汽车活塞发动机可以直接作为小型飞机的动力装置吗?

自活塞发动机问世以来,广泛应用于汽车、小型船舶、摩托车、动力伞、小型飞机等交通工具上。有人会认为他们都是一样的,汽车用的活寒发动机也可以装在小型飞机上。 事实上,汽车与小型飞机使用的活塞发动机基本上的一样的,但由于飞机的特殊性,他们也有很多不同之处,以下列举一二来说明。 散热系统 汽车是地面交通工具,它的活塞发动机一般使用液冷(水或专用冷却液)。 它的优点是可以利用封闭的循环冷却系统很好的冷却气缸头部,使汽车发动机达到很长的使用寿命。冷却液被传送到汽缸外壁的冷却通道中,进行热交换后经管路流入汽车前端的散热器; 行驶途中主要由冲压空气将散热器中的冷却液温度降低,在停车或低速行驶且有必要时,系统会强制开启散热风扇来避免由于冲压空气流量的不足造成的冷却液温度过高。 而缺点则是需要配套冷却管路、散热器、冷却风扇等增加了系统的复杂程度和故障率。 飞机的设计中则极力减小自重,当然也包括动力装置系统。因此飞机使用的活塞发动机不会配备液冷系统以节省动力装置系统重量,以及为容纳这些系统部件而增加空间的机体重量;而是直接在气缸外部安装散热鳍片,与摩托车的小型发动机是相同的原理——因为在高速飞行时,空气流过散热鳍片后也可以较好地为汽缸散热;而在飞机前部也多设有冲进空气进气口,发动机舱内经过流体计算(也可能进行模拟试验)和恰当的布置,使冲压空气高速进入发动机舱通过散热鳍片为发动机散热,同时带走舱内油气挥发物,降低起火风险,最后由舱两侧后部或下后部的通气口吹入大气中。 其它改装 对于航空用活塞发动机还配有混合比调节杆以适时调整供油比例(主要考虑发动机散热能力和经济性);一些特技飞行的飞机,还需要对发动机的润滑系统、安装节等做相应的修改以适应特殊的飞行要求;部分可变距小型飞机还需要发动机配装有变距调速器(润滑油作为液压介质,加装油泵为调速器提供液压源)。

美国V-22鱼鹰倾转旋翼飞机技术难点简析

V-22鱼鹰飞机作为美军的一种非作战飞机,主要承担着战场救援、快速机动运输等任务。它的倾转旋翼技术使这型飞机既可以像直升机一样在多场地垂直起降甚至悬停,又可以像固定翼飞机一样高速飞行。它的灵活用途和适应性在当今美国国防预算吃紧的状况下,依旧令美军向贝尔波音增加V-22订单。 此飞机一点也不简单,而且也证明是有实用价值的,我们国家如果想要研发此类倾转旋翼飞机的话,本人不才,略分析一下个人觉得对比传统的直升机和固定翼螺旋桨飞机,需要攻克的技术难点,抛砖引玉,供读者们讨论。 发动机同步技术。对于垂直起降,此飞机必须保证在起降阶段的双桨拉力平衡,同时还要兼顾机身重心的偏移。原本认为是两侧发动机由飞行计算机根据陀螺仪反馈的姿态数据实时动态调整功率,以此协调以保证平衡。但后来本人曾读过有关此型飞机的国外杂志,当中提到过两侧发动机之间安装有一套同步系统,穿过中央翼盒的齿轮箱。这将大大增加机体重量,增加支撑结构的复杂性;而这一套系统是强制同步双发转速,还是同时具有同步和差速调速的功能呢?我认为是强制同步的,因为两侧螺旋桨的重量应当是相同的,如果转速不同,则两侧带给机身的反扭会不同,飞机无法保持平衡。 既然需要双发同步转速,平衡飞机的途径只有协调双发功率和桨距了。如此一来对发动机功率调节和螺旋桨变距的响应速度提出了极高的挑战。 螺旋桨控制。本人认为此飞机的螺旋桨并不需要像直升机一样的倾斜桨盘,而只需要控制桨距以适应发动机功率。飞机的前行动力来自于整个发动机的倾斜带来的螺旋桨拉力的水平分力。 飞行控制系统。这种将固定翼与倾转旋翼结合的方式无疑给飞行控制带了来极大挑战。既有传统的气动面,又有倾转旋翼带来的姿态和重心极大的变化,如何在不断调节倾转角的过程中,根据飞行速度来协调舵面和动力,本人已经没有能力展开讲了。 因为没有数据可参考,在这里也只能说美国在这方面的技术实在是先进,顶尖航空发动机制造商美国就有GE、盟友加拿大的普惠、英国的罗罗、法国的斯奈克玛、透博梅卡,以及比如美国盖瑞特和霍尼威尔等都是有能力研发和生产小发的,都是全世界响当当的。据本人对活塞航空发动机装配的变距调速器研究,螺旋桨的桨距控制传统上是液压式自动调节的,发动机的功率增加会由液压作为介质被调速器感受到,并靠液压推动桨叶改变角度,也就是改变桨距,以实时适应发动机功率的变化而维持转速不变。 本人学出于动力专业但未从事本专业工作,对飞控和航电系统也不甚了解,只能这样简单提及一下,欢迎读者朋友们指正和补充讨论。

交错式双翼(串翼)

对于双翼飞机(Biplane),上下两个机翼可以并列布置(unstaggered wings),也可以一前一后错开布置。错开布置也被称作交错式双翼或串翼(Staggered biplane wings)。 对于上翼靠前的布局方式称为正交错(positive stagger/simple stagger),下翼靠前则称为负交错(negative stagger)。 一般来说,在正交错布局的双翼机上,上翼提供的升力偏大而下翼的偏小;负交错布局时则相反。增加正交错会使得上翼的压力中心前移而下翼的后移。当不使用交错布局时,两翼的压力中心几乎是重合的。 正交错布局是目前为止使用最多的,因为它的上翼布置为飞行员增加了更多的视野,提高了飞机纵向稳定性、气动效率和升力。 源://en.wikipedia.org/wiki/Stagger_(aeronautics)

柯蒂斯Curtiss JN-4 (Jenny)

广受喜爱的柯蒂斯Curtiss JN-4 (外号Jenny)双座教练机可谓被开发得不能再开发了,人们为它找到了各种用途。一战时JN-4是极重要的武器,而在战后的十年中同样成为了重要的民航广告平台。 在美国,加拿大和英国,许多空军士兵在Jenny上第一次体验了有动力飞行,同时飞行员们还利用它训练空中射击、轰炸、观测和基本的飞行操纵。 它还适合作特技飞行,并且还是20世纪20年代经典的广受欢迎的飞行表演飞机。1915年版的JN-3曾被美国陆军用来在墨西哥革命(1910-1920)时与潘丘·维拉作战。当时总共生产了超过6800架Jenny,而其中有很多是量产型的JN-4D。 在一战期间,JN-4承担了90%的美军飞行员训练任务,是第一款美军批量采购的飞机,因此也是第一款大批量制造的美国飞机,同时也后来的美国成为全世界最强空军打下了基础。 在1927年以前,Jenny让许多美国人第一次近距离观看到飞机;战后则由大巡演公司购买,在全美乡村地区提供飞行服务和刺激体验,吸引青年人的飞行梦,以至于连一个未在Jenny上飞行过的飞行员都找不到。Charles Lindbergh(因单人跨大西洋飞行获得奥特洛奖)的第一架飞机就是Jenny,花了500刀购买于1923年,相当于2016年的7000刀。 此飞机是由英国人本杰明托马斯(Benjamin D. Thomas)设计,它的绰号Jenny源于飞机代号中的JN两个字母。 JN-4的出现最初是由于美国陆军需要一种单发、牵引式(驱动方式,区别于推力式)的双座专用教练机平台。而它的前身则是更早的Curtiss Model J和Model N两型飞机;Model J是一款传统的双翼机,装有Curtiss O系列90马力的直列式发动机;而Model N则装备Curtiss OXX系列的100马力直列式发动机。这两型飞机构成了JN-1飞机的基础,而后则是短暂使用的JN-2双翼机。 美国陆军通信部队购买了几架JN-2s,但在一次致命事故后证明JN-2s并不安全。于是作为JN-2s的继任者,JN-3则改为翼展不等的双翼机,为了改进翼面操纵,很快成为新的JN系列的标准。这种设计进一步留给了JN-4,并且加拿大还被授权生产另一更改型号JN-4(Can)。 JN-4是那个年代很传统的设计,有着交错式双翼,不等翼展,平行支柱,双座布局;发动机置于狭长的机头处,串列式双座——前学员后教员——位于发动机后机身中部之前。在侧视图上看,飞机的机身像个美观的水滴状,起始于发动机舱下部,向后渐渐圆滑收敛至尾翼下。机尾则是倒圆角的垂尾和平尾。两个座位除了前风挡玻璃外,飞行员完全暴露在大气中。因此两位飞行员都有着极好的两侧视野,机头的发动机也保留了还算不错的前向视野。 机腹下则是有着加强支柱的2轮起落架,钢索和机尾下的木制尾撬。作为一款重要的教练机,JN-4未装备任何武器。 在整个20世纪20年代,Jenny极度流行和非常容易购买,尤其是空军在出售多余飞机时期。私人用户之间也在转售,有些价格甚至低至50刀。但是从1925年开始,因为有更先进的飞机出现,人们对Jenny的喜爱程度逐渐下降了。 在1926年,《商业飞行法案》(Air Commerce Act)被通过,Jenny的风光时代也随之终止了。它的安全性无法满足要求,尽管一些人依旧可以依据老旧的条款继续飞行,但无法通过年检使其余的飞机再也无法升空了。 原文://www.militaryfactory.com/aircraft/detail.asp?aircraft_id=980