无人机结构与系统课件：活塞发动机

活塞发动机类型1工作原理3结构组成2

活塞式发动机至今20世纪40年代20世纪30年代第一台重75kg，功率12hP。活塞式发动机+螺旋桨的组合成为飞机固定的推进模式。

飞机性能迅猛发展，速度达到700～800km/h，高度达到10000m以上。诸多原因决定了活塞式发动机+螺旋桨的推进模式的终结。由于造价低、易于维修等优点仍用于一些初级教练机和小型运输机上，多为气冷式小功率活塞式发动机。活塞式发动机发展史国外

美国的“辉光”无人机的动力装置就采用了莱康明公司生产的0-235-C型四缸对置活塞式发动机。

俄罗斯苏霍伊设计局设计的苏-49初级教练机安装有一台M-9F型9缸气冷活塞式发动机，功率420hp。国内

我国现役运5、运5B、初教6飞机上的动力装置均为活塞式发动机。西北工业大学研制的轻型近距无人战术侦察机ASN-206。活塞式发动机发展现状

活塞式发动机无人战术侦察机

可用于昼夜空中侦察、战场侦察、目标定位、炮火定位、边境巡逻、核辐射取样、空中摄影和探矿以及电子战等。该型无人机动力装置为一台水平对置、气冷、四缸、二行程、功率为51hp的HS700型活塞式发动机。ASN-206

活塞式发动机1.类型二行(冲)程发动机四行(冲)程发动机只是在过去的少数飞机上采用过。目前使用的全部航空活塞式发动机。.1活塞式发动机的类型与结构②按形成混合气方式分：汽化器式、直接喷射式①按所用燃料分：轻油、重油（1）四行程的类型1.类型汽化器式燃油系统简图直接喷射式燃油系统简图③按混合气着火方法分：点燃式、压燃式④按冷却发动机方法分：气冷式、液冷式（1）四行程的类型4.1.2活塞式发动机

气冷式液冷式⑤按汽缸排列方式分：直列型、星型（1）四行程的类型H型X型直立型

对立型

V型W型1.类型星型

单排双排③按混合气着火方法分：点燃式、压燃式②按形成混合气方式分：汽化器式、直接喷射式①按所用燃料分：轻油、重油④按冷却发动机方法分：气冷式、液冷式⑤按汽缸排列方式分：直列型、星型⑥按空气进入汽缸前是否增压分：吸气式、增压式（1）四行程的类型1.类型星型、单排、九汽缸、气冷式的四行程活塞发动机2.结构组成①气门机构②气缸③活塞④曲轴⑤连杆⑥机匣①气门机构：由曲轴带动，按照气缸的工作次序，控制进、排气门适时地打开和关闭。凸轮盘气门弹簧气门推筒推杆摇臂②气缸：燃油和空气组成的混合气进行燃烧的地方。散热片进气口电嘴孔冷气嘴孔气缸头气缸筒排气口电嘴：适时高压放电，点燃汽缸中的新鲜混合气。电嘴亦称为火花塞。电嘴孔中央极旁极电嘴间隙气缸排列次序螺旋桨旋转方向③活塞：用来承受混合气燃烧后所产生的压力，在气缸内来回移动作功。活塞涨圈活塞销④曲轴：支承在机匣内，把活塞的直线运动转换为曲轴的旋转运动，以带动螺旋桨旋转和其它附件工作。⑤连杆：连接活塞和曲轴，来回传递活塞和曲轴的运动。副连杆主连杆⑥机匣：用来安装气缸、支承曲轴，并将所有的机件连接起来，构成一台完整的发动机。支承螺旋桨轴、减速器等附件支承曲轴、固定气缸和部分气门机构的零件连接发动机架、安装增压器和进气管安装附件、附件传动机构.2工作原理及辅助系统上死点：活塞顶面距曲轴旋转中心最远的位置。1.工作原理**术语

下死点：活塞顶面距曲轴旋转中心最近的位置。**术语活塞行程：上死点与下死点之间的距离。**术语**术语**活塞式发动机的工作原理进气行程压缩行程膨胀行程排气行程混合气中汽油和空气的比例为：

1/15即燃烧1kg的汽油需要15kg的空气。

进气行程

活塞运动到上死点时，燃烧室内混合气体的压强增加到10个大气压，温度增加到400ºC左右。压缩行程压缩比：活塞式航空发动机的压缩比

5～8混合气被压缩的程度膨胀行程燃烧时间：约0.015s速度：约30m/s压强：60～75个大气压温度：2000～2500ºC局部温度：3000～4000ºC燃气冲击力：15000kg

在惯性作用下，曲轴继续旋转，使活塞由下死点向上运动。当活塞到达上死点时，绝大部分的废气已被排出。排气行程全过程为一个循环——

“热循环”

热能机械能带动螺旋桨

进气行程压缩行程膨胀行程排气行程

进气行程压缩行程膨胀行程排气行程发动机功率发动机经济性进气的多少；压缩程度的大小；燃烧是否完善；膨胀是否充分；排气是否干净等。（1）理想工作循环四行程：进气、压缩、膨胀、排气五过程：进气、压缩、燃烧、膨胀、排气理想工作过程：无摩擦、无热交换、燃烧和放热都不需要耗费时间。0―1：进气过程1―2：压缩过程2―3：燃烧过程3―4：膨胀过程4―1―0：排气过程

等容排气、等压排气等压进气绝热压缩等容燃烧绝热膨胀理想工作过程压容图（1）理想工作循环**二冲程的工作原理压缩混合气进气点火燃烧排气换气孔进气孔排气孔火花塞

二冲程发动机与四冲程发动机比较，其主要优点、缺点如下：

优点：1）曲轴每转一周就有一个作功行程，因此，当二冲程发动机的工作容积和转速与四冲程发动机相同时，在理论上它的功率应等于四冲程发动机的两倍。

2）由于发生作功过程的频率较高，故二冲程发动机的运转比较平稳。

3）由于没有专门的换气机构，所以其结构较简单，质量也比较小。

4）由于附属机构少，所以受磨损和经常需要修理的运动部件数量也比较少

缺点：1）不易将气缸内的废气排除干净，而且在换气时减少了有效工作行程。因此，在同样的工作容积和曲轴转速下，二冲程发动机的功率并不等于四冲程发动机的两倍，只等于1.5~1.6倍。

2）在换气时有一部分新鲜可燃混合气随废气排出，因此，二冲程发动机不如四冲程发动机经济。**螺旋桨活塞式发动机不能单独驱动飞机，它必须通过曲轴驱动螺旋桨才能使飞机运动，因此活塞式发动机需要与螺旋桨一起才能构成飞机的推进系统。燃油系统点火系统润滑系统冷却系统起动系统2.辅助系统

功用：储存燃油和向发动机连续供油。供油过程中，将燃油雾化并与空气均匀掺混成为新鲜混合气之后，供入汽缸。

功用：产生高压电，并将高压电依次接通各个汽缸的电嘴，使电嘴产生电火花，将汽缸中的新鲜混合气点燃。