重油活塞發動機的案例
無人機的(重油)活塞發動機
第一：重油的燃料霧化技術
發動機做功，需要將燃料通過噴嘴噴成顆粒度非常細的霧狀，才能與空氣充分混合，達到良好的燃燒效果。霧化燃料與空氣混合氣的形成質量，對于動力性、經濟性和排放性都有至關重要的作用。
而重油，特別是柴油，比汽油的黏度高，低溫流動性差。這造成重油的霧化效果要比汽油差，影響了燃燒效果，甚至導致發動機啟動困難。實現重油的可靠霧化及高效的燃燒組織，成為航空重油活塞發動機的核心技術之一。
活塞發動機的重油霧化燃燒改進方式，大致有以下幾種。
化油器漸改+輔助預熱：兩沖程活塞發動機大多采用化油器供油方式，而直接采用現有化油器很難保證重油的可靠霧化和合理燃燒。因此可以對進氣系統、化油器、點火系統設計更改，同時增加輔助起動的預熱系統，改善燃料的流動性。
這種改進方式中，具有代表性的是德國3W公司的重油發動機方案，對進氣系統采用加速管;泵膜式化油器進行改進，工作方式接近于機械噴射系統;曲軸箱預熱;壓縮比降低;起動加入預熱塞;點火系統更改，能量增加。
這種方法的缺點是，增加的附件多，修改設計復雜，實現上比較困難。
機械噴射系統：即放棄化油器方式，供油方式直接改由發動機附屬機械機構驅動，完成燃油的缸內直接噴射和流量調節功能。
比如美國XRDi公司的重油解決方案，采用了MCDI 機械燃油直噴系統和點燃方式，燃油直接噴到發動機缸內，實現-30℃條件下無輔助預熱裝置的可靠起動。
這種方法的缺點是：需要單獨的機械噴射調節和驅動裝置，整體設計比較復雜，成本較高。而且機械調節系統調節范圍有限，自由度和靈活性差，適應范圍受限。
電控燃油噴射系統：熟悉汽車的同學對這個詞不陌生。對的，就是借鑒汽車工業的電噴技術，對航空活塞發動機進行改進設計。
展開 美國研制新型轉子重油活塞發動機，海陸空通吃
航空重油發動機指燃用餾分在航空煤油到重柴油之間的任意混合物的航空活塞發動機，其低油耗、高功重比以及燃料易獲得性和運輸安全性，得到世界上發達國家的關注，是下一代通航活塞動力的解決方案之一。目前，世界發達國家的重油發動機已經投入使用，正在進行下一代重油發動機的研制，進一步提高安全性、經濟性水平。
一、美國液體活塞公司開發新型轉子重油活塞發動機——“X發動機”
在DARPA的支持下，美國創業公司液體活塞公司（LiquidPiston）正在測試一種新型轉子發動機——“X發動機”，該公司表示該發動機將比傳統柴油機發動機輕小10倍，而燃油效率是燃氣渦輪發動機的兩倍。
液體活塞公司自2004年以來一直致力于該發動機的研制，現正在進行其第五代發動機的研制工作?！癤發動機”已經驗證了在轉子活塞發動機中的最高壓比，這家位于康涅狄格州布龍菲爾德的公司已經獲得了DARPA提供的資金，建造和測試一個30千瓦(40馬力)壓燃發動機的核心——“X4”，該發動機具有應用于飛機的潛力。
DARPA項目經理馬克·古斯塔夫森（Mark Gustafson）表示：“DARPA認為，這里存在發展出一個高效，緊湊，輕重量重油發動機系列的可能性。如果這個項目完全成功，將提供概念證明，證明我們具有挑戰性的目標是可實現的，并為可用于地面、空中和海上的潛在新能力鋪平道路。”
最初瞄準無人機，以及地面動力，液體活塞公司的X4是一個40馬力（30千瓦）、四沖程重油"逆轉子"引擎。
展開 AeroVironment完成ALE空射試驗
JUMP 20是一種垂直起降型Group3量級無人機，起飛重量98kg，有效載荷13.6kg，機長2.9米，翼展5.7米，該機具有185km控制半徑，長達14小時的續航時間，采用190cc重油活塞發動機和4個旋翼電機，能從狹窄的區域發射和回收。2年來美國陸軍的“未來戰術無人機系統”（FTUAS）項目一直在測試這款無人機，作為替代現役RQ-7 Shadow 200無人機的潛在機型，VTOL構型在低噪聲水平和短距起降能力方面具有優勢。
試驗中，
騰盾大型三發無人機疑似換裝國產重油航空發動機
第三集 國產發動機之謎
元芳上場，見狄公在深思，已知端的。
元芳：
大人，從流出的現場照片中可以看出，其搭載的動力疑似來自于一家安徽的航發企業——
航瑞航空動力
的產品。
狄公眼睛一亮，讓元芳慢慢道來。
元芳：
大人請看——
圖五，疑似現場流出的發動機實圖
圖六，航瑞航空動力官網圖片
從這款發動機的宣傳來看，
“云雀”發動機
功率150hp剛好適用于TB-A無人機，但其最大的亮點應該是“重油發動機”直接面向軍用；”油耗220”要比目前的汽油機低不少，這對于中高空長航時無人機具備極大的利好：
1、從汽油換成重油，對于軍用后勤保障系統是極其重要的，汽油不耐存儲，長時間會變質；汽油易爆炸，尤其在航空領域摔機后會帶來二次事故；而重油完全沒有這些問題。
2、在相同的油箱容積下，重油熱效率高油耗低，可以大幅的提高續航里程（重油機油耗要比汽油機油耗下降30%~50%，那么按照“TB-A”無人機現有35h航時來算的話，換發后的“TB-A”無人機預計會達到45~52h的續航時間）；
3、在相同的總重下，可以少裝油保障飛行里程，同時勻出更多的有效載荷，實現更多的作業任務。
的確，雙尾蝎無人機與國產重油發動機合作“核心升級”，其目的值得深思。
展開 
淺談航空螺旋槳的發展歷程
圖6 先進復合材料螺旋槳
圖7 電動恒速控制器
近年來，隨著全權限數字式電子控制系統（FADEC）的發展，使得螺旋槳調節與發動機、飛機的控制形成一個整體，飛機飛行品質、耗油率、噪聲、安全性及可靠性更加優良。有資料表明，得益于FADEC系統的發展，槳飛發一體化匹配后，飛機噪聲及耗油率有明顯降低。以某渦槳支線客機為例，優化匹配后的飛機艙內噪音低于76dB，飛行速度可達676km/h，耗油率僅為噴氣式飛機的80%。
結束語
據不完全統計，當前國外有70余種主要支線客機，其中螺旋槳飛機就有59種，約占84%，在架數上，占92%。另據統計，正在使用和研制的9座以上直線客機共有48種，其中螺旋槳飛機占比達87.5%，有42種之多。在農林飛機方面，世界范圍內約有2.6萬多架，幾乎全部采用螺旋槳動力。另外，螺旋槳在通用航空、教練機、軍用運輸機、預警機、偵察機及地效飛行器方面占比也很大，除大型軍用運輸機、預警機及中高級教練機外，驅動螺旋槳的動力裝置以活塞式航空發動機為主。
先進航空重油活塞發動機匹配全權限數字式控制恒速變距螺旋槳的動力解決方案，將使現有活塞動力飛機在操縱性、經濟性、舒適性及安全性方面有全新的提升。
展開 用SolidWorks設計的圓形活塞發動機機構
總裝配體
14.新建裝配體，插入殼體子裝配體和活塞。
15.復制一個活塞，添加配合。
16.插入曲軸子裝配體。
17.把曲軸子裝配體設置為柔性。
18.把兩個連桿配合到活塞上。
19.裝配體完成，用鼠標拖動就可以運動了。
20.也可以在運動算例添加一個馬達。
21.播放。
22.完成。
基于Simsolid的發動機活塞結構分析
基本完成整個活塞的模態和強度分析，只需要5分鐘！如果在abaqus，前處理都要超過這個時間了，可見Simsolid的高效。
但還有很多功能還不夠完善，比如對非線性求解類型支持的還不夠多。相信隨著軟件開發的繼續，Simsolid一定會越來越強大的。
發動機活塞穿孔?原因竟然是因為...
之前有卡友說他的天龍出現了發動機活塞穿孔的現象。很多人都知道，現在的發動機強化程度很高，做功時候的較大壓力，讓鋁活塞已經不能再承受。所以現在天龍搭載的雷諾發動機已經采用了鋼頂鋁裙的鉸接式活塞，來解決這個問題，但是它的鋼頂活塞依然穿孔了，到底是什么原因呢？
從照片來看，第5缸活塞的鋼頂部分出現了一個開口，活塞表面布滿積碳。最初懷疑是它的油嘴可能有尿油現象，造成活塞頂部溫度過高穿孔。將6個噴油器送檢，結果顯示全部為工作良好狀態，這就說明不是該車本身的原因造成的故障，故障的原因來自人為。
既然不是噴油器的原因造成的，也排除了活塞的質量原因，這個故障就顯得比較典型了。詢問得知該車是長期在四川-云南的路線上運行，這條路線山大坡陡，發動機負荷較大，但這還不足以引起鋼頂活塞出現穿孔。
根據故障現象分析，該車駕駛員在爬坡過程中，長期讓發動機處于高檔位低轉速的狀態，也就是我們俗稱的拖擋行駛。我們都知道當車輛處于拖擋狀態下，發動機就會產生過負荷的現象，一次兩次無所謂，但在長時間的過負荷狀態下，鋼頂活塞也會不堪重負最終出現穿孔。正是因為如此，車主為這次故障付出了慘痛的代價，不但耽誤了生意，還得付出一大筆車輛維修的費用。
這個案例告訴我們，水滴石穿，一些長期的錯誤操作積少成多，最終也會造成車輛的故障，只有正確使用才能使我們的卡車少出或者不出問題，才能為我們創造更好的效益。
展開 往復活塞式發動機的高周疲勞步奏
往復活塞式發動機的高周疲勞步奏
往復活塞式發動機的高周疲勞步奏.pdf
三缸發動機活塞運動受力分析（轉載）
image_process=/format,webp/resize,w_219" alt="基于comsol的鋰電池疊片電化學耦合熱分析的圖1" width="219"></span></p><p>在往復活塞式發動機中，連桿將旋轉運動轉換為往復運動。連桿始終處于高應力狀態，負載隨著發動機轉速的提高而增加。通常來說，發動機中有一個零件故障就需要更換整個發動機。因此，發動機所有零件的設計都至關重要，以使它們在發動機運行壽命期間不會發生故障。連桿是其中的關鍵部件，需從疲勞角度進行分析。使用 Basquin 高周疲勞準則預測疲勞壽命。</p><p>本例基于comsol“多體動力學模塊”中的“三缸往復式發動機”模型，其中發動機的關鍵部件被模擬為柔性體，其余部件被模擬為剛體。各部件通過不同類型的關節進行連接。該技術顯著減小了模型尺寸，同時保持了裝配中的力平衡。
展開 活塞式無人機發動機高空性能模擬試驗研究
本文基于內燃機高海拔（低氣壓）模擬試驗臺[5-6]，對無人機發動機高空運行時的冷卻環境進一步模擬，搭建了活塞式無人機發動機高空性能模擬試驗臺，進行了0-7000m海拔下的發動機性能試驗，分析了海拔高度變化對活塞式無人機發動機的動力性、經濟性影響規律。
1 試驗系統
性能試驗在活塞式無人機發動機高空性能模擬試驗臺上進行，試驗系統組成如圖1所示。試驗臺由進排氣低壓模擬系統、高空冷卻環境模擬系統、發動機狀態監測系統以及發動機控制系統等組成，可實現模擬0-7000m海拔下活塞式發動機進排氣壓力模擬、高空冷卻環境模擬，并能夠監測發動機動力性、經濟性以及熱負荷性能參數。
試驗用無人機發動機為Rotax-914對置活塞式汽油機，主要技術參數見表1。
表1 Rotax-914汽油機技術參數
試驗中航空發動機的高空進排氣模擬采用進排氣低氣壓模擬系統來完成，該系統通過進氣節流和排氣抽真空的方式，實現汽油機高空條件下的進排氣壓力模擬。圖2為進排氣低壓模擬系統實物圖。
活塞式航空發動機對工作環境，尤其是對冷卻液溫度、進排氣溫度等參數具有較為嚴格的要求，表2為對置活塞汽油機工作狀態監測系統實時監控的參數及監控儀器，共有溫度參數監測點6個、壓力參數監測點3個、流量參數監測點3個。（表2）
2 高空環境對發動機動力性、經濟性影響結果分析
隨著海拔升高，空氣密度降低，活塞式航空發動機缸內進氣量減少，缸內燃燒質量惡化，直接影響發動機的動力性和經濟性。
由圖3、圖4可以看出，隨著海拔升高，活塞式航空發動機的動力性變化規律呈現以下特點。
展開 
發動機缸內燃燒解析（活塞固熱耦合）
發動機專用熱流體分析軟件Converge，不僅能模擬發動機缸內流動、燃料噴霧、燃燒，而且通過跟缸內流體部分的熱計算進行耦合，也可以進行固體內部的熱傳導解析。
這是活塞的固體（金屬）部分的熱傳導解析和發動機缸內流動、燃料噴霧、燃燒解析同時耦合計算的案例。以往的活塞熱傳導解析，大部分案例中，缸內側的邊界條件都是一樣的。像本案例這樣，通過同時求解缸內的燃燒狀態，可以適時提供更真實的溫度邊界條件，進而獲得更高精度的熱傳導解析。
某型通航發動機活塞溫度場和熱應力的初分析
某通航發動機活塞溫度場和熱應力的初分析.docx
模型文件：
piston.rar
基于SimSolid的某型通航發動機活塞溫度場和熱應力的初分析
技術鄰用戶：炫炫
1、分析目的
活塞式通航發動機的活塞屬于高溫部件，在發動機開發過程中活塞的溫度場和熱應力是必須要進行的分析項目。本案例是由于某型通航發動機為實現壓縮比增加而須對其活塞進行熱校核的簡要分析。
2、模型說明
活塞如圖1所示，其材料為BH122A，材料材料如表1所示。
圖1 活塞的三維模型
表1 BH122A材料屬性
3、溫度場分析
欲得到活塞的溫度場，需要知曉活塞的熱邊界條件，一般而言，活塞的熱邊界條件比較復雜，活塞頂部與高溫燃氣直接接觸，裙部與缸套接觸，而底部還有潤滑油進行冷卻。
展開 艦載無人機的潛力有多大
艦載無人機一般使用活塞發動機或渦輪噴氣發動機。對航空重油活塞發動機來說，如何不斷走向輕量化、提高可靠性等，仍是亟須破解的難題。渦輪噴氣發動機需要突破的技術瓶頸更多，如微小型軸流渦輪葉片、大尺寸高效率單級風扇設計制造技術等。這些技術的突破，同樣需要付出大量時間、財力來完成。
機艦協同技術。艦載無人機的機艦協同，核心是有人操作武器平臺與無人機作戰平臺聯合編組，實施協同攻擊。要實現這一點，必須大力發展相關作戰理論、裝備、技術，比如深度借力人工智能等。在突破關鍵技術同時，還需要加強信任度方面的探索，通過不斷摸索與試驗，來解決有人/無人機協同作戰中的信息分析、作戰管理、人機交互、通信組網等問題。
目前，信息化條件下的海戰正被注入更多新元素。艦載無人機發展除了支持傳統作戰模式外，已在以下幾個方面顯現出一定潛力和需求。
一是艦隊伴飛。隨著各種高速、遠程攻擊武器的發展，艦隊海上防空預警系統面臨不少新挑戰。大型航母戰斗群由于配有艦載預警機，往往具有較大預警范圍，但也存在預警機力量不足問題。普通的海上編隊往往靠艦載直升機進行近程預警，面臨的威脅更多。艦載無人機的出現，則可部分解決這一問題。尤其是高空長航時無人機的發展，將可能催生出可大大拓展艦隊態勢感知與預警探測能力的新型艦載無人機。
二是自主空戰。當前，世界各國都在加大投入，研發和裝備新型無人機。在忠誠僚機、集群作戰等新空戰概念引領下，艦載無人機在“察”“打”基本功能上，正在被賦予更“聰明”的大腦，以實現執行任務過程中的基本獨立自主化，通過人機系統智能融合，更好地達成作戰目的。
三是空中加油。當前，一些艦載無人機被用作空中加油機，可以增加有人戰機留空時間。另一些艦載無人機則進行了空中受油試驗?？罩惺苡湍芰Φ男纬?，將使艦載無人機作戰半徑明顯增加，使放飛它的母艦安全性得到提升。
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