商用飛行員教程

1、航鷹工作室商用飛行員教程商用飛行員教程動力裝置動力裝置Lectured by Professor Chen ZhiyingFlying College of BEIHANG University 航空活塞發(fā)動機航鷹工作室商用飛行員教程商用飛行員教程動力裝置動力裝置內(nèi)容：活塞發(fā)動機內(nèi)容：活塞發(fā)動機一、活塞發(fā)動機基本知識一、活塞發(fā)動機基本知識二、混合比、汽化器、汽化器結(jié)冰、爆震二、混合比、汽化器、汽化器結(jié)冰、爆震與早燃、貧富油、增壓）與早燃、貧富油、增壓）三、性能指標、功率與混合比、螺旋槳三、性能指標、功率與混合比、螺旋槳四、渦槳發(fā)動機四、渦槳發(fā)動機五、冷卻系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、起五、冷卻系統(tǒng)

2、、滑油系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、起動系統(tǒng)、燃氣系統(tǒng)動系統(tǒng)、燃氣系統(tǒng)航鷹工作室商用飛行員教程商用飛行員教程動力裝置動力裝置 商用駕駛員執(zhí)照理論考試大綱商用駕駛員執(zhí)照理論考試大綱5.18 活塞發(fā)動機大綱活塞發(fā)動機大綱5.18.1 概要（設(shè)計類型、四沖程內(nèi)燃機原理、機械組件）概要（設(shè)計類型、四沖程內(nèi)燃機原理、機械組件）5.18.2 潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)5.18.3 空氣冷卻空氣冷卻5.18.4 點火點火5.18.5 發(fā)動機的燃油供給發(fā)動機的燃油供給5.18.6 發(fā)動機性能發(fā)動機性能5.18.7 功率增加裝置構(gòu)造和對發(fā)動機性能的影響功率增加裝置構(gòu)造和對發(fā)動機性能的影響5.18.8 燃油燃油5.18.9 混合比混合比

3、5.18.10A 螺旋槳螺旋槳5.18.11 發(fā)動機操縱和控制發(fā)動機操縱和控制5.18.12 運行標準和限制運行標準和限制航鷹工作室商用飛行員教程商用飛行員教程動力裝置動力裝置商用駕駛員執(zhí)照理論考試大綱商用駕駛員執(zhí)照理論考試大綱 5.19 渦輪發(fā)動機渦輪發(fā)動機5.19.1 工作原理工作原理5.19.2 結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)類型5.20 發(fā)動機的構(gòu)造發(fā)動機的構(gòu)造5.20.1 進氣口進氣口5.20.2 壓氣機壓氣機5.20.3 擴壓器擴壓器5.20.4 燃燒室燃燒室5.20.5 渦輪渦輪5.20.6A 尾噴管尾噴管5.20.7 渦輪發(fā)動機中的壓力、溫度和氣流渦輪發(fā)動機中的壓力、溫度和氣流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 引氣引氣5.20.11 附件傳動裝置附件傳動裝置5.21 發(fā)動機系統(tǒng)發(fā)動機系統(tǒng)5.21.1 點火（功能、類型、組件、操作、點火（功能、類型、組件、操作、安全）安全）5.21.2 發(fā)動機啟動（啟動器、啟動故障）發(fā)動機啟動（啟動器、啟動故障）5.21.3 燃油系統(tǒng)燃油系統(tǒng)5.21.4 潤滑潤滑5.21.5 燃油燃油5.21.6A 推力推力5.21.7 動力裝置的操作和系統(tǒng)監(jiān)控動力裝置的操作和系統(tǒng)監(jiān)控5.21.8 功率功率5.22 輔助動力裝置（輔助動力裝置（APU）5.22.1 功能、類型、位置功能、類型、位置5.22.2 操作和監(jiān)

5、控操作和監(jiān)控5.22.3 沖壓渦輪沖壓渦輪航鷹工作室一、基本知識一、基本知識第九章第九章 商用飛機系統(tǒng)與動力裝置商用飛機系統(tǒng)與動力裝置9.1 燃油噴射系統(tǒng)燃油噴射系統(tǒng) 9.2 高性能動力裝置高性能動力裝置 航鷹工作室一、基本知識一、基本知識 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） 航鷹工作室一、基本知識一、基本知識The four process:The four process:進氣（進氣（IntakeIntake）壓縮（壓縮（CompressionCompression）作功（作功（PowerPower）（）（膨脹膨脹 ExpansionExpansion） 排氣（排氣（

7、ExhaustExhaust）（No.6005No.6005）航鷹工作室一、基本知識一、基本知識工作容積進氣量、功率（工作容積進氣量、功率（No.6061No.6061）航鷹工作室一、基本知識一、基本知識Liquid cooledLiquid cooled Air cooledAir cooled（No.6069No.6069）航鷹工作室一、基本知識一、基本知識 航空燃油航空燃油航空汽油（航空汽油（AVGASAVGAS）用在活塞發(fā)動機；）用在活塞發(fā)動機；航空煤油（航空煤油（AVTUR, jet-fuelAVTUR, jet-fuel）用在燃氣）用在燃氣渦輪發(fā)動機。渦輪發(fā)動機。（No.6080N

8、o.6080） 航鷹工作室二、混合氣及混合氣比二、混合氣及混合氣比 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航鷹工作室二、混合氣及混合氣比二、混合氣及混合氣比 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)航鷹工作室二、混合氣及混合氣比二、混合氣及混合氣比 Carburettor 航鷹工作室二、混合氣

10、及混合氣比二、混合氣及混合氣比油門桿油門桿throttle lever用于調(diào)節(jié)節(jié)氣門用于調(diào)節(jié)節(jié)氣門Throttle valve （進氣量進氣量）No.6032,No.6036操縱混合比主要目的是調(diào)節(jié)操縱混合比主要目的是調(diào)節(jié)燃油量燃油量航鷹工作室二、混合氣及混合氣比二、混合氣及混合氣比 The Accelerator Pump The Idling System：混合氣：混合氣量少，但是過富油混合氣。量少，但是過富油混合氣。No.6090航鷹工作室二、混合氣及混合氣比二、混合氣及混合氣比The Fuel/Air Mixture Control操縱混合比主要目的是調(diào)節(jié)操縱混合比主要目的是調(diào)節(jié)燃油量

11、燃油量，以獲，以獲得合適的油得合適的油/氣混合比氣混合比。(No.6016,6047)航鷹工作室 二、混合氣及混合氣比 For climbs爬升：由于空氣密度降低，使空氣爬升：由于空氣密度降低，使空氣重量減少，使混合氣變富油（重量減少，使混合氣變富油（No.6014)。過富油，導(dǎo)致：不穩(wěn)定運轉(zhuǎn)、增加油耗、功率過富油，導(dǎo)致：不穩(wěn)定運轉(zhuǎn)、增加油耗、功率損失，電嘴積炭（損失，電嘴積炭（No.6012,6040)。LEAN 向著貧油輕微調(diào)向著貧油輕微調(diào)節(jié)混合比。這時進入氣節(jié)混合比。這時進入氣缸的燃油量減少。缸的燃油量減少。 (No.6015)航鷹工作室 二、混合氣及混合氣比 For descents

12、下降：使空氣變密，混合下降：使空氣變密，混合比變得較貧油，移動混合比控制器到富比變得較貧油，移動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：在高原飛機場，或高溫地區(qū)。在高原飛機場，或高溫地區(qū)。通常，爬升時混合比保持通常，爬升時混合比保持FULL RICH，除，除非飛行高度超過非飛行高度超過5000ft。航鷹工作室 二、混合氣及混合氣比富與貧的調(diào)節(jié)依據(jù)，最根本原則：為獲得更有富與貧的調(diào)節(jié)依據(jù)，最根本原則：為獲得更有效的燃燒，更有效的發(fā)動機運轉(zhuǎn)，更好的燃油效的燃燒，更有效的發(fā)動機運轉(zhuǎn)，更好的燃油經(jīng)濟性。經(jīng)濟性。At cruise

13、 altitude-Lean,根據(jù)排氣溫度根據(jù)排氣溫度EGT的的變化來準確而有效地設(shè)置混合比。變化來準確而有效地設(shè)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航鷹工作室 二、混合氣及混合氣比三條曲線三條曲線氣缸頭溫度氣缸頭溫度CHT最大功率下的最大功率下的制動馬力制動馬力單位油耗單位油耗SFC航鷹工作室 二、混合氣及混合氣比輕微的輕微的富油有利之處富油有利之處：可防止爆震、早：可防止爆震、早燃、汽缸過熱；燃、汽缸過熱；No.6088The consequences (后果后果) of rich mixtures：過富油混合比會引

14、起功率損失、粗爆運轉(zhuǎn)、過富油混合比會引起功率損失、粗爆運轉(zhuǎn)、高的燃油消耗率、阻塞火花塞（電嘴積炭高的燃油消耗率、阻塞火花塞（電嘴積炭No.6012）、并在活塞頭部和閥門處形成鉛）、并在活塞頭部和閥門處形成鉛沉積物。沉積物。航鷹工作室 二、混合氣及混合氣比IDLE CUT OFF僅僅關(guān)閉點火開關(guān)，還會殘留混合氣，僅僅關(guān)閉點火開關(guān)，還會殘留混合氣，發(fā)動機可能不會停機。發(fā)動機可能不會停機。貧油貧油/氣混合比的后果：氣混合比的后果：過高的氣缸頭溫度；過高的氣缸頭溫度；爆燃（爆震）（爆燃（爆震）（No.6041)；嚴重的爆震能快速損傷發(fā)動機。嚴重的爆震能快速損傷發(fā)動機。航鷹工作室 二、混合氣及混合氣比

15、Carburettor Ice 汽化器結(jié)冰汽化器結(jié)冰Impact ice, Fuel ice, Throttle ice航鷹工作室 二、混合氣及混合氣比 Carburettor IceImpact ice: 外界空氣溫度低于外界空氣溫度低于0或高于或高于0度，且度，且有水汽，最易結(jié)冰；有水汽，最易結(jié)冰；(No.6023) Fuel ice：燃油蒸發(fā)，：燃油蒸發(fā)，(No.6022) 條件：濕度大，可在溫度高；條件：濕度大，可在溫度高； Throttle ice：靜壓產(chǎn)生冰；：靜壓產(chǎn)生冰；燃油噴射式：不易積冰，但當大氣中存在可見燃油噴射式：不易積冰，但當大氣中存在可見水汽，并且大氣溫度接近冰點時，

16、在發(fā)動機進水汽，并且大氣溫度接近冰點時，在發(fā)動機進氣口容易引起積冰。氣口容易引起積冰。 (No.6019)航鷹工作室 二、混合氣及混合氣比外界溫度高，結(jié)冰的后果：外界溫度高，結(jié)冰的后果：Symptoms of formation carburettor ice： A power loss, poorer performance, rough running.The remedy for carburettor ice is carburettor heat航鷹工作室 二、混合氣及混合氣比The remedy for carburettor ice is carburettor heat加熱減少

17、了進入汽化器空氣的密度，導(dǎo)致混合加熱減少了進入汽化器空氣的密度，導(dǎo)致混合氣富油；氣富油；(No.6046)導(dǎo)致功率下降；導(dǎo)致功率下降；采取化油器加熱調(diào)節(jié)；采取化油器加熱調(diào)節(jié)；清除冰時，會出現(xiàn)的現(xiàn)象：清除冰時，會出現(xiàn)的現(xiàn)象：轉(zhuǎn)速下降。轉(zhuǎn)速下降。No.6067補償：修正功率狀態(tài)。補償：修正功率狀態(tài)。No.6092航鷹工作室 二、混合氣及混合氣比 The remedy for carburettor ice is carburettor heat低功率下降，限制持續(xù)使用化油器加熱。低功率下降，限制持續(xù)使用化油器加熱。否則，溫度升高，功率下降，伴隨不穩(wěn)否則，溫度升高，功率下降，伴隨不穩(wěn)定。定。著陸：化

18、油器加熱點放置著陸：化油器加熱點放置COLD。地面避免使用化油器加熱。地面避免使用化油器加熱。航鷹工作室 二、混合氣及混合氣比缺點：缺點：（1）穩(wěn)定工況：空然比控制精度低、偏濃，原）穩(wěn)定工況：空然比控制精度低、偏濃，原因：供油特性變化規(guī)律不一致；量孔尺寸有制因：供油特性變化規(guī)律不一致；量孔尺寸有制造公差。造公差。（2）燃料霧化差，混合氣分配不均勻，加速、）燃料霧化差，混合氣分配不均勻，加速、減速不圓滑過渡。減速不圓滑過渡。（3）在冷啟動過程中，阻風門的操縱在很大程）在冷啟動過程中，阻風門的操縱在很大程度上依靠駕駛員的經(jīng)驗，否則易熄火。度上依靠駕駛員的經(jīng)驗，否則易熄火。航鷹工作室 二、混合氣及混

19、合氣比燃油噴射系統(tǒng)特點：燃油噴射系統(tǒng)特點：航鷹工作室 二、混合氣及混合氣比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航鷹工作室 二、混合氣及混合氣比Disadvantages:Diff

20、icult to start hot engine, due to vapor locking. Need Electric boost(輔助輔助) pumps.It is more susceptible (易受影響）易受影響） to contamination. （污染）（污染）Surplus fuel will return to tanks.航鷹工作室 非正常燃燒爆震：爆震：出現(xiàn)不受控制的爆炸性燃燒現(xiàn)象。出現(xiàn)不受控制的爆炸性燃燒現(xiàn)象。爆震在發(fā)動機內(nèi)產(chǎn)生過高的壓力和溫度，使發(fā)動機出現(xiàn)超溫、爆震在發(fā)動機內(nèi)產(chǎn)生過高的壓力和溫度，使發(fā)動機出現(xiàn)超溫、功率損失和工作不穩(wěn)定，縮短發(fā)動機使用壽命，甚至

21、失效功率損失和工作不穩(wěn)定，縮短發(fā)動機使用壽命，甚至失效發(fā)生的條件：發(fā)生的條件： 發(fā)動機大功率且超溫。發(fā)動機大功率且超溫。引起超溫的因素：引起超溫的因素： 低標號燃油；低標號燃油； 高的進氣壓力及很低的轉(zhuǎn)速高的進氣壓力及很低的轉(zhuǎn)速(No.6018)； 混合比貧油；起飛和初始爬混合比貧油；起飛和初始爬升階段，大功率低空速。升階段，大功率低空速。航鷹工作室Abnormal CombustionDetonation：主要原因：超溫。主要原因：超溫。次要原因：過期油、過貧油混合氣且大功率次要原因：過期油、過貧油混合氣且大功率（No.6041）、過大的進氣壓力、過熱發(fā)動機）、過大的進氣壓力、過熱發(fā)動機后果

22、后果：嚴重損傷活塞、進排氣門、火花塞，功：嚴重損傷活塞、進排氣門、火花塞，功率損失，甚至發(fā)動機故障。率損失，甚至發(fā)動機故障。避免措施避免措施：富油混合氣、降低氣缸壓力、增加：富油混合氣、降低氣缸壓力、增加空速以降低氣缸頭溫度?？账僖越档蜌飧最^溫度。航鷹工作室 非正常燃燒早燃：早燃：混合氣在點火前出現(xiàn)的自行燃燒現(xiàn)象。混合氣在點火前出現(xiàn)的自行燃燒現(xiàn)象。PreIgnition：原因原因：電嘴上的積炭點或鉛的沉積物、高：電嘴上的積炭點或鉛的沉積物、高功率過貧油、過熱的火花塞，以及氣缸頭功率過貧油、過熱的火花塞，以及氣缸頭內(nèi)可能存在的過熱點。內(nèi)可能存在的過熱點。后果后果：不穩(wěn)定運行、回火、氣缸頭溫度突：

23、不穩(wěn)定運行、回火、氣缸頭溫度突然升高、發(fā)動機損傷然升高、發(fā)動機損傷航鷹工作室 非正常燃燒回火：混合氣過貧油燃燒時，火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p少，回火：混合氣過貧油燃燒時，火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p少，少部分混合氣在排氣沖程后期，進氣門已打開時，少部分混合氣在排氣沖程后期，進氣門已打開時，還在繼續(xù)燃燒。此時，新鮮混合氣會被殘余的火還在繼續(xù)燃燒。此時，新鮮混合氣會被殘余的火焰點燃，如果此時的火焰?zhèn)鞑ニ俣却笥谶M氣管內(nèi)焰點燃，如果此時的火焰?zhèn)鞑ニ俣却笥谶M氣管內(nèi)氣流流速，火焰就會竄入進氣管，沿管路一直燒氣流流速，火焰就會竄入進氣管，沿管路一直燒到汽化器。叫回火。到汽化器。叫回火。發(fā)動機在低溫下起動時，汽油不易汽化，過貧油，發(fā)動

24、機在低溫下起動時，汽油不易汽化，過貧油，因轉(zhuǎn)速慢，進氣管內(nèi)氣流速小，易形成回火，為因轉(zhuǎn)速慢，進氣管內(nèi)氣流速小，易形成回火，為防止回火發(fā)生，發(fā)動機低溫起動注油時應(yīng)稍多些。防止回火發(fā)生，發(fā)動機低溫起動注油時應(yīng)稍多些。航鷹工作室 非正常燃燒早燃和爆震：早燃和爆震： 導(dǎo)致發(fā)動機性能變差和導(dǎo)致發(fā)動機性能變差和溫度升高。溫度升高。減少爆震：減少爆震：使用正確牌號的燃油；使用正確牌號的燃油；（No.6011）汽油的辛烷值高，則抗爆汽油的辛烷值高，則抗爆性越好。（性越好。（No.6033）減功率；富油的混合比。減功率；富油的混合比。航鷹工作室 發(fā)動機增壓增壓發(fā)動機全油門高度（額定高度）增壓發(fā)動機全油門高度（額

25、定高度）No.6030增壓能力受發(fā)動機結(jié)構(gòu)強度限制。增壓能力受發(fā)動機結(jié)構(gòu)強度限制。航鷹工作室 發(fā)動機增壓增壓發(fā)動機高空性能。增壓發(fā)動機高空性能。No.6086航鷹工作室 發(fā)動機增壓Geared Supercharger System航鷹工作室 發(fā)動機增壓Exhaust Gas-Driven Superchargers航鷹工作室 三、性能指標三、性能指標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 航鷹工作室 三、性能指標三、性能指標（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影響影響發(fā)動機有效功率的因素主要有：發(fā)動機有效功率的因素主要有： 轉(zhuǎn)速、進氣壓力和進氣溫度、大氣條件、混轉(zhuǎn)速、進氣壓力和進氣溫度、大氣條件、混合氣余氣系數(shù)、滑油溫度、飛行速度等合氣余氣系數(shù)、滑油溫度、飛行速度等航鷹工作室 三、性能指標三、性能指標 影響影響發(fā)動機有效功率的因素發(fā)動機有效功率的因素轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加后，一方面循環(huán)次數(shù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加后，一方面循環(huán)次數(shù)增加，傳遞給曲軸更多的機械功。增加，傳遞給

28、曲軸更多的機械功。有效功率有效功率轉(zhuǎn)速航鷹工作室 三、性能指標三、性能指標 影響影響有效功率的因素有效功率的因素進氣壓力和進氣溫度進氣壓力和進氣溫度 進氣壓力增加或進氣溫度降低，都使進氣壓力增加或進氣溫度降低，都使發(fā)動機充填量增加，產(chǎn)生更多熱能，有發(fā)動機充填量增加，產(chǎn)生更多熱能，有效功率增加。相反則相反。效功率增加。相反則相反。No.6050No.6050進氣壓力有效功率有效功率航鷹工作室 三、性能指標三、性能指標 影響影響發(fā)動機有效功率的因素發(fā)動機有效功率的因素大氣條件大氣條件 當發(fā)動機轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度和混合氣不當發(fā)動機轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度和混合氣不變時，大氣壓力增加或大氣溫度降低，充變時，大氣壓力增加