无人机专用活塞发动机开发介绍(1万字)

eVTOL 2026-06-28 18:30
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ThrustVik是Edge Performance基于BRP Rotax 916iS创建,并升级了其ECU、涡轮增压器、EFI等


超越


尽管这家总部位于挪威的Edge Performance已经在为商用飞机升级和供应Rotax发动机方面享誉全球,但它现在已经为国防无人机制造商推出了一对新的发动机。


BRP Rotax在发动机领域是一个值得信赖的名字,不仅在无人机领域,而且在赛车运动和通用航空(GA)领域,但长期以来,许多公司都提供了Rotax发动机的改进版本(或性能升级套件),以在运动驾驶或飞行中获得竞争优势。从历史上看,大多数更新对无人机制造商几乎没有吸引力,其更专注于优化发动机以适应比赛条件,或者仅仅是飞行员的乐趣。


然而,Edge Performance因其对无人机领域特定需求的独特关注,以及通过对Rotax发动机的机械、电气、电子和软件组件进行安全关键和效率优化修改来满足这些需求的能力而脱颖而出。


这家总部位于挪威的Edge Performance的首席执行官Thomas Hauklien之前专门从事机械工程,在世界各地的赛车运动和石油天然气行业工作。他于2006年创立了Edge Performance,最初是为GA Rotax发动机生产电喷套件(当时都是化油器式的,并认为需要改进)。


大约五年前,Edge Performance在参加的贸易展上看到小型、中型和大型无人机的数量大幅增加后,真正开始将重点转向无人机。尽管Edge完全有能力设计自己的全新发动机并采购许多自己的金属零件,但出于几个关键原因,Edge长期以来一直选择改装和转售Rotax发动机。


一是Rotax的名字和声誉确实激发了一个良好的基准起点,特别是因为大量现有的高端无人机已经围绕Rotax发动机设计,任何人都可以在全球范围内获得此类发动机的零件、维护和理解。但是,就Rotax而言,它的发动机是为大规模制造和盈利而设计的,需要为专业无人机所需的重量、效率或安全优化,尤其是相对于功率输出而言。


由于无人机的功率制度与GA和赛车运动不同,因为它们需要非常高的功率才能从相对较短的跑道上起飞,一旦完成飞行,就不再需要峰值功率了。因此,自2020年以来,将高功率输出与谨慎的热管理和重量优化相结合占据了Edge的大部分工作。尽管此后其大部分交付物都流向了农业、货运和搜救无人机制造商等民用用户,但2022年后对国防应用发动机的需求激增。再加上BRP Rotax最近决定停止积极参与军事应用,鼓励Edge Performance开始生产新的ThrustVik系列发动机,作为专门的动力系统系列,交付给国防领域的潜在客户。


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Edge Performance的知名客户包括阿布扎比的LODD Autonomous,以及其Hili——一架1350公斤的MTOW VTOL过渡货运无人机


随着像Bayraktar和其他公司不再能够获得其原始的Rotax发动机,对一次性替换发动机的需求巨大,特别是像ThrustVik这样可以大量供应、在高海拔地区提供更好性能和更高安全性的发动机。鉴于核心发动机是ASTM认证的,Edge Performance可以毫不费力地获得同样的认证。


ThrustVik X3和X5


ThrustVik系列紧密基于Edge Performance的EP918Ti发动机,而该发动机又基于BRP Rotax 916iS,这是一种扁平的、水平对置的四缸四冲程发动机。这两款发动机都是火花点火和涡轮增压的,Rotax发动机的标准最大连续功率为102千瓦,而Edge的发动机在集成电动油门、电液螺旋桨调速器和CAN航空兼容性以实现无人机集成的基础上对此进行了改进。


提供两种ThrustVik发动机:ThrustVikX3,与EP918Ti几乎相同,ThrustVigX5,采用了新的大口径气缸,并配有新的活塞和活塞环。这两款发动机在原始Rotax的基础上还采用了新的ECU、EFI、涡轮增压器和凸轮轴,本文详细探讨了它们的设计和原因。


X3的商用系统重量为83.5公斤,在5800转/分时的峰值功率输出为185马力(消耗60.3升/小时的燃料),在5500转/分下的最大连续功率为160马力(与916iS的137马力相比),在4600-5500转/分钟时的标称巡航功率为125-155马力。目前,它被验证为1200小时的TBO,尽管随着X3机架测试时间的增加,Edge Performance计划稳步向上修订这一数字,使其接近前身EP918Ti的2000小时TBO。


Edge Performance在2024年12月左右开始开发X3,并于2025年5月完成了第一次3D CAD渲染,并于当年10月开始进行dyno测试,尽管由于大部分工程与EP918Ti相同,因此从12月到3月的大部分时间都是由收集客户对所需功能的反馈组成的。


其他大部分工作是如何最好地设计整合不同子系统之间的电气和通信链路,并调整外包组件,以提供一个完整的交钥匙系统,客户可以立即接收和使用。


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除了自己的测力计外,Edge Performance还在内部进行大量的铣削和测试,以对所有新发动机零件和升级进行质量控制和验证


最近X5发动机也即将完成,尽管预计X5会有更高的功率输出。这两种发动机的部件都经过验证,可以在RON 98汽油、avgas AKI 93、100LL、G100UL以及E5至E100的生物燃料或混合物上运行。


如今,Edge是Rotax及其分销商Franz Aircraft发动机的最大原始设备制造商客户之一,Edge其与BRP Rotax的工作关系一直是友好、实用和稳定的,特别是在2016年达成协议,将其购买、改装和销售的所有Rotax发动机重新标记为Edge Performance或ThrustVik发动机。


Edge Performance目前的规模和员工,其可以每年再生产50台发动机,如果专注于ThrustVik,这意味着每年将交付200-250台ThrustVix发动机,但Edge Performance正处于进一步扩张和招聘的规划阶段。


发动机管理


ThrustVik发动机与其Rotax前身相比最大的变化之一是更换了发动机管理系统,包括ECU硬件、软件、线束和大部分传感器架构。Edge Performance选择了一个完全双冗余的ECU;罗克韦尔柯林斯的原始Rotax ECU也有冗余,是安装在一个电路板上的两套ECU硬件,装在一个外壳中,但这使得它更容易发生短路、雷击和其他危险等故障。


相反,Edge Performance的ECU由两个单独的单元组成,分别安装并堆叠在一起,每个单元都有自己的发电机供电。每个ECU最初都基于MaxxECU的汽车和赛车设计,但针对无人机和小型飞机的发动机进行了定制。


一个关键挑战是,大多数售后ECU都在运行博世的汽车CAN协议,但在无人机和航空航天领域,客户需要航空CAN。因此,Edge Performance制作了一个转换器,将汽车CAN数据转换为航空CAN,这使得集成变得更加容易。


该转换器——“EP-CC”或Edge Performance CAN总线转换器——是与RS Flight Systems密切合作开发的,后者大大加快了开发速度,并将EP-CC整合到自己的系统控制单元(SCU)产品中,这意味着如果客户更喜欢SCU而不是EP-CC,其可以购买SCU。RS还与Edge合作,使最终用户能够远程切换燃油泵、风扇和其他辅助设备,以执行远程检查、诊断或排除ECU和其他子系统故障等任务。


能够以这种方式切换软件和硬件一直是终端用户改变发动机辅助设备以适应非常炎热或寒冷的气候,或使用质量差或储存不良的燃料的关键,因为Rotax的标准发动机管理建立了广泛的安全裕度,通过降低功率和优化来满足这些边缘情况。


相反,Edge Performance将根据客户提交的参数设计发动机,一旦有了地面和初始飞行测试数据,就会对发动机管理进行最后的调整和调谐,以使动力总成在其应用和环境中尽可能高地运行。


这有助于Edge Performance控制自己的ECU设计,并保持其对定制的开放性;而试图让罗克韦尔调整他们的软件以适应特定的功能,比如在有限的安全裕度下降低安全性。


ECU冗余和安全


然而,在安全问题上,原始的罗克韦尔发动机管理硬件基于两个ECU“通道”运行:一个A通道和一个B通道。如果A通道出现故障,例如冷却液或空气温度传感器,A通道将完全关闭,直到问题得到纠正。无人机将完全依赖于B道,这意味着如果B道发生类似情况,发动机管理(很可能是飞机)将完全失效。

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Edge的ECU(右)通过将每个单元容纳在自己的外壳中以提供额外的保护,并使用EP-CC CAN总线转换器(左)与航空CAN顺利集成,从而改进了原始ECU


如果这种情况发生在Edge Performance的飞机上——由于完全独立的外壳、电路板和专用发电机,这种情况一开始就不太可能发生——那么还有一个附加功能,发动机会切换回A通道,以跛行模式运行。这是可能的,因为Edge Performance花了数百个小时来映射每个传感器,并试图让发动机停止。因此可以断开MAP传感器、曲柄传感器、任何温度或压力传感器,发动机管理系统将保持85%的效率运行。它还可以在两个ECU之间自动来回切换,具体取决于哪个ECU被映射或计算为具有更大的剩余功能;如果需要,甚至两个发电机也可以将电力从主ECU切换到另一个ECU。


此外,Rotax的原始线束包含许多电线,这些电线拼接在一个线束中,在某些情况下,ECU的每个引脚都有四到五个接地。相比之下,Edge经过广泛计算,可获得最佳线规,尽可能选择28或30线规的细线;然后,这些线束在整个线束中单独运行,以防止线束中任何地方出现单点故障。


电源和信号长度都是一样的。所有这些都是单独运行的,这意味着需要更多的电线,但它们都是根据尺寸计算的,所以Edge Performance最终不会得到一个巨大而笨重的线束。


仔细选择还确保通过带有同心铜绕组的屏蔽双绞线来抑制电磁波或无线电波的干扰。TE Connectivity的Raychem DR-25热缩管已安装完毕,并采用环氧树脂进行密封,不仅可以防止热量,还可以防止柴油或汽油等化学品飞溅。


软件已经进行了大量的专有工作,特别是为了实现ECU之间的连续CAN通信和传感器数据共享,以及在主或主要角色从一个单元交换到另一个单元的情况下实现无缝发动机运行。


Edge Performance还为高空作业提供了一些特定功能。例如,Rotax系统的气压补偿最初仅设计为高达50kPa,这仅对应于约18000英尺。因此,Edge Performance不得不在PCB中安装不同的传感器,并用进行的大量高度补偿数学重写软件,以及发动机健康、状态等报告系统。还进行了一些硬件和固件修改,以充分整合和考虑正在运行双燃料和火花系统以提高飞行安全性和可认证性的事实。由于Edge Performance对所有这些都有完全的权力,如果任何客户想要更多功能,其有无限的机会添加更多功能。


Edge Performance运行Alpha-N策略来管理发动机,使用TPS和转速作为核心映射输入,MAP也用于进一步调节油门。没有安装MAF传感器,但对环境空气压力和温度以及大气压进行了大量计算,以使发动机在高海拔地区保持最佳运行。


Edge Performance发现许多Alpha-N-with-MAP策略真的开始在更高的高度下降,只是因为缺乏传感器数据或排气背压变化等问题的解决方法,所以其用表格和软件补偿了传感器问题,例如氧气传感器电压范围的偏移。


Edge添加的关键传感器包括用于MAP、燃油计量、进气温度以及曲柄和凸轮速度的博世系统,以及霍尼韦尔的压力传感器和Variohm的转速传感器(用于TPS)。德国Therma Thermofühler GmbH的油温和EGT传感器也已安装。


Variohm的传感器特别有趣,因为它们在一个单元中有一个双霍尔传感器,在两个轨道上有六条线,每个ECU可以实现两个TPS输出;也许它对飞行来说不是安全关键,但它在整个编程和绘图过程中非常有用。


Therma在内部制造所有自己的传感器,不仅用于航空航天,还用于工业和赛车运动,包括一级方程式赛车。因此,他们将根据规格生产Edge Performance的传感器,使用合适的线类型、线规和线长,预端接热电偶连接器等,用合适的螺纹和长度加工不锈钢和其他物体。


涡轮增压进气口


虽然起动电机与原始的Rotax发动机没有变化,是一个75 a、1 kW的装置,通过惰轮和斜撑离合器连接到曲轴,但节气门体已经过修改,以更好地满足安全关键的航空要求。


在GA有一项要求,如果油门电缆因任何原因断开,发动机应全开油门[WOT],这样飞行员就可以在关闭发动机并滑翔降落之前继续飞向机场,而不是默认怠速并迫使飞机立即下降。


但是,在研究容错性和冗余性时,发现现有的油门会卡在电缆故障时的任何位置。这对有人驾驶的GA飞机或可能价值数百万美元的无人机都不利。因此,Edge Performance根据客户的偏好开发了两种替代油门选项。


根据客户喜好,可提供两个节气门体。其中一个由S-Can(以前是AT动力油门)提供,该油门是根据其现有的一个电子油门定制设计的,其中包含一个弹簧,在发生故障时被动地将阀门位置恢复到WOT。


油门的驱动机构还集成了一个磁性离合器,这样即使在伺服系统中的齿轮或电机发生故障时,也可以切断和隔离伺服系统的电源,以使弹簧能够采取纠正措施。

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ThrustVik的Garrett涡轮增压器能够在5486.4米以上提供持续动力,并增加了一个速度传感器,用于ECU的闭环管理


S-Can还拥有专利的无轴蝶阀设计,可以增加通过该节流阀的空气流量并减少湍流。阀板有两个小的方形旋钮,两端各一个,每个旋钮都压入一个外部铝制轴中,轴上有两个垂直的机加工凹槽,向下延伸到阀体中。因此,垂直插入阀门它会自然旋转到位,然后用一些塞子将其密封。如果观察节气门体的孔会觉得它只是漂浮在销钉上。


另一个是原始Rotax油门的修改版本,它用Volz DA 15-N伺服系统取代了原始油门伺服系统,特别是一个支持CAN总线的伺服系统,可以通过ECU和自动驾驶仪进行详细的监测、诊断和容错。Volz伺服并不便宜,但Edge Performance的无人机客户都已经在使用Volz伺服进行飞行控制;它以质量和可靠性而闻名,所以节气门体的价格丝毫不会打扰这些客户。


为了强制进气,Edge Performance团队还提供了一个更大的Garrett涡轮增压器,以及标准的Rotax涡轮增压器。虽然后者被证明表现良好,但Edge指出,它在18000英尺以上开始失去动力,并且缺少用于闭环发动机管理的速度传感器。客户还对11582.4米的发动机性能提出了重大要求。


在这些高度处于单个涡轮和不运行复合涡轮设置的极限。因此,Edge Performance寻找具有合适空气流量和高压比的涡轮增压器,以防止涡轮在高空过度积聚和超速,或因进气温度而失控。额外强调了最小、可控的排气背压性能,以适应用于连续运行高功率输出的无人机发动机。


Edge Performance还寻求最好的量产涡轮增压器,因为涡轮增压器定制的开发成本绝对很高,每台的价格仍然比已经生产的数万台要高得多。此后仍然需要进行广泛的测试,以检查设计是否达到了期望。


Edge Performance还为涡轮增压器制造自己的定制外壳,主要是为了减轻重量,而标准、重型、笨重的售后市场涡轮外壳通常是铸铁的(强烈倾向于316或321不锈钢铸造合金,以实现更薄的壁,从而优化重量和尺寸)。

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Edge的进气歧管壳体采用4合1设计,用于平衡所有四个ThrustVik气缸的空气和燃油流量


钛也很有趣,如果能得到合适的合金,随着时间的推移,它可以承受热量和氧气,而不会像普通的商业级钛那样氧化和分解。但事实证明,这种搜索具有挑战性。这个甚至可以在一级方程式赛车中看到,他们都坚持使用因康镍合金;如果他们能运行钛合金顶盖,他们绝对会这样做,因为可以节省这么多重量。但是当你超过650-700摄氏度时,很多钛合金真的开始变质。


此外,Rotax进气歧管设计为2对1系统,这是低成本、大批量生产的最佳选择,但Edge采用等长的4对1系统来平衡进入所有四个气缸的空气流量。这改善了发动机中空气和燃料流量的平衡,使运行更加平稳,振动更低(特别是在低转速下),正如Edge的振动分析所验证的那样。


此外,Edge Performance找不到一个没有安装外部废气旁通阀的足够大的压缩机外壳的涡轮增压器。因此建造了一个内部废气旁通阀,以将重量、复杂性以及部件和排气系统的数量保持在最低限度。


大多数计算流体动力学工作较少关注涡轮壳体和测试,更多地关注ThrustVik进气歧管,以略微改善增压室体积、流道直径长度和速度堆栈定位等参数。对喷射器的放置进行了一些模拟和测试工作,包括将其安装在外侧和内侧,尽管在燃烧、功率效率或二氧化碳或氧气的输出方面几乎没有发现任何差异。


目前,进气法兰直接用螺栓固定在每个气缸盖上,进气流道焊接在这些法兰上,两个喷油器安装在距离法兰约10毫米的位置,燃料-空气混合在气缸进入之前开始,然后活塞为混合物提供最终的挤压。


顺序燃油喷射


除了将原来的916iS的整个进气和发动机管理系统进行更改外,Edge还将其电喷系统转换为顺序燃油喷射(SFI)系统。这取代了标准的火花和分批点火电喷布置,在这种布置中,火花塞成对点火——一个用于燃烧,一个用于排气(后者因此被“浪费”)——燃料分批喷射,而不是每个气缸单独喷射。这种方法能够简化接线和编程,从而更容易、更快地生产,但放弃了有用的优化,如精确的气门正时或更有效地部署输入功率或燃料。


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ThrustVik具有顺序燃油喷射(SFI)功能,以及钠填充的因康镍合金排气阀和不锈钢进气阀


启用SFI的关键是集成凸轮轴速度数据的馈送;因此,Edge为此在凸轮轴上添加了上述博世传感器。通过这些读数,ThrustVik ECU可以精确地确定活塞相对于曲轴的位置,使其能够为每个气缸以特定的优化间隔对喷油器脉冲和火花塞点火进行计时,从而比批量点火(所有喷油器每转同时打开一次)具有更好的燃油效率和经济性。


尽管Rotax运行了一个爆震传感器,但每当ECU检测到爆震水平时,它都会选择延迟所有四个气缸的点火正时,因此动力会非常明显地被拉回。通过运行SFI,Edge Performance的ECU可以准确地知道哪个气缸正在爆震,并且可以单独采取针对该气缸的纠正措施;例如,缩短点火正时、添加燃油或两者结合。


Edge Performance未来也有可能对每个气缸进行二氧化碳和氧气传感器的dyno测试,以了解喷射器的理想开启角度,从而在不牺牲性能的情况下最大限度地提高燃烧效率。


凸轮轴


该气门机构是传统的,与Rotax最初的液压平挺杆、推杆、摇臂和气门顺序基本相同,带有开口销、保持架、气门弹簧、气门弹簧垫片、气门杆密封件和气门导管,可实现稳定一致的气门操作。Edge还公开了其进气门是不锈钢的,而排气门是钠填充的因康镍合金;推杆为EN4340钢。


然而,X3和X5 ThrustVik发动机也安装了替换凸轮轴,以寻求比Rotax 916iS更宽的功率带,以及比原始发动机上非常线性的扭矩曲线更窄的中频带扭矩范围(大约在4000到5000转/分之间)。后一种修改使发动机能够以更高的效率和更少的摩擦损失从最高速度减速。Edge Performance已经能够做到这一点,并且在凸轮轴上有一些非常有趣的动态数据,显示了整个发动机功率范围内非常平坦的扭矩曲线。


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新的凸轮轴能够实现更宽的动力带和更窄的中频带扭矩范围,因此发动机可以更有效地减速


总部位于比利时的Cat凸轮轴专门负责新凸轮轴的设计和原型制作,Edge为其提供了来自前公司测试的功率和扭矩曲线,以将其放入模拟程序中,从而优化其凸轮轮廓。根据四个气缸中每个气缸的两个气门,轴有八个凸轮凸角和三个轴承,通过曲轴上的齿轮运行。


凸轮轴是一个有点黑魔法的领域,许多人仍然在争论涡轮凸轮轴和自然吸气凸轮轴,尽管它已经被揭穿了一百万次——正如在dyno测试中所看到的那样。


简单的事实是,火花点火式发动机是气泵。如果通过更好的凸轮轴将100马力的自然吸气发动机推到150马力,那么200马力的涡轮增压版发动机在100千帕的增压下也将达到250马力;几乎每次都会以1:1的比例受益。


润滑


ThrustVik发动机使用具有铅清除性能的全合成5W-50润滑油进行润滑,润滑油从外部干式油底壳流出(通常在3.5-4.8巴的压力下)。当运行开始时,大约3升的油在油箱和发动机之间循环,尽管每50小时损失略低于300毫升(因此低于6毫升/小时),因为油会向外输送到发动机的附件变速箱进行齿轮润滑,并输送到Edge Performance的专有螺旋桨调速器,对轴和花键进行强制润滑,此外还为涡轮增压器提供润滑并直接冷却交流发电机。


机油从Rotax OEM机油泵(带有定制的加压高流量机油冷却器夹层适配器)进入发动机,通过曲轴箱半部的两个主油道输送,为主轴承、杆轴承、气门挺杆和活塞喷油器提供机油。


多年前,Edge Performance发现916iS和其他一些发动机缺乏活塞油热管理,因此增加了一些油孔的尺寸,设计了自己的高流量油泵,并设计和安装了自己的活塞油喷射器和相关零件。但是,对Edge Performance来说幸运的是,使用新的Rotax涡轮发动机,他们已经纳入了多年前已经发明的那些修改,这样就不用再钻曲轴箱了。


Edge的机油冷却器适配器集成在油泵的机油滤清器侧,与涡轮增压器压缩机的引气(由ECU通过增压控制器电磁阀和油底壳中的压力传感器控制)一起,对于确保油箱始终达到100 kPa的压力目标至关重要,无论无人机和油泵是在海平面还是38000英尺。


如果没有这两种解决方法,当大气压力降至50kPa以下时,原始布置会导致油泵从油底壳的吸力在海拔高度过度增加,从而可能导致油压下降。


适配器没有什么革命性的;从机械上讲,它只是一块经过加工的铝块,但它有一个入口和一个出口,所以可以通过油冷却器运行加压润滑,而不需要在泵的吸入侧运行。


定制冷却器


根据Rotax 916iS的库存,ThrustVik曲轴箱纵向分为两半,首先用三个主轴颈上的六个M8螺柱(带定位销)栓接在一起,然后用五个额外的M8螺栓、一个M10和九个M6箱体螺栓栓接。


其他不变的组件包括用于热管理的组件,原始散热器、散热器和油冷却器也作为标准配置,尽管Edge可以设计和提供导风挡板,在高海拔地区强制对气缸进行空气冷却,以及为边缘外壳定制的散热器,从而防止过热、漏气和损失。


一些用户认为更高的海拔会自动意味着更低的温度,因此更容易进行热管理,而忘记了那里的质量密度真的很低。因此,Edge Performance与Pro Alloy和其他供应商就定制的超大散热器和中冷器进行合作,适用于更大、更慢、低阻力、有机冷却需求更高的无人机等应用,以及中东或非洲等炎热气候地区的客户。


因此,即使在跑道上长时间以推杆配置空转,其发动机也永远不会有过热的重大风险。此外,所有泵都是机械齿轮驱动的,即使在最大连续功率水平下运行,也能防止停电或过度驱动造成的故障。


无人机专用活塞发动机开发介绍(1万字)图9

这款机油冷却器夹层适配器是Edge的另一个补充,是在各种高度变化下稳定发动机机油压力的关键


Edge Performance过去在赛车运动中与Pro Alloy有过合作,这让两者在试图完成一些新的定制散热器或中冷器工作时立即达成一致。快速或轻松地完成定制冷却器并不容易,但通常需要圆角芯、锥形芯、斜角芯等,Pro Alloy一直在做定制工作。


更大的口径


然而,更重要的是,ThrustVik X5的气缸内径设计比ThrustVikX3和原始Rotax916iS大2毫米,以增加排量并减轻重量,而不会增加发动机宽度或歧管气压。

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ThrustVik X5的86毫米口径值得新的气缸、活塞和活塞环


自2006年以来,Edge Performance一直在为Rotax发动机开发基本上是‘大口径套件’的产品,并自那时起与Millennium Technologies合作,因为其是售后市场镍碳化硅气缸涂层中一个非常高端和公认的品牌,包括MotoGP、雪地摩托和哈雷。


X5气缸由6061-T6铝坯料在内部机器切割而成,在表面精加工之前,边缘板和珩磨到自己的规格。在经过Millennium涂层处理后,它们作为单独的桶用螺栓固定在曲轴箱上,没有垫片,包括直接与它们的头部配合和密封。有趣的是,Rotax现在正在对其两台发动机进行类似的大口径更新。


X5新孔设计成功的关键还在于联合发动机与机械公司(UEM)的新活塞,因为Rotax尚未提供直径为86毫米的活塞,而Edge Performance发现其他活塞制造商经常错过交付日期。这是一个令人头痛的问题,但幸运的是,Millennium推荐了UEM,因为其多年来一直合作开发哈雷戴维森高排量气缸套件,并取得了巨大的成功,UEM有着悠久的历史——目前可能有120年的活塞制造经验。


此外,许多赛车运动出身的供应商将首先关注摩擦损失,然后关注效率和马力的最大化。这都是好事,但航空航天活塞必须把可靠性放在首位;你不能让窄裙设计、活塞摆动或其他潜在的长期问题威胁到你的飞机。


但UEM有着与原始设备制造商(包括所有主要的美国V8品牌)合作的悠久传统,在需要时将可靠性置于性能之上。因此,他们不仅立即了解了要求,而且持续继续提供真正有竞争力的定价和交货时间,如果在短时间内需要一堆活塞,UEM还会保留库存。与其他品牌的许多活塞相比,UEM的任何活塞都没有一次故障。


X5活塞经过锻造,能够比铸造活塞更好地承受长时间的高负载和应力。虽然锻造意味着增加金属密度,从而比铸造活塞产生更大的热膨胀,但Edge通常会选择通过要求UEM的M42裙部涂层(UEM公开称其为“石墨、特氟纶和钼的混合物”)来缓解这一问题。


活塞环选自全密封,特别是用于紧密控油的驱动装置。ThrustVik发动机中的气体密封不太理想,因为通过故意使用窜漏气体迫使油流回油底壳,克服了扫气泵的不足;因此,在运行过程中,拾取无间隙环可能会导致发动机中的机油积聚并在油底壳处耗尽。


但油耗是这些发动机的一个重要问题,虽然Rotax在916iS基础设计中对油耗有很好的控制,但在一套全新的气缸和活塞中控制油耗至关重要。幸运的是,Total Seal在航空和不同发动机方面的丰富经验真的很有帮助,尤其是在第二环方面;这是一个下表面有钩状形状的钢环,可以很好地刮除气缸上的油,并使其通过下面的油环,油环由非铬油轨和三件式刮油器组成。


总的来说,Total Seal、UEM和Millennium都与Edge Performance彼此合作得很好,从而产生了一些独特的功能,比如如何设计和加工活塞,以获得颈环和油环之间的通道间隙,从而将机油送回曲轴箱。防止石油损失失控对ThrustVik的寿命至关重要;考虑到发动机的价格,Edge Performance不能有500-600小时的微薄TBO,这在这个行业是不会减少的。


螺旋桨调速器


最后,德国的MT Propeller和捷克的Jihostroj因供应ThrustVik系列的上述电液螺旋桨调速器而受到赞誉,这些是两家中欧公司设计、开发和制造的现成零件。


然而,Edge创建了一个特定的映射,通过该映射可以命令调速器根据TPS、MAP和曲轴转速向目标叶片节距施加一定量的油压。


这很像映射发动机,因为必须在映射表中预先确定在特定负载和油门设置下,并允许螺旋桨以什么转速运行发动机。Edge Performance与RS飞行系统一起进行了测绘,因为其负责电子方面的工作。


未来


展望未来,Edge Performance预计将把研发重点放在客户感兴趣的几个关键领域的优化上。


替代燃料是Edge Performance一直感兴趣的东西,比如乙醇——ThrustVik已经可以运行了——但氢气等其他燃料在提高功率和能量密度方面具有巨大潜力。


当然,混合动力和重燃料动力总成安排肯定会在不久的将来激增;Edge Performance与欧洲无人机制造商有一些处于早期阶段的项目,特别是专注于具有垂直起降能力的平台,就像在LODD Autonomous的公知客户一样。


主要规格

ThrustVik X3

四冲程

平面对置四缸

涡轮增压

风冷

EFI

重量:83.5公斤

尺寸:73 x 57 x 55厘米

最大功率(峰值):在5800转/分时为185马力(建议的最大持续时间为3分钟)

最大功率(连续):5500转/分时160马力

工作功率输出:125–155马力@4600–5500转/分

最大扭矩:266 Nm(PTO时为675 Nm)

运行扭矩:200-220牛米

红线速度:5800转/分

运行速度:4000-5500转/分

最大SFC:60.3升/小时

运行SFC:44升/小时

排量(每个气缸):338毫升,8.4 x 6.1厘米

排量(总):1352毫升

压缩比:9:1

TBO:截至撰写时为1200小时


ThrustVik X5

排量(每个气缸):(354毫升,8.6 x 6.1厘米)

排量(总):1417 cc(其他规格待定)


一些主要供应商

基础发动机和备件:Rotax

基础发动机和备件:Franz飞机

线束:Silec汽车电气

集成电子:RS飞行系统

执行器:Volz Servos

活塞环:全密封

活塞:UEM

涡轮增压器:Garrett

金属预制件:Premanex

传感器和附加电子设备:Mouser electronics

传感器和附加电子设备:RS组件

传感器:博世

压力传感器:霍尼韦尔

速度传感器:Variohm

温度传感器:Therma Thermofühler GmbH

ECU软件:MaxxECU

节气门体:S-Can(以前为AT动力节气门)

热交换器:Pro合金

气缸衬套:Millennium Technologies

凸轮轴:CAT CAMS

螺旋桨调速器:MT Propeller

螺旋桨调速器:Jihostroj




VTOL圈,成为VTOL分之一
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