《航空器系統與動力裝置》?精品課件合集第10

章航空動力裝置概述及活塞發動機10.1航空發動機概述10.2航空活塞式發動機的分類、基本組成及工作情形10.3航空活塞式發動機的主要性能指標與常見工作狀態10.4航空活塞式動力裝置的附件系統航空發動機概述航空活塞式發動機航空噴氣式發動機航空發動機主要的性能參數包括等。指航空發動機產生的推力與自身重量的比值，它反映了航空發動機單位重量所產生的推力，該值越大，說明同樣重量的航空發動機能產生更大的推力，或說明產生相同的推力航空發動機的重量就越輕。對航空活塞式發動機，常用重功比來衡量航空發動機的：指航空發動機在單位時間產生單位推力（功率）所消耗的燃油量，目前常用的單位是kg/（kgf·h）。：指快推油門時航空發動機推力（或功率）上升的快慢程度，通常以慢車轉速增加到最大轉速所需的最短時間來衡量；時間短，加速性好，反之則差。：指航空發動機的性能隨飛行高度增加而下降的程度。：指航空發動機在各種工作條件和外界環境下，在規定的壽命期內完成其規定性能的能力。：指航空發動機在每1

000飛行小時中因航空發動機本身故障引起的空中停車次數，單位為“次/1000飛行小時”。：指航空發動機每1

000飛行小時中因航空發動機本身的故障而造成提前更換航空發動機的次數（不是計劃之內的換發次數），單位為“次/1000飛行小時”。續表：指航空發動機在規定的條件下（包括維修等級，人員技術水平與資源等），在規定的時間內，按規定的程序和方法進行維修時，保持或恢復航空發動機性能的能力。：航空活塞式發動機與早期的航空噴氣式發動機常用翻修壽命和總壽命。：指新航空發動機出廠到第一次翻修或兩次翻修之間人為規定的航空發動機可工作時間。：主要以航空發動機工作小時數或循環次數表示。1903年，萊特兄弟完成了人類歷史上第一架有動力、載人、穩定、可操縱的重于空氣的飛行器的首次成功飛行。隨后約10年時間，由于人們主要探索帶動力飛行器的操縱性和穩定性問題。在1937年英國人惠特爾和德國人歐海因均單獨完成了世界上首臺航空燃氣渦輪發動機的設計和制造。1939年第一架采用歐海因設計的航空發動機的飛機He178試飛成功，揭開了“噴氣時代”的序幕。20世紀50年代到60年代航空渦輪噴氣式發動機發展達到高峰。......航空器及飛航空活塞式發動機的分類、基本組成及工作情形機發展概述汽化器式航空發動機中裝有

，燃油與空氣可在汽化器內根據航空發動機各工作狀態所需組成足夠均勻的混合氣，然后再進入航空發動機氣缸中燃燒。直接噴射式航空發動機中裝有 ，同樣可根據航空發動機各工作狀態所需，將適量的燃油直接噴入氣缸，與適量的空氣在氣缸內形成混合氣。。。然后，冷氣冷式航空發動機液冷式航空發動機則卻液再將所吸收的熱量散入周圍大氣中。氣冷式航空發動機液冷式航空發動機吸氣式航空發動機工作時，外界的空氣直接被吸入氣缸。增壓式航空發動機裝有增壓器，航空發動機工作時，空氣先經過增壓器將壓力提高，然后再進入氣缸。直列型航空發動機的氣缸在機匣上從前到后排列成行。按行數的多少及排列的形狀，通常可分為 等形式。對立型航空發動機W型航空發動機星型航空發動機的氣缸沿機匣的周圍均勻排列，從航空發動機的正面看，氣缸以曲軸為中心，向外依輻射狀安裝。按氣缸的排數不同，又可分為 兩種。星型航空發動機按使用的燃料類型劃分主要有使用 兩種活塞式發動機。目前廣泛使用的活塞式發動機采用的燃料主要為航空汽油TAE

CENTURION

2.0發動機航空活塞式發動機運轉時，氣缸內不斷地進行著氣體的新陳代謝，氣門機構的作用就是控制氣門的開啟和關閉，以保證新鮮混合氣（或空氣）在適當的時機進入氣缸，和保證燃燒做功后的廢氣適時地從氣缸中排出。大功率的航空活塞式發動機一般還安裝有 。曲拐機構氣門機構航空活塞式發動機工作時，熱能轉化為機械能是通過氣體的膨脹來實現的。的理想循環就是奧托循環。的理想循環就是狄賽爾循環。奧托循環狄賽爾循環根據奧托循環和狄賽爾循環，航空活塞式發動機實際工作時，是一次接一次地將燃油燃燒后放出的 的。四行程航空活塞式發動機的工作原理：使氣缸內充滿新鮮混合氣。進氣行程開始時，活塞位于上死點，進氣門打開，排氣門關閉。：對氣缸內的新鮮混合氣進行壓縮，為混合氣燃燒后膨脹做功創造條件。壓縮行程開始時，活塞位于下死點，進、排氣門都關閉著。：使燃油的熱能轉換為機械能。膨脹行程開始時，活塞位于上死點，進氣門和排氣門仍然關閉著。：將廢氣排出氣缸，以便再次充入新鮮混合氣。排氣行程開始時，活塞位于下死點，排氣門打開，進氣門仍然關閉著。排氣行程結束后，又重復進行進氣行程、壓縮行程……從進氣行程開始到排氣行程結束，活塞運動了4個行程，完成了一個工作循環。：五缸星型航空發動機的工作情形水平對置六缸航空發動機的工作情形航空活塞式發動機的主要性能指標與常見工作狀態航空活塞式發動機在工作時，首先由燃油燃燒釋放出熱能，此熱能通過活塞的移動轉變為機械能。1）進氣壓力和進氣溫度某吸氣式航空活塞式發動機的進氣情形某增壓式航空活塞式發動機的進氣情形進氣壓力表與燃油流量表轉數表燃油在燃燒時，首先必須與空氣組成混合氣，而表示混合氣成分的就是混合氣余氣系數，它是指。，即α＜1時，有L實＜L理，說明實際投入燃燒的空氣量小于理論所需空氣量，燃燒后氧氣不足，燃油多余，燃油得不到完全燃燒，這種混合氣稱為富油混合氣。若余氣系數比1小得越多，混合氣越富油，燃油完全燃燒程度越低。，即α＞1時，有L實＞L理，顯然，這種混合氣中燃油均能完全燃燒，而氧氣有富余，這種混合氣叫貧油混合氣，若余氣系數比1大得越多，混合氣就越貧油。，即α＝1時，有L實＝L理，說明實際提供的空氣量正好滿足燃油完全燃燒的要求，燃燒后，既無多余的氧氣，也無多余的燃油，這種混合氣叫理論混合氣。氣缸頭溫度表和排氣溫度表。，對吸氣式航空活塞式發動機，對增壓式航空活塞式發動機，當高度大于或小于額定高度時，有效功率都要減小。滑油溫度的高低主要影響的是航空發動機工作時，機械傳遞過程中能量的損失情況。航空發動機每小時消耗的燃油重量，叫燃油消耗量，用 表示，單位是kg/h。當兩臺航空發動機發出同樣功率時，燃油消耗量小的航空發動機，顯然比燃油消耗量大的航空發動機經濟。試驗證明，當混合氣的余氣系數接近于 （α＝1.05～1.10）時，燃油燃燒最完全，熱損失最小，燃油消耗率也就最小。對吸氣式航空活塞式發動機，隨著飛行高度的增加，燃油消耗率是增大的；而對增壓式航空活塞式發動機，在額定高度上飛行時，燃油消耗率是最小的，當高度大于或小于額定高度時，燃油消耗率都要增加。當滑油溫度保持為某一適當范圍內，燃油消耗率最小，而當溫度升高或減小時，燃油消耗率都會增加。。反之，加速性就越好。加速時，當企圖很快地增加航空活塞式發動機的轉速及功率而猛推油門時，由于空氣與燃油慣性的差異，會造成氣缸內混合氣嚴重的貧油。：航空活塞式發動機在地面用最大進氣壓力和最大轉速工作的狀態。：在設計時所規定的基準工作狀態。額定功率比最大功率通常小10%～20%，額定轉速比最大轉速小100～200

r/min。：飛機作巡航飛行時，航空活塞式發動機所使用的工作狀態。巡航工作狀態包括最大航程巡航工作狀態和最長續航時間巡航工作狀態。慢車工作狀態航空活塞式發動機在地面以的狀態。航空活塞式發動機在實際使用中，如果混，經濟性變差，氣缸頭溫度降低，航空活塞式發動機振動。壓縮過程中，如果在電嘴跳火花以前，混合氣溫度已達到著火溫度，混合氣就要自行燃燒。這種發生在點火以前的自燃現象叫早燃。引起早燃的 主要是 。：在一定的條件下，氣缸內混合氣的正常燃燒遭到破壞，在未燃混合氣的局部地區出現具有爆炸性的燃燒現象，叫作 。爆震發生后，氣缸內局部溫度急劇升高。爆震產生的 是。爆震示意圖以下幾點：按規定使用燃油，切忌使用辛烷數和級數低于規定值的燃油，向油箱加油時必須檢查所加油料是否符合規定。操縱使用航空活塞式發動機時，不可使進氣溫度過高；同時應按規定使用進氣壓力，使用最大進氣壓力的時間不超過規定。航空活塞式發動機在小轉速工作時，不應使用大的進氣壓力，以免燃氣壓力過高發生爆震。航空活塞式發動機溫度不能過高，尤其不能超過規定值。航空活塞式發動機在大功率狀態工作的時間不能太長，以免航空活塞式發動機過熱。。防（5）避免航空活塞式發動機積炭，止積炭，應使混合氣不要過富油。航空活塞式動力裝置的附件系統：向航空活塞式發動機供給適量的燃油，并促使燃油霧化、汽化，以便與空氣均勻地混合，組成混合比適當的混合氣，滿足航空活塞式發動機在各種工作情況下的需要。：注意：加油時應防止加錯油。航空活塞式發動機工作時，燃油選擇開關應打開，停車后應關閉。油門桿、混合比桿使用時應嚴格按飛行手冊的規定，操縱動作應柔和。飛行中，應密切注意汽油壓力表（或燃油流量表）以及排氣溫度表（或氣缸頭溫度表）的指示，了解航空活塞式發動機燃油系統的使用情況。：按規定的氣缸點火次序，適時地產生高強度的電火花，點燃混合氣。點火系統由磁電機、電嘴、磁電機開關、高壓導線等組成。磁電機由外殼、磁鐵轉子、軟鐵架、軟鐵心、線包（包括一級線圈和二級線圈）、斷電器、電容器和分電器等組成。電嘴的作用是將磁電機或起動線圈產生的高壓電經高壓導線輸送來以后，在中央極與旁極之間的間隙（叫電嘴間隙）處產生電火花，從而點燃混合氣。磁電機開關安裝在座艙內，是用來控制磁電機產生或不產生高壓電的部件，它由外殼、轉柄和刻度盤等組成。：借轉速較大的旋轉機件（如曲軸等），將滑油潑濺到摩擦面上去的潤滑方式。：滑油經油泵加壓后，沿專門的油路流至各摩擦面上去的潤滑方式。航空活塞式發動機；。潤滑系統通常由等組成。滑油溫度的高低要影響到滑油黏度的大小，從而影響到航空活塞式發動機的正常潤滑。：用來降低滑油溫度，使之保持在規定的范圍內。散熱片用來增大散熱空氣與氣缸外壁的接觸面積，當空氣流過氣缸周圍時，熱量即經散熱片隨氣流散走。當空氣流過航空活塞式發動機時，氣缸前部壁面直接與空氣相接觸，散熱情況較好，而氣缸后部壁面背著氣流，散熱不良，為了保證氣缸前后壁面散熱比較均勻，在氣缸周圍裝有導風板，同時，導風板還可以減少氣缸后面的渦流，從而減小航空活塞式發動機的迎面阻力。整流罩外部呈流線型，內部入口呈擴散形，因而它可以減少或消除航空活塞式發動機后面的渦流和氣流分離現象，減小飛行阻力。散熱空氣的流動情形航空活塞式發動機整流罩及魚鱗板氣缸頭溫度的高低，取決于氣缸內燃氣傳給氣缸壁的熱量和散熱空氣所能帶走的熱量。。地面試車時，飛機沒有前進速度，航空活塞式發動機完全靠螺旋槳打來的空氣進行散熱。起飛與爬高時，航空活塞式發動機使用轉速和進氣壓力較大，而飛機前進速度又較小，氣缸頭溫度易于過高。下滑與著陸時，航空活塞式發動機使用的轉速和進氣壓力較小，而前進速度又較大，氣缸頭溫度易于過低。要使航空活塞式發動機能夠轉動起來，。航空活塞式發動機起動時，由于轉速太小，汽化器或壓力油泵還不能供給所需的混合氣，磁電機也不能產生足夠的高壓電。起動前注油要適量。扳轉螺旋槳應按規定。航空活塞式發動機爆發后30

s內，如滑油壓力達不到規定的數值，應立即關車，并查明原因。發生汽化器回火、放炮時，應連續短促地前后活動油門桿，嚴重時，則應立即停車檢查。。當航空活塞式發動機由于過富油而不爆發時，可將油門桿推向前，待航空活塞式發動機爆發后再迅速拉回。起動時，拉、壓起動操縱開關，應平穩迅速，以保證接觸良好； 。起動時，應嚴格按照起動條例和規定的口令、信號進行聯絡。螺旋槳的：螺旋槳旋轉平面和槳葉弦線構成的夾角。：槳葉迎角（又稱迎角）是槳葉弦線和相對風的夾角。槳葉角槳葉攻角與槳葉角：螺旋槳的效率是螺旋槳的推進功率（螺旋槳拉力乘以飛行速度）和提供給螺旋槳的軸功率之比。當螺旋槳旋轉通過空氣時，類似于飛機機翼產生升力原理一樣，在槳葉的葉背部即螺旋槳前面將會產生低壓區。產生拉力的大小取決于：螺旋槳效率與迎角的關系空氣流過螺旋槳綜合示意圖航空發動機工作時，曲軸帶動螺旋槳不斷旋轉，航空發動機轉速變化的情況，是由螺旋槳軸的旋轉力矩和螺旋槳的阻力力矩的大小來確定的。螺旋槳變距需要變距動力，，。順槳與正常飛行時槳葉角位置對比螺旋槳順槳（正面視圖）正/負槳葉角由于螺旋槳是變大距還是變小距，主要取決于變距機構油路的連通情況，而油路的連通情況，就是 的。