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LYCOMING 吸气式活塞发动机夏季特性分析 罗雄儒 （中国民航飞行学院广汉分院 四川广汉 618307）
摘 要：吸气式活塞发动机对外界环境的变化很敏感，其性能受环境气温、气压、湿 度和发动机工作状态的变化影响较大，本文通过分析，提出了夏季发动机使用建议。
关 键 词： LYCOMING 活塞发动机 夏季 特性
一 夏季气候特点和对发动机的影响
1. 夏季环境气压低，温度高，湿度大，导致场面密度高度高，使飞机升力下降，飞机 起飞离地速度需要提高，同时高温和高密度高度使发动机功率下降，起飞滑跑距离延长。
2. 一天中，早晚温度较低，中午温度高，相差很大，使场面密度高度变化很大，引起 发动机在全部转速工作范围内贫富油（或余气系数）变化很大，直接影响发动机的稳定工作（主要是富油不稳定），尤其是发动机在中等功率以下范围内的稳定，甚至在小功率状态下出现停车现象。
3. 夏天低气压和高环境温度使发动机燃油管路中燃油温度高，汽化趋势严重，80°F 以 上就很容易出现，直接阻碍发动机支持供应燃油，使发动机贫油不稳定，同时也是夏季发动 机热发启动困难的主要原因。
二 贫富油对发动机稳定工作的影响
（一） 影响贫富油的主要因素
发动机工作状态（包括发动机转速大小和加减速）、外界大气状态和飞行高度变化改变时，均会直接影响贫富油。
1.影响贫富油的环境因素
大气压力增大时，混合气变贫油；反之，混合气变富油；
大气温度升高时，混合气变富油；反之，混合气变贫油；
大气湿度越大，混合气变富油；反之，混合气变贫油；
随着飞行高度的升高，将越来越富油。
2.转速对贫富油的影响
对吸气式发动机，在小转速工作时，油门关得小，充填量小，为减少废气冲淡作用， 保证发动机稳定工作，需要比较富油的混合气，其余气系数约为 0.7-0.8；中转速工作 时，需要稍为富油的混合气，为保证具有良好经济性，其余气系数约为 0.9-1.0；在大 转速工作时，保证发动机具有较大能够输出较大的功率，需要比较富油的混合气，其余 气系数约为 0.85，此时，燃料燃烧的火焰传播速度最快，气缸内燃气压力能很快上升到 最大值，燃气对活塞的膨胀功增大到最大值，发动机能够得到最大的指示功率。
3.发动机加减速对贫富油的影响
在迅速开大节气门的一瞬间，混合气变贫油；发动机减速时，在迅速关小节气门的一 瞬间，混合气变富油，这与涡轮发动机正好相反。
当混合气严重贫油时，甚至会引起“回火”或造成发动机熄火停车。 对大多数汽化器发动机，由于安装了一个加速泵，在迅速开大节气门时，空气流量增加的同时燃料流量也较快增加，混合气不至太贫。但减速时，在迅速关小节气门的一瞬间， 混合气变富油。
如果节气门开度较小，慢车装置和慢车贫富油装置将起作用，发动机工作在较富油的中 小功率下，快速收油门可能会导致发动机很富油，甚至超越富油极限，引起发动机熄火、 停车。
（二）贫富油对发动机性能的影响
富油运转：当混合气过浓，在当前空气重量条件下燃油比例过多时，会引致燃油消耗过多，发动机工作不平稳，输出功率减小，发生抖动、排气管放炮、冒黑烟等现象。但同时， 富油运转可冷却发动机，使燃烧室温度低于正常情况下的温度，长时间富油动转会使火花塞 积油，甚至“淹死”火花塞，打不了火。
贫油运转：贫油运转会引致发动机工作不平稳、爆震、发动机抖动、过热；排气管发出 短促而尖锐的放炮声、输出功率减小，在小转速时，还会产生汽化器回火现象。发生爆震而 不及时纠正会损坏发动机，甚至令发动机突然失效。
三 贫富油的控制
（一） 控制贫富油的作用
1.减少燃油消耗，提高经济性。如 CESSNA172R 飞机地面全油门，全富油时燃油流量 为 14-15，但变贫油到最经济混合比时燃油流量降低到 10 左右。
2.保证发动机汽缸混合气燃烧稳定、速度快，使发动机在各种工作状态下稳定工作。
3.控制发动机温度，使汽缸温度分布叫均匀，汽缸上各部件、部分工作协调，有利于 发动机寿命延长，是发动机长期保持较好的性能；
4.减少发动机部附件的更换。如电嘴、滑油、喷油嘴、排气管，甚至汽化器等进排气 系统部件。
（二） 发动机贫富油的控制
贫富油的控制主要通过发动机燃油控制系统的工作来完成，目前航空活塞发动机广泛使用的是汽化器式和直接喷射式燃油控制系统。
1. 慢车装置控制发动机慢车贫富油
慢车状态是发动机地面最小稳定的工作状态。慢车转速和慢车混合比对发动机性能有显著影响影响，由燃油控制系统中的慢车装置控制。 慢车转速影响慢车稳定性和飞行着陆性能，转速一般在 500-800 转/分。
慢车混合比不仅影响慢车状态本身的混合比，而且对发动机从慢车到中等功率（典型：500-140 转/分）的混合比具有很大影响，直接影响发动机在中小功率下的性能，尤其是稳定性。
慢车混合比过富：
在发动机小转速时，由于混合气较富油，在外界环境变化时，混合比很容易出现过富油，尤其是在小油门和快速改变油门过程中，更容易出现。导致发动机工作不稳定，甚至停车。
慢车混合比过贫：
慢车时混合气成分应当保证发动机转速在 500～1400 转/分的范围内能可靠地工作。 慢车混合比过贫，加速时发动机容易放炮。因为发动机加速是在慢车基础上进行的，慢车混合气过贫，必然使加速过程中由小转速向中转速过渡时混合气更加贫油，从而造成加 速性不好。
飞机厂家规定慢车混合比标准为 10-50 转/分的转速上升量。若慢车转速和慢车贫富油 调节不正确，将导致发动机在爬升、平飞和下降过程中发动机工作不稳定。
慢车工作不稳定的常见原因：
A、慢车混合比过富或过贫。
B、喷油嘴堵塞。这时常伴有起飞时燃油流量不正常。对 CESSNA 172R 飞机，发动机工作变得不稳定，同时伴随着流量指示增加（总流量下降，但未堵塞的喷嘴流量上升而富油；堵塞的喷嘴流量下降而贫油），但实际总流量降低，仅仅是燃油分配器中的燃油压力因下游 通道限流而增大，使流量指示增加。
C、 进气管漏气。一般是密封圈损坏或连接套管处渗漏，此时比较明显的是转速在1000~1500 转／分时不稳定。
D、燃油在油管或分配器内汽化，形成气塞。此种情况一般是在高温或慢车过久时产 生的。
2 经济装置控制发动机大功率下贫富油
发动机大功率时，经济装置控制发动机燃油系统以提供较富油的混合气，保证发动机的加速性能和输出较大的功率，同时控制 CHT 不要太高。 混合比控制分人工和自动，人工或自动调节主计量活门开度，直接调节油量。
人工调节构造虽然比较简单，但需要人工操纵，使用不便；同时，飞行员凭发动机 是否出现贫油或富油现象进行调节，不如自动式高空调节装置的调节来得及时和准确。 要求操纵要柔和，不得过渡使用，以免出现过贫或过富油，甚至导致停车。
（三） 混合比调节的一般原则
因低空空气密度大，需燃油较多，用浓混合气，杆推前。
因高空空气密度小，需燃油较小，多稀混合气，杆拉后。
1. 依靠发动机仪表指示变化来判断，对吸气式发动机，主要是发动机转速、燃油流量（FF）、排气温度（EGT）、进气压力（MP）、空速等参数。
2. 调节贫富油过程中，在各阶段，保证不得超过发动机关键温度（汽缸头温度、滑油 温度）限制，且防止汽缸头温度奏冷（50华氏度/分钟）导致汽缸变形产生裂纹、气门粘滞。
3. 实施贫富油调节时，应当一边观察，一边缓慢调节，防止调节过渡。
4. 5000 尺密度高度以上或高温天气，全富油会导致发动机功率下降和工作不稳定。可 以调节贫富油，使发动机工作稳定，功率恢复，但仅限于调整混合比到发动机工作稳定为止。 期间要注意发动机温度指示。
5. 5000 尺或 3000 尺密度高度（按飞行手册规定）机场起飞时，起飞前，全油门后， 变贫到最大发动机转速，此时 EGT 、CHT 上升，燃油流量 FF 降低（若装有），发动机达到最大功率。
6. 发动机正常巡航功率为 55%~75%或 60~80%。使用最大功率混合比进行性能巡航（变 贫到发动机转速达到最大），使用最经济混合比进行经济巡航（EGT 峰值富油侧 50-100 度）。 为延长发动机寿命，在连续巡航时发动机功率设置一般小于 65%。
7. 在飞机下降过程，不论机场高度，从巡航高度到起落航线高度，均应该采用贫油方
法使发动机保持稳定。在高于 5000 或 3000 尺密度高度（按飞行手册规定）机场着陆前可以
贫油着陆；在低于 5000 或 3000 尺密度高度（按飞行手册规定）机场着陆前，应该全富油着陆。
8. 飞机在着陆过程中，应全富油，其目的是为了在低高度上出现紧急情况需要复飞时 发动机富油情况下具有较好的加速性能，同时富油便于控制发动机温度不会太高。
9. 在进行增加功率的操作前，要先将混合比设置在全富油位。
四. 燃油汽化对发动机稳定工作的影响
1．气塞现象和原因 燃油中分离出来的空气和燃油汽化生成的燃油蒸汽在燃油管路中产生大量蒸汽泡和空气泡，生成的大量蒸汽泡和空气泡还可能聚集起来，占据整个工作腔，使油泵不能吸油，造成供油中断的现象。造成燃料在导管中发生气塞现象，减少了油泵的供油，引起发动 机工作间断或停车。
2.主要影响因素
A、汽油泵进口压力：进口压力越小，燃油会剧烈地汽化，生成燃油蒸汽泡。如飞行 高度越高，由于大气压力下降越多，融解在燃料中的气体从燃料中逸出越多，越容易产 生气塞现象B、油道中的油压降大、汽油的挥发性越强、燃油的温度越高，汽化趋势严重，80°F以上就会出现，而且，在慢车和地面滑行转速工作时的燃油流动更会加剧汽化趋势。
3. 燃油系统气塞的预防
（1）高温天气下，地面小功率、长时间滑行很容易出现气塞现象 飞机在地面长时间小功率滑行，由于飞机速度小，发动机冷却气流少，散热不好，发动机舱内温度高，同时在小功率下燃油管路中流量小，较多的热量使很少的燃油很快汽化，使 油蒸汽积聚，直接阻碍发动机燃油的供应，使发动机贫油不稳定，夏季将更为明显，同时也是夏季发动机热发启动困难的原因。
高温环境停车后，发动机舱内温度很快升高，燃油管路中燃油温度高，很容易出现气塞， 可能导致下次热发启动困难，启动后初期可能出现发动机在小转速下工作不稳定。
（2）地面防止汽化程序
混合比设置全富油，油门推到发动机1800~2000 转/分，保持 1~2 分钟或直到发动机稳 定，其目的是通过增加燃油流量，降低燃油温度，清除燃油蒸汽。在此过程中，可以接通电 动泵。
发动机稳定在 1200 转/分，调贫到最大转速，地面运行到起飞前检查，之后在 1200 转/分调贫到最大转速直到起飞检查，有助于清除管路燃油气塞。
起飞前，全油门 10 秒，检查发动机是否工作平稳，有助于去处轻微的气塞。
（3）当飞行高度较高时，如果出现燃油流量波动较大时（如 CESSNA172R 飞机超过 1 GPH）或者燃油压力降低甚至降为 0（如 PA-44-180 飞机），表明燃油系统可能出现气塞现 象。此时必须立即接通燃油电动泵，增大发动机驱动泵进口的供油压力，有助于使汽化的燃 油液化，视情调节混合比，直到发动机工作稳定。待发动机流量稳定、压力恢复，再关闭燃 油电动泵，防止出现燃油供应中断。
五. 发动机温度的管理
发动机温度的管理主要指对 CHT（汽缸头温度）、EGT（排气温度）、滑油温度的管理。 1．EGT主要用于发动机燃油管理，具有一定的故障诊断能力。
CESSNA 172R 飞机的 A型机和 PA-44-180所装发动机只有一个 EGT 指示。
CESSNA 172R 飞机的 B型机有四个 EGT指示，可以判断每个缸的 EGT，结合 CHT 指 示对提前、准确判断发动机故障有利。
2.CHT 主要用于保护发动机，防止发动机超温和爆震。
CHT 探头一般安装在温度最高的汽缸上，如 PA-44-180 飞机。有些低功率、低增压比四 缸发动机可能没有 CHT，如 CESSNA 172R飞机。
CESSNA 172R 的 B型机每个缸安装一个 CHT 探头，对精确判断电嘴故障有利，通过 观察、比较各缸CHT 指示的差异，对及时、精确判断故障非常有利，一般来说某个缸差异 超过 100华氏度说明该汽缸存在问题。
为了延长发动机寿命和减少发动机磨损，在爬升和巡航阶段温度在350-435（224）华 氏度；连续工作时，温度不要高于 400（205）华氏度；高性能巡航小于 435（224）华氏度； 经济巡航小于 400（205）华氏度。
CHT 过低和过高的危害： 气缸头温度过低，由于汽油汽化不良，使发动机加速性变差；气缸头温度过高，严重威
胁发动机安全：产生爆震，汽缸温度高强度降低等。 影响汽缸 CHT 的主要因素：
外界温度、导风板状况、发动机整流罩风门开度和发动机贫富油等均将直接影响汽缸 CHT 的高低。一般通过调整发动机贫富油，调节风门开度（PA-44-180），改变发动机功率 大小等来控制、调节汽缸温度，使其保持合适的温度，使发动机保持较好的性能、较高的效 率，并延长发动机寿命。 | 
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发表于 2013-9-4 18:14:44
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