微型发动机在航空航天领域中的运用

寂静天花板

现如今，像微型、纳米级甚至是微微级的事物越来越流行。因此，任何能够满足科技应用需求、人们所能想象到的小尺寸事物都大受欢迎。微型发动机在这方面就扮演着不可替代的角色。今天，随着人们对科技应用的需求越来越高，微型发动机也需要拥有越来越多的功能以适应这些需求。
* B5 p! a, H/ _
技术概要
1 j4 o- D; m8 V9 {- X! l
9 L4 V9 p+ g: \, s4 f当下，应用最为频繁的微型发动机包括拉丝直流电动机、无刷直流电机（BLDC）以及步进发动机。对于特定的应用领域来说，这几种发动机都各有优缺点。例如，对于机器需要迅速加速、重量相对较低、高效和高功率密度的领域来讲，拉丝直流电动机应用的更为广泛；无刷直流电机则主要迎合要求在中到高功率密度以及高速行驶下，寿命能够更长的电机。
3 j3 U, B9 V" i- u3 N- @
在航空航天以及国防工业这些常需要精准定位的领域，步进电动机扮演着极为重要的角色。航空航天领域以及国防工业领域应用有诸多要求。例如对重量和空间大小就有着非常严格的要求，并且由于诸多程序与飞机是同时工作的，因此输入功率也是有限制的。温度则在极端范围间变化——这个范围处于-60℃和150℃之间，相对湿度在95% 左右。如果想要抗噪音、震动、冲击、电磁干扰以及电磁敏感性，则需要更为优化的微型电动机。由于每一种部件都是与众不同的，设计者还把一部分注意力放在了材料系统、润滑以及机械系统上以确保达到发动机所要求的标准。最优设计除了能够确保发动机在极端环境下仍高效进行工作，还能够保证其工作时的安全性和可靠性——这一点更为重要。
+ x3 f$ ]* ?  r' s( p' @) V: f% w
" E; o, t7 W; w9 P9 j在航空航天领域的应用

在航空航天以及国防工业领域，通常要求有创新性、可靠性以及大功率密度的产品。诸如阀动器一类能够起到关键作用的部件，其功能从控制发动机燃料流到防止气流进入环境系统中不等。任何种类的发动机都需要配有变速器，这取决于在这些部件中需要克服的阻力大小。装有双排行星齿轮机构的变速器具有高功率密度、高密实度、低噪音以及高效率的特点。复试轮系就恰恰需要低噪音以及更高的工作效率。

流量控制阀需要配有精确的定位功能系统，来对可移动的部件进行定位，进而传输至高分辨度的编码器。航空航天领域的设计者们通常会选择分辨率高于256 脉冲的编码器。而利用磁性编码器，脉冲则可高于4096。

$ D4 A; B1 [8 l( x现有的发动机还存在诸多缺陷，因此需要进一步优化发动机的设计，以保证其能够高效运行。为了使发动机能够经受住极端温度的考验，人们需要慎重选择合适的材料系统以及润滑部件等。
5 I0 t: [9 d0 h1 S( S" Q& b
在设备运行至可能影响到发动机控制设备的功能时，则需要控制电磁干扰和电磁敏感性——解决方法是从外部关掉发动机，然后利用电子过滤器减少磁波辐射。
# B% i5 B( [6 l* o: @7 T

. T1 q) \9 Q# Y. Y图：（上）在航空航 天以及国防工业领域 中，设备运行至可能 影响到发动机控制设 备的功能时，在这种情况下，电磁敏感性显得格外重要。 （下）拉丝直流电动机通常在机器需要迅速 加速、重量相对较低、 高效和高功率密度的 领域应用较为广泛。

瑞士Portescap 公司现已开发出一种动力传动系统解决方案，这种系统同时配置有一个变速器、编码器、电子过滤器以及磁力制动器。这种系统能够满足航空航天领域和国防科技领域任何苛刻的要求。
% i, J+ j4 l6 G
# W" z' ?8 g4 E" Y+ F8 ]1 v) ?结论

针对特定的航空航天工业市场和国防工业市场，迎合不同的应用需要配有不同的发动机。根据航空航天和国防科技市场的特殊要求，工程师们必须完全了解如何优化其设计标准。提供不同种类发动机的制造商们也可以从技术角度考虑其需求，充分考虑设计时的注意事项，然后为发动机提供不同的解决方案。

随着时间的推移，航空航天领域和国防科技领域的技术也在不断更新。今天，在这个不断变化的市场中，提供更加凝练的设计、更为先进的材料和更为优化的动力控制方案将是我们今后面临的巨大挑战。尺寸、效率、安全性、稳固性以及一套完整的动力系统解决方案将会成为以动力为核心的应用程序服务的关键因素。