航空活塞式发动机 让你分分钟成为飞机行家,

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发布时间:2016-12-18 23:06:13

  航空活塞式发动机是依靠活塞在气缸中的往复运动使气体工质完成热力循环,将燃料的化学能转化为机械能的热力机械,与一般汽车用的活塞式发动机在结构与工作原理上基本相同。按冲程可分为四冲程和两冲程;按气缸头的冷却方式可分为液(水)冷式与气(空气)冷式;按气缸排列的方式不同可分为直列式、对列式、V型式、X型式与星型式。通常,V型式、直列式多为液冷式的,星型式均为气冷式的。

图:航空活塞式发动机的气缸排列形式

  战争的因素激发了航空发动机的迅速发展,并在二战前后迎来活塞发动机发展的黄金时代”。为了提高飞机速度,就必须首先提高发动机的输出功率。提高发动机功率最简单和直接的办法就是增大汽缸数,从而提高发动机排量。飞行者1号”的发动机只有4个缸,后来发展得更多,最多甚至发展到28个缸(美国大黄蜂”液冷活塞发动机),装备美国的B-29超级空中堡垒”远程轰炸机。除了提高发动机缸数外,还可以采取以下措施提高发动机的功率:

  双缸活塞发动机示意图

  首先是从燃料入手,提高汽油燃烧时的抗爆性(即辛烷值),从而提高汽缸油气混合物的燃烧前压缩比,提高热效率和输出功率。这一方法目前在汽车用活塞发动机中仍在广泛使用。其次是采用加力技术,向汽缸内喷射水和甲醇的混合液,使发动机功率在短时期内获得大幅提高。在当时的战斗机发动机上,曾广泛采用这项技术。另一项重要措施是采用涡轮增压器,将活塞发动机高达600-700℃的高温高压废气引入一台涡轮,由涡轮驱动压气机对进口气流增压,再将增压后的空气引入汽缸进行燃烧。在二战中,在中美共同开辟的着名的驼峰航线上,正是借助于发动机的涡轮增压器,才使飞机能够飞跃号称世界屋脊的喜马拉雅山脉。在今天的大型载重汽车用的柴油发动机中,还在广泛使用涡轮增压器技术。

  然而,随着飞行速度的进一步提高,发动机功率进一步增大,活塞发动机的重量也迅速增大,已经不能满足高速飞行的要求;另一方面,螺旋桨的效率在飞行速度大于700公里/小时后会急剧下降,这两方面均限制了飞行速度的提高。因此,采用活塞式航空发动机-螺旋桨组合的飞机,其飞行速度不可能达到声速或超过声速。为了提高飞行速度,需研制功率更大、重量更轻的新型航空发动机—喷气发动机和燃气涡轮发动机。

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