技术摘要：
本发明一种用于中小型无人机的二冲程四缸活塞发动机消声器，属于无人机发动机领域；包括对称设置的左消声器分部件和右消声器分部件，左消声器分部件包括法兰组件、进气管和消声组件；消声组件包括扩张室、内插管、前端盖、前隔板、后隔板和后端盖，内插管的侧壁上均沿 全部
背景技术：
随着各型无人机在各行业的应用其在社会生活和日常各个方面的作用日益显著， 尤其在军事、勘探、监控、巡查等领域的应用越来越广泛，该技术的应用能有效提高 工作效 率和工作质量，降低作业成本。 以小型航空活塞发动机为动力装置的中小型无人机的种类和数量在世界各国无 人 机装备中占据主导地位。对于小型航空活塞发动机而言，其本身就是一个多声源的复 杂动力机械，目前国内小型航空活塞发动机主要是通过红外隐身技术和声波隐身技术 来 实现，即减小、削弱发动机产生的红外热辐射和声波辐射。而在声波隐身的技术方 面，可以 通过设计排气消声器，减少发动机的排气噪声辐射，从而减少噪声对环境的 影响。 公告号CN108661793A的中国专利公布了“一种小型二冲程四缸水平对置航空发动 机”，四个汽缸体下侧通过排气管座各连接一个排气管。 公告号CN209838508U的中国专利公布了“一种小型二冲程航空活塞发动机排气消 音谐振管”，包括进气管、消声器筒和消声片。 上述第一项专利为水平对置四缸二冲程汽油航空发动机，其排气管为四个简易的 独立连接的排气弯管，其并不具备消声降噪功能；第二项专利描述的消声器，其适用 性有 以下不足：一，其实质上是抗性消声器，能够消除的噪声频带有限；二，其进气 口只有一个， 即一个消声器只能在一个汽缸上安装，消音谐振管总长度为340mm，消 声器筒内径为50mm， 因此只适用于在单缸或者两缸发动机上安装，若安装在四缸航空 活塞发动机上，则需要四 个消声器，其体积和重量较大，会明显增加发动机的总体尺 寸和重量，无法满足无人机的 结构尺寸和重量的限制要求；三，其只有一个安装固定 点，安装后会在消声器筒处形成悬 臂结构，可靠性低；四，该专利没有详细描述消声 器与发动机的安装接口的结构，因此其结 构不适合安装在二冲程四缸航空活塞发动机 或其他排量的发动机上。
技术实现要素：
要解决的技术问题： 为了避免现有技术的不足之处，并鉴于小型二冲程四缸水平对置航空发动机消声 器技术上的局限性，排气噪声以宽频带居多，本发明提出一种用于中小型无人机的二 冲程 四缸水平对置航空发动机消声器，是一种分体串联的阻抗复合式消声器，即将阻 性和抗性 两种结构消声器组合起来使用，使其同时具有阻性消声器消除中、高频噪声 和抗性消声器 消除低、中频噪声特性，即具有宽频带的消声效果。消声降噪效果明显、 结构简单、重量轻、 可靠性高的消声器，便于安装在二冲程四缸水平对置航空发动机 上，降低中小型无人机用 小型航空活塞发动机的排气噪声，提高无人机的应用范围和 舒适性。 4 CN 111550299 A 说 明 书 2/9 页 本发明的技术方案是：一种用于中小型无人机的二冲程四缸活塞发动机消声器， 其特征在于：包括对称设置的左消声器分部件和右消声器分部件，所述左消声器分部 件包 括法兰组件、进气管和消声组件； 所述消声组件包括扩张室、内插管、前端盖、前隔板、后隔板和后端盖，所述扩 张 室为两端开口的圆筒结构，其两端分别通过所述前端盖和后端盖封闭；所述内插管 为L形 圆管结构，作为入口一端穿过所述后端盖的中心孔同轴设置于所述扩张室内；所 述前隔板 和后隔板均为圆环结构，其外径均等于所述扩张室内径，内径等于所述内插 管的外径，同 轴套装于所述内插管上并固定于所述扩张室内壁上；所述前隔板靠近前 端盖设置，其环面 上沿周向均布一圈第一通孔，所述后隔板靠近后端盖设置，其环面 上均布若干第二通孔， 所述第一通孔的孔径大于所述第二通孔；所述内插管位于后隔 板和后端盖之间的侧壁上、 及位于前隔板和后隔板之间的侧壁上均沿周向开有若干第 二通孔，与所述后隔板分隔的 两个腔体结合形成一种双共振腔消声器； 所述扩张室侧壁上端沿轴向开有两个通孔，两个通孔位于所述前隔板和后隔板之 间，分别用于固定连接两个所述进气管的出口端，同时所述进气管的轴向垂直于扩张 室的 轴向；两个所述进气管的入口端均安装有所述法兰组件，用于与发动机纵轴左侧 的两个汽 缸连接； 所述右消声器分部件与左消声器分部件结构相同，通过所述进气管和法兰组件与 发动机纵轴右侧的两个汽缸连接；左、右消声器分部件的内插管出口方向相差180°。 本发明的进一步技术方案是：所述后隔板和后端盖之间的扩张室内壁和内插管外 壁之间填充有消音材料，所述消音材料为玻璃纤维。 本发明的进一步技术方案是：所述法兰组件包括平面法兰、球窝密封垫、球窝法 兰、压缩弹簧和连接螺栓；所述球窝法兰同轴固定于所述进气管的入口端，所述球窝 密封 垫同轴安装于所述球窝法兰内，所述平面法兰同轴安装于所述球窝法兰的上表面； 两个所 述连接螺栓对称设置于所述球窝法兰两侧，分别穿过所述压缩弹簧再依次穿过 所述球窝 法兰和平面法兰两侧的通孔与发动机的排气法兰连接。 本发明的进一步技术方案是：所述消声组件还包括加强板，所述加强板的弧度与 所述扩张室侧壁弧度相同，其上开有与所述进气管等径的中心孔；两个所述加强板分 别焊 接于所述扩张室上端的两个通孔处，用于增强所述进气管和扩张室连接处的强度。 本发明的进一步技术方案是：所述加强板的厚度为1.2mm。 本发明的进一步技术方案是：所述扩张室壁厚为0.8mm。 本发明的进一步技术方案是：所述前隔板环面上沿周向均布5个第一通孔，直径 20mm。 本发明的进一步技术方案是：所述后隔板环面上均布68个第二通孔，直径为3mm， 能够消除500Hz倍频程的噪声。 本发明的进一步技术方案是：所述内插管内径50mm，壁厚为1mm；其前端管壁均布 136个通孔，直径为3mm，分布方式为8组，每组环向17个，轴向孔间距为15mm，能够消 除 1000Hz倍频程的噪声；在所述后隔板和后端盖之间的管壁上均布34个通孔，其直径 为3mm， 分布方式为4组，前3组每组环向均布8个，后一组环向均布10个，轴向孔间距 为15mm，能够 消除250Hz倍频程的噪声。 5 CN 111550299 A 说 明 书 3/9 页 有益效果 本发明的有益效果在于： 1、本发明设计了阻抗复合式消声器，其机械结构为抗性消声器，将扩张式消声器 与 共振式消声器的结构相结合，能够有效消除低、中频带范围的噪声，在后隔板、后 端盖、 扩张室之间形成的第二节共振腔中填充有消音材料玻璃纤维，其实质为阻性 消声器，能够 有效消除中、高频带范围的噪声，将阻性和抗性两种结构消声器组合 起来使用，使其同时 具有阻性消声器消除中、高频噪声和抗性消声器消除低、中频 噪声特性。试验数据表明，消 声器的插入损失最大能够达到14.48dB。 2、由于消声器采用了分体式串联结构，相对于每个汽缸安装一个消声器的结构， 缩 短消声器的长度，简化了结构，减少了安装数量，从而降低了消声器的整体重量。 3、由于消声器的消声性能与消声组件的容积有直接的关系，而消声组件的重量在 整 个消声器的比重较大，为了保证消声器的消声性能，同时减轻消声器的整体重量， 消声 组件中的各个零件除内插管外的壁厚均为0.8mm，而汽车发动机及其他航空发 动机用消声 器的壁厚均大于1mm，这样在保证消声性能和不减小消声组件的容积的 同时，消声组件减 重约50％，进一步减轻了消声器的重量。 4、发动机在工作的时候振动较大，扩张室和进气管的连接处是影响整个消声器疲 劳 寿命和可靠性的重要部位，而扩张室的壁厚仅为0.8mm，若直接和进气管焊接，在 焊接 处容易产生疲劳断裂，缩短消声器的使用寿命。因此在本发明中，设计了加强 板，其厚度为 1.2mm，并采用了倒圆角去毛刺等表面处理方法，与消声组件和进气 管进行焊接，提高了焊 接处的厚度和强度，在减轻重量的同时提高了消声器的可靠 性。 5、由于消声器采用了分体式串联结构，每个消声器分部件有两个安装固定点，安 装 后不会产生悬臂结构，消除了悬臂结构造成的进气管和法兰组件焊接处的应力集 中、 进气管和消声组件焊接处的应力集中，降低了消声器工作时的振动，进一步提 高了消声器 的结构可靠性。 6、球窝密封垫可以保证发动机汽缸和进气管的密封性，同时使得两者的连接有一 定 的自由度，同时压缩弹簧使得法兰组件和进气管之间的连接保持一定的弹性，弹性 连 接能够起到减振作用，避免长时间工作产生的疲劳断裂，进一步提高了消声器的 结构耐久 性和可靠性； 7、消声器安装操作简单，维护方便，通过调整压缩弹簧的压缩力可以保证消声器 与 发动机汽缸的密封连接，即使在复杂高过载情况下也可以保证消声器与发动机连接 的 密封性，保证消声器正常工作； 8、两个消声器分部件中的零部件的结构完全相同，区别仅在于法兰组件在消声组 件 上的连接位置和内插管的出口方向不同，因此不需要额外设计工装和模具，降低了 制 造成本。 附图说明 图1是本发明中消声器的结构示意图； 图2是本发明中左消声器分部件的外部结构示意图； 图3是本发明中法兰组件的结构示意图； 6 CN 111550299 A 说 明 书 4/9 页 图4是本发明中消声组件的内部结构示意图； 图5是本发明中前隔板的结构示意图； 图6是本发明中后隔板的结构示意图； 图7是本发明中消声器与发动机的安装示意图。 附图标记说明：1—左消声器分部件、2—右消声器分部件、3—法兰组件、4—进 气 管、5—加强板、6—消声组件、7—内插管、8—平面法兰、9—球窝密封垫、 10—球窝法兰、 11—压缩弹簧、12—连接螺栓、13—扩张室、14—前端盖、 15—前隔板、16—后隔板、17—后 端盖、18—消声材料、19—发动机。
