航模的動力系統(tǒng)

第四章 動力系統(tǒng)3大類。第一節(jié)內(nèi)燃機是用高壓電火花點火。航模用內(nèi)燃機，按燃料種類，有汽油機和甲醇機。按工作方式，有兩沖程和四沖程之分。四沖程發(fā)動機，顧名思義，其工作循環(huán)由四個步驟組成。即吸氣，壓縮，爆發(fā)做功，排氣。由于四沖程發(fā)動機掌握噴油和點火的機構(gòu)比較簡單，所以重量較大，修理不易。優(yōu)點是工作效率高，節(jié)約燃油。另外，四沖程發(fā)動機每個工作循環(huán)由四步組成，即活塞往復(fù)運2個周期才做一次功。于此相比，兩沖程發(fā)動機由于工作1次即作一次功。并且，兩沖程發(fā)動機相對于四沖程發(fā)動機而言，構(gòu)造大大簡化，因而重量要輕很多。所以，在重量一樣的前提下，兩沖程發(fā)動機比四正是基于這些優(yōu)點，兩沖程發(fā)動機格外適合于航模領(lǐng)域。但是，任何事都有兩面性，兩沖程發(fā)動機高功率密度〔即發(fā)動機單位重量所輸出的功率，構(gòu)造簡潔，這些優(yōu)點，是以很高的油耗作為代價的。這和他的工作方式有關(guān)系。中小型航模用內(nèi)燃機目前最常用的是以甲醇為燃料的兩沖程發(fā)動機。中小型航模，使用2沖程甲醇機較適宜。大型航模，則使用2沖程汽油機比較好。四沖程發(fā)動機因機構(gòu)簡單，重量大，在航模中不常使用。除此之外，還有壓燃式發(fā)動機，他的工作方式和柴油機類似。燃料為煤油，蓖〔乙醚燃點低然后引燃煤油爆發(fā)。推動活塞做功。這種發(fā)動機目前較少使用。本課程將要涉及到的內(nèi)燃機是以甲醇為燃料的電熱式發(fā)動機〔其構(gòu)造如右圖所示。其次節(jié) 電動機電動機作為航模的動力，有功率密度大，使用和調(diào)整便利，不會污染空氣，噪音微小等顯著優(yōu)勢。隨著科技的進步，無刷電機理。同學(xué)們已經(jīng)在初中物理課上學(xué)過直流電動機工作原理。直流電機的轉(zhuǎn)子由假設(shè)干個電磁鐵組成，通電后轉(zhuǎn)子和定子〔磁鐵〕相互吸引，或者排斥，從而使轉(zhuǎn)子能夠轉(zhuǎn)動肯定角度。向器”和“電刷當(dāng)?shù)臅r機轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)子中電流的方向，從而轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)子電磁鐵的磁極方向，這樣，電機轉(zhuǎn)子就能持續(xù)平穩(wěn)的轉(zhuǎn)動了。直流電機具有體積小，啟動力〔無刷電機需要特地的掌握器。耗。其次，電刷和換向器之間電阻較大，所以，直流電機的工作電流不能太大，否則，電刷和換向器會嚴(yán)峻發(fā)熱甚至燒毀。另外，直流電機工作時，電刷和換向器之間會產(chǎn)生電火花，電火花中有高頻電磁輻射，會嚴(yán)峻影響遙控器，甚至導(dǎo)致飛機失控。針對直流電機的弊端，無刷電機應(yīng)運而生。無刷電機，顧名思義，這種電機，沒有電刷。沒有電刷，那么電機工作時怎樣轉(zhuǎn)變電流方向呢？直流電機通過電刷和換向器轉(zhuǎn)變電流方向。而無刷電機用一種叫做“無刷電機電子調(diào)速器”稱“電調(diào)〕的裝置代替電刷和換時機自動轉(zhuǎn)變電流方向，從而轉(zhuǎn)變磁極方向，使電機持續(xù)轉(zhuǎn)動。這樣一來，無刷電機不但繼承了一般直流電機的優(yōu)點，并且革除了直流電機的全部弊端。質(zhì)量較好的無刷電機，效率可90%以上。功率密度也很大。一個功率20050多克，遠遠超過內(nèi)燃機。無刷電機不但在航模領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，在其他行業(yè)，用途也很廣泛。比方，電動學(xué)習(xí)航模用無刷電機的學(xué)問。無刷電機的工作電源比較低，一般在12——24伏。電機大致可分為兩大類：內(nèi)轉(zhuǎn)子電機，外轉(zhuǎn)子電機。所謂內(nèi)轉(zhuǎn)子電機，就是指電機轉(zhuǎn)子和一般電機一樣在電機內(nèi)部。而外轉(zhuǎn)子電機，轉(zhuǎn)子就是電機的外殼〔外殼內(nèi)壁鑲嵌磁鐵，而電機內(nèi)部的繞組〔電磁鐵〕是固定不動的。電機的KV值，功率KV值確定。比方2212外轉(zhuǎn)子無刷電機，22毫米，高度12毫米。這個尺寸越大，則電機功率越大。而KV值1刷電機的空載轉(zhuǎn)速和電壓是成正比關(guān)系的。舉例說明，KV值為1000的電機，當(dāng)工作電壓11000轉(zhuǎn)/22023轉(zhuǎn)/秒。即，電機的空載轉(zhuǎn)速=KV值×工作電壓。簡潔的說，電機KV值越高，則轉(zhuǎn)速越高。而KV值是由電機定子〔繞組〕線圈匝數(shù)打算的。KV值和線圈匝數(shù)成反比。即線圈匝數(shù)越多，KV值越低，反之則越高。KV值越高〔即轉(zhuǎn)速越高〕則扭矩越小。為什么會這樣呢？同學(xué)們在物理課上學(xué)過，功率=物體運動速度×驅(qū)動力。由此可推導(dǎo)出電機的功率=電機轉(zhuǎn)速×扭矩。所以，即便功率一樣的電機，也依據(jù)ＫＶ值而分為好多種。在制作模型飛機時，電機功率和KV值應(yīng)依據(jù)飛機的類型，速度，重量，螺旋槳的尺出最正確工作狀態(tài)，甚至有可能燒毀電機，燒毀電子調(diào)速器。KV值扭矩小，應(yīng)當(dāng)驅(qū)動小尺寸螺旋槳。假設(shè)KV值比較低，則應(yīng)每一個型號的電機所匹配的螺旋槳尺寸以及工作電壓，電流，KV值，轉(zhuǎn)速，拉力等參數(shù)，都公布在他們的網(wǎng)站。下表就是某生產(chǎn)廠家公布的2212外轉(zhuǎn)子無刷電機的各項參數(shù)：A2212KV930GWS1047RS槳，11V12.1A,6430788克。10V10.9A，6130710GWS1060HD槳，11V9.9A,7130650克。10V8.6A，6690575克。A2212KV1400GWS1047RS槳，8V18A，6380775克。7V15.1A，5860650克。GWS1060HD槳，8V15.2A,7220670克，7V12.7A，6560553克。GWS9050HD槳，11V18.9A，9720903克，10V，15.4A,9240816克。GWS8060HD槳，11V17.8，10250轉(zhuǎn)〔破槳了，10V15.4A,9660轉(zhuǎn)。GWS8040HD槳，11V12.6A，11800700克。10V11A，11000606克。A2212KV22005043槳，11V21.1A，18800轉(zhuǎn)，10V19.1A，17600轉(zhuǎn)。槳，8V21.5A，11970轉(zhuǎn)，7V17.8A，10950轉(zhuǎn)機是德國人制造的。二戰(zhàn)期間納粹德國制造的V2用的就是它。這種發(fā)動機構(gòu)造及其簡潔后產(chǎn)生的高溫燃氣則只能從前方噴出。從而產(chǎn)生推力。這種發(fā)動機由于推力不能調(diào)整，而且比較危急，一般只用于線操縱競速模型。上安裝的噴氣發(fā)動機原理和構(gòu)造完全一樣。推力1——10公斤。安裝這種發(fā)動機的仿真戰(zhàn)斗機模型飛行時，速度可到達400公里/小時。和真正的戰(zhàn)斗機相比，不僅飛行姿勢幾可亂真，甚至發(fā)動機的轟鳴聲，都和真正的戰(zhàn)斗機一摸一樣。第三節(jié) 關(guān)于電池電池是為飛機動力及其接收機等全部電子設(shè)備供給電力的電源。模型飛機所用的電池，即化學(xué)電池，有以下幾類：鋰聚合物動力電池，鎳氫電池，鎳鎘電池。其中后兩種電池因容。假設(shè)想方法讓電子沿我們規(guī)定的路線〔導(dǎo)線〕定向移動〔由負(fù)極流向正極，不就形成穩(wěn)定的電流了嗎。同學(xué)們可以以銅鋅原電池為例理解電池的原理。么呢？電池作為電源，必需要有肯定功率。假設(shè)功率太小，就缺乏以驅(qū)動功率強大的電機。我們知道功率＝電壓×電流。對于電池，這一公式同樣適用。電池的電壓取決于電極材料的電勢差，以及電解液的濃度。所以，對于同一類電池，電壓根本是定值。那么，打算〔在這里就是電子，接觸面積小，而堿性電池內(nèi)的負(fù)極材料是鋅粉，接觸面積大，所以化學(xué)反響速率很快。因此轉(zhuǎn)移電子的速率快，即輸出功率大。另外，電池的輸出電流和電池的內(nèi)阻〔即電池內(nèi)電解質(zhì)的電阻也有直接關(guān)系。優(yōu)秀〔短路電流只有４安培。而鋰聚合物電池電池的放電電流可達幾十安培，甚至上百安培。合物電池電池是在鋰離子電池的根底上進過改〔即能量密度大4.23.3伏特，2312伏左右。由于鋰電池耐“過充”性很差，所以串聯(lián)而成的電池組必需在充電時必需對各電對鋰電池組充電，必需使用專用的“平衡充電器平衡充電器可以購置，也可自制。自制的充電器充電電流很小，因而充電時間較長，對于初學(xué)者根本可滿足需要。在選擇鋰電池時須留意以下幾個技術(shù)指標(biāo)：1.電壓。2節(jié)串聯(lián)的電池，電壓7.4伏，3節(jié)串聯(lián)的電池電壓11.1伏。2. 電池容量。電池容量的單位是毫安小時〔符號mA容量大小應(yīng)依據(jù)飛機的自重，電機功率，續(xù)航時間等因素打算。3. 放電倍數(shù)。用大寫字母C表示。C乘以電池容量，即是該電池能持續(xù)放電的最大電流。比方某電池電壓11.1伏特，放電倍數(shù)C為20，容量2300毫安小時。那么，最大放電電流為20 ×2.3安培=46安培。最大輸出功率P =I

×U=46A×11.1V=510W。顯而易見，放電倍數(shù)MAX MAX越大越好。目前，鋰聚合物電池動力電池的放電倍數(shù)C40

，通常的飛行中，放電倍數(shù)為20的電池已經(jīng)足夠了。具體購置時應(yīng)依據(jù)飛機的型號選擇。由上面的式子可知，選用低放電倍數(shù)的大容量電池也可以提高電池最大輸出電流義不大，只會增加飛機的制造本錢。第四節(jié) 航模