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[科普中国]-TRI-40发动机

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Microturbo TRI-40为法国微涡轮发动机公司(现为赛峰直升机发动机公司所属子公司)研制提供小型飞行载具使用的微型涡轮喷射发动机,目前主要供给反舰导弹使用。

简介TRI-40是由1970年代研制的TRI-60发动机研改,大致沿袭近似之硬件架构,但研发目的是在相同推力表现下缩小尺寸、降低重量,进而增加推重比。

TRI-40的低压段为四级轴流式压缩,该架构在TRI-60的后期型版本已经开始运用,但与TRI-60差别是在润滑设计;TRI-40的压缩机轴承润滑不再仰赖润滑油,而是靠推进用的航空燃油实施润滑,省略了润滑供油设备成功让这款发动机减重。

除了润滑机构,TRI-40在改进的发动机主轴上整合了永磁发电机,输出电压270伏特的交流电供发动机使用;发动机因此配备了数位燃料供应控制模组,提高燃烧效率,降低引擎油耗。

开发与设计TRI-40发动机是Microturbo TRI 60级小型涡轮喷气发动机的改进型,设计用于更小,更轻的新型导弹。 它目前被用于皇家挪威海军的Kongsberg海军打击导弹(NSM)和更新的MM-40 Exocet Block 3反舰导弹1。

TRI-40和旧款TRI-60发动机之间存在一些差异。 一个是-40使用的是4级压缩机,而不是原始TRI-60型号使用的3级压缩机(尽管TRI-60的几个新型号也使用了4级压缩机)。另一个主要区别是轴承系统由燃料而不是单独的油系统润滑。 最后,发动机比TRI-60更“电动”。 它有一个永磁体发电机(270 V DC)直接安装在发动机轴上,旧发动机缺乏,以及ECU控制的燃油计量系统。

导弹武器系统该导弹是按隐形原则设计的:采用近似6棱柱形弹身;头部分为上、中、下三部分,上、下两部分近似为半多棱锥形,中部为斜置四边形,可能是导引头的透视窗口;弹身中部侧棱上有一对可折叠中单式配置的后掠大展弦比弹翼,弹身两侧各有一边条,它从头锥后面开始,一直向后延伸到弹翼前缘,再从弹翼后延伸到弹身尾部;弹身尾部有“X”形配置的4个可折叠截尖三角形(前缘向后倾斜,后缘与弹纵轴垂直、外缘与弹纵轴平行)操纵尾翼;背脊上有吊挂凸耳和外接线插座,弹身腹部有一下凸的倒梯形进气口,其整流罩向后延伸,逐渐与弹身融合。舰射型在弹身尾端串联一固体火箭助推器。为了提高导弹的隐形能力和减小导弹的发射质量,弹体结构广泛地采用复合材料制造,弹体表面涂有吸波涂层。弹体内,头部装有双波叚红外成像导引头、其后是中制导设备、中前段内装是战斗部舱(可换装不同的战斗部),再后面是承力式燃料舱,最后面是推进系统和作动设备舱,该舱内装一台TRI-40涡喷发动机和尾翼伺服系统。弹身尾端串联一固体火箭助推器。

基于PI算法的微型涡轮发动机推力量级100 daN 及以下的涡轮喷气发动机称为微型涡轮喷气发动机( Micro Turbojet Engine,MTE),MTE作为巡航导弹、无人攻击机、侦察机、精确制导炸弹等先进武器可选动力装置之一,倍受各国关注。国外 MTE研究起步早、技术成熟,如丹麦 Simjet 公司的 SIMJET-1200、德国JetCat公司的P-80Hammer 等具有大推重比、主燃料为燃油并且有电机自动起动系统的型号成为市场的主流产品,这些MTE都配有全权限数字电子控制器。电子控制器ECU是MTE的控制中枢,其作用是保证发动机的正常工作,同时发动机如遇到超温、超转等 常,ECU会及时起用保护功能,避免由于对发动机的不当操作而引起的危险2。

在工程实际中,基于反馈的闭环控制是最常见的调节控制,应用最为广泛的调节控制规律为比例、积分、微分控制,简称PID控制,在MTE 控制研究领域处于领先地位的丹麦Simjet 公司SIMJET-1200微型涡轮发动机加减速供油规律采用的是带前馈补偿的 PI 控制算法。本文基于PI控制算法进行MTE燃油控制系统设计,系统包括起动控制、加减速控制、排气温度T5控制等。

本词条内容贡献者为:

曹慧慧 - 副教授 - 中国矿业大学