商用飞行员教程

1、航鹰工作室商用飞行员教程商用飞行员教程动力装置动力装置Lectured by Professor Chen ZhiyingFlying College of BEIHANG University 航空活塞发动机航鹰工作室商用飞行员教程商用飞行员教程动力装置动力装置内容：活塞发动机内容：活塞发动机一、活塞发动机基本知识一、活塞发动机基本知识二、混合比、汽化器、汽化器结冰、爆震二、混合比、汽化器、汽化器结冰、爆震与早燃、贫富油、增压）与早燃、贫富油、增压）三、性能指标、功率与混合比、螺旋桨三、性能指标、功率与混合比、螺旋桨四、涡桨发动机四、涡桨发动机五、冷却系统、滑油系统、点火系统、起五、冷却系统

2、、滑油系统、点火系统、起动系统、燃气系统动系统、燃气系统航鹰工作室商用飞行员教程商用飞行员教程动力装置动力装置 商用驾驶员执照理论考试大纲商用驾驶员执照理论考试大纲5.18 活塞发动机大纲活塞发动机大纲5.18.1 概要（设计类型、四冲程内燃机原理、机械组件）概要（设计类型、四冲程内燃机原理、机械组件）5.18.2 润滑系统润滑系统5.18.3 空气冷却空气冷却5.18.4 点火点火5.18.5 发动机的燃油供给发动机的燃油供给5.18.6 发动机性能发动机性能5.18.7 功率增加装置构造和对发动机性能的影响功率增加装置构造和对发动机性能的影响5.18.8 燃油燃油5.18.9 混合比混合比

3、5.18.10A 螺旋桨螺旋桨5.18.11 发动机操纵和控制发动机操纵和控制5.18.12 运行标准和限制运行标准和限制航鹰工作室商用飞行员教程商用飞行员教程动力装置动力装置商用驾驶员执照理论考试大纲商用驾驶员执照理论考试大纲 5.19 涡轮发动机涡轮发动机5.19.1 工作原理工作原理5.19.2 结构类型结构类型5.20 发动机的构造发动机的构造5.20.1 进气口进气口5.20.2 压气机压气机5.20.3 扩压器扩压器5.20.4 燃烧室燃烧室5.20.5 涡轮涡轮5.20.6A 尾喷管尾喷管5.20.7 涡轮发动机中的压力、温度和气流涡轮发动机中的压力、温度和气流5.20.8A 反

4、推反推5.20.9A 性能和推力增加性能和推力增加5.20.10 引气引气5.20.11 附件传动装置附件传动装置5.21 发动机系统发动机系统5.21.1 点火（功能、类型、组件、操作、点火（功能、类型、组件、操作、安全）安全）5.21.2 发动机启动（启动器、启动故障）发动机启动（启动器、启动故障）5.21.3 燃油系统燃油系统5.21.4 润滑润滑5.21.5 燃油燃油5.21.6A 推力推力5.21.7 动力装置的操作和系统监控动力装置的操作和系统监控5.21.8 功率功率5.22 辅助动力装置（辅助动力装置（APU）5.22.1 功能、类型、位置功能、类型、位置5.22.2 操作和监

5、控操作和监控5.22.3 冲压涡轮冲压涡轮航鹰工作室一、基本知识一、基本知识第九章第九章 商用飞机系统与动力装置商用飞机系统与动力装置9.1 燃油喷射系统燃油喷射系统 9.2 高性能动力装置高性能动力装置 航鹰工作室一、基本知识一、基本知识 基本概念基本概念Manifold pressure is measured in Manifold pressure is measured in inches of mercury (”Hg), with a inches of mercury (”Hg), with a standard pressure at sea level of standar

6、d pressure at sea level of 29.92”Hg, equivalent to 1013.2hPa.29.92”Hg, equivalent to 1013.2hPa. (No.6001)(14.3 (No.6001)(14.3帕斯卡）帕斯卡）（No.6003No.6003） 航鹰工作室一、基本知识一、基本知识The four process:The four process:进气（进气（IntakeIntake）压缩（压缩（CompressionCompression）作功（作功（PowerPower）（）（膨胀膨胀 ExpansionExpansion） 排气（排气（

7、ExhaustExhaust）（No.6005No.6005）航鹰工作室一、基本知识一、基本知识工作容积进气量、功率（工作容积进气量、功率（No.6061No.6061）航鹰工作室一、基本知识一、基本知识Liquid cooledLiquid cooled Air cooledAir cooled（No.6069No.6069）航鹰工作室一、基本知识一、基本知识 航空燃油航空燃油航空汽油（航空汽油（AVGASAVGAS）用在活塞发动机；）用在活塞发动机；航空煤油（航空煤油（AVTUR, jet-fuelAVTUR, jet-fuel）用在燃气）用在燃气涡轮发动机。涡轮发动机。（No.6080N

8、o.6080） 航鹰工作室二、混合气及混合气比二、混合气及混合气比 基本概念基本概念Three factors affecting engine Three factors affecting engine performanceperformance Mixture (fuel/air ratio) Mixture (fuel/air ratio) Altitude; Altitude; Density height. Density height.Performance parameters:Performance parameters: Power, Economy, throttle

9、Power, Economy, throttle航鹰工作室二、混合气及混合气比二、混合气及混合气比 Mix fuel with air in an engineFuel/air ratio is kept reasonably correct, that is 1:15 by weight. (No.6007,6098)Operating principle, throttle butterfly, throttle lever, mixture control.（Figure next page)航鹰工作室二、混合气及混合气比二、混合气及混合气比 Carburettor 航鹰工作室二、混合气

10、及混合气比二、混合气及混合气比油门杆油门杆throttle lever用于调节节气门用于调节节气门Throttle valve （进气量进气量）No.6032,No.6036操纵混合比主要目的是调节操纵混合比主要目的是调节燃油量燃油量航鹰工作室二、混合气及混合气比二、混合气及混合气比 The Accelerator Pump The Idling System：混合气：混合气量少，但是过富油混合气。量少，但是过富油混合气。No.6090航鹰工作室二、混合气及混合气比二、混合气及混合气比The Fuel/Air Mixture Control操纵混合比主要目的是调节操纵混合比主要目的是调节燃油量

11、燃油量，以获，以获得合适的油得合适的油/气混合比气混合比。(No.6016,6047)航鹰工作室 二、混合气及混合气比 For climbs爬升：由于空气密度降低，使空气爬升：由于空气密度降低，使空气重量减少，使混合气变富油（重量减少，使混合气变富油（No.6014)。过富油，导致：不稳定运转、增加油耗、功率过富油，导致：不稳定运转、增加油耗、功率损失，电嘴积炭（损失，电嘴积炭（No.6012,6040)。LEAN 向着贫油轻微调向着贫油轻微调节混合比。这时进入气节混合比。这时进入气缸的燃油量减少。缸的燃油量减少。 (No.6015)航鹰工作室 二、混合气及混合气比 For descents

12、下降：使空气变密，混合下降：使空气变密，混合比变得较贫油，移动混合比控制器到富比变得较贫油，移动混合比控制器到富油位置油位置RICH。For take-off- 通常通常 FULL RICH，但例外：，但例外：在高原飞机场，或高温地区。在高原飞机场，或高温地区。通常，爬升时混合比保持通常，爬升时混合比保持FULL RICH，除，除非飞行高度超过非飞行高度超过5000ft。航鹰工作室 二、混合气及混合气比富与贫的调节依据，最根本原则：为获得更有富与贫的调节依据，最根本原则：为获得更有效的燃烧，更有效的发动机运转，更好的燃油效的燃烧，更有效的发动机运转，更好的燃油经济性。经济性。At cruise

13、 altitude-Lean,根据排气温度根据排气温度EGT的的变化来准确而有效地设置混合比。变化来准确而有效地设置混合比。 (No.6017)最佳功率混合比（最佳功率混合比（No.6039）Figure next page航鹰工作室 二、混合气及混合气比三条曲线三条曲线气缸头温度气缸头温度CHT最大功率下的最大功率下的制动马力制动马力单位油耗单位油耗SFC航鹰工作室 二、混合气及混合气比轻微的轻微的富油有利之处富油有利之处：可防止爆震、早：可防止爆震、早燃、汽缸过热；燃、汽缸过热；No.6088The consequences (后果后果) of rich mixtures：过富油混合比会引

14、起功率损失、粗爆运转、过富油混合比会引起功率损失、粗爆运转、高的燃油消耗率、阻塞火花塞（电嘴积炭高的燃油消耗率、阻塞火花塞（电嘴积炭No.6012）、并在活塞头部和阀门处形成铅）、并在活塞头部和阀门处形成铅沉积物。沉积物。航鹰工作室 二、混合气及混合气比IDLE CUT OFF仅仅关闭点火开关，还会残留混合气，仅仅关闭点火开关，还会残留混合气，发动机可能不会停机。发动机可能不会停机。贫油贫油/气混合比的后果：气混合比的后果：过高的气缸头温度；过高的气缸头温度；爆燃（爆震）（爆燃（爆震）（No.6041)；严重的爆震能快速损伤发动机。严重的爆震能快速损伤发动机。航鹰工作室 二、混合气及混合气比

15、Carburettor Ice 汽化器结冰汽化器结冰Impact ice, Fuel ice, Throttle ice航鹰工作室 二、混合气及混合气比 Carburettor IceImpact ice: 外界空气温度低于外界空气温度低于0或高于或高于0度，且度，且有水汽，最易结冰；有水汽，最易结冰；(No.6023) Fuel ice：燃油蒸发，：燃油蒸发，(No.6022) 条件：湿度大，可在温度高；条件：湿度大，可在温度高； Throttle ice：静压产生冰；：静压产生冰；燃油喷射式：不易积冰，但当大气中存在可见燃油喷射式：不易积冰，但当大气中存在可见水汽，并且大气温度接近冰点时，

16、在发动机进水汽，并且大气温度接近冰点时，在发动机进气口容易引起积冰。气口容易引起积冰。 (No.6019)航鹰工作室 二、混合气及混合气比外界温度高，结冰的后果：外界温度高，结冰的后果：Symptoms of formation carburettor ice： A power loss, poorer performance, rough running.The remedy for carburettor ice is carburettor heat航鹰工作室 二、混合气及混合气比The remedy for carburettor ice is carburettor heat加热减少

17、了进入汽化器空气的密度，导致混合加热减少了进入汽化器空气的密度，导致混合气富油；气富油；(No.6046)导致功率下降；导致功率下降；采取化油器加热调节；采取化油器加热调节；清除冰时，会出现的现象：清除冰时，会出现的现象：转速下降。转速下降。No.6067补偿：修正功率状态。补偿：修正功率状态。No.6092航鹰工作室 二、混合气及混合气比 The remedy for carburettor ice is carburettor heat低功率下降，限制持续使用化油器加热。低功率下降，限制持续使用化油器加热。否则，温度升高，功率下降，伴随不稳否则，温度升高，功率下降，伴随不稳定。定。着陆：化

18、油器加热点放置着陆：化油器加热点放置COLD。地面避免使用化油器加热。地面避免使用化油器加热。航鹰工作室 二、混合气及混合气比缺点：缺点：（1）稳定工况：空然比控制精度低、偏浓，原）稳定工况：空然比控制精度低、偏浓，原因：供油特性变化规律不一致；量孔尺寸有制因：供油特性变化规律不一致；量孔尺寸有制造公差。造公差。（2）燃料雾化差，混合气分配不均匀，加速、）燃料雾化差，混合气分配不均匀，加速、减速不圆滑过渡。减速不圆滑过渡。（3）在冷启动过程中，阻风门的操纵在很大程）在冷启动过程中，阻风门的操纵在很大程度上依靠驾驶员的经验，否则易熄火。度上依靠驾驶员的经验，否则易熄火。航鹰工作室 二、混合气及混

19、合气比燃油喷射系统特点：燃油喷射系统特点：航鹰工作室 二、混合气及混合气比Advantages:Freedom from vaporization ice (No.6019)More uniform delivery of the fuel/air mixture to each cylinder (No.6020)Improved control of fuel/air ratioFewer maintenance problemsInstant accelerationIncreased engine efficiency航鹰工作室 二、混合气及混合气比Disadvantages:Diff

20、icult to start hot engine, due to vapor locking. Need Electric boost(辅助辅助) pumps.It is more susceptible (易受影响）易受影响） to contamination. （污染）（污染）Surplus fuel will return to tanks.航鹰工作室 非正常燃烧爆震：爆震：出现不受控制的爆炸性燃烧现象。出现不受控制的爆炸性燃烧现象。爆震在发动机内产生过高的压力和温度，使发动机出现超温、爆震在发动机内产生过高的压力和温度，使发动机出现超温、功率损失和工作不稳定，缩短发动机使用寿命，甚至

21、失效功率损失和工作不稳定，缩短发动机使用寿命，甚至失效发生的条件：发生的条件： 发动机大功率且超温。发动机大功率且超温。引起超温的因素：引起超温的因素： 低标号燃油；低标号燃油； 高的进气压力及很低的转速高的进气压力及很低的转速(No.6018)； 混合比贫油；起飞和初始爬混合比贫油；起飞和初始爬升阶段，大功率低空速。升阶段，大功率低空速。航鹰工作室Abnormal CombustionDetonation：主要原因：超温。主要原因：超温。次要原因：过期油、过贫油混合气且大功率次要原因：过期油、过贫油混合气且大功率（No.6041）、过大的进气压力、过热发动机）、过大的进气压力、过热发动机后果

22、后果：严重损伤活塞、进排气门、火花塞，功：严重损伤活塞、进排气门、火花塞，功率损失，甚至发动机故障。率损失，甚至发动机故障。避免措施避免措施：富油混合气、降低气缸压力、增加：富油混合气、降低气缸压力、增加空速以降低气缸头温度。空速以降低气缸头温度。航鹰工作室 非正常燃烧早燃：早燃：混合气在点火前出现的自行燃烧现象。混合气在点火前出现的自行燃烧现象。PreIgnition：原因原因：电嘴上的积炭点或铅的沉积物、高：电嘴上的积炭点或铅的沉积物、高功率过贫油、过热的火花塞，以及气缸头功率过贫油、过热的火花塞，以及气缸头内可能存在的过热点。内可能存在的过热点。后果后果：不稳定运行、回火、气缸头温度突：

23、不稳定运行、回火、气缸头温度突然升高、发动机损伤然升高、发动机损伤航鹰工作室 非正常燃烧回火：混合气过贫油燃烧时，火焰传播速度减少，回火：混合气过贫油燃烧时，火焰传播速度减少，少部分混合气在排气冲程后期，进气门已打开时，少部分混合气在排气冲程后期，进气门已打开时，还在继续燃烧。此时，新鲜混合气会被残余的火还在继续燃烧。此时，新鲜混合气会被残余的火焰点燃，如果此时的火焰传播速度大于进气管内焰点燃，如果此时的火焰传播速度大于进气管内气流流速，火焰就会窜入进气管，沿管路一直烧气流流速，火焰就会窜入进气管，沿管路一直烧到汽化器。叫回火。到汽化器。叫回火。发动机在低温下起动时，汽油不易汽化，过贫油，发动

24、机在低温下起动时，汽油不易汽化，过贫油，因转速慢，进气管内气流速小，易形成回火，为因转速慢，进气管内气流速小，易形成回火，为防止回火发生，发动机低温起动注油时应稍多些。防止回火发生，发动机低温起动注油时应稍多些。航鹰工作室 非正常燃烧早燃和爆震：早燃和爆震： 导致发动机性能变差和导致发动机性能变差和温度升高。温度升高。减少爆震：减少爆震：使用正确牌号的燃油；使用正确牌号的燃油；（No.6011）汽油的辛烷值高，则抗爆汽油的辛烷值高，则抗爆性越好。（性越好。（No.6033）减功率；富油的混合比。减功率；富油的混合比。航鹰工作室 发动机增压增压发动机全油门高度（额定高度）增压发动机全油门高度（额

25、定高度）No.6030增压能力受发动机结构强度限制。增压能力受发动机结构强度限制。航鹰工作室 发动机增压增压发动机高空性能。增压发动机高空性能。No.6086航鹰工作室 发动机增压Geared Supercharger System航鹰工作室 发动机增压Exhaust Gas-Driven Superchargers航鹰工作室 三、性能指标三、性能指标Main engine performance index:Main engine performance index: Effective horsepower Effective horsepower( (有效功率）有效功率） SFC-spe

26、cific fuel consumption SFC-specific fuel consumption AccelerativityAccelerativity Engine effectivityEngine effectivity 航鹰工作室 三、性能指标三、性能指标（1 1） Effective horsepowerEffective horsepower( (有效功率）有效功率） Power indexPower index Effective twisting moment Effective twisting moment Me = Gas Pressure X Distance

27、 Me = Gas Pressure X Distance Ne Ne = Horsepower = Horsepower X Rotation SpeedX Rotation Speed影响影响发动机有效功率的因素主要有：发动机有效功率的因素主要有： 转速、进气压力和进气温度、大气条件、混转速、进气压力和进气温度、大气条件、混合气余气系数、滑油温度、飞行速度等合气余气系数、滑油温度、飞行速度等航鹰工作室 三、性能指标三、性能指标 影响影响发动机有效功率的因素发动机有效功率的因素转速转速 发动机转速增加后，一方面循环次数发动机转速增加后，一方面循环次数增加，传递给曲轴更多的机械功。增加，传递给

28、曲轴更多的机械功。有效功率有效功率转速航鹰工作室 三、性能指标三、性能指标 影响影响有效功率的因素有效功率的因素进气压力和进气温度进气压力和进气温度 进气压力增加或进气温度降低，都使进气压力增加或进气温度降低，都使发动机充填量增加，产生更多热能，有发动机充填量增加，产生更多热能，有效功率增加。相反则相反。效功率增加。相反则相反。No.6050No.6050进气压力有效功率有效功率航鹰工作室 三、性能指标三、性能指标 影响影响发动机有效功率的因素发动机有效功率的因素大气条件大气条件 当发动机转速、节气门开度和混合气不当发动机转速、节气门开度和混合气不变时，大气压力增加或大气温度降低，充变时，大气压力增加