航空动力装置概述及活塞发动机《航空器系统与动力装置》

《航空器系统与动力装置》✩精品课件合集第10

章航空动力装置概述及活塞发动机10.1航空发动机概述10.2航空活塞式发动机的分类、基本组成及工作情形10.3航空活塞式发动机的主要性能指标与常见工作状态10.4航空活塞式动力装置的附件系统航空发动机概述航空活塞式发动机航空喷气式发动机航空发动机主要的性能参数包括等。指航空发动机产生的推力与自身重量的比值，它反映了航空发动机单位重量所产生的推力，该值越大，说明同样重量的航空发动机能产生更大的推力，或说明产生相同的推力航空发动机的重量就越轻。对航空活塞式发动机，常用重功比来衡量航空发动机的：指航空发动机在单位时间产生单位推力（功率）所消耗的燃油量，目前常用的单位是kg/（kgf·h）。：指快推油门时航空发动机推力（或功率）上升的快慢程度，通常以慢车转速增加到最大转速所需的最短时间来衡量；时间短，加速性好，反之则差。：指航空发动机的性能随飞行高度增加而下降的程度。：指航空发动机在各种工作条件和外界环境下，在规定的寿命期内完成其规定性能的能力。：指航空发动机在每1

000飞行小时中因航空发动机本身故障引起的空中停车次数，单位为“次/1000飞行小时”。：指航空发动机每1

000飞行小时中因航空发动机本身的故障而造成提前更换航空发动机的次数（不是计划之内的换发次数），单位为“次/1000飞行小时”。续表：指航空发动机在规定的条件下（包括维修等级，人员技术水平与资源等），在规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复航空发动机性能的能力。：航空活塞式发动机与早期的航空喷气式发动机常用翻修寿命和总寿命。：指新航空发动机出厂到第一次翻修或两次翻修之间人为规定的航空发动机可工作时间。：主要以航空发动机工作小时数或循环次数表示。1903年，莱特兄弟完成了人类历史上第一架有动力、载人、稳定、可操纵的重于空气的飞行器的首次成功飞行。随后约10年时间，由于人们主要探索带动力飞行器的操纵性和稳定性问题。在1937年英国人惠特尔和德国人欧海因均单独完成了世界上首台航空燃气涡轮发动机的设计和制造。1939年第一架采用欧海因设计的航空发动机的飞机He178试飞成功，揭开了“喷气时代”的序幕。20世纪50年代到60年代航空涡轮喷气式发动机发展达到高峰。......航空器及飞航空活塞式发动机的分类、基本组成及工作情形机发展概述汽化器式航空发动机中装有

，燃油与空气可在汽化器内根据航空发动机各工作状态所需组成足够均匀的混合气，然后再进入航空发动机气缸中燃烧。直接喷射式航空发动机中装有 ，同样可根据航空发动机各工作状态所需，将适量的燃油直接喷入气缸，与适量的空气在气缸内形成混合气。。。然后，冷气冷式航空发动机液冷式航空发动机则却液再将所吸收的热量散入周围大气中。气冷式航空发动机液冷式航空发动机吸气式航空发动机工作时，外界的空气直接被吸入气缸。增压式航空发动机装有增压器，航空发动机工作时，空气先经过增压器将压力提高，然后再进入气缸。直列型航空发动机的气缸在机匣上从前到后排列成行。按行数的多少及排列的形状，通常可分为 等形式。对立型航空发动机W型航空发动机星型航空发动机的气缸沿机匣的周围均匀排列，从航空发动机的正面看，气缸以曲轴为中心，向外依辐射状安装。按气缸的排数不同，又可分为 两种。星型航空发动机按使用的燃料类型划分主要有使用 两种活塞式发动机。目前广泛使用的活塞式发动机采用的燃料主要为航空汽油TAE

CENTURION

2.0发动机航空活塞式发动机运转时，气缸内不断地进行着气体的新陈代谢，气门机构的作用就是控制气门的开启和关闭，以保证新鲜混合气（或空气）在适当的时机进入气缸，和保证燃烧做功后的废气适时地从气缸中排出。大功率的航空活塞式发动机一般还安装有 。曲拐机构气门机构航空活塞式发动机工作时，热能转化为机械能是通过气体的膨胀来实现的。的理想循环就是奥托循环。的理想循环就是狄赛尔循环。奥托循环狄赛尔循环根据奥托循环和狄赛尔循环，航空活塞式发动机实际工作时，是一次接一次地将燃油燃烧后放出的 的。四行程航空活塞式发动机的工作原理：使气缸内充满新鲜混合气。进气行程开始时，活塞位于上死点，进气门打开，排气门关闭。：对气缸内的新鲜混合气进行压缩，为混合气燃烧后膨胀做功创造条件。压缩行程开始时，活塞位于下死点，进、排气门都关闭着。：使燃油的热能转换为机械能。膨胀行程开始时，活塞位于上死点，进气门和排气门仍然关闭着。：将废气排出气缸，以便再次充入新鲜混合气。排气行程开始时，活塞位于下死点，排气门打开，进气门仍然关闭着。排气行程结束后，又重复进行进气行程、压缩行程……从进气行程开始到排气行程结束，活塞运动了4个行程，完成了一个工作循环。：五缸星型航空发动机的工作情形水平对置六缸航空发动机的工作情形航空活塞式发动机的主要性能指标与常见工作状态航空活塞式发动机在工作时，首先由燃油燃烧释放出热能，此热能通过活塞的移动转变为机械能。1）进气压力和进气温度某吸气式航空活塞式发动机的进气情形某增压式航空活塞式发动机的进气情形进气压力表与燃油流量表转数表燃油在燃烧时，首先必须与空气组成混合气，而表示混合气成分的就是混合气余气系数，它是指。，即α＜1时，有L实＜L理，说明实际投入燃烧的空气量小于理论所需空气量，燃烧后氧气不足，燃油多余，燃油得不到完全燃烧，这种混合气称为富油混合气。若余气系数比1小得越多，混合气越富油，燃油完全燃烧程度越低。，即α＞1时，有L实＞L理，显然，这种混合气中燃油均能完全燃烧，而氧气有富余，这种混合气叫贫油混合气，若余气系数比1大得越多，混合气就越贫油。，即α＝1时，有L实＝L理，说明实际提供的空气量正好满足燃油完全燃烧的要求，燃烧后，既无多余的氧气，也无多余的燃油，这种混合气叫理论混合气。气缸头温度表和排气温度表。，对吸气式航空活塞式发动机，对增压式航空活塞式发动机，当高度大于或小于额定高度时，有效功率都要减小。滑油温度的高低主要影响的是航空发动机工作时，机械传递过程中能量的损失情况。航空发动机每小时消耗的燃油重量，叫燃油消耗量，用 表示，单位是kg/h。当两台航空发动机发出同样功率时，燃油消耗量小的航空发动机，显然比燃油消耗量大的航空发动机经济。试验证明，当混合气的余气系数接近于 （α＝1.05～1.10）时，燃油燃烧最完全，热损失最小，燃油消耗率也就最小。对吸气式航空活塞式发动机，随着飞行高度的增加，燃油消耗率是增大的；而对增压式航空活塞式发动机，在额定高度上飞行时，燃油消耗率是最小的，当高度大于或小于额定高度时，燃油消耗率都要增加。当滑油温度保持为某一适当范围内，燃油消耗率最小，而当温度升高或减小时，燃油消耗率都会增加。。反之，加速性就越好。加速时，当企图很快地增加航空活塞式发动机的转速及功率而猛推油门时，由于空气与燃油惯性的差异，会造成气缸内混合气严重的贫油。：航空活塞式发动机在地面用最大进气压力和最大转速工作的状态。：在设计时所规定的基准工作状态。额定功率比最大功率通常小10%～20%，额定转速比最大转速小100～200

r/min。：飞机作巡航飞行时，航空活塞式发动机所使用的工作状态。巡航工作状态包括最大航程巡航工作状态和最长续航时间巡航工作状态。慢车工作状态航空活塞式发动机在地面以的状态。航空活塞式发动机在实际使用中，如果混，经济性变差，气缸头温度降低，航空活塞式发动机振动。压缩过程中，如果在电嘴跳火花以前，混合气温度已达到着火温度，混合气就要自行燃烧。这种发生在点火以前的自燃现象叫早燃。引起早燃的 主要是 。：在一定的条件下，气缸内混合气的正常燃烧遭到破坏，在未燃混合气的局部地区出现具有爆炸性的燃烧现象，叫作 。爆震发生后，气缸内局部温度急剧升高。爆震产生的 是。爆震示意图以下几点：按规定使用燃油，切忌使用辛烷数和级数低于规定值的燃油，向油箱加油时必须检查所加油料是否符合规定。操纵使用航空活塞式发动机时，不可使进气温度过高；同时应按规定使用进气压力，使用最大进气压力的时间不超过规定。航空活塞式发动机在小转速工作时，不应使用大的进气压力，以免燃气压力过高发生爆震。航空活塞式发动机温度不能过高，尤其不能超过规定值。航空活塞式发动机在大功率状态工作的时间不能太长，以免航空活塞式发动机过热。。防（5）避免航空活塞式发动机积炭，止积炭，应使混合气不要过富油。航空活塞式动力装置的附件系统：向航空活塞式发动机供给适量的燃油，并促使燃油雾化、汽化，以便与空气均匀地混合，组成混合比适当的混合气，满足航空活塞式发动机在各种工作情况下的需要。：注意：加油时应防止加错油。航空活塞式发动机工作时，燃油选择开关应打开，停车后应关闭。油门杆、混合比杆使用时应严格按飞行手册的规定，操纵动作应柔和。飞行中，应密切注意汽油压力表（或燃油流量表）以及排气温度表（或气缸头温度表）的指示，了解航空活塞式发动机燃油系统的使用情况。：按规定的气缸点火次序，适时地产生高强度的电火花，点燃混合气。点火系统由磁电机、电嘴、磁电机开关、高压导线等组成。磁电机由外壳、磁铁转子、软铁架、软铁心、线包（包括一级线圈和二级线圈）、断电器、电容器和分电器等组成。电嘴的作用是将磁电机或起动线圈产生的高压电经高压导线输送来以后，在中央极与旁极之间的间隙（叫电嘴间隙）处产生电火花，从而点燃混合气。磁电机开关安装在座舱内，是用来控制磁电机产生或不产生高压电的部件，它由外壳、转柄和刻度盘等组成。：借转速较大的旋转机件（如曲轴等），将滑油泼溅到摩擦面上去的润滑方式。：滑油经油泵加压后，沿专门的油路流至各摩擦面上去的润滑方式。航空活塞式发动机；。润滑系统通常由等组成。滑油温度的高低要影响到滑油黏度的大小，从而影响到航空活塞式发动机的正常润滑。：用来降低滑油温度，使之保持在规定的范围内。散热片用来增大散热空气与气缸外壁的接触面积，当空气流过气缸周围时，热量即经散热片随气流散走。当空气流过航空活塞式发动机时，气缸前部壁面直接与空气相接触，散热情况较好，而气缸后部壁面背着气流，散热不良，为了保证气缸前后壁面散热比较均匀，在气缸周围装有导风板，同时，导风板还可以减少气缸后面的涡流，从而减小航空活塞式发动机的迎面阻力。整流罩外部呈流线型，内部入口呈扩散形，因而它可以减少或消除航空活塞式发动机后面的涡流和气流分离现象，减小飞行阻力。散热空气的流动情形航空活塞式发动机整流罩及鱼鳞板气缸头温度的高低，取决于气缸内燃气传给气缸壁的热量和散热空气所能带走的热量。。地面试车时，飞机没有前进速度，航空活塞式发动机完全靠螺旋桨打来的空气进行散热。起飞与爬高时，航空活塞式发动机使用转速和进气压力较大，而飞机前进速度又较小，气缸头温度易于过高。下滑与着陆时，航空活塞式发动机使用的转速和进气压力较小，而前进速度又较大，气缸头温度易于过低。要使航空活塞式发动机能够转动起来，。航空活塞式发动机起动时，由于转速太小，汽化器或压力油泵还不能供给所需的混合气，磁电机也不能产生足够的高压电。起动前注油要适量。扳转螺旋桨应按规定。航空活塞式发动机爆发后30

s内，如滑油压力达不到规定的数值，应立即关车，并查明原因。发生汽化器回火、放炮时，应连续短促地前后活动油门杆，严重时，则应立即停车检查。。当航空活塞式发动机由于过富油而不爆发时，可将油门杆推向前，待航空活塞式发动机爆发后再迅速拉回。起动时，拉、压起动操纵开关，应平稳迅速，以保证接触良好； 。起动时，应严格按照起动条例和规定的口令、信号进行联络。螺旋桨的：螺旋桨旋转平面和桨叶弦线构成的夹角。：桨叶迎角（又称迎角）是桨叶弦线和相对风的夹角。桨叶角桨叶攻角与桨叶角：螺旋桨的效率是螺旋桨的推进功率（螺旋桨拉力乘以飞行速度）和提供给螺旋桨的轴功率之比。当螺旋桨旋转通过空气时，类似于飞机机翼产生升力原理一样，在桨叶的叶背部即螺旋桨前面将会产生低压区。产生拉力的大小取决于：螺旋桨效率与迎角的关系空气流过螺旋桨综合示意图航空发动机工作时，曲轴带动螺旋桨不断旋转，航空发动机转速变化的情况，是由螺旋桨轴的旋转力矩和螺旋桨的阻力力矩的大小来确定的。螺旋桨变距需要变距动力，，。顺桨与正常飞行时桨叶角位置对比螺旋桨顺桨（正面视图）正/负桨叶角由于螺旋桨是变大距还是变小距，主要取决于变距机构油路的连通情况，而油路的连通情况，就是 的。