某型無人車輛動力系統(tǒng)后置渦輪的總體結構研究.pdf

1、無人車輛在地面戰(zhàn)爭中具有無人化、數字化和信息化的優(yōu)勢;通過加載不同的裝備，可應用于核輻射、爆炸和生化等復雜戰(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)大多數采用的是電池、活塞發(fā)動機或者混和動力技術。與活塞式發(fā)動機相比，渦輪發(fā)動機具有重量輕、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，在無人車輛上應用渦輪發(fā)動機帶動發(fā)電機的混合動力電驅動

2、系統(tǒng)，可減輕無人車輛動力系統(tǒng)的質量，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上的GTCP131-9D輔助動力裝置，去掉負載部件僅保留其核心機，結合現有的發(fā)電機和本文設計的后置渦輪，三者共同構成渦輪發(fā)電機，為無人車輛提供更加輕量化和大航程的動力系統(tǒng)。后置渦輪結構設計的具體研究內容如下:
　　(1)后置渦輪設計點的總體性能設計。在基本假設的前提下，系統(tǒng)分析后置渦輪發(fā)動機相關熱力特性的參數，采用變比熱法計算渦

3、輪發(fā)動機的熱力學循環(huán)過程，利用C++語言編寫后置渦輪總體性能設計程序，計算得到后置渦輪的總體性能參數。如果直接將其應用于無人車輛，將存在后置渦輪單位功耗油率較高，經濟性較差的問題，因此對上述計算得到的總體性能參數進行優(yōu)化，使無人車輛具有較好的經濟性，且與所選輔助動力裝置參數能夠很好的匹配。
　　(2)后置渦輪設計點氣動結構設計。根據葉柵理論和速度三角理論，計算后置渦輪靜轉子葉型設計過程，通過C++語言編寫后置渦輪設計點氣動結構設計

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