活塞式航空發(fā)動機(jī)是一種燃燒汽油的往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，基本組件包括氣缸、活塞、連桿、曲軸、氣門機(jī)構(gòu)和機(jī)匣等。發(fā)動機(jī)工作時，曲軸不斷地做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，活塞在連桿的驅(qū)動下，在氣缸內(nèi)做上下移動的直線往復(fù)運(yùn)動。在氣缸頭上有一個進(jìn)氣活門和排氣活門，兩個氣門內(nèi)分別裝有可上下移動的進(jìn)氣閥和空氣閥。當(dāng)進(jìn)氣閥向下移動時，進(jìn)氣活門打開，空氣與汽油的混合物進(jìn)入氣缸；同樣，當(dāng)排氣閥向下移動時，排氣活門打開，氣缸內(nèi)燃燒過的氣體排出氣缸外。
氣缸是發(fā)動機(jī)的工作腔，油氣混合氣體在氣缸內(nèi)燃燒，產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)馔苿?a href="/hebeideji/6966420386285169831.html">活塞做直線運(yùn)動，并帶動曲軸旋轉(zhuǎn)。
活塞式發(fā)動機(jī)的功率質(zhì)量比可達(dá)1.1~1.5千瓦/千克以上，直到20世紀(jì)40年代中期以后，才逐步被渦輪式發(fā)動機(jī)取代。但由于這種發(fā)動機(jī)比較經(jīng)濟(jì)、可靠性高、噪音低，目前仍是一些輕型低速飛機(jī)的動力裝置。
簡介
發(fā)動機(jī)帶動空氣螺旋槳等推進(jìn)器旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推進(jìn)力(見航空發(fā)動機(jī))。
從1903年第一架飛機(jī)升空到第二次世界大戰(zhàn)末期，所有飛機(jī)都用活塞式航空發(fā)動機(jī)作為動力裝置。40年代中期在軍用飛機(jī)和大型民用機(jī)上燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)逐步取代了活塞式航空發(fā)動機(jī)，但小功率活塞式航空發(fā)動機(jī)比燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)，在輕型低速飛機(jī)上仍得到應(yīng)用。
工作原理
活塞式航空發(fā)動機(jī)是一種 4沖程、電嘴點(diǎn)火的汽油發(fā)動機(jī)。曲軸轉(zhuǎn)動2圈，每個活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動4次，每次稱1個沖程。4個沖程依次為吸氣、壓縮、膨脹和排氣，合起來形成1個定容加熱循環(huán)（見工程熱力學(xué)）。發(fā)動機(jī)熱效率與壓縮比和燃燒后工質(zhì)(工作介質(zhì))溫度有關(guān)。過大的壓縮比會使工質(zhì)的壓力和溫度過高，燃油可能在未被電嘴點(diǎn)火前就自動燃燒并形成爆震波（見燃燒學(xué)），引起汽缸局部過熱和增大零件負(fù)荷，降低發(fā)動機(jī)的可靠性。提高汽油的辛烷值（見航空燃油）是提高壓縮比、防止爆轟的有效措施。航空汽油的辛烷值一般在 100以上。每個汽缸能發(fā)出的功率受到工質(zhì)溫度的限制。每升活塞排量發(fā)出的功率稱為升功率，一般為22～44千瓦（30～60馬力），個別發(fā)動機(jī)可達(dá)59千瓦（80馬力），活塞排量是指活塞在汽缸內(nèi)自最下端移至最上端所掃過的容積。
結(jié)構(gòu)和分類
活塞式發(fā)動機(jī)主要由曲軸、連桿、活塞、汽缸、分氣機(jī)構(gòu)和機(jī)匣等部件組成（圖1 ）。發(fā)動機(jī)前部有減速機(jī)，以降低輸出軸的轉(zhuǎn)速。大多數(shù)發(fā)動機(jī)在機(jī)匣后部裝有增壓器以提高發(fā)動機(jī)高空性能。
按汽缸的冷卻方式發(fā)動機(jī)分為液冷式和氣冷式兩種。早期飛機(jī)的飛行速度很低，多采用液冷式發(fā)動機(jī)。隨著飛行速度的提高，可以利用高速氣流直接冷卻汽缸，氣冷式發(fā)動機(jī)遂得到廣泛應(yīng)用。發(fā)動機(jī)按汽缸排列形式又分為星型和直列型。星型發(fā)動機(jī)汽缸以曲軸為中心沿機(jī)匣向外呈輻射狀均勻排列，有單排和雙排等形式。直列式發(fā)動機(jī)汽缸沿機(jī)匣前后成行排列，有對缸、工字型、V型等排列形式，以星型和V型用得較多。有時按供油方式不同又將發(fā)動機(jī)分為化油器式和直接注油式兩種，其中直接注油式應(yīng)用較廣泛。
性能
活塞式航空發(fā)動機(jī)的性能通常用轉(zhuǎn)速特性、螺旋槳特性和高度特性表示。油門全開或進(jìn)氣壓力維持不變時，發(fā)動機(jī)的功率和耗油率隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系稱為轉(zhuǎn)速特性，又稱外部特性。在發(fā)動機(jī)上安裝定距螺旋槳時，發(fā)動機(jī)功率和耗油率隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系稱螺旋槳特性。這時轉(zhuǎn)速的改變是靠控制油門桿實(shí)現(xiàn)的。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不變時，功率和耗油率隨飛行高度的變化關(guān)系稱為高度特性。由圖2 看出，由于有增壓器對吸入空氣增壓，在某一高度以下可保持進(jìn)氣壓力恒定，而大氣溫度又隨高度增加而下降，所以在此高度以下發(fā)動機(jī)的功率仍隨高度增加而略有增加。這個高度稱額定高度。在額定高度以上發(fā)動機(jī)功率隨高度增加而下降。
參考資料 >