《直升机发动机原理与构造》课件-模块一 航空活塞发动机（上）

ENGINE模块一航空活塞发动机直升机发动机原理与构造1.1航空活塞发动机概述HELICOPTER引入：航空发动机的分类涡轮喷气发动机涡轮风扇发动机涡轮螺旋桨发动机涡轮轴发动机螺桨风扇发动机液体火箭发动机固体火箭发动机吸气式发动机火箭喷气发动机飞行器的发动机化学火箭发动机核火箭发动机电火箭发动机活塞式发动机燃气涡轮发动机冲压喷气发动机脉动喷气发动机引入：航空发动机的分类涡喷式涡扇式涡轴式涡桨式桨扇式用于导弹、无人机活塞式喷气式航空发动机冲压式涡轮式用于低空低速飞行用于军用飞机先进战机，大型民机直升机、短距起降飞机亚音速飞机技术尚不成熟目录CONTNETS01航空活塞式发动机简介02航空活塞式发动机发展历程Part01航空活塞式发动机概述一、航空活塞式发动机概述定义：航空活塞发动机是一种使用活塞往复运动产生动力的发动机用途：主要用于轻型飞机、直升机和无人机等航空器特点：具有结构简单、可靠性高、维护成本低等优点应用：在航空领域中具有广泛的应用前景Part02航空活塞式发动机发展历程二、航空活塞式发动机发展历程20世纪初期航空活塞发动机的起源可以追溯到20世纪初期。二、航空活塞式发动机发展历程两次世界大战期间航空活塞发动机得到了迅速的发展和应用。二、航空活塞式发动机发展历程20世纪50年代以后随着喷气发动机的出现，航空活塞发动机逐渐被取代。二、航空活塞式发动机发展历程至今航空活塞发动机仍然在某些特定领域得到应用。重75kg，功率12hP二、航空活塞式发动机发展历程（一）航空活塞式发动机发展史01.第一台二、航空活塞式发动机发展历程（一）航空活塞式发动机发展史02.20世纪30年代活塞式发动机+螺旋桨的组合成为飞机固定的推进模式。二、航空活塞式发动机发展历程（一）航空活塞式发动机发展史03.20世纪40年代飞机性能迅猛发展，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。二、航空活塞式发动机发展历程（一）航空活塞式发动机发展史04.至今由于造价低、易于维修等优点仍用于一些初级教练机和小型飞机上，多为气冷式小功率活塞式发动机。二、航空活塞式发动机发展历程（二）航空活塞发动机典型应用

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。IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII国外二、航空活塞式发动机发展历程（二）航空活塞发动机典型应用我国现役运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。IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII国内二、航空活塞式发动机发展历程（二）航空活塞发动机典型应用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无人战术侦察机二、航空活塞式发动机发展历程（三）航空活塞发动机应用领域、、商业航空私人航空军事航空通用航空二、航空活塞式发动机发展历程（三）航空活塞发动机应用领域123直升机小型飞机无人机二、航空活塞式发动机发展历程（三）航空活塞发动机应用领域优势航空活塞发动机具有较高的可靠性和稳定性，适用于各种通用航空领域。二、航空活塞式发动机发展历程（三）航空活塞发动机应用领域未来发展随着通用航空领域的不断发展，航空活塞发动机的应用前景将更加广阔。二、航空活塞式发动机发展历程（四）航空活塞发动机的应用轻型飞机：航空活塞发动机广泛应用于轻型飞机，如私人飞机、农业飞机和运动飞机等。直升机：在一些小型直升机上，航空活塞发动机也被用作动力系统。无人机：航空活塞发动机也被用于一些无人机的动力系统。教练机：航空活塞发动机经常被用于初级教练机和其他训练用途的飞机。二、航空活塞式发动机发展历程（四）航空活塞发动机的应用01.直升机01直升机是航空活塞发动机的重要应用领域之一02航空活塞发动机为直升机提供动力，使其能够垂直起降和悬停03航空活塞发动机具有较高的功率和可靠性，适合在直升机上使用04直升机使用航空活塞发动机具有较低的维护成本和较高的燃油效率二、航空活塞式发动机发展历程（四）航空活塞发动机的应用02.无人机01无人机是一种无人驾驶的飞行器02无人机通常使用航空活塞发动机作为动力来源03无人机在航拍、侦查、快递等领域有广泛应用04无人机的发展趋势是智能化、自主化、多功能化二、航空活塞式发动机发展历程（四）航空活塞发动机的应用03.其他航空器轻型飞机活塞发动机是轻型飞机的主要动力来源，如Cessna、Piper等。二、航空活塞式发动机发展历程（四）航空活塞发动机的应用03.其他航空器直升机部分直升机使用活塞发动机作为动力，如Bell206、MD500等。二、航空活塞式发动机发展历程（四）航空活塞发动机的应用03.其他航空器无人机活塞发动机也广泛应用于无人机领域，如用于执行侦察、监测等任务的无人机。二、航空活塞式发动机发展历程（四）航空活塞发动机的应用03.其他航空器教练机活塞发动机也是教练机常用的动力系统，如Cessna152、CirrusSR20等。二、航空活塞式发动机发展历程（四）航空活塞发动机的应用04.军事航空领域大型固定翼飞机军用飞机：包括战斗机、轰炸机、侦察机等旋翼机直升机：用于运输、侦察、攻击等多种任务无人机用于执行侦察、攻击等任务，具有高度自主性和隐蔽性教练机用于飞行员训练，要求发动机性能稳定、可靠性高二、航空活塞式发动机发展历程（四）航空活塞发动机的应用05.其他应用领域农业领域用于农业机械和植保飞机等科研领域用于科研实验和测试等军事领域用于军事用途，如侦察、通讯和导航等体育领域用于动力伞、热气球和滑翔机等ENGINE模块一航空活塞发动机直升机发动机原理与构造1.2

航空活塞发动机类型和构造HELICOPTER目录CONTNETS01航空活塞发动机的类型02航空活塞发动机的构造Part01航空活塞发动机的类型（一）按混合气形成的方式区分航空活塞式发动机可分为汽化器式发动机和直接喷射式发动机。汽化器式发动机装有汽化器，燃料和空气预先在汽化器内混合好，然后再进入发动机气缸内燃烧。直接喷射式发动机装有直接喷射装置，燃料由直接喷射装置直接喷入气缸，然后同空气在气缸内混合形成混合气。一、航空活塞发动机的类型一、航空活塞发动机的类型（一）按混合气形成的方式区分汽化器式燃油系统简图直接喷射式燃油系统简图一、航空活塞发动机的类型（二）按发动机的冷却方式区分航空活塞式发动机可分为气冷式发动机和液冷式发动机。气冷式发动机直接利用迎面气流来冷却气缸。液冷式发动机则利用循环流动的冷却液来冷却气缸，由冷却液把吸收的热量耗散到周围的大气中。一、航空活塞发动机的类型一、航空活塞发动机的类型“灰背隼”发动机一、航空活塞发动机的类型（三）按空气进入气缸前是否增压区分分为增压式发动机和吸气式发动机。增压式发动机上装有增压器，外界空气先经过增压器提高压力，然后进入气缸。吸气式发动机工作时，外界空气被直接吸入气缸。一、航空活塞发动机的类型（四）按气缸排列的方式区分直列型用在小型飞机上。气冷式的，也有液冷式。星型气冷式的发动机。广泛地用在各种飞机上。一、航空活塞发动机的类型直列型直立型对立型V型W型H型X型一、航空活塞发动机的类型星型

单排双排一、航空活塞发动机的类型（五）按螺旋桨的驱动方式分按螺旋桨的驱动方式分：——直接驱动式发动机——非直接驱动式发动机直接驱动式发动机：螺旋桨通过发动机曲轴直接驱动。非直接驱动式发动机：发动机曲轴通过减速器驱动螺旋桨。一、航空活塞发动机的类型（六）按所用燃料分按所用燃料分：——轻油发动机

——重油发动机初教六甲飞机——活塞六甲发动机航空活塞发动机实例航空活塞发动机实例初教六甲飞机——活塞六甲发动机

星型、单排、九汽缸、气冷式的四行程航空活塞发动机。Part02航空活塞式发动机的构造组成主要机件工作系统二、航空活塞式发动机的构造二、航空活塞式发动机的构造主要机件：气缸活塞连杆曲轴气门机构机匣二、航空活塞式发动机的构造二、航空活塞式发动机的构造气门机构气缸活塞连杆机匣曲轴二、航空活塞式发动机的构造气缸：呈圆筒形，固定在机匣上，是混合气进行燃烧并将燃烧释放出来的热能转变为机械能的地方。活塞：装在气缸里面，并在气缸内作往复直线运动，将燃气所作的功，传递出去。连杆：一端连接活塞，另一端与曲轴相连，起着传递力的作用，并和曲柄一起将活塞的直线运动转变为旋转运动。曲轴：和连杆一起将活塞的直线运动转变为旋转运动，将功传递给螺旋桨。二、航空活塞式发动机的构造气门机构：就是控制气门的开启和关闭，保证新鲜混合气在适当的时机进入气缸，以及保证燃烧做功后的废气适时地从气缸中排出。机匣：作为发动机的壳体，它除了用来安装气缸和支承曲轴外，还将发动机所有的机件连结起来，构成一台完整的发动机。

对于大功率航空活塞式发动机来说，其曲轴和螺旋桨轴间还装有减速器，使螺旋桨轴的转速低于曲轴的转速。二、航空活塞式发动机的构造（一）气缸进气口电嘴孔冷气嘴孔气缸头气缸筒排气口散热片燃油和空气组成的混合气进行燃烧的地方。二、航空活塞式发动机的构造气缸排列次序（一）气缸二、航空活塞式发动机的构造（二）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。二、航空活塞式发动机的构造（二）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。活塞涨圈活塞销二、航空活塞式发动机的构造（三）连杆

连接活塞和曲轴，来回传递活塞和曲轴的运动。二、航空活塞式发动机的构造（三）连杆

连接活塞和曲轴，来回传递活塞和曲轴的运动。副连杆主连杆二、航空活塞式发动机的构造（四）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。二、航空活塞式发动机的构造（五）气门结构由曲轴带动，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二、航空活塞式发动机的构造（六）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。二、航空活塞式发动机的构造（六）机匣支承螺旋桨轴、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。二、航空活塞式发动机的构造（六）机匣保证发动机和螺旋桨都在有利转速上工作，提高发动机功率和螺旋桨工作效率。提高进气压力，增加汽缸的充填量，以增大发动机的有效功率，改善飞机的起飞性能，改善混合气的均匀程度。减速器增压器二、航空活塞式发动机的构造（七）电嘴电嘴孔适时高压放电，点燃汽缸中的新鲜混合气。电嘴亦称为火花塞。中央极旁极电嘴间隙（一）气缸功用及工作条件工质在发动机的气缸活塞组内进行热力过程，通过热力过程将燃油的化学能转化为机械能。此组的主要零件是气缸和活塞，以及活塞涨圈、导风板等。气缸和活塞的工作条件是十分恶劣的，主要承受机械负荷和热负荷。一、气缸活塞组一、气缸活塞组气缸和活塞的工作条件是十分恶劣的，以中等功率的发动机为例，其起飞功率状态工作条件为:爆发压力高达78公斤/平方厘米。活塞运动的最大速度的等于24米/秒。活塞压向气缸壁的侧压力可达2200公斤。燃烧期间燃气温度高达2300—2400摄氏度。气缸活塞组在发动机工作过程中，承受着很大的热负荷和机械负荷，是发动机上最薄弱的地方。（一）气缸功用及工作条件一、气缸活塞组燃气压力高达65～70公斤/平方厘米。活塞运动的最大速度的等于24米/秒。活塞顶上的总作用力14000kgf活塞压向气缸壁的侧压力可达900kgf气缸受力还包括活塞组件对气缸内壁面的摩擦力。可见，气缸活塞组在发动机工作过程中，承受着很大的机械负荷，是发动机上最薄弱的地方。气缸受力情况（一）气缸功用及工作条件一、气缸活塞组当燃料在汽缸内燃烧时，放出大量的热，因而使汽缸、活塞等各机件受热。温度最高的部位是汽缸头部内表面，其燃气温度可达2100℃-2500℃，而且还很不均匀，在靠近进气门的地方，由于新鲜混合气吸收了部分热量，其温度比排气门附近低；由于燃气膨胀作功，温度不断降低，汽缸身的温度比汽缸头低，汽缸身下部的温度又比上部的低。汽缸各部分的温差可达200℃-220℃。

由于汽缸身上部比下部温度高，将使汽缸身上部膨胀比下部膨胀大而变成锥形。引起活塞与汽缸的间隙和涨圈的开口间隙在活塞靠近上死点位置时都将增大，造成汽缸活塞组各机伴的工作条件变差。为了消除这种受热不均匀，使汽缸工作受到不良影响，发动机在制造时，采用了收缩变形的汽缸。另外，由于汽缸各部受热不均匀，必然导致各部分膨胀不一致，容易引起汽缸头裂纹、翘曲等故障的产生。因此，在使用过程中要严防汽缸头温度过高和温度急剧变化。气缸受热情况（一）气缸功用及工作条件一、气缸活塞组（二）气缸构造发动机后排气缸在设计和构造方面对气缸的要求主要有：必须具有足够的强度，以承受发动机运行时所产生的内压。必须使用轻金属材料制造，以便降低发动机重量。必须具有良好的导热性，以便有效地冷却。成本低，且易于制造、检查和维护。一、气缸活塞组（二）气缸构造气缸呈圆筒形，固定在机匣上，是混合气进行燃烧并将燃烧释放出来的热能转变为机械能的地方。将发动机产生功率的部件叫做气缸。组成：气缸由气缸头和气缸筒两部分组成。气缸头：气缸头提供了混合气燃烧的空间，在气缸头上安装有进气门，排气门，两个电嘴。在气缸头上还有进、排气操纵机构及散热片。气缸筒：气缸筒由筒体和钢衬套组成。气缸筒的外表面镶制有散热片，便于散热冷却。一、气缸活塞组（二）气缸构造在气冷式发动机中，每个气缸的头部都是分别加工的，而在液冷式发动机中，则通常是整体铸造的。

气缸头常用具有良好的导热性和铸造性能的耐热铝合金铸成。铸成后，通过热处理提高材料强度。气冷式发动机气缸头的外部有很多铸造的或机加工的散热片。又深又密的散热片大大地增加了气缸头的散热面积，能更好地改善气冷效果。01.气缸头一、气缸活塞组（二）气缸构造在气缸筒内表面和带涨圈的活塞相配合的区域称作镜面。镜面的耐磨性对发动机的工作具有重要的意义，通常采用下列方法提高镜面的耐磨性：用渗氮法提高表面硬度。采用具有收缩变形的气缸筒。精加工镜面。气缸筒渗氮的目的在于让表面层产生氮化铁和钢的其它氮化物，使表面层硬度增加1.5-2倍。氮化过程是在气缸筒长时间放置在温度为500度的氨气介质中进行的。02.气缸筒一、气缸活塞组（二）气缸构造气缸头为铝合金铸件。钢气缸筒气缸在冷却状态,直径A比直径B稍小。连接：两者的连接一般用螺纹连接，为了增加结合紧度，汽缸头的螺纹直径比气缸身的稍小。翻修：返修理后气缸内径加大量超过0.15mm的气缸称为加大气缸。需要在气缸安装边前面打有“+0.15”的钢印；镀铬气缸需要打有“X“的钢印。一、气缸活塞组（二）气缸构造在发动机工作过程中，燃油燃烧所发出的热量的13-15%要通过气缸壁传到周围介质中去。对于气冷式发动机，发动机气缸的冷却情况取决于冷却空气的流速、密度和温度。为了使各个气缸及气缸的各部分都得到充分冷却，必须使用导风板装置对气流进行导向。03.导风板一、气缸活塞组（二）气缸构造某型航空活塞发动机气缸拆解

曲拐机构是发动机的两大机构之一，由活塞组件、连杆组件、曲轴组成，其功用是将活塞的往复直线运动变成曲轴的旋转运动。对于小功率的活塞发动机，曲轴直接驱动螺旋桨旋转，大功率的活塞发动机通过减速器带动螺旋桨旋转。二、曲拐机构和减速器二、曲拐机构和减速器活塞活塞：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。二、曲拐机构和减速器（一）活塞的工作条件活塞的功用是承受汽缸内燃气的压力，并把这种力经连杆传给曲轴，使曲轴旋转作功，同时也用来密封汽缸。在工作中，活塞承受很大的热负荷和机械负荷。由于活塞直接面对高温燃气，且活塞的冷却困难，它的工作温度要比汽缸高得多。热量从活塞传出有3条途径：一是经涨圈、活塞裙及活塞与汽缸壁间的滑油层传出；二是从活塞内表面传给机匣内的空气和泼溅的滑油；三是从活塞顶面传给进大汽缸的新鲜混合气。但总的散热效果都不好，活塞各部份受热不约，活塞内易产生热应力。除了热负荷外，活塞还承受很大的气体力及往复运动机件惯性力。任何物体做加速运动时，都会产生与运动方向相反的惯性力；物体做减速运动时，必然产生运动方向和同的惯性力。活塞在汽缸内做往复运动时，它的运动方向和速度经常发生变化。因此，活塞在运动中也会产生很大的惯性力。二、曲拐机构和减速器（二）活塞的结构

活塞装在气缸里面，承受气缸内燃气的压力，并在气缸内作往复直线运动，将燃气所作的功，传递出去。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。二、曲拐机构和减速器（二）活塞的结构活塞活塞涨圈活塞销组成：活塞活塞涨圈活塞销二、曲拐机构和减速器（二）活塞的结构活塞形状：有些发动机的活塞加工成具有一定的椭圆度，其作用是，在工作温度下，能与气缸配合的更好。活塞的顶面可以是平面、凸面或凹面。在活塞的头部可以加工出两个凹槽，以防止与气门相碰撞。

活塞的运动速度活塞在气缸内做往复直线运动，而且是非匀速直线运动。二、曲拐机构和减速器（二）活塞的结构活塞销功用：联接活塞和连杆。加工：由镍合金钢锻造的管材加工而成，表面进行了硬化和研磨处理。全浮动式活塞销：用于现代航空活塞发动机的活塞销是全浮动式的，这样的活塞销，可以在活塞和连杆活塞销轴承中间自由转动。二、曲拐机构和减速器（二）活塞的结构二、曲拐机构和减速器（二）活塞的结构活塞涨圈安装：在活塞涨圈槽内，借本身的弹力和燃气从内面作用的侧压力，紧压在气缸壁上。作用：防止燃气从燃烧室中泄漏出去；并阻挡滑油，使渗到燃烧室中的滑油量降到最小。分类：封严涨圈、挡油涨圈、刮油涨圈。功用：发动机工作时，避免燃气通过活塞泄漏。位置：位于活塞的最上部。数量：大多数航空发动机，每个活塞上安装有三个封严涨圈。形状：横截面可以使锥形、矩形或梯形。通常是梯形的，这样便受到活塞运动所产生的附加侧压力，因而被紧紧压在气缸壁上，提供最佳的密封。二、曲拐机构和减速器（二）活塞的结构封严涨圈二、曲拐机构和减速器（二）活塞的结构功用：控制气缸壁上滑油油膜的厚度。如果进入燃烧室的滑油过多，滑油就将燃烧，并在燃烧室壁上、电嘴上及气门头上留下很厚的积炭层，这些积炭如果进入到涨圈槽或气门导套内，就可以使气门和活塞涨圈粘住，此外，这些积炭还可以引起电嘴点火延迟，早燃，爆震或滑油消耗量过大。位置：位于紧挨封严涨圈下面和活塞销衬套的上面。数量：大多数航空发动机每个活塞上安装有一个或两个。在涨圈槽上开有很多小孔，使过剩的滑油流回到机匣。挡油涨圈二、曲拐机构和减速器（二）活塞的结构功用：当活塞上行时，刮油涨圈将多余的滑油留在涨圈的上面；活塞下行时，通过挡油涨圈将这些滑油压回到机匣中去。位置：它被安装在活塞裙的底部，数量：大多数发动机每个活塞上安装有一个。形状：涨圈表面有刮切刃口斜面。刮油涨圈二、曲拐机构和减速器连杆组件连杆是在曲轴和活塞之间传递作用力的机件。连杆必须具有足够的强度和刚度，以保证传力可靠。此外，重量还要小，以便在连杆和活塞停止运动、改变方向和从每个死点再次运动时，减小惯性力。连杆有三种类型：即普通型、叉片型和主副型连杆。连杆组件二、曲拐机构和减速器连杆组件连杆：连接活塞和曲轴，来回传递活塞和曲轴的运动。二、曲拐机构和减速器连杆组件连杆：连接活塞和曲轴，来回传递活塞和曲轴的运动。二、曲拐机构和减速器连杆组件连杆：是在曲轴和活塞之间传递作用力的机件。连杆的要求：必须具有足够的强度和刚度，以保证传力可靠。重量还要小，以便在连杆和活塞停止运动、改变方向和从每个死点再次运动时，减小惯性力。连杆有三种类型：普通型、叉片型和主副型连杆。二、曲拐机构和减速器普通型连杆用在直立式和对立式发动机上。连杆装曲拐销的杆端用一个盖板和一个分体轴承通过夹紧螺栓装在一起。叉片型连杆用在V型发动机上。连杆由叉杆和片杆组成。叉杆在曲轴端分叉，为片杆活动提供空间。叉杆和片杆在曲轴端用夹紧端盖和同一个分体轴承连接。二、曲拐机构和减速器连杆组件二、曲拐机构和减速器二、曲拐机构和减速器连杆组件星型发动机上通常用主副连杆机构。每一排中有一个气缸的活塞通过主连杆与曲轴连接，其它气缸的活塞通过副连杆连接到主连杆上。主连杆是活塞销与曲柄销的连接杆件。曲柄销端称为大端，容纳曲柄销或主连杆轴承的端周围的凸缘供副连杆安装用，副连杆通过副连杆销连接到主连杆上。活塞销端称为活塞端，又叫小端，与1号气缸中的活塞相连。装配时，副连杆销被压入主连杆的孔中，一个滑动轴承安装在主连杆的活塞端，以便装入活塞销。主副连杆二、曲拐机构和减速器二、曲拐机构和减速器曲轴曲轴：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。曲轴的主要功用是，把活塞和连杆的往复运动转变为旋转运动，将发动机产生的功率传给螺旋桨。此外，曲轴还带动发动机附件，凸轮盘、增压器等运转，并保证在非作功行程时，连杆和活塞也能运动。曲轴是发动机的主干，它是发动机上承力最大的构件，要求具有足够高的强度，通常由高强度合金钢锻造而成。二、曲拐机构和减速器曲轴曲轴二、曲拐机构和减速器曲轴前端轴连杆轴颈曲轴轴颈后端轴平衡重曲拐曲柄曲轴结构：曲拐：由一个连杆轴颈和它两端曲柄及主轴颈构成。二、曲拐机构和减速器曲轴曲轴的类型单曲拐曲轴

单曲拐曲轴是最简单的，由前后轴颈、两个曲拐颊、曲拐销和配重组成。此曲轴应用于单排星型发动机。二、曲拐机构和减速器曲轴双曲拐曲轴双曲拐曲轴由前后轴颈、两个曲拐颊、两个曲拐销和中间部件组成，两个曲拐互成180度，曲拐颊一端带配重。此曲轴应用于双排星型发动机和4缸V型发动机。三曲拐曲轴此曲轴有3个曲拐，互成120度。应用于3缸直立式发动机和6缸V型发动机。四曲拐曲轴此种曲轴有4个曲拐，成180度排列。应用于4缸直立式发动机、4缸对立式发动机和4排星型发动机。二、曲拐机构和减速器曲轴三曲拐曲轴多曲拐曲轴二、曲拐机构和减速器曲轴水平对置气缸曲轴运动情况多曲拐曲轴二、曲拐机构和减速器曲轴二、曲拐机构和减速器曲轴二、曲拐机构和减速器曲轴曲轴平衡在曲轴上安装有平衡块（配重）和阻尼器（减振器）。平衡块用来保证曲轴的静平衡。阻尼器用来保证曲轴的动平衡，以减小发动机的振动。检验曲轴是否达到静平衡的方法是：将曲轴架在两个刀刃上，看曲轴是否有向任何方向旋转的趋势。二、曲拐机构和减速器曲轴平衡重的作用是平衡各机件产生的离心惯性力及其力矩。二、曲拐机构和减速器曲轴平衡重的作用是:平衡连杆大头、连杆轴颈和曲柄等产生的离心惯性力和离心力矩，以及平衡活塞连杆组的往复惯性力极其力矩，以使发动机运转平稳。可以减小曲轴轴承的负荷。二、曲拐机构和减速器减速器减速器的功用在于使螺旋桨的转速较曲轴的转速降低一些。这是由于现代大功率发动机都具有较高的转速，而飞机在起飞和飞行中都需要很大的拉力，为此需要采用能排流大量空气的大直径螺旋桨。但大直径的螺旋桨在过高的转速下，其叶尖速度会超过音速而使螺旋桨的效率大大降因此，必须采用减速器以降低螺旋桨的转速。由于减速器的齿轮需要传递很大的功率，自身应力就非常大，因此，减速器齿轮都是用锻钢制造的。减速器的类型比较多，航空发动机使用的有定轴、行星正和行星斜齿轮系。二、曲拐机构和减速器减速器定轴齿轮系组成：安装在曲轴上的齿轮叫主动齿轮安装在螺旋桨轴上的齿轮叫被动齿轮。应用：定轴齿轮系常用于直立式和V型发动机中。行星齿轮系组成：安装在曲轴上的主动齿轮叫太阳轮，它与曲轴一起转动，一组小的行星齿轮均匀安装在行星架上，这个齿轮架被连到螺旋桨轴上。行星齿轮同时和太阳齿轮与固定齿轮相啮合。固定齿轮用螺栓安装在前机匣内。二、曲拐机构和减速器减速器定轴齿轮系组成：安装在曲轴上的齿轮叫主动齿轮安装在螺旋桨轴上的齿轮叫被动齿轮。应用：定轴齿轮系常用于直立式和V型发动机中。二、曲拐机构和减速器减速器行星齿轮系组成：安装在曲轴上的主动齿轮叫太阳轮，它与曲轴一起转动，一组小的行星齿轮均匀安装在行星架上，这个齿轮架被连到螺旋桨轴上。行星齿轮同时和太阳齿轮与固定齿轮相啮合。固定齿轮用螺栓安装在前机匣内。当发动机工作时，太阳齿轮转动，因为行星齿轮与太阳齿轮啮合，所以行星齿轮必然转动，而它们又同时与固定齿轮啮合，当它们转动时，它们边作自转，边在公转，所以行星齿轮架就带动螺旋桨以较低的转速与曲轴同向转动。二、曲拐机构和减速器二、曲拐机构和减速器气门机构气门机构：气门机构是活塞发动机另一大机构。功用：控制气门开启和关闭的定时性。组成：凸轮盘，滚轮，挺杆，推杆，调整螺丝，摇臂，转轮，气门弹簧等。二、曲拐机构和减速器气门机构工作：凸轮盘上有许多凸起的部分，凸起部分顶着一个凸轮滚轮或随动轮工作，凸轮滚轮依次推动挺杆和推杆，推杆又作用于摇臂而打开气门。当凸轮滚轮和挺杆沿着凸轮盘较低的部分滚动时，气门弹簧在气门杆上滑动，通过气门弹簧座锁扣和气门杆环形槽将气门压在气门座上，这时气门就关闭，并将气门机构推向相反的方向。二、曲拐机构和减速器气门机构功用：控制气门的升程和气门打开所持续的时间及定时性。凸轮盘上凸起的型面的形状，决定了气门的升程（气门升离气门座的距离）和气门打开所持续的时间。气门的定时性取决于这些凸起的间隔和相对于曲轴的转速和方向的凸轮盘转动的转速与方向。凸轮盘上凸起的个数取决于气缸的数目、凸轮盘与曲轴的转动方向、减速比等因素。01.凸轮盘二、曲拐机构和减速器气门机构凸轮盘与曲轴的转速比应等于1/（2×一个凸轮盘上的凸起数目）。凸轮盘安装在螺旋桨减速器和动力机匣前端之间,和曲轴同心地装在一起;通过由曲轴带动的凸轮中继传动齿轮组件降低转速后带动。当凸轮盘运行时，凸起部分通过滚轮抬起挺杆，通过推杆和摇臂传递的力将气门打开。01.凸轮盘二、曲拐机构和减速器凸轮轴用于直列型发动机。凸轮轴是一根由齿轮驱动的扭力轴，在沿轴线方向有若干个凸轮，齿轮由曲轴上的主动齿轮传动。由于每个凸轮只有一个凸起，因此传动减速比总是1/2。凸轮盘和凸轮轴上的凸起型是经过精心设计的。凸起的高度决定气门的开度；凸起两侧导坡的长度决定气门的定时；凸起半径的变化率决定了气门机构内惯性力和冲击力的大小。气门机构02.凸轮轴二、曲拐机构和减速器二、曲拐机构和减速器气门机构02.凸轮轴二、曲拐机构和减速器气门机构03.挺杆挺杆组件将凸轮的旋转运动转变为往复运动，并将这个运动传递给推杆。挺杆的凸轮端和凸轮型面压紧，并保持径向。挺杆的另一端有球面座和推杆配合。挺杆有机械式和液压式两种。二、曲拐机构和减速器气门机构03.挺杆液压挺杆的工作：当气门关闭时，凸轮轴上凸轮圆弧部分与挺杆体接触，柱塞弹簧顶柱塞，使其外端带有轻微的压力与推杆接触，从而消除与气门的联接间隙，当柱塞向外移动时，球型单项活门离开活门座，发动机滑油系统提供的压力油通过供油腔进入并填充压力油腔。随着凸轮轴转动，凸轮推动挺杆体向外运动，使单向活门回位，这时，积聚在压力油腔中的滑油起减震作用。气门在开位期间，滑油可以在柱塞和壳体之间以预定的量串通，以补偿气门机构的膨胀与收缩。当气门关闭之后，所需的滑油立即从供油腔补充到压力油腔，准备进行下一循环工作。

发动机组装或更换气缸时要测量气门干间隙。04.推杆推杆把挺杆的运动传递给气门摇臂。二、曲拐机构和减速器气门机构05.气门摇臂功用：摇臂将凸轮的提升力传递给气门。支承：摇臂被滚珠轴承支承，同时也作为一个支点，通常臂的一端支承推杆，另一端支承气门杆。结构：摇臂的一端有时开槽，以便安装转轮。另一端则制成带有螺纹的开缝夹头和锁紧螺栓，或攻有螺纹的孔。调节螺丝：摇臂可以有一个调节螺丝，用来调整摇臂和气门杆顶端之间的间隙。将螺丝调整到特定的间隙，以确保气门关严。二、曲拐机构和减速器气门机构06.气门弹簧功用:关闭气门安装数量:2～3个安装2～3个的目的：防止在一定转速下的振动和颤振。减小弹性不足的危险。防止由于受热和材料疲劳断裂产生的故障。二、曲拐机构和减速器气门机构07.气门气门分为进气门和排气门。形状：通常是蘑菇式和喇叭式的气门，喇叭式气门只能用作进气门。组成：气门头气门杆气门颈气门顶材料：气门要承受高温，高压和腐蚀，所以必须用合金钢来制造。二、曲拐机构和减速器气门机构07.气门

气门头有一个研磨过的表面，当气门关闭时，这个表面紧靠在研磨过的气门座上，形成气门密封面。气门头经研磨的表面，通常是用很坚固的司太利合金（钨铬钴硬质合金）制造的，这种合金焊接在气门表面上，其厚度约为1.6mm，并磨成正确的角度。司太利合金能承受高温、腐蚀，也能承受气门工作时的撞击和磨损。气门头二、曲拐机构和减速器气门机构07.气门气门杆起引导气门头的作用。气门杆安装在气缸头内的气门导套内上、下运动。气门杆表面进行了硬化处理。一些发动机排气门的气门杆是空心的，并充有金属钠。金属钠是极佳的热导体，便于散热。注意！在任何情况下，都不得将充有金属钠的气门杆割开或进行可能导致气门损坏的加工，因为，气门里的金属钠暴露在大气中，会引起燃烧或产生爆炸，造成人员的伤害。气门杆二、曲拐机构和减速器气门机构07.气门气门颈是连接气门头和气门杆的部分。气门顶是硬化过的，在一些气门杆的顶端，焊有一块特殊的合金钢。在气门顶下方，气门杆上开有安装气门弹簧锁扣的环形槽。气门颈和气门顶气门座是安装在气缸头上，与气门头上的斜面形成良好的密封部位，一般由铝合金，铜合金或合金钢材料制成的。气门座二、曲拐机构和减速器气门间隙二、曲拐机构和减速器气门机构07.气门定义：当气门处于全关位时摇臂和气门杆顶端之间的间隙定义为气门间隙。功用：气门间隙将影响气门开关的定时性、气门的升程和气门打开所延续的时间。气门间隙过大，使气门晚开早关。造成气门开启角变小，开启延续的时间变短，减小气门的升程。气门间隙过小，使气门早开晚关。造成气门开启角变大，开启延续的时间变长，增加气门的升程。二、曲拐机构和减速器气门机构07.气门气门间隙的检查与调整：（1）气门间隙的检查方法拆下摇臂室盖，并清洗检查有无裂纹、变形和损伤。拆下前排电嘴（应当在拆下摇臂室盖之后进行，以免垫片、弹簧片掉人汽缸内）。顺扳螺旋桨转动曲轴，找到任意一个汽缸的压缩行程上死点，使进、排气门都在关闭位置。按下气门摇臂带调节螺钉的一端，用塞尺检查气门间隙，此时气门杆顶端与滑轮之间的间隙应为0.5mm。如果间隙小于或大于规定数值，应进行调整。在检查气门间隙的同时，还应检查气门弹簧有无折断，摇臂滚轮有无磨损等。（2）气门间隙的调整方法松开夹紧螺钉，拧动调节螺钉。顺时针转动间隙减小；反时针转动间隙增大。调整好后，拧紧夹紧螺钉，并复查间隙调整情况。如果间隙不符合规定，应再次进行调整。安装好摇臂室盖。二、曲拐机构和减速器气门机构07.气门气门间隙的检查与调整：（3）注意事项调整时，调节螺钉不得高出摇臂5mm，同时也不能低于摇臂的上平面，否则从推杆来的滑油就不能进入摇臂轴承进行润滑。调节螺钉上的3条刻线，不得对准摇臂上的缺口。如果无法错开时，可将间隙调整在0.4~0.6mm范围内，使刻线不对准缺口为止。风沙、雨雪天气，在外场一般不进行此项工作，如必须进行时，应当采取妥善的防护措施。防止气门杆、气门摇臂因缺少滑油润滑而磨损、烧伤和卡死。调整气门间隙后，装摇臂室盖之前，应向发动机水平线以下的汽缸摇臂室内加添一定量的新鲜滑油。

由于发动机设计方面的不同，调整气门间踪所采取的方法也不同。在所有的情况下，遵守发动机制造厂家的规定是最重要的。二、曲拐机构和减速器机匣机匣是发动机的骨架。机匣的外部装有气缸、附件和辅助零件，内部装有发动机主要机构的轴承和支座。依靠装在机匣上的结合支座，将发动机固定在飞机的发动机安装架上。由机匣壁组成的内腔，可使飞溅的滑油去润滑发动机的一系列零件，并汇集工作过的滑油。螺旋桨的拉力通过机匣传递发动机安装架上。机匣要承受各种力。机匣的功用二、曲拐机构和减速器机匣01.星型发动机机匣星型发动机机匣通常包括前机匣、中机匣、增压机匣和附件机匣（后盖）。各部分机匣是用螺栓连接起来的，为避免连接处漏油，通常使用胶圈、橡胶条等进行封严。二、曲拐机构和减速器例：国产活塞5发动机机匣二、曲拐机构和减速器二、曲拐机构和减速器机匣02.直列型发动机机匣直列型发动机机匣通常包括主机匣、增压机匣和后盖。二、曲拐机构和减速器机匣01.前机匣功用：支承螺旋桨轴、减速器等附件、收集滑油。材料：铝合金，镁合金。形状：锥形，半球形。要求：1.固定牢固，有效地传递载荷。2.良好的接触面，迅速而有效的传热。3.密封紧密有效，防止漏油。二、曲拐机构和减速器机匣02.中机匣功用：支承曲轴、固定气缸和部分气门机构的零件。材料：铝合金整体铸造锻造合金钢（大发动机）要求：1.能承受各种作用力。2.加工中防止任何形式超差。二、曲拐机构和减速器机匣03.增压机匣功用：连接发动机架、安装增压器和进气管。材料：铝合金，镁合金。要求：1.进气管必须采用密封的滑动接头。2.有各类安装孔和安装座。二、曲拐机构和减速器机匣04.附件机匣功用：安装附件、附件传动机构。材料：铝合金，镁合金。二、曲拐机构和减速器星型发动机机匣全图二、曲拐机构和减速器机匣水平对置式发动机的机匣分类：整体式水平分半式垂直分半式整体式减速器机匣及机体二、曲拐机构和减速器水平分半式发动机机匣二、曲拐机构和减速器机匣01.左右机匣功用：支撑曲轴，凸轮轴，齿轮附件，气缸和各种支架，为润滑提供滑油通道。材料：铝合金。要求：足够的强度和刚度。二、曲拐机构和减速器机匣02.附件机匣功用：安装各类附件。材料：铝合金。特点：机匣中铸有滑油通道。二、曲拐机构和减速器二、曲拐机构和减速器机匣03.收油池材料：薄钢板焊接件。铝合金铸造件。安装部位：左右机匣下部。薄钢板焊接件铝合金铸造件二、曲拐机构和减速器附件传动机构动力源：曲轴。传动方式：齿轮传动、带传动（发电机）。齿轮形式：正齿轮用于负荷较大或间隙（游隙）要求较小的传动伞齿轮用于不同角度的扭矩传递。缓冲装置：弹簧、橡胶垫。附件传动二、曲拐机构和减速器二、曲拐机构和减速器活塞发动机用轴承滑动摩擦一般只能承受径向载荷材料通常由不含铁的金属制造用于曲轴，凸轮轴，连杆，附件传动齿轮系。滑动轴承01.滑动轴承二、曲拐机构和减速器活塞发动机用轴承02.滚动轴承按承受载荷的方向可分为：轴承可分为向心型轴承和推力型轴承两大类。向心轴承只能承受径向载荷，有的向心轴承承受径向载荷的同时，还能承受不大的轴向载荷。推力轴承只能用来承受轴向载荷。轴承的分类按滚动体的形状可分为：滚动轴承分为滚珠轴承和滚棒轴承。滚棒轴承分为圆柱滚棒轴承、圆锥滚棒轴承等。二、曲拐机构和减速器滚动轴承的组成二、曲拐机构和减速器活塞发动机用轴承02.滚动轴承

由内圈、外圈，一组滚动体（滚珠或滚棒）和保持架组成。内圈通常装在轴上，与轴紧配合，并与轴一起旋转。内套圈外表面上有供滚珠或滚棒滚动的沟槽，称内沟或内滚道。外圈通常在轴承座或机械壳体上，与轴承座孔成过渡配合，起支撑滚珠和滚棒的作用。有些轴承是外圈旋转，内圈固定而起支撑作用。外圈内表面上也有供滚珠或滚棒滚动的沟槽，称外沟或外滚道。滚动体在内圈和外圈的滚道之间滚动，在旋转过程中允许其发生相对运动，滚动体的大小和数量决定着轴承的承载能力。保持架把轴承的一组滚动体均匀相互隔开，以避免互相碰撞和摩擦，并使每个滚动体均匀和轮流地承受相等的载荷。ENGINE模块一航空活塞发动机直升机发动机原理与构造1.3航空活塞发动机基本工作原理（2H）HELICOPTER目录CONTNETS1.3.1航空活塞式发动机实际工作过程与循环1.3.2航空活塞式发动机特性航空活塞式发动机类型航空活塞发动机基本工作原理（2H）二次（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。基本概念航空活塞发动机基本工作原理（2H）上死点：是活塞距曲轴旋转中心最远的位置。下死点：是活塞距曲轴旋转中心最近的位置。活塞行程L：上、下死点之间的距离叫做活塞的行程。基本概念航空活塞发动机基本工作原理（2H）01.上死点活塞顶面距曲轴旋转中心最远的位置。基本概念航空活塞发动机基本工作原理（2H）02.下死点活塞顶面距曲轴旋转中心最近的位置。基本概念航空活塞发动机基本工作原理（2H）03.活塞行程上死点与下死点之间的距离。航空活塞发动机基本工作原理（2H）进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的空气航空活塞发动机基本工作原理（2H）压缩行程

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。压缩比：混合气被压缩的程度活塞式航空发动机的压缩比5~8航空活塞发动机基本工作原理（2H）温度：2000~2500℃局部温度：3000~4000℃膨胀行程速度：约30m/s压强：60~75个大气压燃烧时间：约0.015s燃气冲击力：15000kg航空活塞发动机基本工作原理（2H）排气行程在惯性作用下，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。航空活塞发动机基本工作原理（2H）曲轴转角：

—曲臂中心线与气缸中心线的夹角曲臂半径R：

—曲轴旋转中心与曲颈中心的距离曲臂半径R与活塞行程L的关系为：L=2R活塞在上死点时，气体在气缸内所占有的容积，叫做燃烧室容积，用V燃表示；活塞在下死点时，气体在气缸内所占有的容积，叫做气缸全容积，用V全表示；上死点与下死点之间的气缸容积，叫做气缸工作容积，用V工作表示。工作容积等于气缸横截面积与活塞行程的乘积；工作容积等于全容积与燃烧室容积之差，即V工作=

V全

-

V燃航空活塞发动机基本工作原理（2H）四行程发动机的基本工作原理混合气从进入气缸起，分别经过压缩、燃烧、膨胀，直到废气排出，在这整个过程中，活塞从上死点到下死点之间往返了两次，也就是连续地移动了四个行程。由于在这四个行程中，分别完成了进气、压缩、膨胀和排气的工作，所以这四个行程相应地叫做进气行程、压缩行程、膨胀行程和排气行程。从进气行程开始，到排气行程结束，四个行程组成一个工作循环。航空活塞发动机基本工作原理（2H）航空活塞式发动机主要作用是将热能转变成机械能的动力装置，是通过活塞的几个行程来完成的。航空活塞式发动机的基本工作原理四个行程01.进气行程02.压缩行程03.膨胀行程04.排气行程进气行程

压缩行程膨胀行程排气行程航空活塞发动机基本工作原理（2H）四个行程01.进气行程进气行程在进气行程中，排气门始终关闭，活塞在上死点时进气门打开。因此，当活塞从上死点向下死点移动时，气缸内容积扩大，压力减小，在气缸内外压力差的作用下混合气经过进气门进入气缸。活塞到达下死点，进气门关闭，不再进气，于是进气行程结束。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。

航空活塞发动机基本工作原理（2H）四个行程02.压缩行程压缩行程在进气行程之后，活塞从下死点往上死点移动，此时由于进气门和排气门都关闭着，使气缸内的容积不断缩小，混合气受到压缩，因而压力和温度升高，成为压缩行程。活塞到达上死点时，压缩行程也就结束：活塞运动到上死点时，燃烧室内混合气体的压强增加10个大气压，温度增加到400℃左右。压缩比：混合气被压缩的程度活塞式航空发动机的压缩比：5~8航空活塞发动机基本工作原理（2H）四个行程03.膨胀做功行程膨胀行程在压缩行程结束时，电嘴产生电火花，将压缩后的混合气点燃。膨胀行程就是混合气燃烧膨胀作功的一个行程，也就是发动机赖以产生动力的一个行程，因此成为工作行程。在膨胀行程中，进气门和排气门仍然关闭着，混和气在电嘴点火后的瞬间全部烧完，放出大量的热能，燃气的温度和压力急剧升高。在燃气膨胀的同时，以很大的压力推动活塞，使活塞从上死点向下死点移动，这样燃气便做了功。燃气在膨胀作功的过程中，所占的容积逐渐扩大，压力和温度不断下降，直到活塞到达下死点时，膨胀行程就结束。航空活塞发动机基本工作原理（2H）四个行程04.排气行程排气行程燃气膨胀作功以后，就变为废气。为了再次把新鲜混合气送入气缸，以便连续工作，必须把废气排出气缸。排出废气的工作，便是靠排气行程来完成的。在排气行程中，进气门仍然关闭着。当膨胀行程结束，活塞到达下死点时，排气门打开，废气便在气缸内外气体的压力差，以及活塞从下死点向上死点移动的推压作用下排出气缸。活塞到达上死点时，排气门关闭，排气行程结束。航空活塞发动机基本工作原理（2H）Part1.3.1航空活塞发动机实际工作过程与循环五个工作过程1.3.1航空活塞发动机实际工作过程与循环活塞在气缸的上死点和下死点之间往返了两次，连续移动了四个行程在四个行程中曲轴旋转两周，每个气缸有一次点火。在一个循环中完成了五个过程，五个过程的顺序是：进气，压缩，燃烧，膨胀，排气。01.进气02.压缩03.燃烧04.膨胀05.排气1.3.1航空活塞发动机实际工作过程与循环

进气行程压缩行程膨胀行程排气行程热能机械能带动螺旋桨全过程为一个循环——“热循环”1.3.1航空活塞发动机实际工作过程与循环

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。1.3.1航空活塞发动机实际工作过程与循环四行程发动机的点火次序上面阐述的是一个气缸内四个行程的工作情形。实际上，航空活塞式发动机都是多缸发动机，每个气缸都按照上述四个行程的顺序进行工作。但是各气缸的相同行程并非同时进行，而是按一定的次序均匀错开的，因此，每个气缸的点火，也是按相同的次序均匀错开，保证活塞推动曲轴的力量尽可能均匀，以获得发动机的平稳运转的效果。1.3.1航空活塞发动机实际工作过程与循环单排星型发动机点火间隔角为：气缸间隔角为:

所以点火间隔角等于气缸间隔角的两倍。单排九缸星型发动机点火顺序是：1→3→5→7→9→2→4→6→8。案例1.3.1航空活塞发动机实际工作过程与循环双排星型发动机点火间隔角等于气缸间隔角的两倍。前后派交错点火。双排14缸星型发动机点火顺序1→10→5→14→9→4→13→8→3→12→7→2→11→6→1。可以看出，双排十四缸星型发动机点火次序的规律是：加九减五。1.3.1航空活塞发动机实际工作过程与循环水平对置式发动机点火次序与星型发动机不同的是，水平对置型发动机的曲轴不在同一个旋转面内，如图1-9所示。确定该发动机的汽缸点火次序时，应满足三个惊则。第一，各汽缸的点火间隔角应相等，对六缸发动机来说，点火问隔角为720°/6=120°。第二，曲柄的排列，除满足上述要求外，还应两两相对称，以达到惯性离心力的自身平衡。第三，应尽可能使连续点火的汽缸的曲柄不是相邻的曲柄，从而使机匣受力更为均匀。1.3.1航空活塞发动机实际工作过程与循环美国莱康明公司生产的六缸水平对置的I0-540-C4D5D航空活塞式发动机的汽缸排列及编号如图1-10所示。根据上述三条原则可以看出，1号缸点火完以后，转120°应4号缸点火，4号缸点完火转120°应是5号缸点火：5号缸点完火转120°后从图1-10上看应该是6号缸，但2号缸和6号缸是同排，所以应安排2号缸点火，2号缸点完火转120°是3号缸，之后是6号缸。因此，该发动机的点火次序是1-4-5-2-3-6。1.3.1航空活塞发动机实际工作过程与循环航空活塞式发动机的理想循环将发动机的实际工作情况加以理想化，来阐述发动机的实际循环的基本性质。所谓理想情况，是指过程中没有摩擦；气体同外界不发生热交换；燃烧和放热都不需要时间。奥托循环的一个周期是由吸气过程、压缩过程、膨胀做功过程和排气过程这四个冲程构成，首先活塞向下运动使燃料与空气的混合体通过一个或者多个气门进入气缸，关闭进气门，活塞向上运动压缩混合气体，然后在接近压缩冲程顶点时由火花塞点燃混合气体，燃烧空气爆炸所产生的推力迫使活塞向下运动，完成做功冲程，最后将燃烧过的气体通过排气门排出气缸。1.3.1航空活塞发动机实际工作过程与循环理想工作循环理想工作过程压容图进气、压缩、膨胀、排气四行程进气、压缩、燃烧、膨胀、排气五过程

无摩擦、无热交换、燃烧和放热都不需要耗费时间理想工作过程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：排气过程等压进气绝热压缩等容燃烧绝热膨胀等容排气、等压排气1.3.1航空活塞发动机实际工作过程与循环航空活塞式发动机的理想循环理想工作过程压容图奥托循环布莱顿循环对比1.3.1航空活塞发动机实际工作过程与循环实际循环与理想循环的比较1.3.1航空活塞发动机实际工作过程与循环压缩过程和膨胀过程是在绝热条件下进行的，加热和放热过程是在等容条件下进行的。工质只有热力变化，而无燃烧的化学变化，加热和放热是瞬间完成。IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII理想循环压缩过程和膨胀过程不是在绝热条件下进行的，而是与外界有热交换，加热和放热过程是在变容条件下进行的。工质的加热，不靠热源，而是靠混合气燃烧放热，每一循环，工质是更替的。IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII实际循环实际循环还考虑了：

混合气不完全燃烧的影响

燃烧产物离解的影响

非等容燃烧的影响

排气门早开的影响

散热的影响Part1.3.2航空活塞式发动机特性1.3.2航空活塞式发动机特性（一）发动机功率01.指示功率指示功率的定义发动机在单位时间作的指示功称为指示功率，用符号N指表示。它是燃烧室发出的功率。指示功率是一个气缸在一次循环中对活塞所做的功故指示功与气缸数和每秒中循环次数的连乘积就是指示功率。或1.3.2航空活塞式发动机特性02.影响指示功率的因素指示功率随余气系数的变化规律是当余气系数在0.85时，指示功率最大；余气系数偏离这个范围，指示功率都减小。故将余气系数等于0.85这个值叫做最大指示功率余气系数。进气压力进气压力增大时，进入气缸的气体的密度增大，充填量增大，因此指示功增大,指示功率也增大。进气温度进气温度上升，进入气缸的气体的密度减小，充填量变小，因此指示功率减小，相反，进气温度降低，指示功率增加。发动机转速在气缸数目不变的情况下，发动机转速增大时，起初使指示功率增大得比较快，到某一转速以后，继续增大转速，指示功率的增大减慢，到某一转速时，指示功率达到最大值，之后再增大转速，则因指示功迅速减小，指示功率也减小。混合气的余气系数1.3.2航空活塞式发动机特性提前点火角：当提前点火角为最有利数值时气缸内混合气燃烧后的最大压力出现在上死点后10－15°指示功达到最大指示功率也最大。提前点火角偏离最有利数值时，指示功率都减小。这是因为提前点火角过大，点火过早，燃气对气缸传热的时间变长，散热损失增大，使指示功率减小。提前点火角过小，活塞在膨胀行程中已经离开上死点很远混合气才燃烧完，由于放热太迟，热能没有得到充分利用所以使指示功率减小。02.影响指示功率的因素提前点火角1.3.2航空活塞式发动机特性（二）阻力功率01.定义阻力功率三部分消耗于发动机本身的功率之和，称发动机的阻力功率。机件摩擦损失活塞，涨圈与气缸壁面之间摩擦；连杆与曲轴之间、曲轴与轴承之间摩擦；气门机构内各机件之间都产生摩擦。其中以活塞和涨圈与气缸壁面之间的摩擦阻力最大，消耗的功率最多，约总机械损失的50~60%。带动附件消耗的功率进排气损失1.3.2航空活塞式发动机特性02.影响阻力功率的因素发动机转速增大时，克服机件摩擦所消耗的功率和带动附件所消耗的功率都随之增大。转速增大进、排气时间缩短，进气管和排气管中气流的速度增大，流动阻力增加进排气损失功增大。阻力功率与转速的平方成正比。发动机转速1.3.2航空活塞式发动机特性02.影响阻力功率的因素滑油温度升高时，滑油粘度降低，机件摩擦面之间的油膜难以维持而不连续，引起金属间直接接触，增大摩擦力，使阻力损失增大。滑油温度降低时，滑油粘度增大，机件运动阻力增大，使阻力损失增大。所以滑油温度升高或降低都会使阻力损失增大。滑油温度1.3.2航空活塞式发动机特性02.影响阻力功率的因素进气压力增加不大时，进气压力对阻力功率基本无影响进气压力增加得比大气压力高得多时，阻力功率将随进气压力的增大而增大。滑油温度阻力功率随大气压力减小而减小；进气温度升高，阻力功率下降大气压力和温度阻力功率随压缩比的增大而增大。压缩比1.3.2航空活塞式发动机特性（三）增压器功率由于内传动式增压器是靠发动机本身曲轴带动的，它也要消耗一部分功率。增压器消耗的功率，叫做增压器功率。增压器功率随转速成平方倍增加。其中，k为一比例常数，G空为流人增压器的空气流量，n为发动机转速。（四）有效功率发动机传递给螺旋桨的功率叫做有效功率，用Ne表示。对于吸气式发动机来说，有效功率等于指示功率减去阻力功率；即Ne=Ni–Nf对于增压式发动机来说，有效功率等于指示功率减去阻力功率，再减去带动增压器所消耗的功率；即Ne=Ni-Nf–Nc有效功率的大小决定于指示功率、阻力功率和增压器功率。1.3.2航空活塞式发动机特性用有效功来表述有效功率有效功率的影响因素进气压力和进气温度进气压力增加，进气温度降低都使充填量增加，发动机的指示功率增大。这时阻力功率基本保持不变；增压器功率有所增加，但没有指示功率增加得多。所以是，发动机的有效功率随进气压力增加而增大。提前点火角只有在有利提前点火角下工作时，发动机的指示功率最大有效功率也最大。曲轴转速发动机转速特性。1.3.2航空活塞式发动机特性有效功率的影响因素滑油温度滑油温度的变化，主要影响阻力功率。当滑油温度适当时摩擦损失功率最小，有效功率最大；过大或过小的滑油温度，都会使有效功率减小。混合气余气系数