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退役涡喷发动机改装为无人机动力的技术报告 杨致明 (南京航空航天大学无人机研究院南京，210016) 摘要：航空发动机寿命到期就要退役，但退役发动机并非完全丧失工作能力，经过 检修或改装以后可以成为无人机的动力装置。许多无人机都不需要长寿命，有的甚至是 一次使用的。因此，低成本是无人机的一个重要追求目标。在这种情况下，退役航空发动 机可以说是短寿命无人机动力最理想的选择。本文介绍了退役涡喷发动机改装为无人机 动力的优点、发动机改装应遵循的原则以及发动机改装的关键技术，并以退役的涡喷六发 动机改装为．“长空一号”无人机动力的工程实践为例，展示了这种技术途径的应用价值。 1概述 由于武器装备的更新换代或者产品设计寿命到期，我国空军已有大批涡喷发动机相继退役。这些退 役的发动机并不是废品，它们通过适当检修和改装，可以作为无人机的动力。采用退役涡喷发动机作为无 人机动力是无人机设计时需要优先考虑的选择，因为这种技术途径具有许多优点，这些优点大致可概括为 三小一多两方便。 1)技术风险小。退役发动机当然都是技术成熟的发动机，其在研制、生产和使用的数十年历史中，出 现并解决了各种各样的问题，技术日趋成熟，经验臻于完善。因此，将这种发动机改装为无人机动力的技 术风险是很小的。 2)设计和试验工作量小。所谓设计工作量小，不仅是指发动机改装设计，还包括无人机设计。从发 动机改装设计来说，比设计新发动机工作量小，这是不育而喻的。从飞机设计来说，与动力装置相关的设 计工作都可以参考或借鉴使用该发动机的有人机来进行。例如，发动机安装设计，燃油供应系统设计，起 动系统设计，电气系统设计等，在方案考虑、器材选择、功能计算等诸多环节上都有足够的依据，甚至可以 照搬。至于试验工作量小，也是显而易见的，因为原机的各种试验都很充分了，只需将改装的部分进行验 ● 证试验即可。 3)经费需求小。退役的发动机理所当然比新发动机要便宜得多，再加上设计和试验工作量小，使研 制和生产成本大大降低。改装一台涡喷发动机用于无人机所需要的费用，比一台同类型额发动机价格的 十分之一还要低。对于整个无人机研制费用需求来说，其意义还不仅限于发动机费用的降低，由于其技术 风险小和设计与试验工作量的减少，从而引起经费需求的下降也是非常可观的。， 4)使用和维护经验多。对于飞机发动机来说，正确地使用和维护是非常重要的。实践证明，有许多 故障不是产品本身的原因造成的，丽是由于使用或维护不当所致。然而，正确地使用和维护方法是离不开 经验积累的，积累时间越长，经验越多。一种发动机到退役时，关于这种发动机的使用和维护经验是非常 丰富的。这些成熟的经验对于由这种发动机改装而成的发动机来说是极为宝贵的。 5)发动机来源方便。对于研制元人机来说，发动机来源是个不能不考虑的问题。相对于国外进口发 动机来说，退役发动机不受国际政治风云变幻的影响，不至于关键时被人卡脖子；相对于制造新发动机来 说，改装退役发动机的周期要短得多，发动机货源充足，供应及时。 6)器材管理和供应方便。如果无人机的发动机是退役发动机改装而成的，则其所需的零备件和相关 的保障器材大部分都与原发动机相同，这就大大方便了部队的器材管理，也有利于保证供应。 2发动机改装应遵循的原则 ·164· 发动机改装应遵循下列几条原则：． 1)保证燃气发生器的工作状态。燃气发生器是涡喷发动机的核心，它包括压气机、燃烧室、涡轮三大 部件及与其工作密切相关的附件系统。只要能保证改装后的发动机燃气发生器工作状态与原机相同，则 改装机的各种性能参数就不会与原机相差很大，设计和试验的工作量就可以大大减小。如何保证燃气发 生器的工作状态呢?并不仅仅是燃气发生器原封不动就可以了，还必须保证燃气发生器的工作条件基本 不变。例如，压气机进口气流参数、涡轮后的反压、燃油调节规律等，在发动机改装设计时都应使其保持原 机的相应指标。 2)保证系统的完整性。发动机改装时可能需要将原机的部分器件拆除，其中包括各种油路系统、气 路系统和电路系统的器件。这些系统只有完整才能正常工作，否则便可能漏油、漏气、漏电甚至完全丧失 功能。因此，在拆除的同时，还应相应地进行封堵或补充，使系统完整。 3)尽可能多地拆除无人机不需要的器件。在发动机上有些器件并不是发动机本身工作所必需要的， 而是为了满足飞机的需要。因此，在发动机改装时，要逐一核实这些器件对于无人机还是否需要。如果对 于无人机已不需要或者不完全需要，就要拆除或改进，以尽量减轻发动机重量。 4)尽可能少地改变发动机安装方式和传力路线。一般说来，发动机在无入机上的安装方式与在有人 机上的安装方式会有差别。发动机为飞机提供动力，安装方式的改变有可能使传力路线发生变化。因此， 在发动机改装时，要尽可能少地改变发动机的安装方工和传力路线，尤其是发动