航空活塞发动机教案资料
航空活塞发动机
优化点火时间
通过调整点火时间，使燃 油在最佳时机点燃，提高 燃烧效率。
冷却系统优化
采用先进的散热技术
通过采用更高效的散热器和其他散热技术，降低活塞发动机的温度，提高其可 靠性。
优化冷却气流
通过调整冷却气流的方向和速度，使活塞发动机的冷却更加均匀和有效。
燃油效率提升
采用燃油直喷技术
通过将燃油直接喷入汽缸内部，提高燃油的利用率和燃烧效率。
技术挑战
高压比
活塞发动机的压比是有限的，因为过高的压缩比会导致爆 燃和不正常燃烧等问题。因此，提高活塞发动机的性能的 同时还需要解决高压比带来的问题。
高温与高压
活塞发动机在高温和高压力下运行，这会导致材料疲劳和 性能下降等问题。因此，需要研发具有更高耐温能力和抗 疲劳性能的材料。
燃油经济性
尽管活塞发动机的燃油经济性已经得到了很大提升，但是 还需要进一步降低油耗，提高活塞发动机的经济性。
气缸
是发动机的基本组成之一，用于封闭气体的空间，通常由铸铁或铝合金制成。活塞在气缸内来回运动，吸入和压 缩气体，推动曲轴转动。
活塞
是发动机的关键部件之一，它在气缸内来回运动，通过改变气体的压力和体积来产生动力。活塞通常由铸铁或铝 合金制成，表面覆盖有耐磨材料。
气阀与气门机构
气阀
是控制气体进入和排出气缸的部件，通常由金属材料制成，表面覆盖有耐磨材料。气阀由弹簧和凸轮 机构驱动，控制气体的进出。
05
03
可靠性
衡量活塞发动机在长时间运行下的稳 定性，与发动机的维护和零部件的可 靠性有关。
04
噪音水平
衡量活塞发动机产生的噪音，与发动 机的设计、运转速度和排气系统等有 关。
燃烧优化
01
航空发动机教学设计方案资料
教学重点
1.航空发动机的分类
2.活塞式发动机的工作原理
教学难点
活塞式发动机的四个工作过程，需学生结合动画图像，理清每个过程的特点才能掌握。
教学内容
1.简要复习飞机飞行原理，了解航空发动机在飞机飞行过程中所起的作用。
2.介绍航空发动机的发展历史及我国发动机的发展现状
3.说明航空发动机的分类原理，让学生牢记具体的分类情况。
（3）概要介绍发动机制造过程中的几大难点。
7分钟
3.说明航空发动机的分类原理，让学生牢记具体的分类情况。
（1）引入此章节，介绍航空发动机常见的分类原则有两种：按空气是否参加发动机工作和发动机产生推进动力的原理。
（2）详细讲解分类情况：
按是否需要空气分类
按产生推力的原理
13分钟
4.重点讲解活塞式发动机的结构特点、工作原理和性能指标，让学生能够熟练掌握活塞式发动机的工作过程。
《民航概论》课程教学设计方案
——航空发动机
教学学时
2学时
教学方法
讲授教材内容本源自授课内容为：1.航空器推进装置背景知识介绍
2. 6.1推进装置分类及特点
3. 6.2活塞式发动机
教学目标
航空活塞式发动机专业知识讲座
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。
发动机活塞课程设计
发动机活塞课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解发动机活塞的基本结构及其在发动机工作中的作用。
2. 学生能掌握活塞运动原理，了解活塞与连杆、曲轴之间的动力传递关系。
3. 学生能解释活塞环的作用，了解不同类型的活塞环及其适用范围。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析活塞在发动机中的运动过程，并绘制出简单示意图。
2. 学生能够通过实际操作，正确拆装发动机活塞，了解活塞的检查与维护方法。
3. 学生能够运用测量工具，对活塞相关尺寸进行测量，并判断其是否符合技术要求。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习发动机活塞，培养对汽车维修行业的兴趣，提高职业素养。
2. 学生在学习过程中，能够积极思考、主动探究，形成良好的学习习惯。
3. 学生能够认识到发动机活塞在汽车性能中的重要性，增强环保意识和责任感。
课程性质：本课程为汽车运用与维修专业课程，侧重于发动机活塞的结构、原理与维护。
学生特点：学生为中职一年级学生，具备一定的汽车基础知识，但对发动机活塞的了解较少。
教学要求：课程以理论与实践相结合的方式进行，注重培养学生的动手能力和实际操作技能。
教学过程中，教师应引导学生主动参与，激发学生的学习兴趣。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续课程打下坚实基础。
二、教学内容1. 发动机活塞结构认知- 活塞的组成部分及功能- 活塞裙、活塞销、活塞头的结构特点- 活塞环的类型及安装位置2. 活塞运动原理- 活塞在发动机工作循环中的运动过程- 活塞与连杆、曲轴之间的动力传递关系- 活塞行程与发动机性能的关系3. 活塞环的作用与选型- 活塞环的密封作用- 活塞环的材料与结构- 活塞环的选型原则4. 活塞的拆装与检查- 活塞拆装工具的使用方法- 活塞的拆装步骤及注意事项- 活塞及活塞环的检查方法5. 活塞的测量与判定- 活塞直径、活塞行程的测量方法- 活塞磨损、划伤的判定标准- 活塞修理与更换的依据本教学内容根据课程目标进行选择和组织，注重科学性和系统性。
无人机结构与系统 教案5-航空活塞发动机的构造(汽缸与曲拐机构)
航空电机技术基础课程（项目）授课教案
4、教师讲解：发动机由气缸、曲拐机构、减速器、气门机构、机匣和附件传动系统组成。
5、教师介绍气缸的工作条件，高温、高压、高速、高频，承受较大负荷，介绍气缸的构造。
6、教师介绍曲拐机构，讲解活塞的工作条件、活塞的构造、活塞销、涨圈，讲解连杆的类型以及各自的结构特征、主要功用，讲解曲轴的组成、曲轴的平衡。
7、教师介绍减速器，在功率较大的航空活塞式发动机上，需要安装减速器来限制螺旋桨的转速，以防止螺旋桨叶尖速度接近或者超过声速。
三、讨论：查阅航空活塞发动机相关书籍与视频，说出实验室航空活塞式发动机汽缸、曲拐机构的具体位置，工作原理（10’）
四、教学总结：（10’）
1、理解航空活塞发动机的汽缸、曲拐、减速器的工作环境、原理。
2、给出正确实现航空活塞发动机的汽缸、曲拐、减速器的注意事项。
航空活塞式发动机教学设计
航空活塞式发动机教学设计航空活塞式发动机是一种利用活塞往复运动产生动力的发动机，广泛应用于各种飞行器中。
它具有结构简单、维护方便、耐用可靠等优点，因此在民航、军航等航空领域中得到广泛应用。
下面我将就航空活塞式发动机的教学设计进行详细介绍。
一、教学目标1.了解航空活塞式发动机的工作原理和主要构造；2.掌握航空活塞式发动机的工作过程和循环过程；3.了解航空活塞式发动机的性能指标和应用领域；4.培养学生动手动脑能力和创新能力。
二、教学内容1.航空活塞式发动机的工作原理和主要构造；2.航空活塞式发动机的工作过程和循环过程；3.航空活塞式发动机的性能指标和应用领域；4.航空活塞式发动机的维护和故障排除。
三、教学过程1.导入：通过视频、图片等多媒体方式展示航空活塞式发动机的工作原理和主要构造，引发学生的兴趣和好奇心。
2.讲解：老师对航空活塞式发动机的工作原理和主要构造进行简要讲解，重点介绍活塞、气门、曲轴、燃油系统、点火系统等关键部件。
3.实践操作：老师组织学生进行实践操作，引导学生自己拆解和组装航空活塞式发动机的重要部件，并进行相关测量和检查工作。
4.讨论互动：学生将自己拆解和组装的航空活塞式发动机部件进行展示和讲解，同学们进行互动讨论，提出问题和疑惑。
5.探究实践：老师提供一些实际问题和情景，引导学生使用航空活塞式发动机的工作原理和知识进行分析和解决问题。
6.总结归纳：老师对本节课的内容进行总结归纳，重点强调航空活塞式发动机的重要性和应用领域，并激发学生对航空发动机技术的兴趣和热情。
四、教学评价1.观察评价：老师观察学生在实践操作环节的动手能力和操作技巧，以及对航空活塞式发动机工作原理理解和掌握的程度。
2.讨论评价：学生在探究实践环节中的互动讨论中展示的分析问题和解决问题的能力，以及对航空活塞式发动机的思考和发现。
3.作品评价：学生展示的拆解和组装航空活塞式发动机部件的作品，以及对航空活塞式发动机维护和故障排除的认识和掌握。
活塞发动机(M15)第三章
– 质量：进入气缸的气体质量减小。
3.1.2 进气门的早开晚关
为了增加进入气缸的气体量，在活塞从上死点下行开始进气行程之前，进 气门就打开了，直到活塞离开下死点，进入压缩行程的初期，进气门才完 全关闭。所以，在整个进气过程中，进气门是早开晚关的，曲轴转过的角 度大于180度。进气门早开晚关目的：增加进气量
•
燃烧过程第二阶段（显燃期）
– 第二阶段从气体压力开始显
著增大时开始，到气体压力 达到最大时结束。
– 活塞到达上死点后，曲轴转 到10°～15°时，燃气压力和 温度达到最大值，发动机的 功率增大。
•
燃烧过程第三阶段（后燃期）
– 第三阶段从气体压力达到最
大时开始,到混合气全部烧完 时结束。这个阶段的燃烧是
• 压缩过程是指混合气体在气缸内被活塞压缩的过程。 • 压缩过程的作用在于提高混合气体的压力和温度创造
良好的燃烧条件，使混合气体在较小的容积内燃烧后， 达到较高的压力和温度以增加气体膨胀时所作的功， 从而提高发动机的功率和经济性。
• 压缩过程从活塞在下死 点时开始，到活塞运行 到上死点时结束。
• 在这整个过程中，曲轴 转过了180度。
同开角： 同开角越大，充填量也越大。这是因为同开角大，气缸中废气 的吹除量大，进入气缸的新鲜混合气多。
3.1.4 进气过程的压容图 和进气功
(1)吸气式发动机进气过程压容图
上死点： Pe =（1.05～1.1）Po Te = 1000 ～1100K
下死点： Pe =（0.9～0.95）Po Te = 340 ～360K
要的新鲜混合气。 ·进气过程从进气门打开时开始，到进气门关 闭时结束。
第二章 航空活塞式发动机讲诉
现代航空活塞式发动机都采取利用高压电产生电火花的方 法来点燃混合气。 点火系统的功用，是产生高压电，并按点火次序将高压电 输往各气缸去点燃混合气。 点火系统由磁电机、电嘴、起动线圈、磁电机开关和控制 电门等组成。
四、冷却系统的组成及工作原理
冷却系统的功用，是保持发动机温度在适当范围内，以保 证发动机正常工作。 分类：气冷式、液冷式
第二章 航空活塞式 发动机
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
（一）主要机件
航空活塞式发动机 的主要机件包括气 缸、活塞、连杆、 曲轴、机匣和气门 机构等。
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。
贫油混合气 理论混合气 富油混合气
B 1 B 1 B 1
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
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
（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。
（三）余气系数
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。
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。 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。
活塞发动机概述
1.1 航空活塞发动机的分类和组成
航空活塞动机的类型
1.按所用燃料分：轻油、重油 2.按形成混合气方式分：汽化器式、直接喷射式 3.按混合气着火方法分：点燃式、压燃式 4.按冷却发动机方法分：气冷式、液冷式 5.按汽缸排列方式分：直列型、星型 6.按空气进入汽缸前是否增压分：吸气式、增压式 7.按曲轴和螺旋桨间有无减速器分：直接驱动式、非直接驱动式
星型
单排
双排
1.1 航空活塞发动机的分类和组成
航空活塞发动机的类型
1.按所用燃料分：轻油、重油 2.按形成混合气方式分：汽化器式、直接喷射式 3.按混合气着火方法分：点燃式、压燃式 4.按冷却发动机方法分：气冷式、液冷式 5.按汽缸排列方式分：直列型、星型 6.按空气进入汽缸前是否增压分：吸气式、增压式
V全
V燃
（a）进气行程 （b）压缩行程 （c）膨胀行程 （d）排气行程
1.进气行程： 作用：使汽缸内充满新鲜混合气。 起始：始于上死点始，止于下死点； 工作：开始时进气门打开，排气门关闭，压力、温度基本不变；结束时 进排气门都关闭； 曲轴转动情况：半圈（180°）。
（a）进气行程 （b）压缩行程 （c）膨胀行程 （d）排气行程
活塞销
活塞 涨圈
1.1 航空活塞发动机的分类和组成
曲轴：支承在机匣内，把活塞的直线运动转换为曲轴的旋转 运动，以带动螺旋桨旋转和其它附件工作。
1.1 航空活塞发动机的分类和组成 连杆：连接活塞和曲轴，来回传递活塞和曲轴的运动。
1.1 航空活塞发动机的分类和组成
气门机构：由曲轴带动，按照气缸的工作次序，控制进、排气 门适时地打开和关闭。
汽化器式
直接喷射式
1.1 航空活塞发动机的分类和组成
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排气口
电嘴孔 进气口
散热片
冷气嘴孔 气缸头
气缸筒
1.2 航空活塞式发动机的组成
气
缸
排
螺旋桨
列
旋转方向
次
序
1.2 航空活塞式发动机的组成
机匣：用来安装气缸、支承曲轴，并将所有的机件连接 起来，构成一台完整的发动机。
1.2 航空活塞式发动机的组成
支承曲轴、固定 气缸和部分气门
机构的零件
安装附件、附 件传动机构
1.1 航空活塞式发动机概述
汽化器式燃油系统简图
1.1 航空活塞式发动机概述
直接喷射式燃油系统简图
1.1 航空活塞式发动机概述
航空活塞式发动机（四行程）的类型
1.按所用燃料分：轻油、重油 2.按形成混合气方式分：汽化器式、直接喷射式 3.按混合气着火方法分：点燃式、压燃式 4.按冷却发动机方法分：气冷式、液冷式
航空活塞发动机
第一章 发动机的组成和工作原理
1.1 航空活塞式发动机概述
航
至今
由于造价低、易于维修等优点仍用于一些初级教练机和
空
小型运输机上，多为气冷式小功率活塞式发动机。
活 塞
20世纪40年代
飞机性能迅猛发展，速度达到700～800km/h，高度达 到10000m以上。
式
诸多原因决定了活塞式发动机+螺旋桨的推进模式的终结。
燃油系统 点火系统 润滑系统 冷却系统 起动系统
1.2 航空活塞式发动机的组成
二、工作系统
燃油系统
功用：储存点燃火油系和统向发动机连续供油。
供油过程中，将燃润油雾滑化系并统与空气均匀掺混成为新鲜
混合气之后，供入汽缸。
冷却系统
起动系统
1.2 航空活塞式发动机的组成
二、工作系统
燃油系统 点火系统 润滑系统
1.1 航空活塞式发动机概述
直列型
直立型
对立型
V型
W型
H型
X型
1.1 航空活塞式发动机概述
星型
单排
双排
1.1 航空活塞式发动机概述
航空活塞式发动机（四行程）的类型
1.按所用燃料分：轻油、重油 2.按形成混合气方式分：汽化器式、直接喷射式 3.按混合气着火方法分：点燃式、压燃式 4.按冷却发动机方法分：气冷式、液冷式 5.按汽缸排列方式分：直列型、星型 6.按空气进入汽缸前是否增压分：吸气式、增压式
电嘴孔
中央极 旁极
电嘴间隙
1.2 航空活塞式发动机的组成
保证发动机和 螺旋桨都在有 利转速上工作， 提高发动机功 率和螺旋桨工
作效率。
减速器
提高进气压力， 增加汽缸的充填 量，以增大发动 机的有效功率， 改善飞机的起飞 性能，改善混合 气的均匀程度。
增压器
1.2 航空活塞式发动机的组成
二、工作系统
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 。
1.1 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。
燃油系统 点火系统 润滑系统 冷却系统
功用：加强发动机的外部冷却。外部冷起却动和系滑油统系统的
内部冷却使发动机能够在允许的温度条件下正常运转。
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。
1.1 航空活塞式发动机概述
ASN-206
无
人
战
术
侦
察
可用于昼夜空中侦察、战场侦察、目标定位、炮火定位、
机 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
1.1 航空活塞式发动机概述
气冷式发动机
液冷式发动机
1.1 航空活塞式发动机概述
航空活塞式发动机（四行程）的类型
1.按所用燃料分：轻油、重油 2.按形成混合气方式分：汽化器式、直接喷射式 3.按混合气着火方法分：点燃式、压燃式 4.按冷却发动机方法分：气冷式、液冷式 5.按汽缸排列方式分：直列型、星型
程、功率为51hp的HS700型活塞式发动机。
1.1 航空活塞式发动机概述
航空活塞式发动机的类型
二行(冲)程发动机
四行(冲)程发动机
只是在过去的少 数飞机上采用过。
目前使用的全部航 空活塞式发动机。
1.1 航空活塞式发动机概述
航空活塞式发动机（四行程）的类型
1.按所用燃料分：轻油、重油 2.按形成混合气方式分：汽化器式、直接喷射式
1.1 航空活塞式发动机概述 初教六甲飞机——活塞六甲发动机
1.1 航空活塞式发动机概述 初教六甲飞机——活塞六甲发动机
星型、单排、九汽缸、气冷式的四行程航空活塞发动机
1.2 航空活塞式发动机的组成
组成
主要机件 工作系统
1.2 航空活塞式发动机的组成
一、主要机件
1.2 航空活塞式发动机的组成
功用：产生高压电，并将高压电依次接通各个汽缸的
电嘴，使电嘴产生电火花，将汽冷缸却中系的统新鲜混合气点燃。 起动系统
1.2 航空活塞式发动机的组成
二、工作系统
燃油系统
点火系统
润滑系统
功用：减轻发动机上各个冷相对却运系动统机件之间的摩擦，
加强发动机内部冷却等。
起动系统
1.2 航空活塞式发动机的组成
二、工作系统
曲轴：支承在机匣内，把活塞的直线运动转换为曲轴的旋转 运动，以带动螺旋桨旋转和其它附件工作。
1.2 航空活塞式发动机的组成
连杆：连接活塞和曲轴，连接活塞和曲轴，来回传递活塞和曲轴的运动。
副连杆
主连杆
1.2 航空活塞式发动机的组成
气缸：燃油和空气组成的混合气进行燃烧的地方。
1—气门机构 2—气缸 3—活塞 4—连杆 5—机匣 6—曲轴
1.2 航空活塞式发动机的组成
活塞：用来承受混合气燃烧后所产生的压力，在气缸内 来回移动作功。
1.2 航空活塞式发动机的组成
活塞：用来承受混合气燃烧后所产生的压力，在气缸内 来回移动作功。
活塞
活塞销
涨圈
1.2 航空活塞式发动机的组成
支承螺旋桨轴、 减速器等附件
连接发动机架、安 装增压器和进气管
1.2 航空活塞式发动机的组成
气门机构：由曲轴带动，按照气缸的工作次序，控制 进、排气门适时地打开和关闭。
推杆 推筒
摇臂
气门 弹簧
气门 凸轮盘
1.2 航空活塞式发动机的组成
电嘴：适时高压放电，点燃汽缸中的新鲜混合气。 电嘴亦称为火花塞。