航空活塞式发动机组成及工作原理

1、航空活塞式发动机组成及工作原理航空活塞式发动机是利用汽油与空气混合,在 密闭的容器（气缸）内燃烧,膨胀作功的机械。 活塞式发动机必须带动螺旋桨，由螺旋桨产生推 （拉）力。所以，作为飞机的动力装置时,发动 机与螺旋桨是不能分割的。（一）活塞式发动 机的主要组成主要由气缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构、 螺旋桨减速器、机匣等组成。气缸是混合气（汽 油和空气）进行燃烧的地方。气缸内容纳活塞作 往复运动。气缸头上装有点燃混合气的电火花塞 （俗称电嘴），以及进、排气门。发动机时气缸 温度很高,所以气缸外壁上有许多散热片,用以扩 大散热面积。气缸在发动机壳体（机匣）上的排 列形式多为星形或V形。常见的星形发

2、动机有5个、7个、9个、14个、18个或24个气缸不等。在单缸容积相同的情况下，气缸数目越多发动机功 率越大。活塞承受燃气压力在气缸内作往复运动， 并通过连杆将这种运动转变成曲轴的旋转运动。连杆用来连接活塞和曲轴。曲轴是发动机输出功 率的部件。曲轴转动时,通过减速器带动螺旋桨 转动而产生拉力。除此而外，曲轴还要带动一些 附件（如各种油泵、发电机等）。气门机构用来控制进气门、排气门定时打开和关（二）活塞式发动机的原理活塞顶部在曲轴旋转中心最远的位置叫上死 点、最近的位置叫下死点、从上死点到下死点的 距 离叫活塞冲程。活塞式航空发动机大多是四冲 程发动机，即一个气缸完成一循环,活塞在气缸 内要 经

3、过四个冲程，依次是进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。发动机开始时,首先进入“进气冲程”,气缸头上的进气门打开,排 气门关闭,活塞从上死点向下滑动到下死点为 面的大气压。于是新鲜的汽油和空气的混合气体， 通过打开的进气门被吸入气缸内。混合气体中汽 油和空气的比例，一般是1比15即燃烧一公斤 的汽油需要15公斤的空气。止，气缸内的容积逐 渐增大止，气缸内的容积逐 渐增大，气压降低一一低于外进气冲程完毕后,开始了第二冲程，即“压缩 冲 程”。这时曲轴靠惯性作用继续旋转,把活塞 由下死点向上推动。这时进气门也同排气门一样 严密关闭。气缸内容积逐渐减少,混合气体受到 活塞的强 烈压缩。当活塞运动到

4、上死点时,混合 气体被压缩 在上死点和气缸头之间的小空间内。这个小空间叫作“燃烧室”。这时混合气体的压 强加到十个大气压。温度也增加到摄氏4度左右。压缩是为了更好 地利用汽油燃烧时产生的热量，使限制在燃烧室这 个小小空间里的混合气体 力。当活塞处于下死点时,气 缸内的容积最大, 在上死点时容积最小（后者也是燃烧室的容 积）。混合气体被压缩的程度，可以用这 两个容 积的比值来衡量。这个比值叫“压缩比”。活塞 航空发动机的压缩比大约是5到8,压缩比越大, 气体被压缩得越厉害,发动机产生的功率也就越 大。压缩冲程之后是“冲程”,也是第三个冲程。 在压缩冲程快结束，活塞接近上死点时,气缸头上 的火花塞

5、通过高压电产生了电火花,将混合气体点的压强大大提高,的压强大大提高,以便增加它燃烧后的做功能燃,燃烧时间很短，大约0.015秒；但是速度很快,快,大约达到每秒30米。气体猛烈膨胀，压强急III剧增高,可达6O到75个大气压,燃烧气体的温 度到摄氏2000到2500度。燃烧时局部温度可 能达到三、四千度，燃气加到活塞上的冲击力可达 15吨。活塞在燃气的强大压力作用下，向下死点迅速运动,推 动连杆也门下跑,连杆便带动曲轴转起来了。这个冲程是使发动机能够而获得动力的唯一 冲程。其余三个冲程都是为这个冲程作准备的。 第四个冲程是“排气冲程”。冲程结束后,由于惯性，曲轴继续旋转，使活塞由下死点向上运动。

6、 这时进 气门仍旧关闭，而排气门大开,燃烧后的 废气便通 过排气门向外排出。当活塞到达上死点 时,绝大部分的废气已被排出。然后排气门关 闭,进气门打开,活塞又由上死点下行,开始了新 的一次循环。从进 气冲程吸入新鲜混合气体起, 到排气冲程排出废气止，汽油的热能通过燃烧转化 为推动活塞运动的机械能,带动螺旋桨旋转而作功,这一总的过程叫做一个循环”。这是一种 周而复始的运动。由于其中包含着热能到机械能 的转化,所以又叫做“热循 环”。活塞航空发动 机要完成四冲程,除了上述气 缸、活塞、联杆、 曲轴等构件外，还需要一些其他必要的装置和构 件。（三）活塞式航空发动机的辅助 系统发动机除主要部件外，还须有若干辅助系统与之配合才能。主要有进气系统（为了改善高空性 气压力）、燃油系统