第二章 航空活塞式发动机汇总
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航空活塞式发动机组成及工作原理首先是吸气过程。
活塞在曲轴的推动下向下运动,气缸内的活塞腔体积增大,气门打开,进气门使气缸内形成负压,外界空气通过进气口进入气缸,充满活塞腔。
接下来是压缩过程。
活塞开始向上运动,气门关闭,气缸内的空气被压缩,体积减小,压力增大。
这个过程使得气体的温度和密度都增加。
然后是燃烧过程。
当活塞运动到最高点时,燃油会被注入到气缸中,同时点火系统点燃混合物。
混合物的燃烧释放出大量的热能,使得气体的温度和压力继续上升。
最后是排气过程。
经过燃烧后,气体的压力降低,活塞开始向下运动,废气通过排气门排出气缸,完成一个工作循环。
1.活塞:活塞是发动机的关键部件之一,它在气缸内做往复运动,将热能转化为机械能。
2.气缸:气缸是活塞运动的容纳空间,也是燃烧和膨胀气体的工作区域。
3.曲轴:曲轴通过连杆与活塞相连,将活塞的往复运动转化为旋转运动,提供动力给飞机的其他部件。
4.连杆:连杆连接活塞和曲轴,将活塞的往复运动传递给曲轴。
5.气门:气门控制进气和排气过程。
进气门负责将新鲜空气引入气缸,而排气门则负责排出废气。
6.点火系统:点火系统用来点燃燃油混合物,引发燃烧过程。
7.燃油系统:燃油系统将燃油供给到气缸中,以供燃烧过程使用。
总结起来,航空活塞式发动机通过气缸内的往复活塞运动将热能转化为机械能。
它包括活塞、气缸、曲轴、连杆和气门等组成部件,通过吸气、压缩、燃烧和排气四个循环过程实现燃料的燃烧,并产生动力供给飞机驱动其他部件。
航空活塞式发动机是一种复杂的机械系统,其中每个部件都扮演着重要的角色,保持其正常工作和维护是确保发动机运行的关键。
航空活塞式发动机组成及工作原理航空活塞式发动机是利用汽油与空气混合,在密闭的容器(气缸)内燃烧,膨胀作功的机械。
活塞式发动机必须带动螺旋桨,由螺旋桨产生推(拉)力。
所以,作为飞机的动力装置时,发动机与螺旋桨是不能分割的。
(一)活塞式发动机的主要组成主要由气缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构、螺旋桨减速器、机匣等组成。
气缸是混合气(汽油和空气)进行燃烧的地方。
气缸内容纳活塞作往复运动。
气缸头上装有点燃混合气的电火花塞(俗称电嘴),以及进、排气门。
发动机时气缸温度很高,所以气缸外壁上有许多散热片,用以扩大散热面积。
气缸在发动机壳体(机匣)上的罗列形式多为星形或者V形。
常见的星形发动机有5个、7个、9个、14个、18个或者24个气缸不等。
在单缸容积相同的情况下,气缸数目越多发动机功率越大。
活塞承受燃气压力在气缸内作往复运动,并通过连杆将这种运动转变成曲轴的旋转运动。
连杆用来连接活塞和曲轴。
曲轴是发动机输出功率的部件。
曲轴转动时,通过减速器带动螺旋桨转动而产生拉力。
除此而外,曲轴还要带动一些附件(如各种油泵、发机电等)。
气门机构用来控制进气门、排气门定时打开和关闭。
(二)活塞式发动机的原理活塞顶部在曲轴旋转中心最远的位置叫上死点、最近的位置叫下死点、从上死点到下死点的距离叫活塞冲程。
活塞式航空发动机大多是四冲程发动机,即一个气缸完成一个循环,活塞在气缸内要经过四个冲程,挨次是进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。
发动机开始时,首先进入“进气冲程”,气缸头上的进气门打开,排气门关闭,活塞从上死点向下滑动到下死点为止,气缸内的容积逐渐增大,气压降低——低于外面的大气压。
于是新鲜的汽油和空气的混合气体,通过打开的进气门被吸入气缸内。
混合气体中汽油和空气的比例,普通是1比15即燃烧一公斤的汽油需要15公斤的空气。
进气冲程完毕后,开始了第二冲程,即“压缩冲程”。
这时曲轴靠惯性作用继续旋转,把活塞由下死点向上推动。
这时进气门也同排气门一样严密关闭。
第 3 章飞机动力系统3.1 航空发动机的分类为飞机提供动力、推动飞机前进的装置称为动力系统/装置,它包括航空发动机及其辅助系统。
发动机式飞机上的动力的来源,它对飞机的飞行性能又极其重要的影响。
人们形象地称其为飞机的心脏。
航空发动机可以分为三种类型:1. 活塞式航空发动机:早期在飞机或直升机上应用的航空发动机,用它带动螺旋桨或旋翼。
(图)2. 燃气涡轮发动机:是现代飞机和直升机上应用最广的发动机。
它包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机。
(图)3. 冲压发动机:特点是无压气机和燃气涡轮,进入燃烧室的空气是利用高速飞行时的冲压作用来增压的。
(图1,2)3.2 活塞式航空发动机3.2.1 活塞式发动机的原理为航空器提供飞行动力的往复式内燃机称为活塞式发动机。
活塞式发动机不能直接产生使飞机前进的推力或拉力,必须带动螺旋桨(飞机)或旋翼(直升机),前者产生拉力或推力,后者产生升力和拉力。
空气螺旋桨产生推力或拉力的工作原理与机翼类似。
(附:螺旋桨的运动、螺旋桨的变距)活塞式发动机由汽缸、活塞以及把活塞的往复运动转变为曲轴旋转运动的曲柄连杆机构等主要部分组成。
活塞式发动机由四个行程构成一个工作循环。
3.2.2 活塞式发动机的辅助系统活塞式航空发动机的辅助系统主要包括:(1) 燃料系统,(2) 点火系统,(3) 滑油系统,(4) 冷却系统(附:气冷式星形活塞发动机),(5) 启动系统,(6) 定时系统。
3.2.3 活塞式发动机的主要性能参数1. 发动机功率:可用于驱动螺旋桨的功率。
从200kW到3500kW不等。
2. 耗油率/燃料消耗率:发动机产生单位功率(1kW 或1hp)在单位时间内(1h)的燃油消耗量。
先进活塞发动机的耗油率在0.28kg/kw/h或0.21kg/hp/h。
3. 加速性:从最小转速加速到最大转速所需的时间。
良好的加速性可提高飞机的机动性能。
此外,还要求活塞式航空发动机具有良好的维修性、高可靠性、长寿命、小的重量和迎风面积等。
航空活塞式发动机组成及工作原理在活塞式发动机中,气缸是一个长形的金属筒体,通常由铝合金制成。
它是发动机内部燃烧室的一部分。
活塞是气缸内上下运动的金属筒体,通常由铝合金制成。
活塞通过一个连接杆与曲轴相连,当活塞上下运动时,连杆将运动转化为旋转运动。
工作原理:1.进气冲程:活塞向下运动,气缸内空气通过气门进入燃烧室。
通常情况下,每个活塞在工作周期内都会进行两个进气冲程。
2.压缩冲程:活塞向上运动,将气缸内的空气压缩。
同时,气门关闭,防止气体逆流。
3.点火和燃烧:当活塞达到最高点时,点火系统将火花引燃压缩的混合气体燃烧。
燃烧过程中,高温高压气体迅速膨胀,推动活塞向下运动。
4.排气冲程:活塞再次向上运动,将排出的废气通过排气门排出气缸。
上述四个冲程构成了活塞式发动机的工作周期,也被称为“四冲程循环”。
每个活塞每转一圈执行一次工作周期,将内燃能量转化为机械能。
这种工作原理使得活塞式发动机具有高效率和高功率输出的特点。
航空活塞式发动机的燃料供应系统通常采用喷射式供油系统,以确保燃料均匀喷入燃烧室。
点火系统负责在燃烧室内引燃燃料混合物,产生爆炸压力。
排气系统用于排出燃烧后的废气。
为了保持发动机的稳定性和高效性,活塞式发动机通常还配备有冷却系统和润滑系统。
总的来说,航空活塞式发动机通过将燃料燃烧产生的气体膨胀驱动活塞运动,将化学能转化为机械能。
它是航空领域中常见的发动机类型之一,具有重量轻、功率大、可靠性高的优点,被广泛应用于小型飞机、直升机和无人机等航空器上。
航空活塞动力装置知识点整理资料全是所需知道的内容,不分重点绪论发动机定义:发动机是一种将某种能量转化成机械功的动力装置。
(属于热机)航空发动机分为航空活塞发动机和航空喷气发动机航空活塞发动机是由气缸内燃料放出的热能通过曲轴输出扭矩,带动螺旋桨转动,产生推力。
优点:低速经济性好,工作稳定性好。
缺点:重量功率比大,高空性能、速度性能差。
航空喷气发动机是将燃料在燃烧室内连续燃烧释放出的热能转换成气体动能,从发动机高速喷出,产生推进力的动力装置。
优点:重量轻,推力大,高空性能、速度性能好。
缺点:经济性较差。
飞机对航空活塞发动机的基本性能要求: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(空中停车率小于0.01/1000h)5.发动机使用寿命要长6.发动机要便于维护第一章航空动力装置的基础知识热机定义:将热能转化为机械能的机器。
工质:热机工作时,必须以某种物质为媒介,才能将热能转换成机械能,完成这种能量转换的媒介物叫工质。
理想气体:分子本身只有质量而不占有体积,分子间不存在吸引力的气体叫理想气体。
气体的比容的定义:单位质量的气体所占有的容积。
气体比容是描述气体分子疏密程度的物理量。
温度:确定一个系统与其他系统是否处于热平衡的共同特性定义。
气体温度描述了气体的冷热程度,是分子热运动平均移动动能的度量。
气体的压力是垂直作用在壁面单位面积上的力。
百帕(hPa):1hPa=100Pa=1mbar(1bar=10^5Pa)千帕(kPa):1kPa=1000Pa工程大气压(at):1at=1kgf/cm^2=98066.5Pa 工程大气压广泛用在液体压力的测量仪表中,发动机滑油、燃油压力常用此单位。
标准大气压(atm):温度为15摄氏度时,海平面上空气的平均压力,1atm=1.033atPSI:1PSI=11bf/in^2=0.07kgf/cm^2=6894.8Pa;1kgf/cm^2=14.3PSIPSI用于美、英制发动机中毫米(或英寸)汞柱:1标准大气压=760毫米汞柱(29.92英寸汞柱)=1013hPa气体的热力过程:等容过程、等压过程、等温过程和绝热过程(P9图1.5)气体状态方程:pv=RT在绝热条件下:气体压力和比容满足pv^k=常数K是气体绝热指数。