航空活塞式发动机专业知识讲座
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。
管理学航空航天概论第三章课件
液体火箭发动机
推力室 功用：将液体推进剂混合、燃烧，化学能转变成 推力
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液体推进剂
① 对推进剂的要求 能量高 良好的物理和化学安定性 无毒性，对金属无腐蚀作用 推进剂中有一组元传热性好，可用来冷却推力室壁 粘度小 燃烧性能好 经济性好、成本低
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液体推进剂
② 主要的液体推进剂 氧化剂 —— 液氧O2 液氟F2 硝酸HNO3 过氧化氢H2O2 四氧化二氮N2O4 燃烧剂 —— 液氢H2 航空煤油 肼及其衍生物N2H4 (CH3)2N2H2 混胺
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4、涡轮桨扇发动机
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5、涡轮轴发动机
现代直升机的主要动力 比活塞发动机易于启动、功率大、质量轻、体积小，振动
小，噪声低，航程、速度、升限、装载量大；耗油率较大
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5、涡轮轴发动机
美国AH-64“阿帕 奇”武装直升机， 世界十大武装直升 机。引擎为两具通 用电气T700涡轮轴 发动机，安装在旋 转轴的两旁，排气 口位于机身较高处。
一架B-52B重型轰炸机运载一架X-43A飞 机和一枚“天马”助推火箭，与X-43A捆 绑在一起的"飞马"火箭点火，将X-43A推 至大约2.9万米的高空。接下来，X-43A 发动机点火，独立飞行。
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涡轮喷气发动机的工作状态
起飞状态：推力最大，发动机的转速和涡轮前温度都最高， 允许工作5～10min 。
最大状态：起飞推力的85%～90%，工作时间不超过30。 额定状态：推力等稍低于最大状态，连续工作 。 巡航状态：起飞推力的65%～75%，耗油率低，经济性好，
连续工作 。 慢车状态：起飞推力的3%～5%，稳定工作的最小转速状
态，效率很低，允许工作5～10min。
航空活塞式发动机
2023-11-06contents •活塞式发动机概述•活塞式发动机的结构•活塞式发动机的性能•活塞式发动机的设计与分析•活塞式发动机的发展趋势与挑战•活塞式发动机的应用场景与案例分析目录01活塞式发动机概述活塞式发动机是一种往复式内燃机，通过在汽缸中燃烧燃料产生动力，推动活塞往复运动，从而驱动飞机飞行。
定义活塞式发动机具有结构简单、可靠性高、使用维护成本低等优点，但在飞行速度和效率方面相较于涡轮发动机存在局限。
特点定义与特点活塞从汽缸顶部开始运动，吸气口打开，空气被吸入汽缸中。
吸气活塞向下运动，空气被压缩。
压缩燃料在压缩后的空气中燃烧，产生高温高压气体。
燃烧活塞向上运动，高温高压气体推动活塞向上运动，带动曲轴转动，将动力输出。
排气活塞式发动机的工作原理使用汽油作为燃料，适用于低速小型飞机。
活塞式发动机的类型50系列发动机使用航空煤油作为燃料，适用于中速小型飞机。
60系列发动机使用航空汽油作为燃料，适用于高速小型飞机。
70系列发动机02活塞式发动机的结构气缸气缸是活塞式发动机的核心部件，用于封闭气室，并承受气体的压力。
活塞活塞在气缸中来回运动，将气体压力转化为旋转动力。
气缸与活塞气阀控制气体的流入和流出，确保发动机的运转。
燃烧室燃油和空气混合后在此处燃烧，产生高温高压气体推动活塞运动。
气阀与燃烧室燃油系统与点火系统燃油系统提供燃油，并确保燃油在正确的时间和地点进入燃烧室。
点火系统产生电火花，点燃混合气体，产生爆炸推动活塞。
冷却系统与润滑系统冷却系统防止发动机过热，确保其正常运转。
润滑系统提供润滑油，减少活塞和气缸之间的摩擦。
03活塞式发动机的性能活塞式发动机的功率通常以马力（hp）或千瓦（kW）为单位来衡量。
一般来说，活塞式发动机的功率取决于其气缸数量、冲程数和活塞面积等参数。
同时，发动机的转速也会对其功率产生影响。
扭矩扭矩是活塞式发动机产生旋转力量的能力，通常以牛顿米（Nm）为单位来衡量。
活塞式发动机的扭矩取决于其气缸数量、冲程数和活塞面积等参数，以及发动机的转速和油门设置。
航空活塞发动机工作时的四个冲程
航空活塞发动机是一种常用的航空发动机，它采用往复式循环工作原理。
而这种发动机在工作时，有着明显的四个冲程，即进气、压缩、点火和排气。
下面将对航空活塞发动机工作时的四个冲程进行详细介绍。
一、进气冲程进气冲程是指活塞向下运动，以吸入空气和燃料混合物的过程。
在活塞下行的过程中，气门打开，使得气缸内的压力与外界相等，同时燃油喷射系统将燃油喷入气缸内，与空气混合。
活塞在达到最低点后开始向上运动，气门关闭，将混合气压缩。
二、压缩冲程压缩冲程是指活塞向上运动，将进气冲程中吸入的混合气压缩。
在这一过程中，活塞向上运动，气缸内的气体被压缩，使得燃料与空气更加紧密地结合。
压缩冲程的目的是提高混合气的压缩比，以便在点火冲程中产生更大的爆炸力。
三、点火冲程点火冲程是指在混合气压缩到最高点时，火花塞放电，引燃混合气，产生爆炸并推动活塞向下运动的过程。
在点火冲程中，点火塞产生火花，使得压缩的混合气体燃烧，释放能量。
这一过程是发动机工作的关键，火花的强弱和点火时机的精准会直接影响到发动机的性能和效率。
四、排气冲程排气冲程是指活塞向上运动，将点火冲程中燃烧后的废气排出气缸外的过程。
在排气冲程中，排气门打开，活塞向上运动，将燃烧后的废气排出气缸外，同时使新鲜空气进入气缸，为下一个循环做准备。
通过排气冲程，燃烧后的废气被有效地清除，为发动机的循环工作提供了必要的条件。
总结：航空活塞发动机工作时的四个冲程在循环中不断重复，形成连续的动力输出。
进气、压缩、点火和排气各自担负着不同的作用，相互配合，使得发动机可以高效地转化燃料的能量为机械动力。
了解和掌握这四个冲程的工作原理，对于理解和维护航空活塞发动机具有重要意义。
在航空活塞发动机的工作过程中，进气、压缩、点火和排气四个冲程的协调配合是至关重要的。
这些冲程的精准执行直接影响着发动机的性能和效率，因此航空活塞发动机的设计以及维护都需要对这些冲程有着深入的认识。
进气冲程是活塞向下运动，使气缸内形成负压，打开进气门允许混合气进入。
航空活塞式发动机PPT课件
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1
发动机的组成和工作原理
1
航空活塞式发动机概述
2
航空活塞式发动机的组成
发
动 机
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。
发
展
史
第一台
重75kg，功率12hP 。
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3
航空活塞式发动机概述
航空活塞式发动机发展现状
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。
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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。
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4
航空活塞式发动机概述
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。
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5
气冷式发动机
航空活塞式发动机概述
液冷式发动机
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6
航空活塞式发动机概述 初教六甲飞机——活塞六甲发动机
.ห้องสมุดไป่ตู้
7
航空活塞式发动机的组成
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飞机发动机分类和工作原理通用课件
更换磨损部件包括更换气缸、 轴承、密封圈等，这些部件的 更换周期取决于其磨损程度和 使用情况。
在更换部件时，应选择与原厂 相同规格和质量的部件，以确 保发动机的性能和安全性。
使用合适的润滑油
润滑油在发动机中起到润滑、冷却、 清洁和防锈的作用，使用合适的润滑 油对发动机的正常运转至关重要。
在加油过程中，应确保油液的清洁度， 防止杂质和水分进入发动机内部，从 而影响润滑效果和发动机的性能。
涡轮
总结词：能量转换
详细描述：涡轮是发动机中用于将燃烧产生的能量转换为机械能的部分，高温高压的燃气驱动涡轮旋转，涡轮 再通过传动轴将动力传递给压气机和螺旋桨，推动飞机前进。
04
火箭发动机的工作原理
推进剂燃烧
推进剂燃烧
火箭发动机通过燃烧推进剂产生大量热能， 将热能转化为动能，推动火箭升空。
推进剂类型
01
定期检查是确保飞机发动机正常 运转的重要措施。检查包括对发 动机各部件的外观检查、性能测 试以及油液分析等。
02
03
性能测试包括对发动机的功率、 燃油消耗率、排放等参数进行检 测，以评估发动机的性能状态。
04
更换磨损部件
随着发动机的使用，各部件会 逐渐磨损，如不及时更换，将 会影响发动机的性能和安全性。
固体火箭推进剂和液体火箭推进剂是两种常 见的推进剂类型，它们在燃烧效率和安全性 方面有所不同。
燃烧室压力
燃烧室压力是火箭发动机的重要参数，它影 响着发动机的推力和燃烧效率。
喷管工作原理
01
02
03
喷管形状
火箭发动机的喷管通常采 用收敛、扩张或轴对称形 状，以实现最佳的燃气膨 胀和推力输出。
喷管材料
喷管材料需要承受高温、 高压和腐蚀介质等恶劣环 境，常用的材料包括金属、 复合材料等。
活塞航空发动机原理
活塞航空发动机原理
活塞航空发动机是一种内燃机，采用往复运动的活塞来产生动力。
其基本原理是通过燃料的燃烧来产生高压气体，然后利用这些气体的压力推动活塞运动，从而驱动飞机的推进系统。
活塞航空发动机包括气缸、活塞、连杆、曲轴和燃料供应系统。
当燃料进入气缸后，通过火花塞的点火将燃料点燃，产生爆炸性燃烧。
燃烧产生的高温高压气体推动活塞向下运动，然后通过连杆和曲轴将往复运动转换为旋转运动。
曲轴的旋转驱动飞机的推进系统，使飞机获得推力，从而向前推进。
活塞航空发动机还需配备燃油供给系统，以确保燃料的准确供给和正常燃烧。
燃料供给系统包括燃料泵、喷油嘴和调节装置。
燃料泵将燃料从燃料箱中抽取，并提供适当的压力送入喷油嘴。
喷油嘴将燃油雾化喷入气缸，在点火后进行燃烧。
活塞航空发动机的工作过程是循环进行的，包括进气、压缩、爆燃和排气。
进气过程中，活塞向上移动，气缸内的空气通过进气阀进入气缸。
压缩过程中，活塞向下移动，将进气的空气压缩成高压。
然后，燃料喷入燃烧室，通过点火产生爆燃，推动活塞向下运动。
最后，排气门打开，将燃烧产生的废气排出气缸，完成一个工作循环。
总之，活塞航空发动机通过燃料的燃烧产生高压气体，利用活塞的往复运动转换为旋转运动，以驱动飞机的推进系统。
燃料供给系统确保燃料的供给和燃烧过程的正常进行。
活塞航空发
动机通过循环进行的进气、压缩、爆燃和排气过程来产生连续的动力，从而使飞机获得持续的推力和驱动力。
活塞发动机(M15)第二章
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挡油涨圈
– 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。
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曲轴的类型
1、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。
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2、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。 3、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。 4、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。
活塞发动机
第二章 航空活塞式发动机构造
主讲 刘成英
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第二章 航空活塞式发动机构造
• • • • • 气缸活塞组 曲轴连杆和减速器 气门机构 机匣和附件传动机构 常见故障和维护注意事项
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2.1
气缸
2.1.1 气缸的工作条件
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。 1. 受力情况
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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。
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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。
五、发动机的使用性能
图
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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。
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二、航空活塞式发动机的工作原理
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
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三、混合气过分贫油、过分富油燃烧
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。
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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
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。
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二、航空活塞式发动机的工作原理
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。
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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
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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。
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创造条件。
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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
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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
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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。
余气系数：实际空气量与理论空气量之比。
B LL0
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三、混合气过分贫油、过分富油燃烧
贫油混合气 理论混合气 富油混合气
B 1 B 1 B 1
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（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。
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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。
sfc发 燃动 油机 消功 耗＝率 量 W Pefff
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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。
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（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。
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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。
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（一）主要机件
航空活塞式发动机 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ主要机件包括气 缸、活塞、连杆、 曲轴、机匣和气门 机构等。
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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。