小型航空器用甲醇發動機的磨合

周濤++陳明

摘 要：小型航空器的動力系統主要是電力或燃料動力，而使用燃料作為動力的小型航空器發動機大多使用甲醇發動機，此種發動機以甲醇作為主燃料，在主燃料中添加蓖麻油作為潤滑劑，亦可添加硝基甲烷用于增強發動機動力。此類發動機出廠時通常未經磨合，因此在投入飛行前需進行發動機磨合工作。而此類發動機磨合工作的好壞將會直接影響到發動機正式運轉時的工作性能，從而影響整個航空器的飛行性能。該文介紹了用于某種小型無人機的46級兩沖程發動磨合工作的基本過程。

關鍵詞：小型航空器 甲醇發動機 磨合

中圖分類號：E920 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）11（c）-0057-01

小型航空器如無人機，其動力的提供主要依靠電力或燃料動力，以燃料作為動力的小型航空器多使用兩沖程或四沖程電熱式發動機，此類發動機需要進行磨合工作，發動機的磨合主要是讓發動機在低負載、低速、高潤滑的情況下運轉一定時間，以讓曲軸機構試運轉，使氣缸活塞與氣缸壁磨合到較好的配合精度，磨合工作的好壞會直接影響到此種發動機在正式投入飛行時的最大功率、工作穩定性和使用壽命等多方面性能，因此是一項極其重要的工作。

1 發動機的清洗

通常未使用過的發動機在曲軸箱內會殘留有大量的潤滑油；需要進行清洗工作。發動機的清洗多使用煤油，也可以使用酒精，清洗時應先拆下發動機汽化器單獨浸泡在清洗劑中，旋轉風門搖桿以使汽化器內的同軸機構充分旋轉從而清洗汽化器內的污垢，在清洗汽化器時應當注意不能改變輔助油針的位置。而后即可開始清洗發動機主體，清洗時應將進氣口開至最大，用注射器向進氣口內注入清洗劑，然后一邊正向旋轉傳動軸一邊在進氣口打開時注入清洗劑，同時檢查曲軸的旋轉是否正常，氣缸壓縮時氣密性是否良好。在注入20～30 cc清洗液后，快速旋轉傳動軸使清洗液在曲軸箱和氣缸中快速流動，充分沖刷發動機內部和油路，清洗時可將發動機缸體朝下以使清洗液能充分沖刷發動機內部。在發動機旋轉的同時清洗液會從曲軸箱進入掃氣道而后到達氣缸最后從排氣口噴出，全面沖刷發動機的整個油路。在一次注入的清洗液全排出后，繼續加入清洗液重復以上工作，反復進行3～4遍，將汽化器安裝回原位，發動機的清洗工作即可完成。

2 發動機的磨合

磨合前應準備一個用于固定發動機的試車臺以及啟動電池、啟動器、光敏測速器等工具，試車臺應能牢固的固定住發動機，并能方便的拆卸和啟動發動機、為發動機燃料箱加注燃料、調整發動機風門、避免發動機出氣口噴出的廢油氣造成污染并保證發動機與郵箱位于同一水平高度。在發動機清洗工作完成后，即可將發動機固定到試車臺上準備開始磨合工作。小型航空使用的兩沖程發動機通常為電熱式發動機，采用電啟動，在發動機氣缸的頂部裝有一個鉑金屬電熱絲，在啟動時使用1.3～1.6V電壓將其加熱以點燃噴入氣缸的燃料空氣混合氣，在發動機正常工作后即可將此電壓撤除，電熱絲依靠燃料燃燒的余熱保持紅熱狀態以維持發動機的正常工作。此次使用的46級發動機，其配套燃料箱的容積為300 cc。為保證發動機在低負載、低速、高潤滑的情況下工作，所使用的燃料與潤滑劑比例應當較高，一般甲醇與蓖麻油體積比為3：1，而經磨合后投入正常使用時其體積比通常為4：1～3.5：1。

2.1 低速磨合

加入配套燃料箱容積3/4～4/5的燃料，將燃料箱出油管連接到發動機汽化器的進油口，將燃料箱增壓管連接到發動機排氣管的增壓氣出口，將汽化器進氣口開到最大，轉動螺旋槳以最后檢查曲軸機構是否運轉正常。將油針關閉而后再打開兩至三圈，堵住進氣口旋轉螺旋槳4～5圈以使燃料箱中的燃料進入發動機，放開進氣口；先使用啟動器轉動發動機3～4s以使燃料初步汽化并散布于缸體內，而后使用啟動電池及啟動器啟動發動機，發動機開始正常工作后即可撤下啟動電池及啟動器。此時發動機即進入低速磨合運轉狀態。在保持進氣口最大的同時調整油針，并用測速器使發動機處于3000～4000轉/min的低速狀態下工作直至燃料耗盡。發動機冷卻后，檢查氣缸蓋是否松動，而后繼續添加燃料啟動發動機重復以上工作。磨合3次后，即可檢查發動機的最大功率性能和最小功率性能，而后設定出最佳的油針位置。

2.2 油針的設定

繼續啟動發動機，調整油針以減小發動機的一次進油量，使發動機由過飽和進油狀態向最佳進油狀態轉變，同時轉速升高，當轉速升至約14000轉/min時，繼續減小進油量發動機即會進入缺油狀態而轉速降低直至過熱停車；反之，發動機則會進入進油量過飽和狀態，轉速降至約2500轉/min時會由于進油量過多而過冷停車，這是檢查發動最小功率性能的前提。

調整油針時，使用光敏測速器等工具輔助，檢查發動機轉速變化是否均勻，并檢查發動機保持在接近最高功率狀態或最低功率狀態工作時是否正常運轉而不會突然停車，一般檢查最高功率狀態時發動機轉速可保持在13500轉/min，最低功率狀態時保持在3000～3500轉/min的轉速范圍內。

兩沖程電熱式發動機在正常工作時通過改變一次工作行程進氣量以改變其轉速和功率，因此在低速磨合結束后需將其一次行程進油量設為一個較好的固定值，此固定值是以磨合時發動機最高功率狀態時的油針位置為基準的，即需將進油量設定為進氣口全開時發動機轉速為12500～13000轉/min時的油針位置，以給發動機一定的余量以適應飛行時變化的環境，而不會進入危險的容易發生突然停車的過熱狀態。

3 結論

磨合工作的最后一步亦是一項檢查工作，若發動機能夠按以上標準正常工作，磨合工作即告結束。前文所提在清洗汽化器時應注意的輔助油針主要是用于調整發動機從低速到高速的提速反應是較為緩和亦或是靈敏。輔助油針的調整應當在主油針的位置確定后再進行，一般每次調整應控制在15～30°之間。若調整失效需要重置輔助油針時，可轉動風門搖臂至風門全閉狀態，而后旋入輔助油針螺絲至最底，再旋出1.5圈即可。最后需檢查發動機氣缸蓋是否松動，并將完成磨合的發動機保存至陰涼干燥的環境下，發動機即處于完成磨合待飛狀態。

該文作者在某型固定翼無人機設計時，使用了46級兩沖程甲醇燃料發動機，并用上訴方法進行了發動機的磨合工作，經此方法磨合后的發動機在測試和投入使用中均表現了出了良好的動力性能，保證了整機性能指標，完成了設計任務，并能留出動力余量，為后續的功能擴展提供了保證。

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