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往复活塞式发动机是通用航空飞行器最常用的动力装置。这些发动机结构与汽车用的发动机很相似，一般都是四冲程的，但有两点重要的不同：
飞机发动机具有双套点火系统。发动机曲轴带动磁电机（Magneto），提供电能为火花塞点燃混合气。磁电机有两个，每个气缸头都有两个火花塞。当其中一组火花塞或磁电机
失效，另一组仍能单独工作。
由于飞机发动机须在很宽的高度范围内工作，动力控制中包括有油/气混合比控制，让飞行员在不同飞行高度下调节合适的燃油、空气混合比。
油门/节流阀杆（黑色） 进气道歧管总压表
螺旋转螺矩调节杆（蓝色） 转速表
油/气混合比调节杆（黄色） 废气温度表
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空速表（AirSpeed Indicator）
绿色弧线范围
飞机正常使用空速
上限:Vno，144节，在最大结构巡航速度，不要让巡航速度超过这个速度。
下限：Vs1, 50节，最大总重、收起襟翼、起落架、发动机怠速状态下的失速速度。
白色弧线范围
襟翼全张开的安全使用速度范围
上限：Vfe，90节，高于这个速度张开襟翼会导致结构损坏。
下限：Vso, 40节，着陆构型下（襟翼全张开，放下起落架）的失速速度。
黄色弧线范围
在这个速度范围内，只允许在平稳气流中作短时间飞行，144节-179节
红线刻度
Vne, 不要超过这个速度，即使在平稳气流条件下，达到这个速度都会导致结构损坏。
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真空泵压力表（P47右上角），在仪表板的左上角，当指针在绿色刻度以外时，陀螺就不能正常工作，ADI和DG指示就不准确。
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节流阀调节杆 又称油门杆，直接控制发动机输出功率的大小，指示节流阀开度的仪表是进气道歧管总压表。
混合比调节杆 控制混合气中燃油、空气的比例，使发动机工作平稳、提高燃烧使用效率。指示混合比的仪表是废气温度表（EGT）。
螺旋桨螺矩调节杆 又称转速调节杆，可调整螺旋桨的桨叶角，以适应不同转速下螺旋桨的气动要求。指示桨叶角状态的仪表是转速表。
往复活塞式发动机燃油与空气混合、送进机缸的方式有两种：化油器和燃油喷注
功率在200马力以下的发动机一般用化油器将燃油和空气混合形成“混合气”，价格相对较便宜。
功率在200马力以上的发动机一般用燃油喷注系统，用喷嘴直接将燃油喷出进入气缸，燃油和空气在吸气冲程混合.
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化油器工作原理
外界空气通过空气过滤器后进入化油器。气流流经一段狭窄喉管，据伯努利原理，气流在这里加速、减压，产生的局部真空吸力将燃油从油嘴雾化吸入并与空气混合，形成油/气
混合气，混合气经进气道歧管（manifold）分流进各个进缸。
驾驶舱内的“节流阀调节杆”（常称油门杆），通过调节进气道中阀门开度的大小，改变进入气缸混合气量的多少，从而直接影响发动机输出功率的大小。衡量混合气量的多少用
的仪表是压力表，即进气道歧管总压表，单位为英寸汞柱。压力越大，表明进入气缸中燃烧的混合气越多，发动机输出功率越大。
油/气混合比
活塞式发动机一般在油/气混合比为15比1时（重量比）能产生最大动力。
化油器是在海平面大气压力下校正合适的混合比的，随着飞机上升高度，空气密度降低，飞行员须通过驾驶舱内的“混合比控制杆”减少进入喉管的燃油量，使进入燃烧室的混合
气有合适的油/气混合比。混合比的改变由废气温度表（EGT）反映出来。混合比越大，即燃油的比例越多，废气温度越低；混合比越小，废气温度越高，混合比控制应参考发动机
使用手册，一个典型的例子是：在巡航高度上，拉回混合比控制杆，减小混合比，使EGT读数增大至最大值，然后推回混合比控制杆至EGT读数比最大值小125华氏度（五格刻度）。
总结：
在低空，因空气密度大，需燃油较多，用浓混合气，杆推前。
在高空，因空气密度小，需燃油较小，多稀混合气，杆拉后。
富油运转
当混合气过浓--在当前空气重量条件下燃油比例过多时，会引致燃油消耗过多，发动机工作不平稳，输出功率减小。但同时，富油运转可冷却发动机，使燃烧室温度低于正常情况
下的温度，长时间富油动转会使火花塞积油，甚至“淹死”火花塞，打不了火。
贫油运转
贫油运转会引致发动机工作不平稳、爆震、过热、输出功率减小。发生爆震而不及时纠正会损坏发动机，甚至令发动机突然失效。
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磁电机及点火系统
点火系统为活塞式发动机提供电火花，点燃混合气推动活塞工作。大多数现代飞机都用磁电机发电产生电火花，虽然不及现代汽车的电子点火系统那样先进，但磁电机点火系统更
适合飞机使用，因为：
在高发动机转速下，磁电机产生的电火花比电池供电产生的电火花温度更高。
磁电机动力来自发动机曲轴，不依赖于电池、发电机、变压器等外部能源，所以更可靠。
启动
开启电池驱动的起动电机，带动发动机曲轴转动，曲轴带动磁电机的永磁体旋转，在磁电机的线圈产生电流，供电给火花塞产生电火花点燃气缸内的油/气混合气。这时电池就对
发动机的动转没有作用了，关掉起动电机，发动机继续运转。
双套点火系统
大多飞机都装备有两套完全一样、互相独立的点火系统--两台磁电机，每个气缸安装两个火花塞。每台磁电机各自为一组火花塞供电。除更安全外（即使一台磁电机失效，发动机
仍能工作），双重火花塞点火还可改善混合气燃烧的质量。
所以磁电机开关有五个位置：OFF,L(left),R(right),BOTH,START。
开关在“左”或“右”位置，只有一组火花塞点火；开关在“双”位置，两组火花塞全部点火。
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增压器的使用在现代的汽车引擎上面不算少见，而这个装置在二战时期对于飞机的性能有非常大的影响力，只是一般资料当中比较少见到对于增压器的型态以及运用作出介绍，因
此这里算是简单的介绍二战时期航空发动机的增压器的型态和一些运用。
增压器的需求
活塞发动机需要依靠汽缸的压缩来提高气体的压力，但是在空气进入汽缸前并不像喷射发动机一般有压缩段来提高进气的压力，因此当飞机高度增加的时候，进入汽缸的气体的压
力会跟著下降，而汽缸的压缩比是一定的，结果就是提供燃烧的气体压力会随之下降，导致燃烧效率降低，马力输出也就跟著降下来。举个例子，两万五千英尺高度的大气压力大
约是海平面的三分之一，从这一点也可以看出来发动机的输出下降相当可观。
为了维持发动机的输出在一个范围以上，如果可以维持进入汽缸的空气压力一直在接近海平面或者是低空的范围，那么理论上发动机的马力输出就不会因为高度的变化而产生巨幅
的变化。当然，这是理论，不过这就是增压器的需求来源。
二战时期基本上所有的第一线战机都会安装增压器，只有一些例外的情况。
增压器的型态
二战当中使用最普遍的为机械增压器(Mechanical Supercharger)，其次是涡轮增压器(Tubro Supercharger)。
机械增压器藉由发动机的驱动轴带动减速机构和离合器来转动，因此机械增压器设置的位置必须非常接近发动机，安装的位置有很大的限制，但是在材料要求和其他管线所占据的
体积上面比较简单。
涡轮增压器是以发动机排出的废气来驱动压缩机，不需要其他外部的机构或者是动力来源，在整体的重量和压缩效率方面比机械增压器要好，但是对于材料的需求类似喷射发动机
的涡轮段，在开发上面的难度比较高，这也是为什么二战时期很少有国家成功的将涡轮增压器运用在飞机上面。
把机械与涡轮增压器作个简单的比较的话，机械增压的缺点有：
1. 需要发动机的输出来带动增压器，在高高度飞行时，增压器可以吃掉数百匹马力的输出。
2. 增压器的重量较大，安装位置又欠缺弹性，这会让发动机配合新的增压器有实质上的困难。
3. 整体上的效率来说，机械增压的效率低于涡轮增压。 |
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雷达卡
发表于 2007-8-16 07:48:28
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