什么是活塞式航空发动机（续上期）

王裕平

图4活塞式航空发动机的构造图

1.气缸2.活塞3.连杆4.曲轴5.螺旋桨6.进气门7.排气门8.传动轴9.凸轮轴10.气门杠杆11.气门弹簧12.汽化器13.火花塞14.磁电机15.水泵16.散热器17.滑油增压泵18.滑油回油泵19.机匣

图4表示一台活塞式航空发动机的构造示意图。为了便于说明它的主要构造，图中仅绘出了发动机上的一个气缸和与该气缸相关的发动机的部份。下面便是主要构造的简单说明：

在发动机里，燃料和一定数量的空气在一个叫作汽化器(12)的构件里面混合后便进入气缸(1)。在气缸里混合气被向上死点移动的活塞(2)所压缩，在活塞到达上死点附近的时候，电火花塞(13)由磁电机(14)供给高压电流，在火花塞伸入气缸内的一端的两个电极间跳一个电火花，将混合气点燃，混合气在很短的时间里就可烧完，所形成的高温高压气体推压活塞，使它向下死点运动。

活塞的直线运动经过连杆(3)，传给曲轴(4)，使曲轴作旋转运动。曲轴的旋转可以带动螺旋桨(5)，或其他机构。通常螺旋桨的最适当转速都比曲轴的低，因此应该使曲轴通过一套由齿轮系统组成的减速器再来传动螺旋桨(图中未表示减速器)。

为了给气缸充填新鲜的混合气和排出已经工作过的废气，在气缸上设有按时开关的进气活门(6)和排气活门(7)。气门的开放和关闭是由专用的机构来操纵的，而这个机构又是由曲轴来带动的。我们称呼这种气门开关机构为分气机构。它是由经过齿轮与曲轴相联动的传动轴(8)，装有凸轮的凸轮轴(9)，和装有小滑轮的、用来直接压开气门的气门杠杆(也称为摇臂)(10)所组成的。

混合气在很短的一瞬间就会迅速烧完，会使限制在容积很小的燃烧室里的气体温度猛烈升高到2，500℃。因而压力大大增加，一般可达50－75个大气压。高压高温气体一方面推压活塞向下死点运动，同时还要将一部份热量传给发动机的零件，其中首先是气缸壁。如果不设法使气缸壁冷却，就会使它温度越来越高，变成炽热状态。我们都知道，金属材料在高温情况下强度很差；这样，就会使气缸以及其他受热零件很快地变形和损坏，发动机无法继续工作。因此，为了保证发动机的正常和安全的工作，必须使气缸充分地散热才成。活塞式航空发动机上气缸的散热可以是液冷式的，也可以是气冷式的。图4上所表示的是液冷式的。冷却液体在气缸壁外面包装的水套里循环流动，将气缸壁的热量导走。液体在水套和整个散热系统里的循环是通过特制的水泵(15)来完成的。吸收了气缸热量的液体再从水套流出，进入一个在飞机上所特装的散热器(16)里面去。液体在散热器中被空气冷却后，再重新进入水泵(15)，送回水套，形成不断地循环流动。

上面所谈的液冷散热方式是先由冷却液将气缸壁的热量传走，然后再经过散热器将热量间接传给大气。这种方法散热效果良好，可是由于多了一套水泵，导管，散热器等机构，同时冷却液也较重，因此增加了发动机构造上的复杂性和重量。由于这个原故，所以有的发动机就采用了直接用迎面吹过发动机气缸的冷空气来散热的方式，称为气冷式。气冷式发动机气缸部份的构造如图(5)所示。

图5气冷式气缸图

1.气缸身2.把气缸固定到机匣上的突缘3.气缸头4.进气门5.排气门6.气门弹簧7.活塞8.活塞销9.燃烧室10.散热片

气冷式气缸的气缸头(3)和气缸身(1)上有很多散热片(10)，因而散热面积大大增加，迎面气流吹过散热片时就可使气缸得到有效的冷却。这种冷却方式比液冷式的简单，重量轻，但缺点是迎风阻力比较大些。

曲轴架在轴承上，而轴承是装在机匣(19)上的，曲轴在轴承里旋转；活塞在气缸里上下滑动；一些辅助机构和附件要经过齿轮系统来传动。这些相对运动的零件之间有机械摩擦，阻力大，并且会因摩擦而生热，因此会很快地摩损或受热后因膨胀的程度不同而卡死，使发动机无法工作和毁坏。因此，在发动机中必须有滑油系统，利用滑油系统所供给的滑油来润滑各零件的摩擦面，减少摩擦阻力以及将摩擦所产生的热传走。

由于飞机越向高飞，大气的压力越低，空气越稀薄，这样就会使吸入气缸的混合气越来越少，从而使燃烧后产生的热量越来越少，发动机的马力就会不断随着飞行高度的升高而下降，结果会使飞机飞的不够高和不够快。因此近代活塞式航空发动机上一般都另外装有一个由曲轴传动的空气增压器，使混合气在进到气缸里以前先经过预先的压缩，以便给气缸充填更多的新鲜混合气，来增大发动机在高空时的马力。

活塞式航空发动机的型别

从外表上来看，现代活塞式航空发动机按气缸的排列位置和方式来分，有以下两大类：

1.直列式发动机——发动机上的气缸是排成一列一列的。常用的有V型的(图6)；和H型的(图7)。它们都是液冷式的。

图6双排12缸V型发动机

图724缸H型发动机

2.星型发动机——气缸是在与发动机轴心线成垂直的平面上成辐射状排列的，好像放着光芒的星一样。有单排星型的，如图8所示；也有双排星型的，如图9所示。它们都是气冷式的。

图8单排星型7缸发动机

图9双排星型14缸发动机

液冷式发动机和气冷式发动机各有其优缺点。一般地讲，液冷式发动机的迎面面积较小，所以迎风阻力小；此外在飞机机头上装有单发动机时，飞行员的视线因为受到的障碍小，因此也比较好。但缺点是构造复杂，而且一旦水套破裂，冷却液会漏掉，散热系统失灵，发动机会过热损坏及停车。对气冷式星型发动机来说，由于气缸是辐射排列的，迎面面积大，迎风阻力大；当在飞机机头上装有单发动机时，飞行员的视界比较小，可是却对飞行员起了保护的作用，同时个别部份的气缸散热片损坏时也不会显著地影响到发动机的散热效果，因此比较安全可靠。因此这种型式的发动机采用也比较广泛。

活塞式航空发动机的优缺点及在现代航空事业上的地位

航空技术的一项首要任务就是不断增大飞机的飞行高度和速度。但是装有带螺旋桨的活塞式航空发动机的飞机在目前却很难实现这项要求。这主要是由于现代活塞式航空发动机的马力不够大，而要想进一步增大马力就会变得太重，体积也太庞大，使飞机的载油量和有用载重变小，不适于在飞机上装用。另外一个原因就是螺旋桨的拉力在较大的飞行速度下会变得很小，而阻力却变得很大，要消耗发动机的很大一部份马力，使推动飞机前进的马力减少。正是这些原因，使活塞式航空发动机的飞机的飞行速度不可能超过每小时700到750公里的限度。

虽然活塞式发动机有上述的缺点，可是它在现代航空事业上仍有重大的使用价值。因为活塞式航空发动机与其他类型的航空发动机比较起来有经济性高(省油)和使用寿命长的很大优点，而且在国民经济建设上所用的各种飞机，例如小型运输机，短程旅客机，农业用飞机，森林防火用飞机，医务用救护飞机，多种民用和军用直升机，多用途飞机等等，所要求的飞行速度和高度虽不算高，因而采用螺旋桨活塞式航空发动机作为飞机的动力装置是十分有利的。所以近代航空技术虽然已经跨进了喷气阶段，可是活塞式航空发动机却仍然有它的广泛使用价值，是国民经济建设事业上所不可缺少的。在党领导下的祖国伟大社会主义建设事业中，将会一天比一天需要更多更好的活塞式航空发动机，其重要性和喷气式航空发动机比较起来是毫无逊色的，在全国各省市，乡村之间往来穿梭飞行着无数的不同型式的螺旋桨活塞式发动机的飞机的时代，将不会很远了。(完)