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小型航空發動機和汽車發動機的比較 2016-01-14 10:06:52

美國和加拿大的輕型民用小飛機大概有三十萬架左右,為運動、休閒和交通用途。比如有底特律汽車公司的高管把大型別墅安在佛羅里達,周末飛去,周一早上飛來上班;更多的是周末或空閒上天飛個把小時。 更有專業型的,專門參加各地的航空表演和比賽。 還有是空中出租車,比如從加州的某個小鎮租個飛機去加拿大阿省的某個小鎮,很有趣的事情。

這種輕型飛機使用的發動機主要是ROTAX,萊康明,康踢南托等幾家小廠生產的,基本設計從二戰以來基本沒有變過。 不少人對此很困惑。基本上是水平對置雙缸至六缸的大排量低轉速發動機。

和現代家用(小轎車)汽車發動機相比,這種發動機有幾大特點:轉速低,排量大,重量大, 馬力小。一般轉速就2000多點,排量達5、六升, 重量兩三百公斤,而馬力就一百多些。 而汽車發動機有更高的功率,轉速達6000以上,重量一百公斤多些不超過兩百公斤, 多數排量2-3升。而且汽車發動機技術和三十年前有很大的進步,直噴,可變氣門,可變進氣管等等,花頭很多。 這些區別讓人感到小型航空發動機很落後。 這裡有很多原因。

首先是製造企業規模。 市面上最小的獨立汽車廠年產量都是兩百萬輛以上,而航空發動機生產廠都是小廠,年產幾百台至幾萬台,和汽車廠比起來真是tiny tiny的小公司,缺乏資金和投入像汽車公司那樣每過十年重新設計一遍。

第二, 使用要求不一樣。 航空發動機使用工況在70%至滿負荷之間,而汽車發動機使用範圍是5公里爬行至200公里高速狂奔。 汽車發動機的工作範圍廣闊得多,所以需要更複雜的設計以滿足複雜要求。 而且螺旋槳轉速兩千多轉,低速發動機直接安裝螺旋槳,省去了變速器(有的還是有固定減速齒輪,但不是變速器)。  另外是排放要求不一樣, 汽車發動機需要滿足非常嚴苛的法規法律要求,這也使得汽車發動機變得很複雜。

第三, 可靠性要求不一樣。 上圖中這種小飛機的滑翔能力非常有限,發動機一旦中途熄火,就有機毀人亡的危險,所以航空發動機的設計負荷裕度、壽命等等遠比汽車高。換句話講,航空發動機在整個生命周期內都需要更結實耐用。 這一點有點像加拿大美國公路上跑的大型運輸卡車發動機,這種18輪大卡車的柴油機15升排量6缸500馬力最高轉速低於2000轉,但壽命是五百萬公里,而民用小轎車發動機設計壽命只有25萬或30萬公里。 

最後,未來是否可以有可能誕生新一代的小型航空發動機麼? 當然! 首先是美國加拿大私人航空愛好者的市場是非常強勁非常穩定的。 這就給了徹底的新設計有了可能性。 而是低成本小批量生產技術是至關重要的,這方面如有突破定能帶來巨大機會。


瀏覽(3044) (12) 評論(5)
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文章評論
作者:白熊的博客 留言時間:2017-03-12 14:00:47

網上看到過報道,宏達 (HONDA)車開了150 萬邁(250萬公里)了,只換過3-4 次發動機。這麼說汽車發動機的設計壽命應該高於25-30 萬公里吧?

回復 | 1
作者:老禿 留言時間:2016-03-01 15:52:38
老豆子,你這文章寫了一半啊。前面告訴我們發動機盲關於二者壽命,用途區別。可是你得說清楚,是否汽車發動機可以裝到飛機上,技術可能性等。似乎汽車發動機完全可以裝到飛機上吧?
求教了。
回復 | 0
作者:老豆子 留言時間:2016-01-15 13:26:24
謝謝春秋兄和Z兄。
回復 | 0
作者:zhenjia 留言時間:2016-01-15 06:35:58
好文!明白易懂的科普。謝謝!
回復 | 0
作者:春秋戈博客 留言時間:2016-01-14 14:31:06
非常好的文章,請繼續。
回復 | 1
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