二冲程半直喷航空发动机喷油策略研究

基于自主研发的二冲程低压半直喷航空发动机及控制系统,开展喷油控制策略及对发动机性能影响规律的研究。结果表明:对于不同的发动机运行工况,需要采取不同的喷油策略组合。在起动和怠速工况,采用进气道喷射的独立供油方式;在部分负荷及高负荷工况,采用进气道喷射和缸内直喷协同供油方式,随着发动机直喷比例的提高,燃油消耗率相应减小;与采用进气道喷射供油相比较,采用低压半直喷供油可以获得较理想的燃油经济性。

航空活塞二冲程发动机排气结构对换气过程的影响研究

为了解决航空活塞二冲程发动机排气系统对发动机性能及换气效率的影响问题,基于GT-Power的一维流动仿真对比研究了航空活塞二冲程发动机直排、直排-渐扩和渐扩-渐缩三种形式排气系统谐振状态对发动机性能及换气效率的影响。结果表明,三种不同排气系统谐振状态对发动机换气效率的影响非常明显。相比直排管和直排-渐扩形式,采用渐扩-渐缩形式的发动机在高转速和中低转速均呈现出较好性能。合理的排气谐振通过提高背压达到提高捕获率及优化扫气效率的效果,进而影响发动机的油耗和性能。

航空二冲程活塞发动机分层扫气优化

针对二冲程活塞发动机常规扫气短路损失大、油耗高的问题,提出了一种分层扫气方案并进行了优化。以某发动机为研究对象,采用数值模拟方法建立了分层扫气模型,并对分层扫气过程进行了3维CFD仿真,其计算所需的边界条件通过发动机整体性能1维仿真获得,采用该模型研究了分层扫气发动机扫气机理,对不同容积扫气道进行了仿真,并对二冲程扫气过程的过量充气系数、扫气效率等参数进行对比。在仿真优化研究的基础上加工优化后的扫气道盖实物,并结合发动机巡飞工况状态开展发动机性能对比试验。结果表明:采用分层扫气过程的短路损失相比于常规扫气过程的减小42%,扫气道容积提高到1.3倍可使扫气效率提高2%,相比原型机测试数据,配置1.3倍扫气道容积的发动机在巡航转速范围内,燃油消耗率降低10%,但发动机功率略有降低。

二冲程点燃式航空煤油发动机爆震预测模型研究

针对二冲程点燃式航空煤油活塞发动机进行爆震预测研究,提出了一种基于3-Arrhenius公式的两组分混合爆震预测模型。以航空煤油燃烧实验数据为基础,采用GT-Power软件建立并校核了航空煤油的燃烧模型,利用一维性能仿真得到了爆震预测模型需要的末端混合气温度,通过发动机爆震实验数据评估了混合爆震预测模型和单一爆震预测模型的预测性能。结果表明:混合爆震预测模型和单一爆震预测模型预测的爆震起始角与实际的爆震起始角之间的标准误差分别为1.19°CA和3.23°CA,混合爆震预测模型能够识别燃烧初期的低压区域,对于爆震时缸内压力的突然升高有较好响应,表现出了良好的爆震预测性能。

小型航空二冲程活塞发动机建模及控制器在回路仿真研究

针对某小型航空二冲程发动机,采用机理建模和试验建模相结合的方法建立了该发动机的平均值数学模型,并在MATLAB/Simulink环境下对该模型进行了仿真研究,发现发动机转速、输出扭矩以及功率等外特性数据的仿真结果与实际的发动机台架试验数据基本吻合。在VC环境下编写仿真软件,通过调用MATLAB引擎实现了模型与控制器的对接,将原控制器和开发的快速原型控制器用发动机模型进行了硬件在回路仿真试验,并进行对比分析,结果表明,快速原型控制器和原发动机ECU喷油脉宽偏差不超过0.050ms。

二冲程航空活塞发动机增压匹配研究和优化

针对二冲程航空活塞发动机高空功率下降问题开展增压匹配的相关研究。建立二冲程非增压航空活塞发动机的一维仿真模型,并对仿真模型进行了实验验证;以校验后的非增压发动机模型为基础匹配了增压器,建立增压发动机模型。通过废气涡轮增压匹配进行不同海拔高度条件下的匹配计算;研究高空环境下二冲程增压发动机的工作情况,提出利用排气系统结构优化拓宽增压器的工作范围,利用废气旁通阀控制增压程度方法对增压系统进行优化。获得了在7000 m海拔高度能够实现76%功率恢复的增压型二冲程航空活塞发动机,满足某无人机平台飞行任务剖面对发动机的需求。

某型二冲程航空活塞发动机缸头热负荷研究

某型二冲程航空活塞发动机缸头的冷却形式为风冷,影响缸头热负荷的主要因素包括缸头外部冷却空气流速、缸头燃烧室内燃气温度。以某型二冲程航空活塞发动机缸头为对象,研究缸头在极限工况下的热负荷,分析缸头温度场分布特点,为缸头的散热片结构优化设计提供参考依据。以缸内燃气瞬时温度和缸内燃气瞬时传热系数为基础,利用经验公式计算了缸内燃气与缸头内壁的换热边界条件以及缸头外部与冷却空气的换热边界条件。利用有限元数值仿真分析软件对某型二冲程航空活塞发动机缸头热负荷进行了仿真计算,获得缸头的温度场分布。通过对发动机进行地面台架试验测取了缸头在该工况下的特征点温度,试验测量值与仿真值对比,可见仿真结果与试验的误差小于5%,满足工程需要。

航空用风冷活塞式发动机热状态研究

建立了冷却系统传热模型和边界条件计算模型。以缸内燃气压力和温度试验数据为基础,利用经验公式计算了气缸体内壁与燃气、外部与冷却空气间的传热边界条件。以气缸体温度场计算为切入点对发动机热状态进行研究,计算并分析了不同飞行高度下气缸体的温度分布;研究了螺旋桨转速对气缸体温度的影响;同时还计算了最大功率工况下保持热状态稳定需要的螺旋桨转速;试验测取了不同高度时的气缸体特征点温度。计算和试验结果表明:在最大功率工况下,螺旋桨转速不变时,随着飞行高度的增加发动机热状态逐渐升高;同一飞行高度下,螺旋桨转速越高,发动机热状态越低;调节螺旋桨转速能够使气缸体温度稳定在某一范围内;试验与仿真结果的误差小于5%,满足工程需要。

航空活塞式发动机瞬态空燃比控制与实验研究

针对航空活塞式直喷发动机瞬态空燃比难以精确控制、动态超调大等问题,采用PID神经网络控制策略对发动机瞬态工况空燃比进行控制.PID神经网络用于瞬态空燃比控制具有易于实现、较强自适应能力等优点.该策略包含前馈控制和反馈控制,并由前馈控制确定基本喷油量,PID神经网络作为反馈控制,实现瞬态工况的燃油补偿.在一台航空活塞式单缸机上进行了发动机瞬态空燃比控制实验,结果表明,瞬态工况下,相比于PID控制,PID神经网络控制下的过量空气系数超调量可以减小25%左右;节气门开度在5%~30%,之间以不同开度变化速率变化时,PID神经网络也能实现良好的控制效果.

含铅汽油对航空活塞式发动机性能的影响探讨

当前航空活塞式发动机要求能够使用无铅或者低铅航空汽油,但是国内传统航空汽油的含铅量较高,如100号航空汽油、95号航空汽油等。在应用中发现,使用含铅汽油,发动机容易出现故障。重点分析含铅汽油对航空活塞式发动机性能的影响,在分析含铅汽油主要成分和燃烧产物基础上,揭示了含铅汽油对发动机性能的影响,进而以发动机抖动实例进行探讨,分析含铅汽油的影响,并提出几点发动机养护策略,对正确使用含铅汽油,减少对活塞式发动机性能影响有一定参考价值。

航空二冲程煤油发动机数值仿真研究

在无人机燃用航空煤油燃料效能问题的研究中,以小型二冲程汽油发动机为动力装置的无人机燃用航空煤油燃料具有重要的军事意义。煤油在内燃机中的研究和应用相对较少,所以研究煤油发动机性能参数的变化规律及爆震特性,为煤油发动机的参数优化匹配提供依据。通过建立航空二冲程发动机工作循环数值模型及爆震模型,改变模型中的压缩比、空燃比、点火提前角及反映高空特性变化的进气压力和进气温度等参数,分析主要结构参数和调整参数对煤油发动机性能的影响情况。研究结果表明,在相同的条件下,二冲程发动机燃用航空煤油燃料时性能差别不大,爆震倾向加大。可为小型二冲程汽油发动机燃用航空煤油燃料时爆震特性的研究提供参考。

航空活塞式发动机燃料简介

航空活塞式发动机燃料主要用于航空活塞式发动机,又称"航空汽油"。介绍了航空活塞式发动机燃料的品种牌号与选用、组成与加工工艺、性能要求与主要指标以及贮存和使用中的注意事项等内容,以期为油料专业初学者和相关专业工作人员提供帮助。

活塞式航空发动机高空性能提升技术现状及发展趋势

分析了活塞式航空发动机随海拔升高时性能下降规律,从进气、点火、喷油三个方面提出了活塞式航空发动机性能提升技术,如单级或多级涡轮增压技术、高能点火技术、双火花塞点火技术以及缸内直喷技术。研究表明,单级涡轮增压技术、双火花塞技术已成熟应用于航空发动机高空性能恢复,而多级增压、高能点火以及缸内直喷技术在未来必定会成为高空性能恢复技术的重要研究方向。

某型航空活塞式发动机气缸内沉积物生成机理

针对某型航空活塞式发动机存在由气缸内沉积物诱发气缸压缩性衰减的问题,以相同运行条件下未出现类似故障的不同型号的发动机作为对比,通过对故障发动机气缸内沉积物的微观形貌及成分分析,结合该型发动机的结构设计和运行数据,分析这种气缸内沉积物的形成机理.结果表明:气缸内燃气温度过低是形成气缸内沉积物的充分条件,而该型发动机燃油系统设计特性造成空中慢车时气缸内混合气过富油是其缸内燃气温度过低的主要原因.由此提出,以提高小功率状态下缸内燃气温度为目的的控制排气温度不低于427℃的测试方案,经实践验证有效.

活塞式航空发动机悬摆式配重组件失效原因及预防措施浅析

为了保证发动机的振动平衡,在发动机曲轴上安装有消除振动的配重块。作为曲轴上的重要部件,若高速旋转的配重块失效,将立刻造成发动机连杆、汽缸、机匣等部件损坏,引起航空事故。本文针对已出现的活塞式航空发动机案例,分析了悬摆式配重失效原因,提出了相应的改进措施。

航空活塞式发动机燃料的主要理化指标与使用性能

依据航空活塞式发动机燃料新国标,介绍了航空活塞式发动机燃料的主要理化指标与使用性能,以利于做好油品的运输、收发和储存工作,保障油品质量,合理代用和正确使用,保证飞行安全。

某活塞式航空发动机汽缸断裂分析

分析了某活塞式航空发动机汽缸缸体断裂的原因。宏观和微观观察表明,缸体的断裂性质为疲劳断裂,疲劳起源于缸体与缸头连接螺纹的起始处,晶间腐蚀是导致疲劳断裂的直接原因。能谱分析表明疲劳源区的腐蚀元素是氧,属于大气腐蚀。分析认为腐蚀发生于发动机长期存放过程中。

基于“差异化”《活塞式航空发动机故障检验》课程模式的开发

《活塞式航空发动机故障检验》是高职院校通用航空专业的重要专业课,课程目的是使学生在完成活塞发动机原理与结构的学习后,掌握活塞式发动机翻修的理论知识和基础技能。课程根据行业标准和岗位能力的需求,采用"差异化"方式进行开发。相较于传统课程开发模式,更加有利于提升学生对理论知识的掌握程度与学习能力的培养。

机油对小型航空活塞式发动机性能和积碳的影响

本文通过在一台小型航空活塞式发动机上，使用国产和进口机油的对比实验和结果分析，说明使用不同的机油，在不同的热负荷下，对航空活塞式发动机性能和气缸内积碳的影响。

航空活塞式发动机润滑油综述

航空活塞式发动机是航空发动机中重要的一类,文章总结了航空活塞式发动机分类及生产厂商,对比阐述了SAE J1966、SAE J1899活塞式发动机润滑油规范以及国内航空活塞式发动机油规范;介绍了航空活塞式发动机润滑油中使用的主要功能添加剂及其性能;调研了国内外主要航空活塞式发动机油产品,为航空活塞式发动机润滑油的研制提供一定参考。