小型直升机发动机与小型直升机发动机烧什么油

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我军又添一员猛将MK400无人机,它的性能超越了世界上第一款军用无人直升机卡曼,被称为“空中铁驴”,可以在海拔5000米的高原上吊挂输送伤员,它是如何做到这一点的?它还有哪些用途和优点呢?

在第十一届珠海航展上,一架外观酷似美国“支奴干”的双旋翼无人直升机引起了广泛关注,它就是由北京艾肯特科技有限公司自主研发的MK400无人直升机。

2021年9月,MK400在我国的阿里地区进行了为期一个月的密集测试,在4300米到5200米之间的多个海拔高度完成了多项测试任务,包括首次实现了高原地区循环吊运、多点星形吊运、伤员运送、夜间投送,以及发动机非标燃料测试,目前已准备入列服役。

在为期31天的实验中,MK400累计飞行时间为22天,累计飞行距离297公里,克服了雨、雪、狂风暴雨等极端恶劣天气。

在海拔5200米的高度下,MK400实现了最大载荷120公斤的悬停,到了海拔6000米时,它的最大载荷为80千克和接近2小时的燃料携带量,将区域补给能力提升到每小时360千克以上,充分验证了MK400的环境适应能力以及在高原地区使用的可能性。

本次实验还验证了MK400的吊装和机身挂载的双装载模式飞行性能,并率先突破高原地区下大载荷吊装飞行的技术难题,首次顺利完成了在海拔5000米以上的高度吊载伤员的飞行科目,拓展了该无人机在急救救援领域的用途。

为什么MK400能具备如此优秀的性能呢?因为它采用了纵列双旋翼布局,即两个旋翼一前一后地分布在机顶,飞机启动的时候,两个旋翼的转动方向相反,以此来抵消旋翼的扭转力矩。

这样设计的优点就是不用像普通的单旋翼直升飞机一样,用尾桨来平衡旋翼产生的扭矩,所以MK400发动机的输出功率可以全部用于驱动旋翼产生升力,同时还能节约发动机20%到30%的功率。

此外,前后两个旋翼能让飞机的旋翼桨盘面积更大,产生的升力也就越大,因此在相同条件下,MK400的起飞重量更大,最多可达360公斤,有效载荷更高,最大载荷为220公斤,以及实用升限更高,最大高度为6000米。

双旋翼纵列分布的另一个优点是飞机的中心在两个旋翼之间,稳定性更好,非常适合用于吊挂物资。美国的“支奴干”重型直升机也是这种设计,美军经常用它来吊挂火炮、悍马、快艇等物资。而我国的MK400的主要用途也是运输物资,以及吊挂设备、给养,甚至是伤员,所以也就选择了同款布局。

MK400的主旋翼采用了高重叠设计,让旋翼的展开变得更简单,只需要重新拧紧4颗螺栓即可,机体在运输过程中不需要拆解,大大缩减了旋翼展开和回收的时间。

高效的气动布局设计,让MK400在载荷能力相同的情况下体型缩小了一半以上,体积仅为同级别无人机的四分之一左右。

由于MK400的结构简单,气动效率高,它机体结构的使用寿命也随之大幅提高,同时还降低了结构重量,减少维修工作量和使用成本,具备优秀的机动性和飞行速度。

因为机体结构重量减轻,所以MK400可以在保持最大起飞重量360公斤的情况下,最大载重提高到250公斤。

这是什么概念?世界上第一款军用无人直升机卡曼,它采用交叉式双旋翼的设计,最大起飞重量为5443公斤,在海平面的最大有效载重为2721公斤。

当它处于海拔4920米的高原时,其有效载重下降到1956公斤,此时它的最大载重与最大起飞重量比接近50%,远高于普通直升飞机。而在近乎相同的情况下,我国MK400的这一比值在69%以上,大大超过卡曼。

另外,卡曼直升机在高原的载重与起飞重量之比为34%, 而MK400在海拔更高的地区进行实践验证后,得出这一比值为42%,优于卡曼直升机。

显然,MK400无论是在海岛或是高原,其调运能力和运输效率都要远胜美国的卡曼直升机。这一点可以保障我军在高原地区的武器弹药和军用物资能够得到快速补给,MK400也因此被称为“空中铁驴”。

因为MK400的体型较小,一辆普通的“金杯”型面包车就能装得下,而车厢更大一点的小型厢式货车,则可以装下两架MK400及其配套设备。因此,MK400可以在转场后10分钟内开展飞行任务,并实现单人操作。

总体来说,MK400是一款操作简单、稳定性好、升力系统效率高的无人直升机。不仅如此,它还针对高原地区的地理环境和气候条件,进行了优化设计。

因为高原地区海拔高,地势险峻,气候多变,地面交通不便,物资只能通过车辆运送到山脚,再靠人力背上山,输送速度非常缓慢,所以使用空中运输是最好的选择。

但是,当物资数量不多时,出动直升机又有点浪费,所以就需要经济实用的无人直升机登场了,它会比有人直升机的费效比高很多。

与此同时,高原地区气候条件恶劣,后勤保障设施有限,需要这款无人直升机比常规的更耐用,维护周期更长,还要能在极端天气下正常运转。

所以技术人员进行了各种尝试,先是将MK400所有旋转部件设计为密闭润滑式,让它的维护间隔达到200小时。

在高原实验中,MK400创下了到场31天,累计飞行22天的好成绩,同时设备负荷时间率达到了71%,说明了MK400在高原地区工作的可靠性和可维护性。

其次,为了降低后勤保障负担,MK400由涡轴发动机改为活塞发动机,使用普通柴油作为燃料。根据国内外的经验来看,小型直升机换上活塞发动机之后,油耗会降低40%左右,这样一来就大大提高了MK400的性能。成本和费效比。

再者,MK400还采用了较为先进的航电系统,包含通信、导航、夜视系统等。即使在高原山地飞行,也能准确抵达目标地。而且它还能在夜晚和恶劣气候下执行任务,提高了战场生存能力和可靠性。

并且,MK400通过适当改装还具备了电子软杀伤能力,可以干扰对方的无人机,装上航空机枪就能对敌机进行硬杀伤击落。

MK400在战时的应用是跟随步兵分队行动,为其提供弹药、食品及其他物资,保障分队物资补给及时,这在现代战争中无疑是巨大的优势。

在过去的高原反击战中,我军单兵携带的物资有限,导致我们在进攻时,距离受限,处境较为被动。而有了MK400以后,后勤补给得到保障,我军再无后顾之忧,可以酣畅淋漓地一战到底。

此外,由于MK400的最高升限为6000米,所以它还可以抵近到敌方前沿附近,利用那个搭载的光学和电子侦察器件,对敌方进行探测以及侦察对方的部署,从“伙夫”摇身一变成为“侦察兵”,直接参与行动。

除了军用,MK400在民用领域也有广泛的用途,例如抢险救灾、为灾民输送粮食及其他物品,搭载通信中继设备,为灾区开通临时通信网等等,应用前景十分广阔。

而在外观上与MK400相似的美国“支奴干”直升机则主要用于军事领域,它是美国波音公司于1958年研发的多功能、双引擎,双螺旋桨的中型运输直升机。

它和MK400一样采用双旋翼纵列式结构,取消了常规直升机的尾部垂直螺旋桨,让机体可以垂直升降。它的时速高达265.5公里,主要作用是从部队运输补给到炮台战场。

目前已有16个国家购买了“支奴干”直升机,它最大的客户是美军和英国的皇家空军,预估产量在800架左右。

“支奴干”的实战经历可以追溯到越南战争,它主要被用于运送兵员物资,特别是将炮兵吊送到火炮无法进入的复杂地带,以及为前线输送油料和回收迫降或受伤在外的直升机。

在越南的南部,“支奴干”以200公里的时速低空飞行时,基本不需要其他飞机护航。但它使用的涡轮式发动机在高山和高温季节中,会产生出力不足的状况,影响其正常性能的发挥。

曾经有3架“支奴干”直升飞机被改装为重火力空中护航机,装备了7挺7.7毫米的机枪、3门20毫米的机炮、1具40毫米的掷弹筒和1具火箭发射巢。

除了军事用途,“支奴干”在其他领域也有应用。例如,2011年3月17日,日本自卫队利用“支奴干”直升机运送海水到福岛核电站,向第三和第四号反应堆喷洒,来达到冷却反应堆的效果。

虽然“支奴干”与MK400两者在外观上形似,但是MK400始终有后发优势,许多技术和电子设备都更为先进,性能是“支奴干”无法比拟的。

F-35加油

飞机和汽车一样,都是要使用燃油作为发动机燃料,但是和汽车加的油不同,飞行器基本使用航空燃油这种专用燃料,其质素与常规的汽车燃油比有很多不同,通常航空燃油都含有一些特殊的添加物成分,以此来降低结冰和高温爆炸而带来的风险。

当然,就算是飞机,不同的机型、款式也需要使用不同种类的航空燃油,一般航空燃油分为两个大类,即航空汽油和航空煤油,它们分别使用在不同的飞机上。

航空汽油,是一种用于飞机的高辛烷值的燃料,较车用汽油挥发比更低,更不容易汽化,含铅量也更低,所以除了飞机发动机外,一些更加娇贵的发动机比如赛车也使用航空汽油作燃料。

一般来说,往复式发动机飞机会选择航空汽油,这种发动机利用一个或者多个活塞将压力转换成旋转动能。现代航空汽油的消耗主体地区包括美洲、欧洲和澳洲,但由于航空汽油过于昂贵,像是欧洲部分地区开始使用柴油作为替代,常见的柴油价格低廉且很常见,且具有适合航空使用的优点。

被染成蓝色的航空汽油,以示区分

除了航空汽油,另外一个大头就是航空煤油,这也是螺旋桨飞机和喷气式飞机所选择的燃料,尤其是后者,航空煤油几乎成为了喷气式发动机的专用航空燃油。不过即使是煤油,也有三种需要选择,如果加错会出现安全隐患。

·Jet A-1航空煤油

世界范围内最普遍使用的航空煤油,通常用于民航,由于廉价易得,闪点低,所以受到青睐,通常可以加入抗冻剂,将其凝固点进一步降低,以获得在高寒地区使用的能力。

·Jet A航空煤油

美帝的首选,全世界也只有美国才供应Jet A航空煤油,这种美国标准航空煤油较之Jet A-1航空煤油,大幅提升了自燃温度(达到425度),提升了安全性。美国运输这类航空煤油的运油车通常会在车上刷上1863(美国标准燃油代码,代表Jet A航空煤油)和Jet A的字样。

一般航空煤油都会加入一些添加剂,比如抗氧化剂、防静电剂、燃料结冰抑制剂和腐蚀抑制剂等,但美国并没有制定强制给燃料加入防静电剂的法规,所以美国用的Jet A航空煤油基本不含防静电剂。

·Jet B防空煤油

专门为了在寒冷地区使用的航空煤油,凝固点低到零下60度,但相应的其闪点也仅零下20度,所以稍有不慎就会起火爆炸,危险性极高。一般在乘客登机前就必须完成Jet B的加注,否则很有可能发生事故。

一架波音737-800正在加注航空煤油

在选用燃油时,为了提高安全系数,可以考虑以下几点:1.低凝固点,可以减低结冰的几率;2.提供高能量,如果燃油可以提供更高能量的话,民用飞机载同样的油,就可以飞得更远;3.高闪点,降低起火的可能性;4.流动性高,降低阻塞燃油系统的可能性;5.低腐蚀性。

而喷气式发动机,普遍要求的是安全和更差的可燃性,运输和处理也更加安全,另外高超音速飞机会产生额外的高热和应力,所以必须采用高闪点航空煤油。为了改善特性,最初还出现过使用航空煤油和汽油混合的方式,不过后来逐渐被放弃。

选择航空燃油是一门学问,如何加也是学问,航空燃油通常由运油车运送到停泊的飞机或直升机旁,但也有一些机场设有加油站,飞机需要滑行到加油站加油。而一些大型机场则铺设有地下油管,连接到各个泊位下,飞机只须通过泵车加油。

苏-34"鸭嘴兽"加油

加油方式有两种,包括翼上和翼下。翼上加油用于小型飞机、直升机和所有往复式发动机飞机上,打开一个或多个油箱再以传统油泵加油,与汽车加油相似;而翼下加油,也被称为单点式加油,用于使用航空煤油的大型飞机上,由一条高压喉管连接加油口,再利用油泵以50PSI的压力泵进油箱内。由于只有一个加油点,油箱之间的燃油分配都由加油点控制面板或驾驶舱控制。

由于混淆航空燃油的种类会非常危险,所以有几种方法去分辨航空汽油和航空煤油,除了清楚标明燃油种类在所有容器、车辆和喉管上,航空汽油会被染成红色、绿色或蓝色,加油喷嘴的直径为4厘米,而往复式发动机飞机的加油口则不得大于6厘米。航空煤油是无色的,而加油喷嘴直径大于6厘米,并不适合用于航空汽油的加油口,通过这类方式可以将加错航空燃油的风险降到最低。