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BOB半岛:简析四冲程航空活塞发动机

  活塞式航空发动机通过燃烧气体作用在活塞(与旋转的曲轴相连)上的压力产生动力。在一个典型的奥托循环(以该循环的发现和证明人命名)里,曲轴每转一圈火花塞就会点燃。

  目前主流的四冲程航空活塞发动机,比如LIMBACH-L2400DX等,普遍具有涡轮增压功能,因此具备较高的可靠性和良好的高空性能。L2400 DX型发动机是水平对置四汽缸、四冲程、汽缸头液冷、燃油电喷供油、双点火系统、自动高度补偿、涡轮增压、排量约2400毫升的活塞发动机。该型发动机压比为8:1,起飞功率为118kw,最大转速为3000rpm,冷却液温度限制为110℃,滑油温度限制为120℃,干重为86kg。

  与二冲程航空活塞发动机相比之下,四冲程航空活塞发动机分为进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程,燃油经济性比二冲程要好,功率也可以比二冲程航空活塞发动机功率更高。

  特别是得益于汽车工业技术的发展,小型高转速的废气涡轮增压器大量涌现,涡轮增压技术(和机械增压技术)也已经在四冲程航空活塞发动机得到应用,单级增压技术已经比较成熟。

  涡轮增压技术的使用,提高了发动机的输出功率,实现了高海拔发动机的功率恢复,从而使无人机的飞行速度和实用升限得以明显提高。

  研究表明,带一级增压的活塞发动机在5000米空中可以保持其最大功率持续工作,但超过8000米以上的高空运行仍无法满足进气需求量,造成动力输出不足甚至引发熄火。而二级增压则可以将这一高度提高到11000米(NASA研究的增压,甚至可以将航空活塞发动机的飞行高度提高到24000米)。

  据了解,未来十年,活塞发动机累计需求总量将超3.3万台,占60%以上通用飞机及无人机动力市场,总价值约30亿美元,而低空空域的开放也将进一步刺激通用飞机及无人机对涡轴、活塞等发动机的需求量。