万博士的航空讲堂提高篇（7）

材料包裹，以免电池内部或引线部分受到剧烈震动而损坏。

c. 接收机的安装与电池类似，先用海绵等减震性能好的材料包裹，安放在舵机前面不受压、不受挤的地方，然后用固定在机身上的橡筋条或尼龙搭扣把它松紧适当地绑定。普通定频接收机的天线要尽量伸展，2.4G接收机天线要岔开90°固定好。

d. 舵机在使用中的可靠性和寿命，直接与震动情况有关。因此制造厂家在设计时已充分地考虑到其防震措施，采用了特殊的避震结构，安装上也规定了合理的方法，以使舵机在正常震动的情况下能够可靠地工作。

十二、活塞式模型发动机的

构造、原理与使用要领

在无刷电机普及之前，活塞式模型发动机曾是模型动力系统的主力。这里简要介绍活塞式模型发动机的构造、工作原理和使用要领。

1. 活塞式模型发动机的构造

活塞式发动机包括汽缸、活塞、曲柄连杆机构、机匣、化油器等零部件。图8为汽油机的总装爆炸视图，图9是甲醇机的零部件组成图。

1）汽缸和活塞（图10）

汽缸是燃料和空气的混合气体进行燃烧的地方，也是燃料燃烧后释放出来的热能转换为机械能的地方。汽缸呈圆筒形，内表面非常光滑，近似镜面。汽缸内的混合气体燃烧膨胀时，会产生很高的压力，作用在活塞顶上，推动活塞向下运动；经过曲轴连杆机构，使曲轴转动并带动螺旋桨旋转，产生拉力驱动模型飞机前进。

发动机工作时，活塞以很高的速度在汽缸中来回运动。汽缸壁上开有排气口和转气口等配气孔。活塞在汽缸内往复运动的同时，控制了排气口和转气口等配气孔的开闭。

汽缸和活塞是小发动机上最主要也最精密的零件。二者之间的配合非常精确，以保证密封和压缩性能。如果使用不当，或让沙粒等脏物进入汽缸内部，会使汽缸和活塞很快磨损，影响密封性能，造成发动机转速下降、甚至不能启动等不良后果。

活塞在汽缸内来回运动时，由于受到曲臂长度的限制，有两个极限位置。活塞能达到的最高位置，即距曲轴旋转中心最远的位置，称为上止点；最低的位置，称为下止点。活塞从上止点移动到下止点（或从下止点移动到上止点）所经过的路程，也就是上止点至下止点之间的距离，称为活塞行程。

当活塞在上止点时，由其顶面、汽缸盖底面和汽缸周围侧壁所包含的容积，叫做燃烧室容积。活塞在下止点时，由活塞顶面、汽缸盖底面和汽缸壁所包含的容积，叫做汽缸全容积。上止点与下止点之间的汽缸容积，即活塞在一个行程内所经过的容积，叫做汽缸工作容积。平时我们说这是一台21级的甲醇发动机，就是指这台小发动机的汽缸工作容积是0.21立方英寸，也就是3.5立方厘米。可见，航模发动机的汽缸工作容积很小。一般说来，汽缸工作容积越大，功率也越大。

汽缸全容积和燃烧室容积的比值被称为压缩比。例如，若汽缸全容积是燃烧室容积的12倍，那么，活塞在下止点时，汽缸内的混合气体积有12份，而到上止点时，就被压缩成1份。因此，它的压缩比为12。

汽缸盖通过螺纹拧在机匣上，周围有散热片，用以增加和空气接触的面积，帮助汽缸冷却。汽缸盖顶部有螺纹，上面可以加装热火头（即火花塞）。

2）曲轴连杆机构（图11）

通过曲轴连杆机构，可把活塞在汽缸内的往复直线运动转变成曲轴（又称曲柄）的旋转运动。正如我们日常见到的缝纫机一样，通过连杆和曲拐，只要用脚上下蹬踏板，飞轮就旋转了。

曲轴是发动机内受力较大的一个零件。它的前端装有前、后桨垫和螺帽，后端曲臂上连有曲柄销。连杆用来连接曲轴和活塞，它的一头套在曲轴的曲柄销上，另一头套住活塞销，并与活塞连接。这些互相连接又可活动的零件，通常合称为曲轴连杆机构，或称曲柄连杆机构。

3）机匣（图12）

机匣是发动机的壳体，用来支持汽缸、曲轴、活塞和汽化器等零件，使之成为一个整体。在机匣的左右两侧，有安装发动机的凸耳。后部则有用螺纹固定的机匣后盖，以保证机匣内腔密封。甲醇二行程发动机的机匣也是新鲜混合气的通道。新鲜混合气由汽化器进入机匣，在活塞向下运动时经转气道进入汽缸。

4）化油器（图13）

化油器又称汽化器，其功用是使燃料从液体变为雾状物后，再与空气以适当的比例混合，成为可燃混合气。活塞式模型发动机的化油器一般由进气管、喷油管和调节油针组成，可算是一种最简单的汽化器。喷油管横穿进气管，有1～2个喷液体燃料的小孔。燃料的流量由头部带锥度的油针调节。顺时针旋紧油针，喷油孔被堵住，燃料不能流出；旋松油针，燃料就从喷油孔中流出。活塞式模型发动机的燃料主要有甲醇、汽油等。

5）固定螺旋桨的零件（图14）

螺旋桨安装在前、后桨垫之间，由螺帽紧紧地固定。后桨垫一般都有带锥度的孔，以便与曲轴的锥度部分压紧。为了使螺旋桨不打滑，在后桨垫的前表面上还有凹凸的刻纹。

2. 活塞式模型发动机的工作原理

一般的活塞式发动机工作时包括进气、压缩、燃烧与膨胀、排气四个独立行程（也称冲程）。而活塞式模型发动机相对简单，把以上四个独立的行程合并为两个行程。图15是一个典型的使用甲醇作为燃料的二行程活塞式发动机。

二行程活塞式模型发动机工作时，可燃混合气通过进气管进入机匣内腔。活塞下降时，压缩机匣内腔的混合气，使它经过转气道和转气口进入汽缸上部。当活塞上升时，混合气在汽缸上部受到强烈的压缩，温度升高，点火燃烧。高温高压的气体猛烈膨胀，推动活塞作功，将热能转换为机械能。燃烧后的废气在排气口打开时被排出；与此同时，新鲜混合气又由机匣内腔进入汽缸，进行第二次的压缩和燃烧。不断重复上述过程，发动机就会连续运转，并可通过调节压缩比和油量来获得不同的功率和转速。

为了进一步了解二行程活塞式模型发动机的工作原理，现以常见的电热式活塞模型发动机为例，说明发动机在两个行程中的工作情况：

1）第一个行程（图16）

第一个行程（活塞上行）——进气和压缩行程：活塞由下止点开始向上移动，排气口和转气口打开，机匣内腔中的新鲜混合气通过转气道和转气口进入汽缸上部，同时驱除缸中残留的废气。压燃式发动机一般采用360°转排气口。汽缸下部内壁上的几条半圆形凹槽，被称为转气道。转气道上方叫做转气口。排气口则开在转气口上面。

当活塞继续上移时，转气口和排气口先后关闭（被活塞挡住）。汽缸上部的混合气受到压缩，温度和压力急剧升高。与此同时，机匣内腔的容积扩大，压力降低。随着活塞继续上升，曲轴颈上的进气孔与进气管接通，大气压力迫使外界空气以高速流过进气管中的喷油管。因该处压力低于大气压力，燃料从喷油孔中喷出（原理与用喷筒打药液的情况相仿），并被流过的空气吹成雾状，在与空气以一定比例混合成可燃气体后，通过进气孔和曲轴的中空通道进入机匣内腔。

从这一行程可以看出：活塞上方进行压缩混合气的同时，活塞下方正在吸入供下一次燃烧的新鲜混合气。

2）第二个行程（图17）

第二个行程（活塞下行）——燃烧、膨胀、排气和转气行程：当活塞移动到上止点时，汽缸内混合气的温度升高，此时电热塞点火，点燃可燃混合气。高压高温的气体膨胀，迫使活塞向下运动作功。

当活塞下移到某一位置时，曲轴上的进气孔被关闭，刚进入机匣内腔的混合气开始受到压缩；活塞继续下移，排气口打开，汽缸中的废气向外排出。接着转气口被打开。此时，机匣内腔中受压缩混合气的压力已大于汽缸内残余气体的压力，因此混合气经过转气道和转气口进入汽缸上部，并帮助驱除废气。这就是排气和转气（又称驱气、扫气或换气）的过程。在完成了燃烧与膨胀、排气和转气过程后 ，活塞又回到了开始时的下止点位置。

所谓二行程活塞式模型发动机，归纳起来，就是活塞经过上、下两个行程（曲轴相应旋转一圈），完成进气、压缩、燃烧与膨胀、排气和转气过程，即完成一个工作循环。发动机连续运转时，汽缸内就会周而复始地进行着上述的工作循环。

3. 活塞式发动机使用注意事项

1）发动机在模型飞机上要安装稳固。发动机架上的几个固定点受力要均匀，不要有产生变形趋势的不均匀受力，并要有一定的减震作用。

2）发动机架的强度不要太大，这样当模型飞机坠落时发动机架先坏，可以减小发动机的损坏程度。另外，还可以让发动机架向前伸，以起到保护油针的作用。

3）航模发动机转速很高，使用时必须注意安全，否则会引起严重事故。不要使用金属螺旋桨以及损坏过又粘起来的螺旋桨。螺旋桨和桨帽等旋转部分必须固定好，以免高速旋转时甩出来伤人。启动时，人要躲开螺旋桨的旋转平面，调整发动机时手指不要碰到螺旋桨。

4）对于有毒、易燃的燃料必须严加保管，使用时要小心操作，不得近火、不得入口。

5）模型飞机飞行后要对发动机进行检查、及时维修。如果当天不再飞行了，要把油箱内的剩油吸出，并用煤油清洗发动机内部。清洗后从排气口滴入几滴蓖麻油，再拨动几下螺旋桨，使蓖麻油进入发动机，然后用布包好。

6）遇到摔机事故要妥善处理。把沾满泥土的发动机捡回后，切不可转动螺旋桨轴，否则活塞和汽缸会被沙粒等脏物划伤，造成严重漏气。处理的方法是先用注射器冲洗发动机外部，再把发动机拆开，彻底清洗每一个零件，并且检查它们的损伤程度。最后把发动机装好，试车后再使用。（未完待续）

本期内容由王川供稿。

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