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。
固定翼无人机技术-航空活塞动力装置
高
长，以免造成发动机过热。
。
机件积炭，造成气缸散热不良
避免发动机积 炭
，容易使混合气局部过热；积 炭过多时，使燃烧室容积变小 ，压缩比变大，压力温度增高。
13.3
航空活塞发动机构造
构造和机件
增压式发动机
活塞发动机主要机件
以目前应用较多的点燃式航空活塞发动机为例介绍活塞发动机的具体构造。航空 活塞发动机的主要机件包括气缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构、机匣等，如图所示 。
（1）气缸内部积炭
混合气过富油燃烧时，汽油中的碳 不能烧尽，一部分残余的碳就会积 聚在活塞顶、气缸壁、电嘴和气门 等处，这种现象叫做积炭。积碳都 使发动机功率减小，经济性变差， 严重时还会导致发动机故障。
（2）排气管冒黑烟和“放炮”
过富油混合气燃烧不完全，废气中含 有大量未燃或正在燃烧的碳，所以从 排气管排出的废气中带有浓密的黑烟 ，在夜间还可看到排气管口排出长而 红的火舌。废气中剩余的可燃物质， 在排气管口与外界空气相遇，发生复 燃，产生一种类似放火炮的声音，这 种现象叫做排气管“放炮”。
莱康明IO-360-L2A 型发动机主要参数
额定功率 额定转速 气缸数量及布局 总容积 气缸内径 活塞行程 压缩比 点火次序 左、右磁电机 气门与摇臂间隙 燃油喷射器（燃调） 转速表 滑油系统参数 最小滑油压力 正常工作压力 最大滑油压力 正常工作温度 最大滑油温度 滑油量（运转时） 收油池最少安全滑油量 气缸头温度 最大气缸头温度 高性能巡航功率时 经济巡航功率 发动机重量及尺寸 发动机净重 发动机尺寸
03
发动机转速的影响
04
提前点火角
在一定的进气压力下 ，发动机转速增大， 气缸内湍流强度增强 ，火焰传播速度增大 ，燃烧时间缩短。
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。
航空活塞发动机的工作过程
航空活塞发动机的工作过程嘿，咱今天就来唠唠航空活塞发动机的工作过程哈。
你知道不，我有一次去参观航空博物馆，在那看到了一台航空活塞发动机。
哇塞，那家伙可真够大的！当时我就凑过去仔细瞅了瞅。
这航空活塞发动机工作起来可有意思啦！就像我们人跑步一样，先得吸气，发动机也是，把空气和燃料吸进来，就像我们大口吸气准备冲刺。
然后呢，这空气和燃料在里面就开始混合啦，就像我们把力量聚集起来一样。
接着，就“嘭”的一下点火啦，这就好比我们发力跑出去，产生了动力。
这动力推着活塞动起来，就跟我们的腿有节奏地迈动似的。
活塞来来回回地运动，就把这动力源源不断地传出来啦。
然后这发动机再把燃烧后的废气排出去，就像我们跑完步呼出一口气一样。
这一整套过程，就这么循环往复，让飞机能在天空中飞起来喽。
哎呀，我现在每次想到那次在博物馆看到航空活塞发动机，就觉得特别神奇，它的工作过程真的是太有趣啦！这不就是科技的魅力嘛，让我们能在天空中自由翱翔呀！
好啦，这就是我对航空活塞发动机工作过程的一点小感受，你们觉得有意思不？。
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。
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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)上的排列形式多为星形或V形。
常见的星形发动机有5个、7个、9个、
14个、18个或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、发电机等)。
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,依次是进气冲程、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,一般是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。
气缸内容积逐渐减少,混合气体受到活塞的强烈压缩。
当活塞运动到上死点时,混合气体被压缩在上死点和气缸头之间的小空间内。
这个小空间叫作“燃烧室”。
这时混合气体的压强加到十个大气压。
温度也增加到摄氏4OO度左右。
压缩是为了更
好地利用汽油燃烧时产生的热量,使限制在燃烧室这个小小空间里的混合气体的压强大大提高,以便增加它燃烧后的做功能力。
当活塞处于下死点时,气缸内的容积最大,在上死点时容积最小(后者也是燃烧室的容积)。
混合气体被压缩的程度,可以用这两个容积的比值来衡量。
这个比值叫“压缩比”。
活塞航空发动机的压缩比大约是5到8,压缩比越大,气体被压缩得越厉害,发动机产生的功率也就
越大。
压缩冲程之后是“冲程”,也是第三个冲程。
在压缩冲程快结束,活塞接近上死点时,气缸头上的火花塞通过高压电产生了电火花,将混合气体点燃,燃烧时间很短,大约0.015秒;但是速度很快,大约达到每秒30米。
气体猛烈膨胀,压强急剧增高,可达6O到75个大气压,燃烧气体的温度到摄氏2000到250O度。
燃烧时,局部温度可能达到三、四千度,燃气加到活塞上的冲击力可达15吨。
活塞
在燃气的强大压力作用下,向下死点迅速运动,推动连杆也门下跑,连杆便带动曲轴转起来了。
这个冲程是使发动机能够而获得动力的唯一冲程。
其余三个冲程都是为这个冲程作准备的。
第四个冲程是“排气冲程”。
冲程结束后,由于惯性,曲轴继续旋转,使活塞由下死点向上运动。
这时进气门仍旧关闭,而排气门大开,燃烧后的废气便通
过排气门向外排出。
当活塞到达上死点时,绝大部分的废气已被排出。
然后排气门关闭,进气门打开,活塞又由上死点下行,开始了新的一次循环。
从进气冲程吸入新鲜混合气体起,到排气冲程排出废气止,汽油的热能通过燃烧转化为推动活塞运动的机械能,带动螺旋桨旋转而作功,这一总的过程叫做一个“循环”。
这是一种周而复始的运动。
由于其中包含着热能到机械能的转化,所以又叫做“热循
环”。
活塞航空发动机要完成四冲程,除了上述气缸、活塞、联杆、曲轴等构件外,还需要一些其他必要的装置和构件。
(三)活塞式航空发动机的辅助系统
发动机除主要部件外,还须有若干辅助系统与之配合才能。
主要有进气系统(为了改善高空性能,在进气系统内常装有增压器,其功用是增大进气压
力)、燃油系统、点火系统(主要包括高电压磁电机、输电线、火花塞)、起动系统(一般为电动起动机)、散热系统和润滑系统等。