1.1.1 航空活塞发动机的分类

1.1.1 航空活塞发动机的分类

从基本工作原理方面的差别来看,航空活塞发动机主要有四冲程发动机和二冲程发动机两种。后一种只在过去的少数飞机上使用,目前使用的航空活塞发动机都是四冲程发动机。由于长期发展的结果,航空活塞发动机种类繁多,形式千差万别。但因航空业不断进步,有的类型已经逐渐被淘汰了,所以,对航空活塞发动机的分类仅限于目前仍广泛采用的类型。

1.按混合气形成的方式划分

根据混合气形成的方式不同,航空活塞发动机可分为汽化器式发动机和直接喷射式发动机。

(1)汽化器式发动机(图1-1)中装有汽化器,汽油与空气在汽化器内混合好后,再进入发动机气缸中燃烧。汽化器也称化油器,它的作用是在汽油进入发动机气缸前,将其与空气按一定的比例混合,让汽油以雾状形式进入燃烧室,以供发动机正常点火运行。

图1-1 汽化器式发动机

(2)直接喷射式发动机(图1-2)中装有燃油直接喷射装置,发动机工作时,燃油由直接喷射装置直接喷入各气缸或气缸头部进气门腔室,与适量的空气在气缸内形成混合气。直喷式喷油嘴一般安装于气缸内,直接将燃油喷入气缸内与进气混合。喷射压力也进一步提高,使燃油雾化更加细致,实现了精准控制喷油比例与进气混合,使发动机的效率更高。

图1-2 直接喷射式发动机

2.按发动机的冷却方式划分

根据发动机的冷却方式不同,航空活塞发动机可分为气冷式发动机[图1-3(a)]和液冷式发动机[图1-3(b)]。

图1-3 气冷式发动机和液冷式发动机

(a)气冷式发动机;(b)液冷式发动机

气冷式发动机直接利用飞行中的迎面气流来冷却气缸和相关部件;液冷式发动机利用循环的液体来冷却气缸和相关部件,再将冷却液所吸收的热量散入大气之中。

气冷式发动机与液冷式发动机的不同可以从以下几个方面来进行比较:

(1)功率:从功率角度而言,两者没有太大的差异,在某种程度上液冷式发动机稍好一些,因为气冷式发动机的散热不太好。

(2)生产难度:液冷式发动机的制作难度大,气冷式发动机相对简单。

(3)维护性和抗损性:气冷式发动机较好,即使有几个气缸坏了,也不影响飞行员返航;液冷式发动机一旦出问题,就会导致发动机停止工作,而且液冷装置的维护非常麻烦,第二次世界大战时英国就饱受梅林发动机维护麻烦之苦。

(4)装机的适用性:液冷式发动机可以做成V型,有助于机头形成流线,降低阻力,而且飞行员的视野比较好;气冷式发动机是星型布局的,正面面积比较大,阻力大,而且在起降时影响飞行员的视野。

3.按空气进入气缸前是否增压划分

根据空气进入气缸前是否增压,航空活塞发动机可分为吸气式发动机和增压式发动机(图1-4)。

图1-4 吸气式发动机和增压式发动机

(a)吸气式发动机;(b)增压式发动机

吸气式发动机工作时,外界的空气被直接吸入发动机气缸。一般吸气式发动机用在飞行高度较低的飞机上。增压式发动机上装有增压器,外界的空气在进入气缸之前,先经过增压器提高压力,再进入发动机气缸。增压式发动机一般用在飞行高度较高的飞机上。

4.按气缸排列的方式划分

根据气缸排列的方式不同,航空活塞发动机可分为直列型发动机和星型发动机。直列型发动机的气缸呈“列队”式前后排列,它又可分为单排直列型、水平对置型、H型、V型等(图1-5)。目前使用的最常见的为水平对置型,气缸在机匣的左、右两侧各排成一行,彼此相对,这种发动机有四缸、六缸和八缸等。

图1-5 直列型发动机

(a)单排直列型;(b)水平对置型;(c)V型;(d)W型;(e)H型;(f)X型

星型发动机的气缸排列呈辐射状,又可分为单排星型和双排星型两种(图1-6)。目前由于航空喷气发动机的发展,双排星型活塞发动机在航空上的应用已不多见了,主要使用的是单排星型活塞发动机。

图1-6 星型发动机

(a)单排星型;(b)双排星型

5.按驱动螺旋桨的方式划分

根据发动机曲轴和螺旋桨之间是否安装减速器,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。直接驱动式发动机的螺旋桨由发动机曲轴直接驱动;非直接驱动式发动机的螺旋桨由发动机曲轴通过减速器驱动。图1-7所示为直接驱动的星型活塞发动机。

以上每项对发动机的划分,都只是说明发动机的某一个侧面,对具体的发动机,应综合各种区别加以说明。例如,现在国内通航仍广泛使用的国产活塞五型(670型)航空活塞发动机(图1-8),是九缸、单排星型、气冷式、汽化器式、非直接驱动式发动机,并带有增压器;美国莱康明公司生产的IO-360航空活塞发动机有四缸、水平对置型、气冷式、直接喷射式、吸气式、直接驱动式发动机。

图1-7 直接驱动的星型活塞发动机

图1-8 活塞五型(670型)航空活塞发动机