活塞式航空煤油发动机性能优化及爆震抑制研究
2021-12-10刘学龙刘正先张雨生刘丰年卫海桥
刘学龙,刘正先,张雨生,刘丰年,周 磊,3,卫海桥,3
(1.天津大学 机械工程学院,天津 300072;2.中汽研(天津)汽车工程研究院有限公司,天津 300300;3.天津大学 内燃机燃烧学国家重点实验室,天津 300072)
0 概述
无人机(unmanned aerial vehicl, UAV)因零人员伤亡,具备全天候、全区域侦察打击能力,受到了世界各个国家的重视。点燃式活塞式发动机因具有经济性好、功率质量比高、热效率高等优点,逐渐成为了中小型无人机的主流动力装置[1]。目前大部分的点燃式活塞航空发动机主要采用航空汽油为燃料,但由于其闪点低、挥发性强、遇明火易着火的特性,导致航空汽油在运输、储存和使用上存在很大的危险性,不能适应当前对军用航空发动机的燃料要求[2]。因此,以航空煤油等重油为燃料是点燃式活塞式航空发动机的发展趋势[3-6]。
汽油与航空煤油在燃料物性参数上存在较大差异,虽然航空煤油闪点比汽油高,安全性能好,但其燃烧速率慢,容易发生爆震。这就导致如果将航空煤油直接应用到汽油机上,发动机会出现严重的爆震倾向。为了避免这种现象的出现,避免发动机损坏,点火角要推迟到上止点附近,燃烧相位十分靠后,导致燃烧效率降低。
国内外众多学者对点燃式航空煤油发动机展开了研究。文献[7]中在汽油中按体积比分别掺混10%、20%、30%、40%、50%航空煤油,并分析对动力性及排放的影响。试验结果表明,随着航空煤油掺混比例的提高,发动机动力性下降,在掺混比为50%时发动机起动困难。文献[8]中对JP-5型的航空煤油进行试验研究,试验研究表明,航空煤油容易爆震,采用JP-5航空煤油为燃料时并不能实现全负荷运行,并且随着转速的增加爆震倾向加剧,其主要原因是燃油雾化和混合时间缩短。……
