航空柴油发动机制造技术

本发明专利技术涉及一种航空发动机，其具有压缩燃烧且重量小于725磅。本发明专利技术还涉及一种形成所述航空发动机的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种航空发动机，其具有压缩燃烧且重量小于725磅。本专利技术还涉及一种形成所述航空发动机的方法。【专利说明】航空柴油发动机相关申请案本申请要求于2011年10月12日提交的序列号为61/546，391的美国临时专利申请的权益，其以全文引用方式并入本文。
本专利技术涉及一种在通用航空和无人驾驶航空领域中有用的航空发动机。更特别地，本专利技术涉及一种适于在航空环境中使用的压缩燃烧发动机。
技术介绍
至少从二战开始，轻型飞机(通用航空以及近来的无人驾驶飞机(UAVs))已通过的空气冷却的以汽油为燃料的发动机提供动力，该发动机通常采用对置式六缸配置。该发动机以辛烷值非常高的航空汽油为燃料。问题是，在世界偏远部分没有航空汽油意味着通用航空在这些区域中无法使用，而这些区域正好是最需要通用航空服务的区域。近来，已能看到炼油厂已不愿意生产航空汽油，因此使得全世界的供应更为紧张。虽然所有的燃料都不便宜，但航空汽油却一直特别昂贵。 与航空汽油的相对稀缺性和昂贵性成对比，在世界各地则更普通使用相对便宜的柴油燃料和/或喷气燃料(JP)。虽然这种燃料的质量在不同的地方会发生很大的变化，但压缩燃烧发动机也可同样地燃烧柴油燃料或喷气燃料(JP)。这种变化可被识别为燃料的十六烷值(CN)的变化，其为燃料可知的特征。 然而，这种压缩燃烧发动机对其设计者提出了一些挑战，包括: 对螺旋桨谐波友好的扭矩特性； 燃料系统冗余； 涡轮增压的设计； 排-排(Bank-Bank)主轴承加载；以及 下降的动力要求。 在全世界范围，需要一种能以这种燃料(柴油燃料或喷气燃料(JP))运行但却可战胜上述挑战的航空发动机。
技术实现思路
本 申请人:已构思了一种新颖的“平卧V型”发动机以解决在未来几十年内通用航空(GA)行业所关注的问题。发动机概念利用新颖的柴油技术，提高现有飞机的效率并允许飞机制造商进入新兴市场。平卧V型的优势为其利用了高效使用材料的发动机架构，以让柴油与现有技术相比在重量上有竞争力。现有发动机的重量与空气冷却、对置六缸发动机的重量相当，且还具有八缸以及压缩燃烧的设计。 为了解决振动问题，本专利技术的发动机已利用与一阶平衡系统一起使用的“成对的弯程”的概念以使振动最小化，从而优化飞机的结构和实现乘客的舒适度。 发动机设计者通常采用的方法是确定工作的曲轴形状以提供下列参数: 统一的发动机点火； 令人满意的发动机外部平衡；以及 用于发动机主轴承的最小轴承载荷。 尽管用于确定最佳权衡所必要的计算在考虑多气缸发动机时会变得相当复杂，但是该技术仍是有据可查的，从而可确定有用的解决方案。 在第一种方法中，用相对系统化的方法设计新发动机概念的点火次序，如上所述。在研究用于本发动机的点火次序中，使用航空环境所独有的数个其他标准以考虑可能的点火次序，包括: 对螺旋桨谐波友好的扭矩特性； 燃料系统冗余； 涡轮增压概念； 排-排主轴承加载；以及 下降的动力要求。 在考虑了上述变量后，新的点火次序被结合至本发动机中，其提供了超越可通过上述传统技术所实现的特性的系统优势。该点火次序使本专利技术的平卧V型发动机在作为飞机发动机时提供卓越性能的能力。 本专利技术的发动机包括提供下列内容的新颖元素: 1.用于成对的弯程的曲轴配置的点火次序。点火次序(1-7-5-3-6-4-2-8)为航空发动机应用所特有的。 2.上述独有的点火次序允许发动机以排-排方式实现“电性分离”以用于发动机冗余。 3.独有的点火次序也允许排-排配置中形成分离燃料系统，以允许飞机仅运行一排发动机的(八个气缸中的四个气缸)。 4.点火次序还允许从空气处理的角度以排-排配置的方式配置发动机。涡轮增压器可被配置成独立地对每个发动机排进行填充，从而允许发动机以冗余的方式按排-排的配置运行。 5.新颖的点火次序允许八缸发动机按四缸发动机运行，且具有相对均匀间隔的点火脉冲。 6.按四缸模式运行八缸发动机的能力，让运行中的发动机排的喷射器通过在较高载荷下运行点火气缸而以增强的效率运行。 7.新的点火次序不会从排的角度实现“双重点火”(即对一排中的相邻气缸进行点火，这样相邻的点火就会使主轴承中的油膜“分解”)。 8.与现有技术的六缸发动机相比，八缸发动机的附加惯性和摩擦载荷足以使发动机以一排气缸运行，而不会对螺旋桨系统产生扭转扰动。 9.在需要时可关闭平卧V型发动机的一排以加强燃料的经济性且增加系统的整体安全性。 10.也可采用排的停用，以使飞机在下降过程中以减少的载荷燃烧，这是UAV应用中非常重要的考虑因素。 11.当仅有一排在运行时，在排和排之间的共享系统，如冷却系统，则充当用于使燃烧变缓和并稳定发动机的热电池。 12.在冷却系统发生故障的情况下，共享的润滑系统允许发动机的一半以具有热稳定性的方式运行。即，当经导热传递，源自四个运行气缸的热量被吸收在发动机的整个热质中时，油系统足以冷却活塞/发动机。 本专利技术涉及一种航空发动机，其具有压缩燃烧且重量小于725磅。本专利技术还涉及一种形成所述航空发动机的方法。 【专利附图】【附图说明】 图1为被安装在试验台上并被联接至螺旋桨的本专利技术的发动机的立体图； 图2为根据权利要求1所述的发动机的主视图； 图3为根据权利要求1所述的发动机的侧视图； 图4为根据权利要求1所述的发动机的曲轴的立体图； 图5为根据权利要求1所述的发动机的曲轴的惯性力的图示； 图6为发动机的命名约定的图示； 图7为具有排-排填充方案的双涡轮增压器布置的主视图； 图8为流体动力轴承参数的图形描绘； 图9为发动机的连杆轴承上惯性和气体加载组合的图形描绘。 图10为传统的V-8发动机(上)和本专利技术的发动机(下)的主轴承加载的图形描绘； 图11为仅运行第一排时的发动机加载的图形描绘； 图12为仅运行第二排时的发动机加载的图形描绘； 图13为本发动机的单一冷却剂系统流动的示意图； 图14为本发动机的单一润滑系统流动的示意图；以及 图15为本发动机的排-排各润滑系统流动的示意图。 【具体实施方式】 图1-3中大体以100示出本专利技术的发动机。在示例性配置中，发动机100可操作性地被联接至传递构件104，其中传递构件104可操作性地被联接至螺旋桨106。在该特定实例中，螺旋桨106具有三个叶片。可采用其他数量的叶片108。应注意的是，发动机100和其常用附件一起的重量不大于725磅且优选为具有4.4L的排气量，然而也可利用更大或更小的排气量。发动机100产生至少300马力。图2和3为发动机100的示意图。发动机100可操作性地被联接至试验台102。发动机100具有平卧对置配置的八个气缸，其中四个气缸位于第一排中且相对的四个气缸位于第二排中，如下面更详细的说明。 与现有航空发动机包括六个气缸相比，本专利技术的发动机100利用增加的气缸数量，即八个，以作为用于使扭矩波动最小化的方式，其旨在增加螺旋桨的寿命并降低发动机100的振动特性。平卧V型配置主要用于通过使在其构造中的使用的曲轴材料量最小化的方式降低柴油发动机的重量。此外，在具有多发动机配置的飞机中，平卧构造是有用的，其中发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航空发动机，包括：压缩燃烧；以及小于725磅的重量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·M·温泽尔，迈克尔·J·福斯，
申请(专利权)人：工程推进系统有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US