关全开启时弹簧压力约200克。这意味着当模型加速到220公里/小时离心开关开始工作,增加供油量,达到250公里/小时离心开关全开启。发动机进入谐振后,耗油量急剧增大(见图6.2.1-18),离心开关的供油量也必须迅速增大。离心开关的供油通道,圆孔形不能与发动机的需求达到同步,应做成图6.2.1-19b、c 所示形状。
辽宁队在1983年甩掉了普遍采用的CFS供油系统,而采用了离心增压式供油系统(见图6.2.1-20)。辽宁队认为:使用这种油箱后,只要调整得当,可以大大增加起飞成功率。起飞后发动机比CFS供油系统容易进入谐振。使用方便,易于维护。
4) 螺旋桨。
高国钧认为,过去设计螺旋桨总是先假定飞行中发动机的转速,然后按实际飞行速度来计算螺距。事实上由于飞行中发动机的转速是假定的,不同发动机与桨的组合,空中转速会有较大的差别,因而设计误差就比较大。为此,上海队高国钧首先在国内使用录音机测量飞行中的发动机转速 。将录音机放在尽可能靠近手叉的位置录制飞行中模型的发动机声音,然后用以下方法从录音带上分析出飞行中的发动机转速:
3) 将录制的音频讯号输入带通滤波器,直接分析出发动机的转速;
4) 将录制的音频讯号和音频讯号发生器的音频讯号同时输入示波器或者分别输入耳机的左右听筒。调节音频讯号发生器的频率,当示波器显示为一个圆形时,或者根据人耳的双耳效应,凭听觉判断左右听筒的声音频率相同时,这时按音频讯号发生器所示的音频频率(单位:周/秒),可以换算出发动机的空中转速。要注意的是以上方法所示的频率和发动机的转速往往是倍频关系。
上海队采用“上海飞机制造厂”制作的国产碳素桨。高国钧认为,采用单叶桨是为了提高螺旋桨的效率。其原因是:采用单桨后,桨叶的直径增大,就相应地减小了桨叶角,并且消除了两个桨叶之间的气流干扰,螺旋桨的效率就会得到提高;单叶桨没有对称的要求,制作简单,修整桨根与后桨垫接触平面便可调整螺距,当发动机停车时可以控制单桨停在朝上的位置,减少模型着陆时损坏螺旋桨的情况。
上海的单叶桨技术数据如下:
桨尖厚度0.5mm、宽度10mm;桨根厚度2.5mm、宽度18mm;半径约82mm。
螺距的设计和桨叶角计算:先测定发动机空中转速n和飞行速度v,然后选不同半径R,计算各半径桨叶剖面的气流角φ(见图6.2.1-21),再加上桨叶迎角α(桨叶中段α取2°、桨尖α取1°、桨根α取-2~-3°),最后计算出各不同半径桨叶剖面的桨叶角φ’。数据如下表。桨叶面积要调整到能保证发动机在最大功率转速工作。(最好能提供螺旋桨样板和照片)
半径R 20 30 40 50 60 70 80
桨叶角φ’ 41° 34° 29° 24° 20° 17° 15°
1983年孙士珠使用“三叶2.5”发动机使用的螺旋桨也是采用上述上海队的方法设计的。螺旋桨数据如下表。
半径R 20 30 40 50 60 70
螺距H 120 140 150 150 150 140
宽度b
获得1982年世界冠军(275公里/小时)和1983年欧洲冠军(282公里/小时)的匈牙利运动员都采用木制螺旋桨,他们认为碳素桨易老化不可靠。我国运动员虽试用过(桦木)木制浆,认为确实不易开裂,但按装配重比较困难,而仍使用碳素桨。上海队将桨叶厚度增加:桨尖1mm、桨根5mm。
1985年全国比赛中,各队几乎全部采用碳纤维桨,外形也相似,唯有辽宁队采用较宽的层板桨,飞行速度也可达到280公里/小时左右。事实上匈牙利运动员采用木制桨已经飞到284.5公里/小时的速度。广东队使用进口的空中转速表来测定模型在飞行中发动机的转速。
巴连利认为,木制桨有它的优点,制作容易、工艺简单、配平方便,具有比碳素桨振动小的特点,一般比碳素桨飞行速度低3~5公里/小时,但有的发动机却好一点。缺点是易变形。 |
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