航空活塞发动机功率影响因素

浅析航空活塞发动机功率的影响因素【摘要】本文主要从几个方面分析了对航空活塞发动机的功率有影响的几个因素，对我们在日常的使用和维护颇有裨益。

关键词：活塞发动机功率
对于航空活塞发动机而言，在不同的飞行状态下，要求发动机有不同的功率。

理论上讲，飞行员可以根据自己的需要设置发动机的功率，但是如果要充分发挥发动机的各项性能，使发动机工作稳定、可靠，保证飞行安全，飞行员除了应该按照飞行手册的要求设置发动机功率外，还应该了解影响航空活塞发动机功率的因素。

不同的飞机，不同类型的螺旋桨、发动机、燃油系统和显示系统有不同的功率设置方法。

现以装恒速螺旋桨的活塞动力装置为例说明发动机的功率设置。

发动机用于设置功率的主要操纵装置是油门杆和变距杆，其次是混合比杆。

油门杆主要控制进气压力，前推油门进气压力增加，后收油门进气压力下降。

变距杆主要控制发动机转速，前推变距转速增加，后收变距转速下降。

前推混合比杆，混合气变富油，后收混合比杆，混合气变贫油。

由于功率等于扭矩乘以转速，改变进气压力或混合气的油气比就是改变了发动机输出到螺旋桨的扭矩，因此发动机的这三个控制杆均可以改变发动机的功率。

但主要的功率控制手柄还是油门杆。

设置发动机功率时，应该参考相应的仪表。

除主要的发动机仪表，如：进气压力表、转速表、燃油流量表、滑油温度／滑油压力
表和汽缸头温度／排气温度表以外，还可以参考空速表或垂直速度表。

一、冷天起飞时防止功率损失
在寒冷的天气条件下，发动机在起动后，滑油温度未上升之前，滑油粘度很大，对于液压挺杆式气门作动机构的发动机，滑油粘度太大会影响挺杆正常工作，直接影响气门的打开和关闭时刻，造成发动机振动，发动机功率严重损失。

如果此时起飞，势必会造成在起飞的关键时刻发动机功率丢失，引起危险。

所以在冷天飞行时，起飞前必须严格按照暖机程序，使滑油温度、汽缸头温度都上升到规定范围，滑油压力也应在规定限制范围内，并进行功率校验，之后，方可按正常程序起飞。

二、汽化器加温或进气加温引起的功率损失
因加温引起的功率损失。

这里从两个方面来进行分析：如果飞机在飞行期间，使用全进气加温，或全汽化器加温，一方面，冲压冷空气进入加温系统，势必其冲压效果丧失，进气冲压效果的丧失会造成发动机功率损失在3%左右；另一方面，进气加温后，随着进气密度降低，发动机功率随之降低，实验表明：在标准温度下（59℉），每加温10℉，功率会损失1%，如果按平均加温100℉计，功率损失会达到10%，两项相加，总功率损失会达到13%左右。

另外，发动机进热空气后，本身会造成混合气变富油，飞行高度越高，情况就越严重，甚至引起发动机运转不稳定，造成功率进一步损失，
超过13%，这些都是不容忽视的。

三、高温高原机场对发动机功率的影响
高温高原机场本身会使螺旋桨和飞机气动力损失，另外对发动机功率也有影响。

高温高原机场，其场温高，场压低，进入发动机的燃气混合气量减少，而使得发动机输出功率下降，螺旋桨产生的拉力减少；空气密度小，作用在机翼上的气动力减少，机翼产生的升力减少，导致飞机起飞距离增长，爬升性能下降。

例如：机场标高1500米，场温80℉情况下，查气压曲线表，可知此时精确的密度高度为2250米，这样的密度高度下，起飞距离为海平面起飞距离的2.5倍。

此时，如不充分考虑环境条件的影响，计算好起飞距离，势必会导致危险。

四、空气湿度对发动机功率的影响
单就气动力分析，空气的湿度是不会影响机翼升力和螺旋桨拉力的，但由于空气中水蒸气的存在，减少了进入发动机的空气中氧气的量，而在燃油量保持不变的前提下，会造成发动机富油；此外，水蒸气减缓了混合气燃烧的速度，对功率也有轻微影响。

空气湿度越大，对发动机功率的影响就越大。

科研人员指出飞行中我们可以不考虑空气湿度对机翼升力和螺旋桨拉力的效率的任何影响。

但是他们指出水蒸汽和大湿度对发动机功率输出的影响是值得注意的，并且在闷热或大湿度天气里计划起飞时应考虑这种影响。

这种功率损失是由于水蒸汽的存在减少了进入发动机的空气量，同时，燃油量又保持不变，造成了过富油。

此外，水蒸汽减缓了燃烧速度，将对功率有轻微的影响，且对发动机提供的冷却作用不大。

维修人员的粗略经验是对大湿度保持清醒认识，起飞距离建议飞行员查阅他的飞行用户手册。

在闷热天气里水蒸汽可能造成发动机功率损失，所以起飞距离应加长10%。

飞行员能够通过闷热发粘的感觉很容易地辨别出这种天气就是大湿度条件。

环境温度越高，空气中所含水蒸汽量就越多；例如96°f时，水蒸汽含量将是42°f时的八倍。

飞行员要留心于湿空气对发动机性能的影响，除了上述的闷热天气外，活塞发动机在雨中飞行更应提高警惕。

雨中飞行时进入发动机的空气中水汽的含量更高，同时大量雨水附着在发动机进气口的进气滤上使进气通道变小，进入发动机的空气量减少，发动机的功率损失更大。

例如，对于安装定距螺旋桨的cessna172r飞机，其发动机转速的大小直接反应了发动机输出功率的大小，当进气滤网存在大量水的时候（如雨中飞行后），地面试车时发动机最大转速曾经出现过不足1900rpm（该发动机的最大转速正常应为2065～2165rpm）。

因此，我们应该尽量避免让活塞发动机在雨中飞行。

五、因点火系统造成的功率损失
点火系统为活塞式发动机主要附件系统之一，其故障率也较高，
因点火系统故障而影响发动机功率一般包括下列几个方面：
1、电咀烧蚀或污染。

因电咀烧蚀或污染，导致火花减弱，或根本不跳火，引起发动机功率下降。

2、选装电咀长度不合适。

电咀长度过长，伸进气缸过多，会在气缸内形成热点，导致发动机早然或爆震；电咀长度过短，电咀火花头部因燃气废气淤积而影响点火的进行。

都会导致发动机功率下降或大量损失。

3、单磁失效引起发动机功率下降。

一般情况下，发动机因单磁失效损失功率在3%左右。

4、磁电机性能变差（例如：断电器电容线断，高压线包绝缘性变差），高压导线破损等原因，也会引起发动机工作性能变差，导致发动机功率损失。

5、磁电机定时不准。

磁电机未按工厂规定进行定时，使点火提前或滞后，也是造成发动机功率下降的原因之一。

六、发动机进气系统泄漏而引发发动机功率下降
发动机进气管两端松动等原因，引起进气系统泄漏。

对于正常吸气式发动机，外界空气会进入进气管。

冲淡混合气，引起混合气贫油；对于增压式发动机，进气系统泄漏会引起进气压力降低，从而造成发动机功率下降。

七、因气缸活塞组不密封而导致功率损失
活塞涨圈过度磨损、折断或汽缸壁划伤等，会导致滑油进入气
缸，造成电咀变脏，燃油辛烷值降低而引起功率损失。

另外，因进排气门或气门座损伤，进排气门不密封，引起气缸压缩性变差，也是导致发动机功率损失的原因之一。

八、混合比调节不当引起的功率损失
一般航空活塞发动机都设有混合比调节操纵杆，用于停车操作和飞行中发动机油气混合比的调节。

为了起飞时运转稳定，航空活塞发动机的燃油调节系统一般设定发动机工作在稍富油状态，因此随着高度的升高，空气密度减少，有必要对发动机进行贫油调节。

不正确的贫富油调节，势必造成发动机工作过贫油或过富油，造成汽缸内燃油燃烧不充分，导致发动机功率损失。

八、结论
综上所述，我们可以看出引发发动机功率损失的原因多种多样，包括外界环境因素、机件工作性能、人为操作因素等方面。

我们在日常操作和维护中，应保持清醒的头脑，注意方方面面的情况，留心许多不是特别明显的表征，避免因发动机功率过度损失而造成危险。