活塞式航空模型内燃机简介

何宗尧

当你看完特技和自由飞航空模型表演以后，你一定会被装在飞机头部的小机器所吸引住。这个小机器就是我们经常所说的二冲程活塞式航空模型发动机。

活塞式内燃机是燃料在汽缸内部燃烧，产生了高压气体推动活塞上下移动，带动联杆曲轴机构转动，把热能转变成机械能的一种机器。(这一点不多介绍，参阅前几期“航空知识”上有关航空发动机的文章)

二冲程航模发动机的工作原理基本上和摩托车用的二冲程内燃机相同，但在某些方面也有显著的差别。下面分几个问题来进行简单介绍：

一、构造和分类

二冲程航空模型内燃机由于构造简单才用于航模上。一般只有二十至三十个零件，并且都是气冷式的。

现代航空模型内燃机主要从工作容积进行分类。它可分为2.5cc以下的第一类及2.5cc－5cc的第二类和5cc至10cc的第三类。以工作容积进行分类的方法也就是使用分类法，按航模规则，动力装置总工作容积不准超过10cc。而其中分别又对每一种类模型的动力装置有不同要求。

一般从设计原理又可分为压燃和白炽点火式两大类。

压燃式二冲程航模发动机就是不用点火燃烧而用压缩使燃气温度在气缸内升高超过燃点后燃烧的内燃机(图1)。白炽点火式就是在启动前，用电池点着热火头而使燃气燃烧，待启动后除去电池，由于气缸燃烧温度使热火头在工作期间永远维持点火温度，使燃气继续燃烧的内燃机。

下面分别介绍这类发动机零件的名称(图1)。白炽点火式航空模型内燃机和压燃式的构造大致相同，其不同点只是白炽点火式无调压杆和反活塞，而相应于调压杆和反活塞的部分换上了热火头。

图1压燃式二冲程航模发动机

1.反活塞2.气缸筒3.活塞4.活塞销5.联杆6.曲轴7.中机匣8.前机匣9.机匣后盖10.旋板11.喷油嘴12.进气管13.油针14.旋板轴15.后桨垫16.前桨垫17.固定螺帽18.调压手柄调压杆19.紧定手柄20.滚珠轴承21.气缸头22.固定螺钉。

二、工作原理

二冲程活塞式航空模型内燃机工作原理和某些大发动机完全雷同，也是曲轴旋转一周，以活塞的高度控制排气口、进气口，以活塞的运动完成了进气，排气，换气，压缩，爆发等行程。其也是曲轴旋转一转，发动机工作一次。

(一)压缩进气行程

曲轴逆时针旋转，活塞向上运动压缩气缸内的燃气(图2)。当活塞运动到某一时间，活塞壁打开了进气管口时，气体经气化器，变成油气混合的混合气进入机匣(图3)。

图2

图3

(二)膨胀排气行程

活塞向上运动，把混合气压缩到混合气着火点的温度(压燃式)或者籍热火栓点火。着火后，气体爆发推动活塞向下运动，带动曲轴转动做功(图4)。当活塞运动打开排气口时，废气从排气口排出(图5)。同时活塞向上运动又关上了进气孔，而压缩曲轴箱(机匣)内的气体经打开了的祛气孔进入气缸。

就这样周而复始内燃机就开始了工作。

图4

图5

三、二冲程内燃机和四冲程内燃机的比较，航模内燃机的独特风格

航空模型内燃机所以选用二冲程内燃机作为动力装置，首先因为航空模型飞机和真飞机不同，它较小较简单，所用动力装置当然是越小越简单越好。但是还希望马力尽可能的大。而二冲程内燃机具有这些特点。

同时二冲程和四冲程内燃机比较，还有很多优点。

(一)构造简单。尤其曲轴箱进气，少了一整套的分气机构；又由于油料内含润滑剂，润滑系统就可以省去。所以重量很轻。

(二)在相同条件下，比四冲程内燃机马力大、效率高。因曲轴转一转做功一次。

(三)二冲程发动机换气过程是活塞靠近下死点完成的。因此减少了进排气两个行程。

二冲程内燃机也有一系列的缺点：

1)每转燃烧一次，因此发动机易过热。

2)换气时间短，因此残余废气多，燃烧情况较差。

3)燃料消耗量大。

这些缺点由于航模所需内燃机小和简单均可以不同程度的得到克服。

发动机容易过热的缺点可用适当的增大散热面积来解决。

另外因航模用内燃机一般工作时间不太长，就这一个使用要求可以对二冲程内燃机的缺点少考虑很多。即使工作时间长的无线电操纵和创纪录模型也可以用加干冰箱来进行冷却，解决过热问题。

总而言之，二冲程内燃机在航模上使用是再合适不过了。

航模用二冲程内燃机除和一般工业用二冲程内燃机基本相同外，还具备有它自己的特点：

(一)进入气缸的是混合好的气体，非直接注油式。

(二)一般没有增压器，但其曲轴箱(机匣)本身就是一个活塞式增压器。近年来出现了一些有增压器的二行程活塞式航模内燃机。

(三)前面所介绍过的，即使是点燃式的航模用内燃机也没有分电系统(因电池只是在启动用)。

四、航空模型内燃机发展史

世界上，活塞式内燃机在1905－1910年才用于模型上。1926－1932年才有了某些成就。

1932年活塞式内燃机装到模型上只飞了1分钟。但从那以后航空模型内燃机得到了不断的发展。直到今天已经取得了不少成绩。发动机型式也是多种多样的。

在历次世界航模比赛中，利用10cc活塞式内燃机可飞255公里/小时。用2.5cc的活塞式内燃机之竞速模型飞机可飞236公里/小时。

二冲程活塞式内燃机装在创纪录的飞机上留空时间为6小时1分钟。飞行高度5113米。直线距离378.756公里。

现代世界上第一流的二冲程活塞式航空模型内燃机有捷克斯洛伐克的MVVS和匈牙利的MOKI型发动机，其地面转数接近每分钟2万转(用竞速螺旋桨)。

我们祖国在解放前还没有设计制造过航空模型用的二冲程活塞式内燃机。解放以后航空模型内燃机专业，在党的关怀下得到了飞速的发展。特别是近几年发展的速度更快。下面简单说明几年来我国航模发动机的生产情况：

我国最早成批生产的是仿苏联ЦAMЛ－50的53－1.8压燃式航空模型内燃机。以后曾仿造过苏联MБ－05航空模型内燃机。

我们国家开始自己设计的航模发动机，是1956年大批生产的和平1.5cc压燃式航空模型发动机以及和平2.5cc压燃式航空模型内燃机。

北京航空学院从1956年到现在自己设计和制造了自由一型，东风1、2、3、4、5、6各号压燃和热火式航空模型内燃机。

航空模型内燃机事业也像其它体育运动一样，是在党直接关怀下成长起来的。今后需要更多的航模爱好者参加到航空模型内燃机设计和制造者的队伍中来，进行这一个有意义的研究和实际制造工作，使祖国的航空模型发动机制造事业达到世界上头等水平，为祖国争取更大的荣誉。

为了更好的了解现在世界航模内燃机的情况，兹将世界典型的航模内燃机主要数据列表如下：