基于航空领域的活塞发动机的发展和应用

卢磊 曾繁星 高平远 张磊

摘 要：计算机网络的发展，使航空业得到了迅猛的发展，数字信息化在活塞发动机发展应用中的应用也非常常见。当前数字信息化被广泛应用于活塞发动机设计中、活塞发动机管理维修上、飞机发动机控制上等等，这些都显示出数字信息化智能性和高效性，数字信息化的应用也是活塞发动机发展的趋向。

关键词：航空；活塞发动机；发展和应用；数字信息化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.007

0 引言

航空领域活塞发动机的发展和应用历史非常悠久，在这个过程中，活塞发动机的发展和应用很是曲折。进入数字信息化时代后，先进的科技给活塞发动机的发展注入了新的活力，使其发展突破瓶颈，迎来了新的发展机遇。

1 航空领域活塞发动机的诞生与发展

活塞发动机是航空史上最早使用的发动机，早在1842年，英国人亨森就提出了以蒸汽机为驱动飞上蓝田的概念，这是航空史上最早的发动机概念。计算机网络的发展极大的促进了各行各业的发展，航空领域的发动机产业也借助数字信息化的东风得到了很大发展。特别是西方一些发达国家，在活塞发动机轻量化和可靠性方面的研究都有很大的进步，使活塞发动机突破了燃料的限制，可以使用航天煤油、柴油等燃料，提高了发动机的性能，也使飞机的安全性、高空性能等得到提升。

2 活塞发动机的发展应用与数字信息化

2.1 活塞发动机的设计与数字信息化

设计软件和仿真软件为发动机的设计提供了诸多便利。例如，CAD软件，可以生成直观的三维图形，利用其设计活塞发动机，能够使发动机的结构更为清晰。此外，设计软件还可以对发动机的结构强度、气动性能等进行仿真计算，设计者不仅可以在不重新画图的基础对设计图做随时、任意的调整，还能对其进行模拟测试，以评估设计的可行性，为发动机设计优化提供了可靠的依据和帮助。例如，活塞发动机轻量化设计的过程中，可通过数字信息准确的模拟发动机的体积大小、质量状况，进而帮助设计者更完美的设计发动机结构和机身曲线。

2.2 活塞发动机的监控与数字信息化

人对发动机的有效监控是实现智能化驾驶的基础，通过监控发动机而控制飞机的飞行，例如FADE（全权限树枝电子控制），这样做的优点非常多。首先，提高了飞行的安全性、可靠性。飞机飞行的安全性、可靠性、性能、成本等都是以发动机为基础的，在数据信息化的支持下，飞机飞行的各种数据能够得到完全的、准确的记录和有效的分析，这就使相关人员能够即时的掌握飞机发动机的状态，对潜在的故障进行诊断，从而提高了飞机的可靠性。例如，飞机飞行中如可能出现超溫、超转、贫油等情况，系统会提前预警，正是由于数字信息化的应用，减少了这些情况的出现频率，使飞机发动机的可靠性更高。又如，利用故障树对发动机进行监控，能够及时、准确的诊断航空发动机存在的故障风险，并对故障问题进行智能的分析，找出发动机运行的薄弱环节，这就如同给相关人员“打了预防针”，当状况出现时相关人员能够及时、有效、正确的对发生的问题进行处理。其次，信息数据化的应用降低了飞行成本。由于信息数据可以使发动机保持在最佳状态，这样可以有效的降低燃油消耗了，避免了传统控制对油门的不精准收放。此外，不需要人为调整发动机的运转，延长了发动机的寿命，也能降低成本。此外，数字信息化使飞行驾驶具有自由测试、诊断、记忆等功能，通过计算机辅助诊断技术能够及时发现问题，避免了问题的扩大化或严重化，而且给保养、维修带来了诸多方便，降低了维修成本。总而言之，数字信息化的应用节省了航空成本。再次，数字信息化提高了发动机的性能。计算机有强大的数据处理能力和存储能力，数据处理能力使其对数值有非常高效的计算能力，存储能力使其能够将发动机的各种数据完整的保留下来，并根据需要对这些数据进行整理、分析，更容易使人发现数据背后隐藏的信息。因此，在计算机强大的功能下，活塞发动机的性能能够达到最佳状态。例如，计算机通过数据计算能够最精确的掌握发动机的启动、过度特性，进而改善发动机的控制效果，改善发动机的安全保护，使飞机的各方面性能得到提高。此外，数字信息化还能有效的监控发动机的各类状态，例如，汽缸头温度、排气温度、空气密度等等，使飞机的驾驶更简便、安全。总之，数字信息化与航空业的发展密切，其在活塞发动机中的应用极大的提高了活塞发动机的开发效率，促进了航空业的发展。

3 结语

综上所述，活塞发动机的应用是航空史上的里程碑，活塞发动机的发展能够推动航空业的进一步发展，当前世界各国对于活塞发动机发展研究的水平参差不齐，轻量化和可靠性仍然是航空发动机研究的核心问题，在计算机网络的支持下，数字信息化有效的推动了活塞发动机的发展，实现了飞行器的“先进控制”理念，随着数字信息化的不断进步，活塞发动机的发展前景是一片美好。

参考文献：

[1]黄振勇.故障树在飞机活塞发动机故障诊断中的应用[J].科技创新导报，2013（21）：237.

[2]潘钟键，何清华.张祥剑.活塞航空发动机复合增压技术仿真分析[J].哈尔滨工程大学学报，2014（12）：1543-1547.

[3]胡燕萍.复合材料在发动机应用中的发展前景[J].玻璃钢复合材料，2015（01）：118.

作者简介：卢磊（1975-），男，陕西凤翔人，本科，研究方向：飞机与发动机控制。