某型無人車輛動力系統(tǒng)后置渦輪的總體結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、無人車輛在地面戰(zhàn)爭中具有無人化、數(shù)字化和信息化的優(yōu)勢;通過加載不同的裝備，可應(yīng)用于核輻射、爆炸和生化等復(fù)雜戰(zhàn)場，也可以加載常規(guī)作戰(zhàn)武器直接參與地面作戰(zhàn)，減少人員傷亡。動力系統(tǒng)是無人車輛的重要組成部分。目前，無人車輛的動力系統(tǒng)大多數(shù)采用的是電池、活塞發(fā)動機(jī)或者混和動力技術(shù)。與活塞式發(fā)動機(jī)相比，渦輪發(fā)動機(jī)具有重量輕、功重比大、功率體積比大、振動小、體積小、易啟動和便維修的優(yōu)點。同等條件下，在無人車輛上應(yīng)用渦輪發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)的混合動力電驅(qū)動

2、系統(tǒng)，可減輕無人車輛動力系統(tǒng)的質(zhì)量，攜帶更多燃油，使車輛航程大幅度增加。
　　本文通過利用大型飛機(jī)上的GTCP131-9D輔助動力裝置，去掉負(fù)載部件僅保留其核心機(jī)，結(jié)合現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)和本文設(shè)計的后置渦輪，三者共同構(gòu)成渦輪發(fā)電機(jī)，為無人車輛提供更加輕量化和大航程的動力系統(tǒng)。后置渦輪結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)后置渦輪設(shè)計點的總體性能設(shè)計。在基本假設(shè)的前提下，系統(tǒng)分析后置渦輪發(fā)動機(jī)相關(guān)熱力特性的參數(shù)，采用變比熱法計算渦

3、輪發(fā)動機(jī)的熱力學(xué)循環(huán)過程，利用C++語言編寫后置渦輪總體性能設(shè)計程序，計算得到后置渦輪的總體性能參數(shù)。如果直接將其應(yīng)用于無人車輛，將存在后置渦輪單位功耗油率較高，經(jīng)濟(jì)性較差的問題，因此對上述計算得到的總體性能參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使無人車輛具有較好的經(jīng)濟(jì)性，且與所選輔助動力裝置參數(shù)能夠很好的匹配。
　　(2)后置渦輪設(shè)計點氣動結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)葉柵理論和速度三角理論，計算后置渦輪靜轉(zhuǎn)子葉型設(shè)計過程，通過C++語言編寫后置渦輪設(shè)計點氣動結(jié)構(gòu)設(shè)計

4、程序，以優(yōu)化后的后置渦輪設(shè)計點總體性能參數(shù)為輸入，依照后置渦輪的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、出口氣流流動角等選擇條件，確定了后置渦輪的設(shè)計點氣動結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)。最終通過以上所得結(jié)果，設(shè)計出了更具優(yōu)勢的后置渦輪結(jié)構(gòu)，為無人車輛提供了更加輕量化和大航程的動力系統(tǒng)。
　　(3)后置渦輪的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析。由于后置渦輪轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)具有對稱性和循環(huán)性，因此通過CATIA建立渦輪轉(zhuǎn)子中的葉片及部分輪緣的三維實體模型。利用ASNSYS軟件對其強(qiáng)度進(jìn)行了分析，根據(jù)后置渦輪