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機械社區(qū)
標題:
微型發(fā)動機在航空航天領域中的運用
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作者:
寂靜天花板
時間:
2015-11-6 06:11
標題:
微型發(fā)動機在航空航天領域中的運用
現(xiàn)如今，像微型、納米級甚至是微微級的事物越來越流行。因此，任何能夠滿足科技應用需求、人們所能想象到的小尺寸事物都大受歡迎。微型發(fā)動機在這方面就扮演著不可替代的角色。今天，隨著人們對科技應用的需求越來越高，微型發(fā)動機也需要擁有越來越多的功能以適應這些需求。
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技術概要
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當下，應用最為頻繁的微型發(fā)動機包括拉絲直流電動機、無刷直流電機（BLDC）以及步進發(fā)動機。對于特定的應用領域來說，這幾種發(fā)動機都各有優(yōu)缺點。例如，對于機器需要迅速加速、重量相對較低、高效和高功率密度的領域來講，拉絲直流電動機應用的更為廣泛；無刷直流電機則主要迎合要求在中到高功率密度以及高速行駛下，壽命能夠更長的電機。
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在航空航天以及國防工業(yè)這些常需要精準定位的領域，步進電動機扮演著極為重要的角色。航空航天領域以及國防工業(yè)領域應用有諸多要求。例如對重量和空間大小就有著非常嚴格的要求，并且由于諸多程序與飛機是同時工作的，因此輸入功率也是有限制的。溫度則在極端范圍間變化——這個范圍處于-60℃和150℃之間，相對濕度在95% 左右。如果想要抗噪音、震動、沖擊、電磁干擾以及電磁敏感性，則需要更為優(yōu)化的微型電動機。由于每一種部件都是與眾不同的，設計者還把一部分注意力放在了材料系統(tǒng)、潤滑以及機械系統(tǒng)上以確保達到發(fā)動機所要求的標準。最優(yōu)設計除了能夠確保發(fā)動機在極端環(huán)境下仍高效進行工作，還能夠保證其工作時的安全性和可靠性——這一點更為重要。
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在航空航天領域的應用
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在航空航天以及國防工業(yè)領域，通常要求有創(chuàng)新性、可靠性以及大功率密度的產品。諸如閥動器一類能夠起到關鍵作用的部件，其功能從控制發(fā)動機燃料流到防止氣流進入環(huán)境系統(tǒng)中不等。任何種類的發(fā)動機都需要配有變速器，這取決于在這些部件中需要克服的阻力大小。裝有雙排行星齒輪機構的變速器具有高功率密度、高密實度、低噪音以及高效率的特點。復試輪系就恰恰需要低噪音以及更高的工作效率。
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流量控制閥需要配有精確的定位功能系統(tǒng)，來對可移動的部件進行定位，進而傳輸至高分辨度的編碼器。航空航天領域的設計者們通常會選擇分辨率高于256 脈沖的編碼器。而利用磁性編碼器，脈沖則可高于4096。
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現(xiàn)有的發(fā)動機還存在諸多缺陷，因此需要進一步優(yōu)化發(fā)動機的設計，以保證其能夠高效運行。為了使發(fā)動機能夠經受住極端溫度的考驗，人們需要慎重選擇合適的材料系統(tǒng)以及潤滑部件等。
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在設備運行至可能影響到發(fā)動機控制設備的功能時，則需要控制電磁干擾和電磁敏感性——解決方法是從外部關掉發(fā)動機，然后利用電子過濾器減少磁波輻射。
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圖：（上）在航空航 天以及國防工業(yè)領域 中，設備運行至可能 影響到發(fā)動機控制設 備的功能時，在這種情況下，電磁敏感性顯得格外重要。 （下）拉絲直流電動機通常在機器需要迅速 加速、重量相對較低、 高效和高功率密度的 領域應用較為廣泛。
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瑞士Portescap 公司現(xiàn)已開發(fā)出一種動力傳動系統(tǒng)解決方案，這種系統(tǒng)同時配置有一個變速器、編碼器、電子過濾器以及磁力制動器。這種系統(tǒng)能夠滿足航空航天領域和國防科技領域任何苛刻的要求。
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結論
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針對特定的航空航天工業(yè)市場和國防工業(yè)市場，迎合不同的應用需要配有不同的發(fā)動機。根據(jù)航空航天和國防科技市場的特殊要求，工程師們必須完全了解如何優(yōu)化其設計標準。提供不同種類發(fā)動機的制造商們也可以從技術角度考慮其需求，充分考慮設計時的注意事項，然后為發(fā)動機提供不同的解決方案。
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隨著時間的推移，航空航天領域和國防科技領域的技術也在不斷更新。今天，在這個不斷變化的市場中，提供更加凝練的設計、更為先進的材料和更為優(yōu)化的動力控制方案將是我們今后面臨的巨大挑戰(zhàn)。尺寸、效率、安全性、穩(wěn)固性以及一套完整的動力系統(tǒng)解決方案將會成為以動力為核心的應用程序服務的關鍵因素。
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