第二章 航空活塞式发动机

1、第二章第二章 航空活塞式航空活塞式发动机发动机第一节第一节 航空活塞式发动机的组成和航空活塞式发动机的组成和工作原理工作原理一、航空活塞式发动机的基本组成一、航空活塞式发动机的基本组成n主要机件主要机件n工作系统工作系统（一）主要机件（一）主要机件n航空活塞式发动机航空活塞式发动机的主要机件包括气的主要机件包括气缸、活塞、连杆、缸、活塞、连杆、曲轴、机匣和气门曲轴、机匣和气门机构等。机构等。二、航空活塞式发动机的工作原理二、航空活塞式发动机的工作原理n活塞移动有两个极限位置：上死点和下死活塞移动有两个极限位置：上死点和下死点。点。n上死点和下死点之间的距离，叫做活塞行上死点和下死点之间的距离，

2、叫做活塞行程。程。n图图二、航空活塞式发动机的工作原理二、航空活塞式发动机的工作原理n四个行程：进气、压缩、膨胀和排气。四个行程：进气、压缩、膨胀和排气。二、航空活塞式发动机的工作原理二、航空活塞式发动机的工作原理n进气行程进气行程n进气行程的作用，是使混合气进入气缸。进气行程的作用，是使混合气进入气缸。n混合气进入气缸必须具备两个条件：一是混合气进入气缸必须具备两个条件：一是要有一条进气通道，二是要减小气缸内的要有一条进气通道，二是要减小气缸内的压力，造成气缸内外的压力差。压力，造成气缸内外的压力差。二、航空活塞式发动机的工作原理二、航空活塞式发动机的工作原理n进气行程进气行程 进气门开，排

3、气门关，活塞由上死点向下进气门开，排气门关，活塞由上死点向下死点移动，压力降低，气缸内外形成压差，死点移动，压力降低，气缸内外形成压差，混合气进入气缸。混合气进入气缸。二、航空活塞式发动机的工作原理二、航空活塞式发动机的工作原理2.压缩行程压缩行程n作用：将进入气缸的混合气进行压缩，以作用：将进入气缸的混合气进行压缩，以提高其压力和温度，为混合气燃烧膨胀作提高其压力和温度，为混合气燃烧膨胀作功创造调节。功创造调节。二、航空活塞式发动机的工作原理二、航空活塞式发动机的工作原理3.膨胀行程膨胀行程n作用：使燃烧后的高温、高压气体膨胀，作用：使燃烧后的高温、高压气体膨胀，推动活塞作用，将热能转换为机

4、械能。推动活塞作用，将热能转换为机械能。二、航空活塞式发动机的工作原理二、航空活塞式发动机的工作原理4.排气行程排气行程n作用：排除废气，为再次进入新鲜混合气作用：排除废气，为再次进入新鲜混合气创造条件。创造条件。三、混合气过分贫油、过分富油燃烧三、混合气过分贫油、过分富油燃烧n理论空气量理论空气量L0n实际空气量实际空气量L三、混合气过分贫油、过分富油燃烧三、混合气过分贫油、过分富油燃烧n余气系数：实际空气量与理论空气量之比。余气系数：实际空气量与理论空气量之比。0LLB三、混合气过分贫油、过分富油燃烧三、混合气过分贫油、过分富油燃烧n贫油混合气贫油混合气n理论混合气理论混合气n富油混合气富

5、油混合气111BBB三、混合气过分贫油、过分富油燃烧三、混合气过分贫油、过分富油燃烧过渡贫油的现象和危害：过渡贫油的现象和危害：n发动机功率减小，经济性变差发动机功率减小，经济性变差n排气管发出短促而尖锐的声音排气管发出短促而尖锐的声音n气缸头温度降低气缸头温度降低n汽化器回火汽化器回火1.发动机振动发动机振动三、混合气过分贫油、过分富油燃烧三、混合气过分贫油、过分富油燃烧过度富油的现象和危害：过度富油的现象和危害：n发动机功率减小，经济性变差发动机功率减小，经济性变差n气缸内部积炭气缸内部积炭n气缸头温度降低气缸头温度降低n排气管冒黑烟和排气管冒黑烟和“放炮放炮”1.发动机振动发动机振动第二

6、节第二节 评定航空活塞式发动机性能评定航空活塞式发动机性能的主要参数的主要参数一、发动机功率一、发动机功率 影响发动机功率的主要因素有进气压力、影响发动机功率的主要因素有进气压力、转速和余气系数。转速和余气系数。（一）进气压力（一）进气压力n对于带汽化器的增压式航空活塞式发动机，对于带汽化器的增压式航空活塞式发动机，进气压力是指混合气分布室内混合气的压进气压力是指混合气分布室内混合气的压力。力。n进气压力增大，发动机功率增大；反之，进气压力增大，发动机功率增大；反之，发动机功率减小。发动机功率减小。n可以通过推、收油门改变进气压力。可以通过推、收油门改变进气压力。n进气压力表指示。进气压力表指

7、示。（二）发动机转速（二）发动机转速n发动机转速是指曲轴每分钟的转数。发动机转速是指曲轴每分钟的转数。n发动机转速增大，发动机功率增大；反之，发动机转速增大，发动机功率增大；反之，功率减小。功率减小。（三）余气系数（三）余气系数n余气系数为余气系数为0.85时，混合气燃烧最快，发动机时，混合气燃烧最快，发动机功率最大；余气系数大于或小于这个值，发动功率最大；余气系数大于或小于这个值，发动机功率均减小。机功率均减小。二、燃油消耗率二、燃油消耗率n发动机每小时所消耗的燃油的重量叫做燃油消发动机每小时所消耗的燃油的重量叫做燃油消耗量。耗量。n发动机经济性的好坏，是以燃油消耗率的大小发动机经济性的好坏

8、，是以燃油消耗率的大小为标志的。为标志的。n发动机产生发动机产生1马力的功率，在马力的功率，在1小时内所消耗小时内所消耗的燃油的重量叫做燃油消耗率，用的燃油的重量叫做燃油消耗率，用sfc表示。表示。efffPWsfc发动机功率燃油消耗量三、发动机比重三、发动机比重n发动机重力与发动机最大功率的比之叫做发动机重力与发动机最大功率的比之叫做发动机比重。发动机比重。四、发动机尺寸四、发动机尺寸n发动机尺寸是指发动机的迎风面积和长度。发动机尺寸是指发动机的迎风面积和长度。n相同功率条件下，发动机的尺寸有效越好，相同功率条件下，发动机的尺寸有效越好，特别是迎风面积越小越好。特别是迎风面积越小越好。五、发

9、动机的使用性能五、发动机的使用性能n工作可靠性工作可靠性n加速性加速性n发动机的寿命发动机的寿命n维护修理的繁简程度维护修理的繁简程度第三节第三节 航空活塞式发动机的工作系统航空活塞式发动机的工作系统n发动机的工作系统是配合主要机件工作的，各系发动机的工作系统是配合主要机件工作的，各系统分别担负这发动机工作中一定的任务，其工作统分别担负这发动机工作中一定的任务，其工作原理是正确使用发动机的理论基础。原理是正确使用发动机的理论基础。一、燃油系统的组成及工作原理一、燃油系统的组成及工作原理燃油系统的功用，是向发动机供给适当的燃油，燃油系统的功用，是向发动机供给适当的燃油，并促使燃油雾化、汽化，以便

10、与空气均匀地混合，并促使燃油雾化、汽化，以便与空气均匀地混合，组成余气系数适当的混合气，满足发动机在各种组成余气系数适当的混合气，满足发动机在各种工作情况下的需要。工作情况下的需要。种类：汽化器式燃油系统；直接喷射式燃油系统。种类：汽化器式燃油系统；直接喷射式燃油系统。（一）汽化器式燃油系统（一）汽化器式燃油系统组成：燃油箱、燃油滤、燃油泵、起动油泵和汽化器等组成：燃油箱、燃油滤、燃油泵、起动油泵和汽化器等附件。（图附件。（图1-2-6）工作原理工作原理燃油箱：储存燃油。燃油箱：储存燃油。燃油泵：由发动机曲轴带动，将燃油箱内的燃油输送到燃油泵：由发动机曲轴带动，将燃油箱内的燃油输送到汽化器。汽

11、化器。汽化器：根据发动机在各种工作情况下的进气量，喷出汽化器：根据发动机在各种工作情况下的进气量，喷出适量的燃油，与空气混合，组成混气，然后经进气管分适量的燃油，与空气混合，组成混气，然后经进气管分配到每个气缸里去。配到每个气缸里去。起动油泵：发动机起动时，利用其输送燃油。起动油泵：发动机起动时，利用其输送燃油。燃油滤：保证燃油清洁。燃油滤：保证燃油清洁。燃油压力表：指示燃油输送情况。燃油压力表：指示燃油输送情况。（二）直接喷射式燃油系统（二）直接喷射式燃油系统组成：燃油箱、燃油滤、燃油泵、起动油泵、（图组成：燃油箱、燃油滤、燃油泵、起动油泵、（图1-2-7）高压燃油泵、喷油嘴和油气比调节器等

12、。高压燃油泵、喷油嘴和油气比调节器等。 “ 直接喷射装置直接喷射装置”工作原理工作原理对比两种燃油系统对比两种燃油系统汽化器式燃油系统的特点：燃油在气缸外与空气组成混合汽化器式燃油系统的特点：燃油在气缸外与空气组成混合气，然后进入气缸；气，然后进入气缸；直接喷射式燃油系统的特点：燃油直接喷入气缸，在气缸直接喷射式燃油系统的特点：燃油直接喷入气缸，在气缸内与空气组成混合气。内与空气组成混合气。（三）主要附件的组成及工作原理（三）主要附件的组成及工作原理1、汽化器的组成及工作原理、汽化器的组成及工作原理作用：将燃油与空气组成余气系数适当的混合气。作用：将燃油与空气组成余气系数适当的混合气。分类：浮

13、子式、薄膜式和喷射式。分类：浮子式、薄膜式和喷射式。（1）简单薄膜式汽化器的工作原理）简单薄膜式汽化器的工作原理u简单薄膜式汽化器，由节气门、文氏管、喷油管、调节油简单薄膜式汽化器，由节气门、文氏管、喷油管、调节油针、进油活门和薄膜等组成。（图针、进油活门和薄膜等组成。（图1-2-8）u工作原理：工作原理：燃油燃油燃油泵燃油泵进油活门进油活门燃油室燃油室调节油针调节油针喷油孔喷出喷油孔喷出关键：喷油量的控制关键：喷油量的控制（2）薄膜式汽化器辅助装置的工作原理）薄膜式汽化器辅助装置的工作原理n为了使发动机在慢车转速和大转速工作时，加速为了使发动机在慢车转速和大转速工作时，加速和飞行高度变化时，

14、保证供应余气系数适当的混和飞行高度变化时，保证供应余气系数适当的混合气，在薄膜式汽化器上都设有合气，在薄膜式汽化器上都设有慢车装置慢车装置、加速加速装置装置和和高空调节装置高空调节装置等辅助装置。等辅助装置。（2）薄膜式汽化器辅助装置的工作原理）薄膜式汽化器辅助装置的工作原理n薄膜式汽化器的慢车装置薄膜式汽化器的慢车装置 这种慢车装置由慢车油道、慢车喷油嘴和慢车调节螺钉这种慢车装置由慢车油道、慢车喷油嘴和慢车调节螺钉等组成。（图等组成。（图1-2-9）n活塞式加速装置活塞式加速装置n 它是薄膜式汽化器上常用的加速装置之一，由加速它是薄膜式汽化器上常用的加速装置之一，由加速活塞、活门和弹簧等组成

15、。（图活塞、活门和弹簧等组成。（图1-2-10）n薄膜式汽化器的高空调节装置薄膜式汽化器的高空调节装置n 由高空调节针和操纵壁等组成。由高空调节针和操纵壁等组成。n 利用高空调节针的节流作用改变空气室内的空气压利用高空调节针的节流作用改变空气室内的空气压力，以改变定油孔前后的压力差的方法来调节混合气。力，以改变定油孔前后的压力差的方法来调节混合气。2、燃油泵的组成及工作原理、燃油泵的组成及工作原理 燃油泵常为旋板式，它由转子、旋板、偏心钢筒、浮轴、燃油泵常为旋板式，它由转子、旋板、偏心钢筒、浮轴、调压活门和注油活门等组成。调压活门和注油活门等组成。3、手摇泵的组成及工作原理、手摇泵的组成及工作

16、原理 手摇泵由旋板、活门座、两个进油活门、两个出油活门和手摇泵由旋板、活门座、两个进油活门、两个出油活门和壳体等组成。壳体等组成。二、润滑系统的组成及工作原理二、润滑系统的组成及工作原理n发动机工作时，组成接触并作相对运动的各个机件，都会发动机工作时，组成接触并作相对运动的各个机件，都会产生摩擦。摩擦不但使发动机功率减小、燃油消耗率增大，产生摩擦。摩擦不但使发动机功率减小、燃油消耗率增大，还会引起机件过热和磨损，以致缩短发动机的使用寿命，还会引起机件过热和磨损，以致缩短发动机的使用寿命，为了减小摩擦，在发动机上设置润滑系统。为了减小摩擦，在发动机上设置润滑系统。n润滑系统的功用，是使数量足够、

17、粘度适当的滑油循环不润滑系统的功用，是使数量足够、粘度适当的滑油循环不断地流进各摩擦面之间，进行润滑和散热。断地流进各摩擦面之间，进行润滑和散热。（一）润滑系统的基本组成及工作情形（一）润滑系统的基本组成及工作情形n组成：滑油箱、滑油滤、滑油泵、收油池、滑油散热器、组成：滑油箱、滑油滤、滑油泵、收油池、滑油散热器、冲淡开关和检查润滑系统工作情况的仪表等。冲淡开关和检查润滑系统工作情况的仪表等。n工作情形：工作情形： 滑油箱内，滑油滑油箱内，滑油被滑油泵抽出被滑油泵抽出进油泵内加压进油泵内加压油滤油滤发动机，润滑运动部件发动机，润滑运动部件收油池收油池回油泵将滑油抽出回油泵将滑油抽出滑滑油散热器

18、油散热器滑油箱滑油箱n滑油压力表滑油压力表测量增压滑油压力测量增压滑油压力n滑油温度表滑油温度表测量滑油回油温度测量滑油回油温度（二）主要附件的组成及工作原理（二）主要附件的组成及工作原理1、滑油泵的组成及工作原理、滑油泵的组成及工作原理 滑油进油泵和滑油回油泵统称为滑油泵，它是用来促使滑滑油进油泵和滑油回油泵统称为滑油泵，它是用来促使滑油循环流动的附件。油循环流动的附件。 种类：齿轮式，旋板式种类：齿轮式，旋板式2、滑油散热器的组成及工作原理、滑油散热器的组成及工作原理 作用：对滑油冷却，保证机件得到良好的润滑和冷却作用：对滑油冷却，保证机件得到良好的润滑和冷却 组成：外壳、铜管、隔板、进油

19、管、出油管接头、安全活组成：外壳、铜管、隔板、进油管、出油管接头、安全活门等。门等。三、点火系统的组成及工作原理三、点火系统的组成及工作原理n现代航空活塞式发动机都采取利用高压电产生电火花的方现代航空活塞式发动机都采取利用高压电产生电火花的方法来点燃混合气。法来点燃混合气。n点火系统的功用，是产生高压电，并按点火次序将高压电点火系统的功用，是产生高压电，并按点火次序将高压电输往各气缸去点燃混合气。输往各气缸去点燃混合气。n点火系统由磁电机、电嘴、起动线圈、磁电机开关和控制点火系统由磁电机、电嘴、起动线圈、磁电机开关和控制电门等组成。电门等组成。四、冷却系统的组成及工作原理四、冷却系统的组成及工

20、作原理n冷却系统的功用，是保持发动机温度在适当范围内，以保冷却系统的功用，是保持发动机温度在适当范围内，以保证发动机正常工作。证发动机正常工作。n分类：气冷式、液冷式分类：气冷式、液冷式（一）气冷式冷却系统的组成及工作原理（一）气冷式冷却系统的组成及工作原理n气冷式冷却系统利用迎面吹来的气流，吸收并带走气缸壁气冷式冷却系统利用迎面吹来的气流，吸收并带走气缸壁的一部分热量，以保持气缸温度的数值在一定的范围内。的一部分热量，以保持气缸温度的数值在一定的范围内。n组成：散热片、导风板、整流罩和散热风门等。组成：散热片、导风板、整流罩和散热风门等。n散热片可以增大空气和气缸外壁的接触面积，增大散热量。

21、散热片可以增大空气和气缸外壁的接触面积，增大散热量。n导风板可以减少气缸后面的涡流，从而减小发动机的迎面导风板可以减少气缸后面的涡流，从而减小发动机的迎面阻力。阻力。n整流罩减少飞机的飞行阻力。整流罩减少飞机的飞行阻力。（二）液冷式冷却系统的组成及工作原理（二）液冷式冷却系统的组成及工作原理n液冷式冷却系统利用冷却液流管气缸壁，吸收并带走气缸液冷式冷却系统利用冷却液流管气缸壁，吸收并带走气缸壁的一部分热量，以保持气缸温度在一定的范围内。壁的一部分热量，以保持气缸温度在一定的范围内。n组成：散热套、冷却液散热器、冷却液泵和膨胀箱等。组成：散热套、冷却液散热器、冷却液泵和膨胀箱等。n工作原理工作原

22、理第四节第四节 航空活塞发动机的转速调节航空活塞发动机的转速调节n转速是影响发动机功率的重要因素。飞行员要改转速是影响发动机功率的重要因素。飞行员要改变发动机功率的大小，除改变进气压力的大小外，变发动机功率的大小，除改变进气压力的大小外，还可以通过改变转速来实现。还可以通过改变转速来实现。一、调节转速的目的一、调节转速的目的n转速调节的目的，就在于当油门位置不变而飞行转速调节的目的，就在于当油门位置不变而飞行速度、高度变化时，保持所需的转速，以便保持速度、高度变化时，保持所需的转速，以便保持所需要的发动机工作状态；或者根据飞行速度、所需要的发动机工作状态；或者根据飞行速度、高度的需要，在改变油

23、门的同时改变发动机的转高度的需要，在改变油门的同时改变发动机的转速，使发动机达到选定的工作状态。速，使发动机达到选定的工作状态。二、转速调节原理二、转速调节原理（一）螺旋桨的有关知识（一）螺旋桨的有关知识1、组成部分：桨毂、桨叶、变距机构（调速器）。、组成部分：桨毂、桨叶、变距机构（调速器）。2、螺旋桨几何参数、螺旋桨几何参数 螺旋桨直径（螺旋桨直径（D）：）： 螺旋桨半径（螺旋桨半径（ R）：）： 螺旋桨剖面半径（螺旋桨剖面半径（ r ）：）： 螺旋桨相对半径螺旋桨相对半径 （r = r/R）：）： 浆弦（桨叶宽度）（浆弦（桨叶宽度）（b）：）： 桨叶角（桨叶角（ ）：桨弦和旋转面之间的夹角

24、。）：桨弦和旋转面之间的夹角。 变大（小）矩变大（小）矩 ：推拉变矩杆，增大或减小桨叶角。：推拉变矩杆，增大或减小桨叶角。桨叶切面的合速度（桨叶切面的合速度（W）：）： 切向速度与前进速度的合速度，叫切向速度与前进速度的合速度，叫桨叶切面的合桨叶切面的合速度速度。其大小和方向直接影响螺旋桨的空气动力大小。其大小和方向直接影响螺旋桨的空气动力大小。 桨叶切面的合速度方向可用桨叶切面的合速度方向可用前进比前进比（）表示。前进）表示。前进比是飞行速度（比是飞行速度（V）同螺旋桨转速）同螺旋桨转速 （n）与直径（）与直径（D）的）的乘积之比。即：乘积之比。即：rDnDVrDrnVUVtg222nDV

25、为前进角，是桨叶切面的合速度与旋转面之间为前进角，是桨叶切面的合速度与旋转面之间的夹角的夹角 。 由上式可见由上式可见 ， 若若 , 则则 ，这说明合速度，这说明合速度方向偏离旋转面越多。方向偏离旋转面越多。 1）桨叶迎角（）桨叶迎角（ 桨桨）： 桨桨 是是合速度方向合速度方向与与桨弦桨弦之间的夹角，之间的夹角，它随着桨叶角它随着桨叶角 （ ）、飞行速度（）、飞行速度（V）和切向速度（）和切向速度（U） 即转速（即转速（n）的变化而变化。的变化而变化。 rnVtgr21桨 2）桨叶迎角随速度的变化：）桨叶迎角随速度的变化：转速（转速（U）和桨叶迎角一定：速度越大，）和桨叶迎角一定：速度越大，桨

26、桨 越小；越小； 速度越小，速度越小，桨桨 越大。越大。3）桨）桨 叶叶 迎迎 角角 随随 切切 向向 速速 度度 的的 变变 化化 桨叶角和速度一定：切向速度（转速）越大，桨叶迎角越大；桨叶角和速度一定：切向速度（转速）越大，桨叶迎角越大； 切向速度（转速）越小，桨叶迎角越小。切向速度（转速）越小，桨叶迎角越小。 4）桨叶扭转角：）桨叶扭转角： 为了使桨叶各切面的迎角基本相等为了使桨叶各切面的迎角基本相等 ，使桨叶各部分产生，使桨叶各部分产生的拉力分布得比较均匀一些的拉力分布得比较均匀一些 ( 使大部分桨叶切面提供的拉力使大部分桨叶切面提供的拉力基本相等基本相等 ) , 故故把桨叶做把桨叶做

27、 成扭转成扭转的的 。即。即 ：从桨根到从桨根到 桨尖桨尖 ，桨叶桨叶 角逐渐减小。这种扭转方向为角逐渐减小。这种扭转方向为负负扭转扭转。 通常以通常以 75 % 半径处的桨叶角半径处的桨叶角 , 来代表整个桨叶的桨叶角。来代表整个桨叶的桨叶角。（二）调速器调节转速的原理（二）调速器调节转速的原理n航空活塞式发动机，大多采用调速器改变螺旋桨航空活塞式发动机，大多采用调速器改变螺旋桨桨叶角的方法，来改变螺旋桨的阻力力矩，实现桨叶角的方法，来改变螺旋桨的阻力力矩，实现调节转速的目的。调节转速的目的。n调速器改变螺旋桨桨叶角的动力，主要是调速器改变螺旋桨桨叶角的动力，主要是液体压液体压力力和和电力电

28、力。n类型：类型：正向液压式调速器正向液压式调速器、反向液压式调速器反向液压式调速器、双向液压式调速器双向液压式调速器。1、正向液压式调速器调节转速的原理、正向液压式调速器调节转速的原理（1）配置正向液压式调速器的螺旋桨变距情形）配置正向液压式调速器的螺旋桨变距情形 配重力矩配重力矩螺旋桨变大距螺旋桨变大距 液压力矩液压力矩螺旋桨变小距螺旋桨变小距 两力矩平衡两力矩平衡螺旋桨不变距螺旋桨不变距（2）正向液压式调速器调节转速的情形）正向液压式调速器调节转速的情形（2）正向液压式调速器调节转速的情形）正向液压式调速器调节转速的情形n组成：变距活塞、分油活门、离心飞重、锥形组成：变距活塞、分油活门、

29、离心飞重、锥形弹簧、齿筒、油泵等弹簧、齿筒、油泵等n飞行速度变化时，自动保持转速不变的情形飞行速度变化时，自动保持转速不变的情形n飞行中操纵油门，自动保持转速不变的情形飞行中操纵油门，自动保持转速不变的情形n操纵变距杆，改变转速的情形操纵变距杆，改变转速的情形地面操纵油门，改变转速的情形地面操纵油门，改变转速的情形2、电动式调速器调节转速的原理、电动式调速器调节转速的原理n组成：离心飞重、弹簧、双向电动机、接触装置和继电器组成：离心飞重、弹簧、双向电动机、接触装置和继电器等。等。n工作原理工作原理第五节第五节 航空活塞式发动机的特性航空活塞式发动机的特性n航空活塞发动机的有效功率和燃油消耗率随发动航空活塞发动机的有效功率和燃油消耗率随发动机转速、进气压力和飞行高度等变化的规律，叫机转速、进气压力和飞行高度等变化的规律，叫做发动机的特性。做发动机的特性。n掌握发