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星型发动机教具模型
基于复杂传统结构教具的简化改进
星型发动机是一种气缸环绕曲轴呈星型排列的一种活塞式发动机，气
缸数多为奇数。在喷气发动机出现之前，活塞式飞机发动机
大多采用星型设计，因其曲轴短战场生存性强，再因其结构紧凑占用
飞机空间小而被舰载机广泛使用；其余发动机则采用V型设计。现
代的一些轻型飞机则采用直列或水平对置型发动机 。星型发动机可靠性高，重量轻，功率提升潜力大，维修性和生存性也不错。星型发动机结构复杂装配要求高，制作成本高，结构可视性差，不适用于本
科阶段进行机械类学生进行理论学习，故要求简化结构，且结构可视
性强原理简单明了。
本文介绍的星型发动机模型有效的简化了结构复杂程度，能使
该教具能用亚克力板等价格低大众化的材料制作，方便了模型教具在
各个层次高校的普及，但是没有改变发动机的运行原理。同时保证了
结构的稳定性。
目录
目录
摘要……………………………………………………1
1.问题提出………………………………………………3
1.1我国教具发展现状
2.问题分析………………………………………………4
3.设计方案结构及原理…………………………………4
4.功能特点及实用性总结………………………………7
5.参考文献………………………………………………9
教具发展现状
现阶段我国教学模型大都配合精度不高，材料质量低。使用寿
命不长。常常面临使用时教具配合过盈，或者断裂等情况。现阶段教
具往往应有一定的设计精度但是却为降低成本在加工和设计时没有
没有按照应有尺寸进行设计加工。使用寿命不长，难以使用。而且根
据调查全国有80％的高校教具损坏严重且无法找到相应的配件和替
代品。所以我们根据这一现状制作出自星型发动机教具模型
方案结构及原理
1）以方形来代替圆形的气缸体，大大减少了加工及装配的难度
2）操作和控制简便，任何工作人员很容易地使用它
3）采用透明的亚克力板，利于观察结构的演示
4）利用触碰开关点亮LED灯形象的展示了爆炸的瞬时性及过程
5）采用丝杆省略了轴承等部件，降低了项目的费用
6)模型可以用来作为教学模型，向学生形象的展示发动机的原理。
1. 电路控制
利用触碰开关及LED灯来形象展示出汽缸发生爆炸的的瞬间。
电路方案设计时考虑的主要问题：
触碰开关的选择符合了结构的要求，及原理的应用
2.加工工艺
将亚克力板用激光切割器切割，组装时用玻璃胶固定，调整好螺
母的松紧程度。使气缸与轴之间相互配合，以保证在行程范围内可以
顺畅运行。
1）材料为3MM亚克力，由于材料中间为3MM，边缘薄，为2.7
左右，切割时注意公差配合，及时更改尺寸。
2）MM亚克力切割能量为90%-95%，速度为350.切割时要排版。
切割前调节激光头高度，为5MM-8MM。
调好高度后适切一部分，查看切割效果。
3）激光切割机切割面积有限，注意限位。
V型发动机
二程发动机
发动机
飞机的星型发动机
飞机螺旋桨与机枪同步图
缝纫机
环式真空泵
奎西发动机
马耳他十字机芯
喷气式发动机
喷射推进机
汽车万向节
汽轮蒸汽机
转子发动机【二手星型发动机多少钱】
——内燃机的一种，把热能转为旋转运动而非活塞运动，如马自达RX8
直列式发动机
——它的汽缸肩并肩地排成一排，L4发动机，一般的车都用【二手星型发动机多少钱】
水平对置式发动机
——汽缸排列在发动机相对的两个平面上，保时捷911用的是这种的6缸
涡轮式发动机工作原理图解
增加发动机做功过程
四冲程发动机做功过程
直列发动机【二手星型发动机多少钱】
复杂一点的
加点颜色
变压缩比发动机
北航《发动机I》复习题一
一、客观题（共20小题，每小题1.5分，共30分）
1、下列航空发动机的性能中，影响飞机复飞性能的主要是：______。（ ）
A．发动机的可靠性
B．发动机的高空性
C．发动机的加速性
D．发动机的维护性
2、一毫巴为：______。（ ）
A．100帕斯卡
B．1000帕斯卡
C．10帕斯卡
D．10000帕斯卡
3、航空活塞发动机采用（）热力学循环______。（ ）
A．布莱顿循环
B．奥托循环
C．卡诺循环
D．膨胀循环
4、航空活塞发动机中，混合气开始着火的方法是：______。（ ）
A．压燃
B．点燃
C．自燃
D．其他方式
5、某单排星形九缸航空活塞发动机气缸的点火次序为：______。（ ）
A．1-2-3-4-5-6-7-8-9-1
B．1-3-5-7-9-2-4-6-8-1
C．1-2-3-4-5-9-8-7-6-1
D．1-9-8-7-6-5-4-3-2-1
6、当混合气的余气系数为（）时，混合气的放热量最大。______。（ ）
A．0.85
B．1.1
C．0.6
D．0.97
7、航空活塞发动机采用的航空汽油中常加入四乙铅这种有毒物质的目的是:______。（ ）
A．增加燃油的颜色
B．起催化剂的作用,促使燃油完全燃烧
C．防止发生早燃现象
D．防止发生爆震现象
8、对航空活塞发动机,当推油门过猛时,易造成______。（ ）
A．发动机过贫油燃烧
B．发动机过富油燃烧
C．发动机早燃
D．发动机损坏
9、巡航中,当航空活塞发动机状态一定时,要使发动机处于最经济状态,应使______。（ ）
A．发动机滑油温度最高
B．发动机排气温度最高
C．发动机气缸头温度最高
D．发动机进气压力最高
10、航空活塞发动机热发禁止扳转螺旋桨的原因是______。（ ）
A．防止混合气过富油燃烧
B．防止混合气过贫油燃烧
C．防止发生早燃现象
D．防止发生爆震现象
11、在空中,活塞发动机混合气过富油燃烧将引起______。（ ）
A．发动机过热
B．电咀积炭
C．发动机工作平稳,但燃油消耗量变大
D．汽化器回火
12、飞行中,如果怀疑恒速螺旋桨活塞发动机出现爆震,应______。（ ）
A．适当减小进气压力,增加发动机转速,加强发动机散热
B．适当增加进气压力,减小发动机转速,加强发动机散热
C．适当减小进气压力,减小发动机转速,减少发动机散热
D．适当增加进气压力,增加发动机转速,减少发动机散热
13、在巡航过程中,可参考什么仪表来准确调节混合比以获得更好的燃油经济性?______。（ ）
A．燃油流量表
B．气缸头温度表
C．减小
D．燃油压力表
14、当飞机起飞时，航空活塞发动机通常使用什么状态______。（ ）
A．最大状态
B．巡航状态
C．慢车状态
D．中转速状态
15、活塞发动机爆震可由下列哪种原因引起______。（ ）
A．发动机转速增加
B．汽缸头温度过低
C．使用的燃油牌号比规定的牌号更高
D．汽缸头温度过高
16、装备恒速螺旋桨的航空活塞发动机,监控其功率的主要仪表是______。（ ）
A．转速表
B．进气压力表
C．燃油流量表
D．气缸头温度表
17、随着机场标高的降低,活塞发动机的起飞功率将______。（ ）
A．减小
B．保持不变
C．增大
D．无法判断
18、航空活塞发动机停车时,通常采用: ______。（ ）
A．切断燃油调节器供油
B．切断油箱供油
C．关断磁电机
D．关断总电源
19、航空活塞发动机滑油系统的主要功用是______。（ ）
A．只有润滑作用
B．润滑,散热和变距
C．加温燃油
D．只有变距作用
20、对装备有恒速螺旋桨的航空活塞发动机,飞行中当增加功率较多时,正确的操纵次序是：______。（ ）
A．先推油门, 再推变距
B．直接推油门
C．先推变距,再推油门
D．油门、变距一起推
二、主观题（共4小题，每小题15/25分，共70分）
简答题
21、点火提前角的定义及调整方法
22、什么叫早燃 ? 主要现象和危害是什么 ? 使用中应注意哪些问题 ?
23、简述九缸星型发动机和六缸水平对置式发动机的点火次序，列工作循环表辅助说明之。 论述题
24、论述化油器式发动机不同飞行姿态下的油气比调节规律
复习题一答案：
一、主观题
单选题
1—5 CABBB 6—10 DDABC 11—15 BABAD 16—20 BCACC
二、客观题
简答题
21、考核知识点：点火提前角的定义及调整
22、考核知识点：发动机早燃
23、考核知识点：发动机点火顺序与工作循环表
论述题
24、考核知识点：化油器式发动机飞行姿态与油气比
活塞式航空发动机（aircraft piston engine）
1、概念：往复式发动机也叫活塞发动机，是一种利用一个或者多个活塞将压力转换成旋转动能的发动机。航空活塞式发动机是利用汽油与空气混合，在密闭的容器（气缸）内燃烧，膨胀作功的机械。活塞式发动机必须带动螺旋桨，由螺旋桨产生推（拉）力。所以，作为飞机的动力装置时，发动机与螺旋桨是不能分割的。 为航空器提供飞行动力的往复式内燃机。发动机带动空气螺旋桨等推进器旋转产生推进力。本身不能产生推力，只能从轴上输出功率带动螺旋桨，由螺旋桨产生推力，所以螺旋桨称为推进器。活塞式发动机(热机)加螺旋桨（推进器）称为活塞式动力装置。
最常用的往复式发动机是利用汽油或者柴油燃料产生压力的。通常都不止一个活塞，每个活塞都在气缸内，燃料－空气混合物被注入其内，然后被点燃。热气膨胀，推动活塞向后运动。活塞的这种直线运动通过连杆和曲轴转换成圆周运动。这种发动机经常被通称为内燃机，尽管内燃机并不必须包括活塞。
现在的利用并不是很多，水蒸气是另一种叫做蒸气式发动机的往复式发动机的能源。这种情况下是利用非常高的蒸气压力来驱动活塞。蒸气能的大部分利用中，
活塞发动机已经被更为高效的涡轮机所取代，由于要求有更高的力矩活塞已经更多的运用到轿车领域中。
2、工作原理：活塞式航空发动机是一种4冲程、电嘴点火的汽油发动机。曲轴转动2圈,每个活塞在汽缸内往复运动4次,每次称1个冲程。4个冲程依次为吸气、压缩、膨胀和排气,合起来形成1个定容加热循环（见工程热力学）。发动机热效率与压缩比和燃烧后工质(工作介质)温度有关。过大的压缩比会使工质的压力和温度过高,燃油可能在未被电嘴点火前就自动燃烧并形成爆震波（见燃烧学），引起汽缸局部过热和增大零件负荷，降低发动机的可靠性。提高汽油的辛烷值（见航空燃油）是提高压缩比、防止爆震的有效措施。航空汽
油的辛烷值一般在100以上。每个汽缸能发出的功率受到工质温度的限制。每升活塞排量发出的功率称为升功率，一般为22～44千瓦（30～60马力），个别发动机可达59千瓦（80马力），活塞排量是指活塞在汽缸内自最下端移至最上端所扫过的容积。
活塞顶部在曲轴旋转中心最远的位置叫上死点、最近的位置叫下死点、从上死点到下死点的距离叫活塞冲程。活塞式航空发动机大多是四冲程发动机，即一个气缸完成一个工作循环，活塞在气缸内要经过四个冲程，依次是进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程（工程热力学）。曲轴转动2圈,每个活塞在汽缸内往复运动4次,每次称1个冲程。四个冲程为一个循环。
发动机开始工作时，首先进入“进气冲程”，气缸头上的进气门打开，排气门关闭，活塞从上死点向下滑动到下死点为止，气缸内的容积逐渐增大，气压降低——低于外面的大气压。于是新鲜的汽油和空气的混合气体，通过打开的进气门被吸入气缸内。混合气体中汽油和空气的比例，一般是 1比 15即燃烧一公斤的汽油需要15公斤的空气。进气冲程完毕后，开始了第二冲程，即“压缩冲程”。这时曲轴靠惯性作用继续旋转，把活塞由下死点向上推动。这时进气门也同排气门一样严密关闭。气缸内容积逐渐减少，混合气体受到活塞的强烈压缩。当活塞运动到上死点时，混合气体被压缩在上死点和气缸头之间的小空间内。这个小空间叫作“燃烧室”。这时混合气体的压强加到十个大气压。温度也增加到摄氏4OO度左右。压缩是为了更好地利用汽油燃烧时产生的热量，使限制在燃烧室这个小小空间里的混合气体的压强大大提高，以便增加它燃烧后的做功能力。
当活塞处于下死点时，气缸内的容积最大，在上死点时容积最小（后者也是燃烧室的容积）。混合气体被压缩的程度，可以用这两个容积的比值来衡量。这个比值叫“压缩比”。活塞航空发动机的压缩比大约是5到8，压缩比越大，气体被压缩得越厉害，发动机产生的功率也就越大。压缩冲程之后是“工作冲程”，也是第三个冲程。在压缩冲程快结束，活塞接近上死点时，气缸头上的火花塞通过高压电产生了电火花，将混合气体点燃，燃烧时间很短，大约0.015秒；但是速度很快，大约达到每秒30米。气体猛烈膨胀，压强急剧增高，可达6O到75个大气压，燃烧气体的温度到摄氏2000到 250O
度。燃烧时，局部温度可能达到三、四千度，燃气加到活塞上的冲击力可达15吨。活塞在燃气的强大压力作用下，向下死点迅速运动，推动连杆也门下跑，连杆便带动曲轴转起来了。
这个冲程是使发动机能够工作而获得动力的唯一冲程。其余三个冲程都是为这个冲程作准备的。
第四个冲程是“排气冲程”。工作冲程结束后，由于惯性，曲轴继续旋转，使活塞由下死点向上运动。这时进气门仍旧关闭，而排气门大开，燃烧后的废气便通过排气门向外排出。当活塞到达上死点时，绝大部分的废气已被排出。然后排气门关闭，进气门打开，活塞又由上死点下行，开始了新的一次循环。从进气冲程吸入新鲜混合气体起，到排气冲程排出废气止，汽油的热能通过燃烧转化为推动活塞运动的机械能，带动螺旋桨旋转而作功，这一总的过程叫做一个“循环”。这是一种周而复始的运动。由于其中包含着热能到机械能的转化，所以又叫做“热循环”。
度量衡换算
1千瓦=1.3596216173039米制马力(马力)1马力等于每秒钟把75公斤重的物体提高1米所作的功 1米制马力(
马力)=0.73549875千瓦
3、结构和分类：活塞式发动机主要由曲轴、连杆、活塞、汽缸、分气机构和机匣等部件组成。发动机前部有减速器，以降低输出轴的转速。大多数发动机在机匣后部装有增压器以提高发动机高空性能。气缸是混合气进行燃烧的地方。气缸内容纳活塞作往复运动。气缸头上装有点燃混合气的电火花塞，以及进、排气门。发动机工作时气缸温度很高，所以气缸外壁上有许多散热片，用以扩大散热面积。气缸在发动机壳体上的排列形式多为星形或V形。常见的星形发动机有5个、7个、9个、14个、18个或24个气缸不等。在单缸容积相同的情况下，气缸数目越多发动机功率越大。活塞承受燃气压力在气缸内作往复运动，并通过连杆将这种运动转变成曲轴的旋转运动。连杆用来连接活塞和曲轴。曲轴是发动机输出功率的部件。曲轴转动时，通过减速器带动螺旋桨转动而产生拉力。除此而外，曲轴还要带动一些附件。气门机构用来控制进气门、排气门定时打开和关闭。
按汽缸的冷却方式发动机分为液冷式和气冷式两种。早期飞机的飞行速度很低，多采用液冷式发动机。随着飞行速度的提高,可以利用高速气流直接冷却汽缸,气冷式发动机遂得到广泛应用。发动机按汽缸排列形式又分为星型和直列型。星型发动机汽缸以曲轴为中心沿机匣向外呈辐射状均匀排列，有单排和双排等形式。直列式发动机汽缸沿机匣前后成行排列,有对缸、工字型、V型等排列形式,以星型和V型用得较多。有时按供油方式不同又将发动机分为汽化器式和直接注油式两种，其中直接注油式应用较广泛
4、辅助工作系统
发动机除主要部件外，还须有若干辅助系统与之配合才能工作。主要有进气系统（为了改善高空性能，在进气系统内常装有增压器，其功用是增大进气压力）、燃油系统、点火系统（主要包括高电压磁电机、输电线、火花塞）、起动系统（一般为电动起动机）、散热系统和润滑系统等。
5、性能
活塞式航空发动机的性能通常用转速特性、螺旋桨特性和高度特性表示。油门全开或进气压力维持不变时，发动机的功率和耗油率随转速的变化关系称为转速特性，又称外部特性。在发动机上安装定距螺旋桨时，发动机功率和耗油率随转速的变化关系称螺旋桨特性。这时转速的改变是靠控制油门杆实现的。发动机转速不变时，功率和耗油率随飞行高度的变化关系称为高度特性。由图2 看出，由于有增压器对吸入空气增压，在某一高度以下可保持进气压力恒定，而大气温度又随高度增加而下降，所以在此高度以下发动机的功率仍随高度增加而略有增加。这个高度称额定高度。在额定高度以上发动机功率随高度增加而下降。
6、发展：当飞机的速度达到800公里每小时，由于螺旋桨始终在高速旋转，桨尖部分实际上已接近了音速，这种跨音速流场的直接后果就是螺旋桨的效率急剧下降，推力下降，同时，由于螺旋桨的迎风面积较大，带来的阻力也较大，而且，随着飞行高度的上升，大气变稀薄，活塞式发动机的功率也会急剧下降。这几个因素合在一起，决定了活塞式发动机＋螺旋桨的
推进模式已经走到了尽头，要想进一步提高飞行性能，必须采用全新的推进模式，喷气发动机应运而生。
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