活塞发动机

1/6下载文档可编辑

活塞式航空发动机

+

组成：

活塞式航空发动机

是一种往复式内燃机，

通过带动螺旋桨高速转

动而产生推力。主要由气缸、活塞、连杆、曲轴、进气活门和排气活

门等组成。

工作原理：

活塞式航空发动机一般用汽油作为燃料，每一循环包括四个冲

程，即进气冲程、压缩冲程、做功(膨胀）冲程、排气冲程。在进气

冲程，活塞从上死点运动到下死点，进气活门开放而

排气活门关闭，雾化了

的汽油和空气的混合

气体被下行的活塞吸

入气缸内。在压缩冲

程，活塞从下死点运动

到上死点，进气活门和

排气活门都关闭，混合气体在气缸内被压缩，在上死点附近，由装在

气缸头部的火花塞点火。在做功（膨胀）冲程，混合气体点燃后，具

有高温高压的燃气开始膨胀，推动活塞从上死点向下死点运动。在此

2/6下载文档可编辑

行程，燃烧气体所蕴含的内能转变为活塞运动的机械能，并有连杆传

给曲轴，成为带动螺旋桨转动的动力。在排气冲程，活塞从下死点运

动到上死点，排气活门开放，燃烧后的废气被活塞排出缸外。当活塞

到达上死点后，排气活门关闭，此时就完成了四个冲程的循环。

为满足功率要求，航空发动机一般都是由多气缸组合构成，多个

缸体同时工作带动曲轴和螺旋桨转动以产生足够动力。缸体的数量和

布置形式多种多样，但不管是哪种布置形式都必须保证活塞运动与曲

轴运动的协调，不能在运动中互相牵制。

3/6下载文档可编辑

活

塞

式

发

动机的运转速度很高，气缸内每秒钟要点火燃烧几十次。高温高压的

工作条件使得气

缸壁温度很高，

因此必须配备冷

却系统。最早活

塞发动机上采用

液体冷却，在

发动机外壳内有散热套，具有一定压力的冷却液在套内循环流动带走

热量。液体冷却系统因包括水箱、水泵、散热器和相应的管路系统等，

结构复杂而笨重，因此后来采用气体冷却系统。气冷式发动机气缸以

曲轴为中心，排成星形，气缸外面有很多散热片，飞行时产生的高速

气流将气缸壁的热量散去，达到冷却目的。

辅助系统：

进气系统：进气系统内常装有增压器来增大进气压力，以此改善高空

性能。

燃料系统：燃料系统由燃料泵、汽化器或燃料喷射装置等组成。燃料

泵将汽油压入汽化器，汽油在此雾化并与空气混合进入气缸。

4缸水平对置

6缸V形布置

2缸水平对置

4/6下载文档可编辑

点火系统：点火系统由磁电机产生的高压电在规定的时间产生电火

花，将气缸内的混合气体点燃。

冷却系统：发动机内燃料燃烧时产生的热量除转化为的动能和排出的

废气所带走的部分内能外，还有很大一部分传给了气缸壁和其他有关

机件。冷却系统的作用就是将这些热量散发出去，以保证发动机正常

工作。

启动系统：将发动机发动起来，需要借助外来动力，通常用电动机带

动曲轴转动使发动机启动。

定时系统：定时系统是由曲轴带动凸轮盘推动连杆和摇臂，定时将进

气活门和排气活门开启和关闭的系统。

主要性能指标：

活塞式发动机的主要要求是重量轻、功率大、尺寸小和耗油省等，

因此活塞式发动机的主要性能指标有以下几个：

发动机功率：

发动机可用于驱动螺旋桨的功率称为有效功率。

功率重量比：

发动机提供的功率和发动机重量之比。功率重量比越大，越有利

于改善飞机的飞行性能。

燃料消耗率：

燃料消耗率（耗油率）是衡量发动机经济性的一项指标。一般定

义为产生1KW功率在每小时所消耗的燃料的质量。

活塞发动机的发展在二战期间达到了顶峰，飞机喷气化以后用得

5/6下载文档可编辑

越来越少。在1000m高度上，816km/h的飞行速度已是活塞发动机的

极限飞行速度。由于活塞发动机功率小，重量大，外形阻力大，螺旋

桨高速旋转时效率低，且桨尖易产生激波，因此战后随着涡轮喷气、

涡轮螺桨和涡轮风扇发动机的发展，它逐渐退出了大中型飞机领域。

尽管活塞式发动机有如上致命弱点。但是对低速飞机而言，它具

有喷气式发动机无可比拟的优点，即效率高、耗油率低和价格低廉等。

另外，由于燃烧较完全，对环境的污染相对较小，噪音也比喷气发动

机小。因此，目前活塞式发动机在小型低速飞机上，如小型公务机、

农业飞机、支线和一些小型多用途运输机（森林灭火、搜索、救援和

巡逻等），仍被广泛地采用。

6/6下载文档可编辑

（学习的目的是增长知识，提高能力，相信一分耕耘一分收

获，努力就一定可以获得应有的回报）