第二章 航空活塞式发动机汇总
航空活塞式发动机组成及工作原理
航空活塞式发动机组成及工作原理首先是吸气过程。
活塞在曲轴的推动下向下运动，气缸内的活塞腔体积增大，气门打开，进气门使气缸内形成负压，外界空气通过进气口进入气缸，充满活塞腔。
接下来是压缩过程。
活塞开始向上运动，气门关闭，气缸内的空气被压缩，体积减小，压力增大。
这个过程使得气体的温度和密度都增加。
然后是燃烧过程。
当活塞运动到最高点时，燃油会被注入到气缸中，同时点火系统点燃混合物。
混合物的燃烧释放出大量的热能，使得气体的温度和压力继续上升。
最后是排气过程。
经过燃烧后，气体的压力降低，活塞开始向下运动，废气通过排气门排出气缸，完成一个工作循环。
1.活塞：活塞是发动机的关键部件之一，它在气缸内做往复运动，将热能转化为机械能。
2.气缸：气缸是活塞运动的容纳空间，也是燃烧和膨胀气体的工作区域。
3.曲轴：曲轴通过连杆与活塞相连，将活塞的往复运动转化为旋转运动，提供动力给飞机的其他部件。
4.连杆：连杆连接活塞和曲轴，将活塞的往复运动传递给曲轴。
5.气门：气门控制进气和排气过程。
进气门负责将新鲜空气引入气缸，而排气门则负责排出废气。
6.点火系统：点火系统用来点燃燃油混合物，引发燃烧过程。
7.燃油系统：燃油系统将燃油供给到气缸中，以供燃烧过程使用。
总结起来，航空活塞式发动机通过气缸内的往复活塞运动将热能转化为机械能。
它包括活塞、气缸、曲轴、连杆和气门等组成部件，通过吸气、压缩、燃烧和排气四个循环过程实现燃料的燃烧，并产生动力供给飞机驱动其他部件。
航空活塞式发动机是一种复杂的机械系统，其中每个部件都扮演着重要的角色，保持其正常工作和维护是确保发动机运行的关键。
航空活塞发动机
优化点火时间
通过调整点火时间，使燃 油在最佳时机点燃，提高 燃烧效率。
冷却系统优化
采用先进的散热技术
通过采用更高效的散热器和其他散热技术，降低活塞发动机的温度，提高其可 靠性。
优化冷却气流
通过调整冷却气流的方向和速度，使活塞发动机的冷却更加均匀和有效。
燃油效率提升
采用燃油直喷技术
通过将燃油直接喷入汽缸内部，提高燃油的利用率和燃烧效率。
技术挑战
高压比
活塞发动机的压比是有限的，因为过高的压缩比会导致爆 燃和不正常燃烧等问题。因此，提高活塞发动机的性能的 同时还需要解决高压比带来的问题。
高温与高压
活塞发动机在高温和高压力下运行，这会导致材料疲劳和 性能下降等问题。因此，需要研发具有更高耐温能力和抗 疲劳性能的材料。
燃油经济性
尽管活塞发动机的燃油经济性已经得到了很大提升，但是 还需要进一步降低油耗，提高活塞发动机的经济性。
气缸
是发动机的基本组成之一，用于封闭气体的空间，通常由铸铁或铝合金制成。活塞在气缸内来回运动，吸入和压 缩气体，推动曲轴转动。
活塞
是发动机的关键部件之一，它在气缸内来回运动，通过改变气体的压力和体积来产生动力。活塞通常由铸铁或铝 合金制成，表面覆盖有耐磨材料。
气阀与气门机构
气阀
是控制气体进入和排出气缸的部件，通常由金属材料制成，表面覆盖有耐磨材料。气阀由弹簧和凸轮 机构驱动，控制气体的进出。
05
03
可靠性
衡量活塞发动机在长时间运行下的稳 定性，与发动机的维护和零部件的可 靠性有关。
04
噪音水平
衡量活塞发动机产生的噪音，与发动 机的设计、运转速度和排气系统等有 关。
燃烧优化
01
航空活塞式发动机组成及工作原理
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)上的罗列形式多为星形或者V形。
常见的星形发动机有5个、7个、9个、14个、18个或者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、发机电等)。
气门机构用来控制进气门、排气门定时打开和关闭。
(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,即一个气缸完成一个循环,活塞在气缸内要经过四个冲程,挨次是进气冲程、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止,气缸内的容积逐渐增大,气压降低——低于外面的大气压。
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,普通是1比15即燃烧一公斤的汽油需要15公斤的空气。
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。
第2章 第4节 动力装置 民航概论汇总
1. 效率高，适合高亚音速（M=0.8-0.9）飞行 2. 喷气噪音低，风扇噪音大 3. 推力由内涵和外涵共同产生，风扇是产生正推力的
主要部件，约占80左右。
➢目前，民航运输机广泛采用高涵道比的涡扇发动机，保证 足够的推力和良好的经济性。
第四节 动力装置
（4）涡轮轴发动机 由涡桨发动机改进而来，输出功率主要形式是轴功率，
第四节 动力装置
▪ 动力装置是飞机的核心部分，是飞机的心脏。动力装 置是指为飞机提供动力的整个系统，包括发动机、螺 旋桨、辅助动力装置及其他附件。
▪ 发动机制造厂商：普惠、罗罗和通用等
第四节 动力装置
发动机的分类
活塞式发动机 航
空
发
动
涡轮喷气发动机
机
喷气式发动机
涡轮螺旋桨发动机 涡轮风扇发动机
涡轮轴发动机
第四节 动力装置
第四节 动力装置
推力的产生
燃油 燃烧 热能
机械能
推力
第四节 动力装置 （2）涡轮螺旋桨发动机
全部动力： 螺旋桨拉力为主，约90%， 喷气产生推力只占10%左右。
螺旋桨 减速器
第四节 动力装置
螺旋桨飞机的特点
1. 螺旋桨在飞行速度达到800千米/小时的时候，桨尖 部分实际上已接近了音速，跨音速流场使得螺旋桨的 效率急剧下降；
（5）尾喷管
第四节 动力装置
功用：使从涡轮流出的燃气膨胀，加速，以一定的速度和 要求的方向排入大气，得到需要的推力。也可通过反推力 装置改变喷气方向，产生反推力，缩短飞机的滑跑距离。
反推
第四节 动力装置
着陆时，使用反推可 缩短着陆滑跑距离， 减轻刹车的负荷。
航空活塞发动机分类组成工作原理
离心式增压器
废气涡轮增压发动机
该系统增压器由废气涡轮驱动，故称为涡轮增压器。 废气涡轮安排在活塞式发动机的排气道中，由汽缸排出的废气经排气道通过涡轮膨胀作功后再排放到大气中。废气涡轮所作的功，通过涡轮和离心式增压器的连接轴传到增压器，使进入增压器的空气增压。这种增压系统也叫做外部驱动的增压系统。 通过废气涡轮的废气 流量决定了涡轮的功率， 涡轮输出的功率大小决定 了增压器使气体升压的高 低。故改变增压器的增压 比是通过控制废气流量来 实现。
01
02
第五节 气缸中的燃烧
故当a=1时，r=0.067，此为恰当油气比。
油气比
理论空气量；对航空汽油， L理为14.9kg。 2C8H18+25O2->16CO2+18H2O a=L实/L理 贫、富油
余气系数
1
具体发动机的全称
2
例：运五飞机上的活塞五型航空活塞式发动机，其全称？
2.航空活塞式发动机的组成
基本组件：活塞、曲轴、连杆、气缸、进排气门和火花塞等。 活塞：活塞在气缸中往复运动。其顶面和气缸头的内表面之间的空间是燃烧室。活塞上装有数个弹性很强的活塞环，又称涨圈，其作用是是防止燃烧室内的高温高压燃气向外泄漏，并防止滑油从外部进入燃烧室。
D
由于爆燃产生的局部高压突然作用在活塞上，使连杆、曲轴系统遭受强烈冲击，易于造成损坏;
E
发动机功率大大减小，经济性大大下降。
第五节 气缸中的燃烧
影响爆燃的因素 1.燃料的影响： 辛烷数(亦称奥克坦数)和级数—对应贫油和富油工作状态下燃料的抗爆性。 辛烷数指异辛烷和正庚烷所组成的混合物中异辛烷所占的体积分数。 级数指在不发生爆燃的情况下，发动机使用该种汽油工作所能达到的最大平 均指示压力与使用纯异辛烷工作所能达到的最大平均指示压力的百分比。 2.发动机结构的影响： 压缩比、气缸尺寸、燃烧室形状、火花塞的数目和安放位置与气缸头和活塞的材料等。 3.发动机工作状况的影响： 进气压力、进气温度、气缸头温度、发动机转速和提前点火角等。
航空概论第二章第03-04章
第 3 章飞机动力系统3.1 航空发动机的分类为飞机提供动力、推动飞机前进的装置称为动力系统/装置，它包括航空发动机及其辅助系统。
发动机式飞机上的动力的来源，它对飞机的飞行性能又极其重要的影响。
人们形象地称其为飞机的心脏。
航空发动机可以分为三种类型：1. 活塞式航空发动机：早期在飞机或直升机上应用的航空发动机，用它带动螺旋桨或旋翼。
(图)2. 燃气涡轮发动机：是现代飞机和直升机上应用最广的发动机。
它包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机。
(图)3. 冲压发动机：特点是无压气机和燃气涡轮，进入燃烧室的空气是利用高速飞行时的冲压作用来增压的。
(图1，2)3.2 活塞式航空发动机3.2.1 活塞式发动机的原理为航空器提供飞行动力的往复式内燃机称为活塞式发动机。
活塞式发动机不能直接产生使飞机前进的推力或拉力，必须带动螺旋桨(飞机)或旋翼(直升机)，前者产生拉力或推力，后者产生升力和拉力。
空气螺旋桨产生推力或拉力的工作原理与机翼类似。
(附：螺旋桨的运动、螺旋桨的变距)活塞式发动机由汽缸、活塞以及把活塞的往复运动转变为曲轴旋转运动的曲柄连杆机构等主要部分组成。
活塞式发动机由四个行程构成一个工作循环。
3.2.2 活塞式发动机的辅助系统活塞式航空发动机的辅助系统主要包括：(1) 燃料系统，(2) 点火系统，(3) 滑油系统，(4) 冷却系统（附：气冷式星形活塞发动机），(5) 启动系统，(6) 定时系统。
3.2.3 活塞式发动机的主要性能参数1. 发动机功率：可用于驱动螺旋桨的功率。
从200kW到3500kW不等。
2. 耗油率/燃料消耗率：发动机产生单位功率(1kW 或1hp)在单位时间内(1h)的燃油消耗量。
先进活塞发动机的耗油率在0.28kg/kw/h或0.21kg/hp/h。
3. 加速性：从最小转速加速到最大转速所需的时间。
良好的加速性可提高飞机的机动性能。
此外，还要求活塞式航空发动机具有良好的维修性、高可靠性、长寿命、小的重量和迎风面积等。
航空活塞式发动机组成及工作原理
航空活塞式发动机组成及工作原理在活塞式发动机中，气缸是一个长形的金属筒体，通常由铝合金制成。
它是发动机内部燃烧室的一部分。
活塞是气缸内上下运动的金属筒体，通常由铝合金制成。
活塞通过一个连接杆与曲轴相连，当活塞上下运动时，连杆将运动转化为旋转运动。
工作原理：1.进气冲程：活塞向下运动，气缸内空气通过气门进入燃烧室。
通常情况下，每个活塞在工作周期内都会进行两个进气冲程。
2.压缩冲程：活塞向上运动，将气缸内的空气压缩。
同时，气门关闭，防止气体逆流。
3.点火和燃烧：当活塞达到最高点时，点火系统将火花引燃压缩的混合气体燃烧。
燃烧过程中，高温高压气体迅速膨胀，推动活塞向下运动。
4.排气冲程：活塞再次向上运动，将排出的废气通过排气门排出气缸。
上述四个冲程构成了活塞式发动机的工作周期，也被称为“四冲程循环”。
每个活塞每转一圈执行一次工作周期，将内燃能量转化为机械能。
这种工作原理使得活塞式发动机具有高效率和高功率输出的特点。
航空活塞式发动机的燃料供应系统通常采用喷射式供油系统，以确保燃料均匀喷入燃烧室。
点火系统负责在燃烧室内引燃燃料混合物，产生爆炸压力。
排气系统用于排出燃烧后的废气。
为了保持发动机的稳定性和高效性，活塞式发动机通常还配备有冷却系统和润滑系统。
总的来说，航空活塞式发动机通过将燃料燃烧产生的气体膨胀驱动活塞运动，将化学能转化为机械能。
它是航空领域中常见的发动机类型之一，具有重量轻、功率大、可靠性高的优点，被广泛应用于小型飞机、直升机和无人机等航空器上。
航空活塞动力装置知识点整理
航空活塞动力装置知识点整理资料全是所需知道的内容，不分重点绪论发动机定义：发动机是一种将某种能量转化成机械功的动力装置。
（属于热机）航空发动机分为航空活塞发动机和航空喷气发动机航空活塞发动机是由气缸内燃料放出的热能通过曲轴输出扭矩，带动螺旋桨转动，产生推力。
优点：低速经济性好，工作稳定性好。
缺点：重量功率比大，高空性能、速度性能差。
航空喷气发动机是将燃料在燃烧室内连续燃烧释放出的热能转换成气体动能，从发动机高速喷出，产生推进力的动力装置。
优点：重量轻，推力大，高空性能、速度性能好。
缺点：经济性较差。
飞机对航空活塞发动机的基本性能要求：1.发动机重量功率比小2.发动机燃油消耗率低3.发动机尺寸要小4.发动机可靠性要好（空中停车率小于0.01/1000h）5.发动机使用寿命要长6.发动机要便于维护第一章航空动力装置的基础知识热机定义：将热能转化为机械能的机器。
工质：热机工作时，必须以某种物质为媒介，才能将热能转换成机械能，完成这种能量转换的媒介物叫工质。
理想气体：分子本身只有质量而不占有体积，分子间不存在吸引力的气体叫理想气体。
气体的比容的定义：单位质量的气体所占有的容积。
气体比容是描述气体分子疏密程度的物理量。
温度：确定一个系统与其他系统是否处于热平衡的共同特性定义。
气体温度描述了气体的冷热程度，是分子热运动平均移动动能的度量。
气体的压力是垂直作用在壁面单位面积上的力。
百帕（hPa):1hPa=100Pa=1mbar(1bar=10^5Pa)千帕(kPa)：1kPa=1000Pa工程大气压（at):1at=1kgf/cm^2=98066.5Pa 工程大气压广泛用在液体压力的测量仪表中，发动机滑油、燃油压力常用此单位。
标准大气压（atm):温度为15摄氏度时，海平面上空气的平均压力，1atm=1.033atPSI:1PSI=11bf/in^2=0.07kgf/cm^2=6894.8Pa;1kgf/cm^2=14.3PSIPSI用于美、英制发动机中毫米（或英寸）汞柱：1标准大气压=760毫米汞柱（29.92英寸汞柱）=1013hPa气体的热力过程：等容过程、等压过程、等温过程和绝热过程（P9图1.5）气体状态方程：pv=RT在绝热条件下：气体压力和比容满足pv^k=常数K是气体绝热指数。
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（2）薄膜式汽化器辅助装置的工作原理
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，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慢车装置、加速 装置和高空调节装置等辅助装置。
（2）薄膜式汽化器辅助装置的工作原理
①
②
③
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 等组成。（图1-2-9） 活塞式加速装置 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。（图1-2-10） 薄膜式汽化器的高空调节装置 由高空调节针和操纵壁等组成。 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。
第二章 航空活塞式 发动机
第一节 航空活塞式发动机的组成和 工作原理
一、航空活塞式发动机的基本组成 主要机件 工作系统
（一）主要机件
航空活塞式发动机 的主要机件包括气 缸、活塞、连杆、 曲轴、机匣和气门 机构等。
二、航空活塞式发动机的工作原理
活塞移动有两个极限位置：上死点和下死 点。 上死点和下死点之间的距离，叫做活塞行 程。
二、航空活塞式发动机的工作原理
4.排气行程 作用：排除废气，为再次进入新鲜混合气 创造条件。
三、混合气过分贫油、过分富油燃烧
理论空气量L0 实际空气量L
三、混合气过分贫油、过分富油燃烧
余气系数：实际空气量与理论空气量之比。
B L L0
三、混合气过分贫油、过分富油燃烧
（一）汽化器式燃油系统
① ②
③
④ ⑤
⑥
组成：燃油箱、燃油滤、燃油泵、起动油泵和汽化器等 附件。（图1-2-6） 工作原理 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 汽化器。 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 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。 燃油滤：保证燃油清洁。 燃油压力表：指示燃油输送情况。
图
二、航空活塞式发动机的工作原理
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
1.
进气行程 进气行程的作用，是使混合气进入气缸。 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 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
贫油混合气 理论混合气 富油混合气
B 1 B 1 B 1
三、混合气过分贫油、过分富油燃烧
过渡贫油的现象和危害： 1. 发动机功率减小，经济性变差 2. 排气管发出短促而尖锐的声音 3. 气缸头温度降低 4. 汽化器回火 5. 发动机振动
三、混合气过分贫油、过分富油燃烧
过度富油的现象和危害： 1. 发动机功率减小，经济性变差 2. 气缸内部积炭 3. 气缸头温度降低 4. 排气管冒黑烟和“放炮” 5. 发动机振动
（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 作用：将燃油与空气组成余气系数适当的混合气。 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，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1-2-8） 工作原理： 燃油→燃油泵→进油活门→燃油室→调节油针→喷油孔喷出 关键：喷油量的控制
第三节 航空活塞式发动机的工作系统
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 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， 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 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。
2、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、 调压活门和注油活门等组成。 3、手摇泵的组成及工作原理 手摇泵由旋板、活门座、两个进油活门、两个出油活门和 壳体等组成。
（二）发动机转速 发动机转速是指曲轴每分钟的转数。 发动机转速增大，发动机功率增大；反之， 功率减小。
（三）余气系数
余气系数为0.85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 机功率均减小。
二、燃油消耗率
发动机每小时所消耗的燃油的重量叫做燃油消 耗量。 发动机经济性的好坏，是以燃油消耗率的大小 为标志的。 发动机产生1马力的功率，在1小时内所消耗 的燃油的重量叫做燃油消耗率，用sfc表示。
燃油消耗量 W f sfc ＝ 发动机功率 Peff
三、发动机比重
发动机重力与发动机最大功率的比之叫做 发动机比重。
四、发动机尺寸
发动机尺寸是指发动机的迎风面积和长度。 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。
五、发动机的使用性能
1. 2.
3.
4.
工作可靠性 加速性 发动机的寿命 维护修理的繁简程度
1.
进气行程 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， 混合气进入气缸。
二、航空活塞式发动机的工作原理
2.压缩行程 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 功创造调节。
二、航空活塞式发动机的工作原理
3.膨胀行程 作用：使燃烧后的高温、高压气体膨胀， 推动活塞作用，将热能转换为机械能。
第二节 评定航空活塞式发动机性能 的主要参数
一、发动机功率 影响发动机功率的主要因素有进气压力、 转速和余气系数。
（一）进气压力 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 力。 进气压力增大，发动机功率增大；反之， 发动机功率减小。 可以通过推、收油门改变进气压力。 进气压力表指示。
（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1-2-7） 高压燃油泵、喷油嘴和油气比调节器等。 “ 直接喷射装置”
①
②
工作原理 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 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 内与空气组成混合气。