航空活塞动力装置

航空活塞动力装置（考试知识点）

绪论

发动机是一种将某种能量转换成机械功的动力装置。

热力发动机是将燃料的热能转换成机械功的动力装置。

航空发动机分为两大类型：航空活塞发动机和航空喷气发动机。

航空活塞发动机具有低速经济性好，工作稳定性好的优点；但也存在着重量功率比大，高空性能速度性能差的缺点。

喷气发动机具有重量轻，推力大，高空性能、速度性能好的优点；但也存在着经济性较差的缺点。

航空活塞发动机应满足下列基本性能要求：

1. 发动机重量功率比小

2. 发动机燃油消耗率低

3. 发动机尺寸要小

4. 发动机可靠性要好

5. 发动机的使用寿命要长

6. 发动机要便于维护

第一章 航空动力装置的基础知识

第一节 气体、气流的基础知识

分子本身只有质量而不占有体积，分子间不存在吸引的气体叫理想气体。

气体的比容的定义是：单位质量的气体所占有的容积，以符号

ν表示。m V =ν 华氏温度与摄氏温度的换算关系为)32(95,3259F -=+=F t t

热力学温度与摄氏温度的换算关系为：T=t+273

按一定的过程将气流阻滞到速度为零时的气流的参数叫做滞止参数。

对于亚音速气流（M<1），当流过收敛型管道时，随着截面积A 的减小，流速C 升高，同时伴随压力、温度降低；当流过扩散型管道时，截面积A 增大，流速C 减小，同时伴随压力、温度升高。

对于亚音速气流（M>1），当流过收敛型管道时，随着截面积A 的减小，流速C 也减小，同时伴随压力、温度升高；当流过扩散型管道时，截面积A 增大，流速C 升高，同时伴随压力、温度降低。

第二节 燃烧的基础知识

航空发动机目前都采用航空汽油和航空煤油作为燃料，用空气作为氧化剂。

余气系数就是混合气中实际空气量与理论空气量的比值，用α表示，即理

实L L =α 油气比是混合气中燃料的质量与空气质量的比值，用C 表示，即：空气燃油m m =

C

1kg燃料完全燃烧后，将燃烧产物冷却到起始温度，所放出的热量，叫做燃料的热值，单位为千焦耳/千克燃料。

从图中可以看出：当余气系数大于1过多

时，尽管燃料可以完全燃烧，但由于剩余的空气

较多，燃料释放出的热量被多余的空气吸收，最

终使混合气发热量减小；当余气系数小于1过

多时，因氧气不足，燃料不能完全燃烧，同时

多余的燃料也将吸收热量，所以混合气的发热

量减小。实验证明，只有当余气系数稍小于1

时（约为0.97），混合气的放热量最大。

影响火焰传播速度的因素：

1.混合气的性质

2.混合气的余气系数

3.混合气的初温、初压

4.气流的紊流强度

5.点火能量

第三节奥托循环及热力学第二定律

奥托循环由绝热压缩过程1-2、等容加热2-3、绝热

膨胀3-4和等容放热4-1组成。

在这个过程中，发动机对工质做功，气体压力、温度

升高，为气体燃烧、膨胀做准备。然后进行等容加热，实

际上是燃料燃烧释放出热能的过程，气体温度、压力急剧

升高，为膨胀做功准备条件。然后进行绝热膨胀，在这个

过程中，工质推动活塞做功，气体压力、温度降低。最后

气体进行等容放热过程，工质向外界放出热量，气体温度、

压力降低，直到恢复到原来状态为止。这样，工质就完成

了一个循环。

热力学第二定律也可表述为：“要制成只从一个热源吸收热量并把它全部转换成机械功的发动机是不可能的。”

第二章航空活塞发动机的组成及工作

第一节航空活塞发动机的概述

根据混合气形成方式的不同，航空活塞发动机可分为汽化器发动机和直接喷射式发动机。

根据发动机冷却方式的不同，航空活塞发动机可分为气冷式发动机和液冷式发动机。

按汽缸排列方式的不同，可把航空活塞发动机归纳为直列型和星型两类。

根据空气在进入汽缸之前是否增压，航空活塞发动机分为增压式发动机和吸入式发动机。

根据发动机曲轴与螺旋桨间是否带有减速器，航空活塞发动机可分为直接驱动式发动机和非直接驱动式发动机。

装在国产运五飞机上的活塞五型航空活塞式发动机，其全称为：九缸、星型、气冷式、汽化器式、增压式、非直接驱动活塞发动机。

航空活塞发动机的主要机件包括汽缸、活塞]连杆、曲轴、气门机构、机匣等

上死点：活塞顶距曲轴旋转中心最远处的位置。

下死点：活塞顶距曲轴旋转中心最近处的位置。

在一次进气过程中，进入一个汽缸的气体重量叫填充量，用充G 表示。 发动机通常在排气装置中装有热交换器，利用废气的能量来加温空气，供机舱取暖、除冰等

压缩比的定义是汽缸总容积总V 与燃烧室容积燃V 之比，即：燃总/V V =ε

隐燃期是从电嘴开始产生电火花到气体压力显著增大时

的阶段。

显燃期是从混合气燃烧后气体开始显著增大到气体压力

最高时的阶段。

残余燃烧期是从气体压力最高点起到新鲜混合气全部燃

烧完止。

发动机对燃烧的要求： 1.燃烧要迅速

2.燃烧要完全

从图中可以看出，当混合气余气系数为0.8 ~0.9时，火焰

的传播速度最大；当余气系数偏离这个数值是火焰传播速度

都要减小；当余气系数小于0.4（称为富油极限）或大于1.3

（成为贫油极限）时，混合气便不能燃烧。因此，为了缩短

燃烧过程进行的时间，混合气的余气系数应选择在0.8~0.9之

间。