《发动机知识大全》

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原帖由 模玩之父 于 2007-2-5 13:31 发表
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第六章 燃料、润滑、燃烧与冷却

简介

       航模发动机的燃料是混合物，其中既包括了用来产生能量的成份，也包括了润滑剂。燃料的成份有很多可行的方案。各种用来产生能量的成份，如甲醇（有人也称之为木精、木醇、木酒精等）、汽油或煤油在采用压燃、电热或电火花点火后得以燃烧。压燃式发动机只能采用基于煤油的燃料。除此以外，每一种燃料都可用于上述的每一种点火方式的发动机。只不过有些组合要优于其它的组合而已。由于可行的组合太多，我们列了个表，以克服文字的不足，使表达更为清晰。

燃料	点火方式
	电热式	电火花式	压燃式
甲醇	普遍	可行	未见
汽油	罕见	普遍	未见
煤油	未见	未见	普遍

    这章一开始我们先来大致地讨论一下每种用来产生能量的成份和润滑剂。然后，再根据上表中的各种点火方式来逐个进行推敲。

常用的用来产生能量的成份

    燃烧是一个非常复杂的过程。因此，我们在这儿只做一个大略的介绍，目的只是要提供够用的实用知识，以便于理解发动机的运转究竟需要什么样的燃料。燃料燃烧后产生的热量令燃料混合气膨胀。在做功冲程期间，膨胀后的燃料混合气将活塞沿汽缸向下压。燃烧室内的压力越大，直接就意味着驱动螺旋桨的马力越大。基本的物理定理告诉我们，如果我们不考虑其它因素的话，燃料释放出的热量越多，发动机的马力就越大。再简单点儿说，热量越多，马力越大。燃料释放热量的能力用每磅BTU（British Thermal Unit，英热单位）或每克卡路里来衡量。我们只需要知道甲醇燃烧后产生的热量远小于煤油和汽油就可以了。我们不会直接使用BTU（英热单位）或卡路里，因为另一个因素，燃气比（燃料量与空气量的比值），在很大程度上影响着发动机的功率。为了能使甲醇充分燃烧，化油器要将一份甲醇和七至八份空气混合。对于汽油和煤油，为保证燃烧完全，其燃气比则应为一比十四或一比十五。一个充满甲醇燃料混合气的燃烧室，与一个相同容积内的汽油燃料混合气相比，其中的燃料量要多得多。因此，采用甲醇的发动机比采用汽油的发动机马力要大。煤油只用在压燃式发动机上，关于它的燃烧特性我们将在“压燃式发动机上使用煤油燃料”一节内介绍。

    所谓燃料产生热量越多，发动机马力越大，这样的说法具有很大的局限性。发动机要将燃烧后的残热散去，始终保持一个稳定的运行温度。如果在飞行中发动机温度不断上升，最终一定会使发动机停车，甚至还可能损坏发动机。甲醇的燃烧温度较低。这样，比起采用汽油或煤油作燃料的发动机，所需散热量就小。甲醇在另外一个与冷却相关的因素中也占有优势。燃料混合气要流经曲轴箱进入燃烧室。在此过程中，混合气里燃料所起的冷却作用十分重要。甲醇混合气中液体成份含量较大，因此对发动机内部的散热效果就比气体含量较高的汽油混合气要好。因此采用甲醇的发动机，不但比采用汽油的发动机马力大，运行温度也低。

润滑剂

    航模发动机的燃料除了要起到产生能量和进行冷却的作用以外，还有另外一个同等重要的任务，即润滑。航模发动机燃料中润滑剂成份的含量主要取决于发动机的种类和转速。在后面的几节中我们会进一步详细地介绍燃料的配方。现在，我们先来看看燃料中润滑剂的种类。在诸如链锯、剪草机和其它一些小型设备上使用的二冲程汽油发动机，采用的润滑剂是石油制品。这种二冲程发动机专用的机油能很好地和汽油混合在一起。自然，也能溶于煤油，作为压燃式发动机的润滑剂使用，尽管这不是最佳的选择。但是这种石油制品机油不能溶于甲醇。因此从一开始，我们就采用从蓖麻子榨出的蓖麻油来作为甲醇燃料的润滑剂。而Backers公司生产的AA级脱胶蓖麻油现在已经成了最常用的植物润滑油。近来，合成润滑剂作为蓖麻油的替代产品也用在了甲醇燃料中。蓖麻油和大多数合成润滑剂都能和煤油混合得很好，都可以用作压燃式发动机燃料中的润滑剂。Klotz公司和Union Carbide公司分装生产的合成润滑剂均十分适合用作这两种发动机燃料中的润滑剂。

    甲醇燃料和煤油压燃发动机燃料中，究竟采用蓖麻油还是合成润滑剂效果最佳，大家的意见极度分歧。我所认识的那些著名的航模界高手中，有的只使用合成润滑剂。有的则诅咒发誓只用蓖麻油。蓖麻油的油膜强度较高，而且在燃料燃烧过程中不会像合成润滑剂那样会被燃烧。因此，温度较高时，蓖麻油要比合成润滑剂更能保持良好的润滑性能。如果油针调得过于贫油，使得发动机温度过高，和合成润滑剂相比，此时蓖麻油能在更长的时间内保持润滑作用。合成润滑剂也有其自己的优点。当温度较低时，合成润滑剂还能保持一定的粘度，起到润滑的作用。而此时蓖麻油的粘度已经变得像蜂蜜一样粘稠了。蓖麻油在经过高温焙烤后，会在活塞、汽缸壁和其它零部件上形成一层清漆状的残余物。这些残余物用溶剂是除不掉的。只能把发动机拆卸开进行清理。残留在飞机上的蓖麻油很不容易清理干净，而合成润滑剂清理起来就很容易。如果二者同时混用的话，每一种的好处就都能沾上一点儿。二者比例对效果的影响并不大，常用的比例范围从一份蓖麻油对五份合成润滑剂到一份蓖麻油对一份合成润滑剂。一位新手在使用电热式或压燃式发动机时，燃料中多少要用一些蓖麻油。

    在本节的末尾，我们把每种用来产生能量的燃料成份能与哪种润滑剂共同使用列一个表。

	汽油	甲醇	煤油
蓖麻油	不可溶解	可溶解	可溶解
合成润滑剂	大多可溶解	大多可溶解	大多可溶解
石油制品机油	可溶解	不可溶解	可溶解

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电热式发动机上使用甲醇燃料

    甲醇的点火温度对于纯压燃式发动机而言太高了。但是在电热塞中铂丝的催化作用帮助下，燃烧就变得比较容易了。正如我们已经了解的，甲醇的燃烧温度较低，产生的功率充足，运行时发动机的温度也比较容易控制。电热式点火方式加上甲醇燃料可以用于从最小的到最大的各种发动机。很多航模爱好者把原来用于剪草机的采用汽油作燃料的电火花式发动机改装成采用甲醇燃料的电热式发动机。改装时，需要利用一个转换头，以便能把电热塞装在原用于电火花塞的较大的孔中。由于汽油和甲醇燃料混合气中的燃气比不同，一般还要更换或改造化油器，以使之能通过更多的燃料。之所以他们要这么费劲地做这些改造工作，就是因为他们清楚采用甲醇燃料的电热式发动机有它们的优势。

    我们还要特别关注一下甲醇的这样一个性质。甲醇可以轻易地和水以任意比例混合。它可以像海绵一样吸收大量的水份。飞行结束后，留在发动机中的甲醇会吸收水份并使钢制零部件，特别是滚珠轴承，生锈。照片(149)中就是一个生锈破损的轴承。其钢制滚珠进入发动机后，造成了发动机的损坏。汽缸盖和活塞看上去就像被散弹枪打过了一样。在燃料中加入一定的蓖麻油对于解决这一问题有一定的帮助，因为蓖麻油可以在发动机内部零件上形成一层防锈膜。但这还不能解决所有的问题。不管燃料中采用什么润滑剂，都要做好相应的防锈工作。飞行结束后，一定要拔掉油管，在全油门下让发动机转至停车。这样就能耗尽所有的残余燃料。然后薄薄地涂上一层渗透性较好的防护油。我们会在后面关于发动机使用的那一章仔细介绍如何做好这些工作的。

    对于电热式发动机而言，只要你选用的是优质的合成润滑剂或蓖麻油，那么关键就是润滑剂的用量，而不是润滑剂的种类了。我个人的意见是，如果是二冲程电热式发动机，燃料中润滑剂的含量不应少于百分之二十，最好能有百分之二十二。四冲程电热式发动机的燃料比例与此差别也不大。由于四冲程发动机的转速较低，一般地讲温度也低一些。燃料中的润滑剂成份可以略少一些。所谓“四冲程”专用燃料，就是少了这几个百分点的润滑剂。除此以外，绝大多数四冲程发动机所用的燃料与二冲程的完全一样。很多航模爱好者喜欢多加一点儿润滑剂，就可以将二冲程发动机的燃料直接用在四冲程发动机上。只有一点例外。如果是由草坪打边机上的电火花式汽油发动机改装而成的电热式甲醇发动机，燃料中润滑剂的比例则应参照原生产厂家的建议，一般是25比1，即百分之四。

    如果气温不是太低的话，将百分之八十的甲醇和百分之二十的蓖麻油混合起来，使用效果就不错。但是蓖麻油容易沉淀。如果在一加仑（3.8升）上述混合物中再加入一盎司（30毫升）乙酸戊酯，就可有效地防止这种现象的出现。但是如果能够保证每次飞前都对燃料进行充分的搅拌，也不一定非要添加乙酸戊酯不可。这种廉价的80比20的混合燃料在各地普遍使用，只有在美国是个例外。在美国，几乎每种电热式燃料中都添加有硝基甲烷。在甲醇燃料中加入适量的硝基成份可以释放出氧，使其燃烧升温，从而使甲醇燃烧速度加快。因而能够容许加大燃烧室内燃料混合气中的甲醇含量，这样就能产生更大的马力。硝基成份还有助于点火。较高的温度，再加上更容易的点火就会有助于发动机的怠速运转。硝基甲烷还具有乙酸戊酯的功能，可以防止蓖麻油沉淀。常见的燃料中含有以容积计百分之五至百分之十五的硝基甲烷。燃料中硝基甲烷的含量略高一些可以获得较大一些的马力，怠速的表现也会得到改善。当然这也会使得燃料的价格略贵一些，原因是硝基甲烷的价格是甲醇的十倍。大多数发动机都能承受混合有百分之二十五硝基甲烷的燃料所释放出的多余热量。如果超过了这个限度，就会出现冷却问题。此时，发动机的寿命就会缩短，燃料的价格也会变得难以承受了。新手务必选用硝基甲烷含量在百分之五至百分之十五之间的燃料。只要在这个比例范围内，每种配方都可以运行得很不错。

    读完上述的这段讨论之后，读者自己就可以得出结论，电热式发动机的燃料其实不存在什么秘方，从来也没有过。最常见的商品电热式发动机燃料的基本配方如下：

电热式发动机甲醇燃料基本配方
20％至22％	润滑剂
5%至15%	硝基甲烷
剩余	甲醇

    基于各种原因，你都不应该自己配制燃料。在敞口的容器中处理易燃的液体，本身就是一件自找麻烦的事。其蒸汽有毒，很容易吸入肺中，同时还是火灾的隐患。有的人觉得他可以不在乎这些安全建议。那我们就从经济上来看一看自己配制燃料是否值得。一位普通的航模爱好者每种原料的用量都不可能大到能使购买价格下降很多的程度。即便某些个别的航模爱好者，其燃料用量较大。成品燃料的生产厂家也就会给他们提供批量优惠价了。不管是哪一种情况，经济上都不会占便宜。我以前在参加竞速比赛的时候也曾经自己配制燃料。觉得这样才能保证燃料的新鲜。但是我在经过一件事后就再也不这么干了。那次我是参加一项线操纵模型的二级航空母舰飞行比赛。我用了另一位参赛选手扔掉的已经有两年旧的燃料，却飞出了我至今最快成绩。另外，配制燃料的时候会弄得到处都很脏，并且还很花时间。我们还不如用这些时间去制作模型和去飞呢。

    精心生产的燃料与劣质燃料外表看上去毫无区别。所以你不得不依赖于厂家信誉来判断质量。那么应该选哪一家生产的燃料呢？燃料生产行业的竞争十分残酷。有一些生产厂家就因此而降低质量以便自己的价格低于其它厂家或至少使自己的价格保持一定的竞争力。降低质量的方法很多。被水污染的甲醇价格低廉。可以用价格相对较低的硝基乙烷来代替其中的部分硝基甲烷。如果替代量过多，燃料燃烧后的温度就比较高，燃烧后也比较脏。包括蓖麻油在内的各种润滑剂的价格与质量也有很大区别。劣质的燃料会产生运行温度过高、润滑不足及产生有害残余物等等各种问题。这些问题都可能，实际上也常常会，损坏发动机。这些年来，我一直大量地使用K&B和Sig公司生产的燃料，直到现在。这两家的产品都称得上是货真价实。我本人没有亲自用过其它品牌的燃料，尽管多数主要生产厂家的信誉都很好。有些不那么著名的或者地方厂家也会提供物美价廉的燃料产品――有些厂家的质量就不能恭维了。你可以去问一问周围的人都在用什么燃料。如果某个品牌，不管是否著名，有什么问题的话，他们就会告诉你了。

    我们现在再来仔细观察几个损坏了的零部件，以便进一步认识燃料质量的重要性。(150)中的这个ABC发动机，由于润滑剂沉淀出去或者其量原本不足，造成发动机缸套上的镀铬层自汽缸壁上脱落。脱落下来的铬层碎屑又把活塞划伤。这台发动机是在飞行中损坏的，结果造成了炸机。为了节省很少的一点儿燃料钱，最后造成了这么大的损失。(151)中的这台发动机，在运行时由于润滑不足，造成联杆和曲轴销抱死。这张照片让我们清楚地认识到采用廉价燃料，我们并没有占到什么便宜。

    你可能还有点儿兴趣想再多了解一些关于竞速用燃料的知识，尽管大多数航模爱好者一辈子都不会用到。我在1952或者1953结识了一位线操纵竞速选手，名叫Tony Grish。他有过很多关于发动机和燃料的创新想法。远在二次世界大战之前，他就开始从事航模运动了。Tony在1948年时的燃料配方是3/2/3（三份硝基甲烷、三份甲醇加两份蓖麻油）。硝基甲烷和蓖麻油二者本身并不能相互混合。但是可以悬浮在一起，因为二者都溶于甲醇。如果燃料中的硝基成份超过百分之四十，蓖麻油就会析出。硝基成份的最大百分比依赖于温度。为了得到最大的可能马力，他就往3/3/2的混合物中不断地添加硝基甲烷，直到蓖麻油开始从燃料中析出为止。后来，有了合成润滑剂。由于合成润滑剂能够与硝基混合，使得竞速比赛的选手们如鱼得水。现在，竞速用的燃料，其硝基含量都在百分之七十以上。其中还含有百分之十的环氧丙烷以帮助点火，促进硝基的燃烧。除非你真地有必要使用温度这么高的燃料，否则务必让硝基成份保持在百分之五至百分之十五的范围内。在这儿，我们只是简单地介绍一下这些价格不菲的燃料而已。关于甲醇燃料的讨论就先告一个段落了。

电火花式发动机上使用汽油燃料

    加油站能买到的汽油都能用在航模发动机上，尽管很多航模爱好者选用白汽油（蒸馏汽油）。这种白汽油既没有无铅汽油中的那些添加剂，也不像旧日的普通汽油或含四乙铅的汽油那样含铅。白汽油燃烧后留在燃烧室中的残留物比较容易清理，也不会把火花塞弄得那么脏。Coleman公司生产的汽油燃料燃烧后也很干净，只是和普通的汽油相比，价格可是要贵得多了。

    像(152)中的那些早期生产的电火花式发动机，当时使用的是用70号摩托车用机油与汽油混合而成的燃料。1938年或1939年的时候，这种机油就很不好买。今天干脆就几乎都看不到了。现在，航模爱好者使用的是用于剪草机、草坪打边机、链锯、摩托车或卡丁车的二冲程发动机机油。船用外置发动机的机油适用的温度比较低，不能使用。有的模友说他们喜欢用Bel Ray公司生产的机油。我本人则一直使用Amzoil的“100比1”，虽然我并没有照他们标签上说的按100比1的比例混合。将草坪打边机或链锯发动机改装到航模上时，可以按25比1的比例混合汽油和二冲程机油。如果是台新发动机，15比1的比例会效果更好一些。不同的发动机比例不尽相同，一定要仔细阅读生产厂家的建议。我们都知道汽油十分易燃，燃烧时又十分剧烈。因此，在往汽油中添加机油时，一定要在室外的铜制容器内进行。和我们配置剪草机用的二冲程发动机燃料时一样，务必小心谨慎。

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压燃式发动机上使用煤油燃料

    压燃式是最简单的一种点火方式，它仅仅依赖于压缩产生的热量来使燃料开始燃烧。点火方式简便并不意味着压燃式发动机的燃料就会简单。二战之前，航模用压燃式发动机的研制先驱们为了尽量减小点火所需的压力，尝试使用了各种低闪点的燃料。由于乙醚的沸点为34.5°C，非常易燃，所以早期压燃式发动机使用的是由乙醚和机油混合而成的燃料，一般采用三比一或四比一的比例。乙醚过于易燃并且不易控制。因此，发动机有时正转，有时反转，有时提前点火，有时点火过晚。乙醚燃烧后提供的功率也不大，但是它却是一个简直可以说完美的溶剂。它和绝大多数东西都可以混合在一起。了解了乙醚的这些特点以后，研究者们开始尝试在燃料中加入各种添加物，以便减慢燃烧过程并获得更大的功率。他们试过煤油、松节油、石脑油、汽油等各种成份。最终，选择了煤油。其实只是一个非常简单的配方，等体积的煤油、乙醚和润滑油，就比纯用乙醚和润滑油的混合燃料效果要好得多。(153)中的这台Drone压燃式发动机就是那个年代的产品。煤油燃烧后产生的能量比较大，尽管其挥发性不如乙醚强，化学组成中的含氧量也较低。此时，乙醚主要作为蒸发剂与助燃剂，而不是当做燃料本身使用。因此，乙醚和煤油起到了很好的互补作用。蓖麻油就成为了标准的润滑剂，并一直沿用至今。和电热式发动机燃料类似，如果采用合成润滑剂，效果也很好。机油也能溶于煤油和乙醚，因此也可以使用，只是蓖麻油的效果更好一些罢了。

    二十世纪五十年代，开始有人在燃料中加入亚硝酸戊酯。它可以有效地促进氧化过程，并能适度地提高发动机的运行温度。由于残温升高，就可以把发动机的压缩比降低一些。这样发动机，特别是联杆，受力就会减小。有些压燃式发动机所需的压力距离能把联杆压弯并不太远了。所以我们说，亚硝酸戊酯是一个非常重要的发明。

    我们曾经讲过，自己配制电热式发动机燃料存在着安全隐患，而且从经济上考虑也并不合算。我个人觉得对于压燃式发动机而言，这一点尤为突出。乙醚是一种受管制的试剂，购买时需要特别许可才行。不过问题是我们为什么要自己买呢？乙醚的挥发性极强，极为易燃而且有毒。此外，燃料生产厂家的销售价格比你自己配置的成本还要低一些。作为参考，我们给出了一个常见配方，用于利用Davis压燃式发动机改装方案改装后的现代发动机，如OS等(154)。既然我们涉及到了Davis的改装方案，我们就在这儿提一句，Bob Davis对于本节内容的撰写提供了极为可贵的帮助。

压燃式发动机燃料基本配方
10％	蓖麻油
10%	合成润滑剂
48%	煤油
30%	乙醚
2%	亚硝酸戊酯

电火花式发动机上使用甲醇燃料

    多数使用这种组合的人都是将原用于草坪打边机的电火花式发动机改装到航模上，而还想充分利用甲醇燃料的优势。这种组合并不常见。因为如果想用甲醇燃料的话，完全可以使用电热式发动机。这样，重量上可以轻一些，也不会遇到电火花式发动机各种附件所致的种种麻烦事了。因此，在改装草坪打边机上的发动机时，一般都会把它改装成电热式的。但是如果不从电火花式的变为电热式的，改装起来可能更容易一些。如果化油器在设计时考虑到了使用甲醇燃料的情况，或者如果可以把开口扩大以适应甲醇燃料的话，甲醇燃料完全可以用在电火花式发动机上，而且马力会比采用汽油时明显变大。甲醇的点火温度稍高于汽油。但是只要在燃料中加入百分之几的硝基甲烷就可以解决这个问题了。燃料中润滑剂的比例则应依照原厂家的建议。

电热式发动机上使用汽油燃料

    使用电热式发动机的航模爱好者可能会问，能不能为了省钱，不用甲醇而改用汽油呢？由于汽油燃料混合气中的燃料量少于甲醇燃料混合气中的燃料量，通常只需把油针关小即可，而不需要改装或更换化油器。由于燃料混合气中所含燃料量较少，所以一油箱汽油能飞的时间就会长一些。尽管铂对汽油的催化效果不如对甲醇的，但是对于汽油的点火还是有一定的帮助。这些听起来似乎都很乐观，但是你的期望值不要太高。汽油很容易点火，但是并不易控制。如果电热塞温度较高的话，就会经常造成提前点火，使得发动机过热。尽管通过在燃料中添加百分之几的硝基丙烷可以使点火变得平稳，即便如此，发动机的温度和采用甲醇时相比还是较高，提供的马力也要小得多。燃料的价格也未必就尽如人意。如果在燃料中采用白汽油（蒸馏汽油）的话，那价格也就和80/20的甲醇燃料差不多了。而甲醇燃料的马力更大一些，运行温度也低一些。汽油和电热式点火这对组合是最差组合。我从来没见过任何一台发动机是专为此设计的。

再介绍几个古董

    我们再利用第六章剩余的一点儿页面来展示Fred Linde收藏的几台发动机。(155)中是一台1948年生产的古老的Fox 59。这是第一批电热式发动机。(156)中的Super Cyclone和(157)中的Forester 99是1950左右销售的最后一批电火花式发动机。此后，绝大多数发动机都是电热式的了。

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jiangfeng

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liuwenbai

:em26: :em00:

masm32

顶~~~~真是通俗易懂的好东东~~:em26:

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第七章 消音器、邻里关系、背压与温度

简介

        模型飞机在飞行中会由于各种原因而产生噪音。飞机的框架会发出声响。塑料蒙皮也会像小军鼓一样由于振动而鸣响。螺旋桨所产生的噪音也不小。发动机内部各零件在运行时也不是悄无声响。但是，废气造成的噪音比上述的这些都要大。所有的二冲程发动机，不管是采用什么点火方式，都会产生一种令人反感的高频率噪音，让人在很远的地方都觉得受不了。由于曾经使用过不带消音器的发动机，不少航模爱好者，包括我自己在内，都有一定程度的耳背。如果本身不是航模爱好者，就更不会去忍受这些噪音了。过去由于有一些不顾他人的模友，对自己的二冲程发动机不采取任何消音措施，致使我们在邻里居民的反对下，失去了相当多的飞行场地。现在，为了避免失去自己的场地，加入任何一个俱乐部时，俱乐部都会规定，必须要装消音器。以前，模友要遵守这个规定也确实有其实际困难。当时，发动机出厂时既没有消音器，也没有设计安装消音器的位置。只能再额外花钱去买通用的消音器，然后用卡箍来固定(158)。这些另加上去的消音器，价格不低却常常会带来较大的功率损失、发动机过热等问题。有时消音效果也并不好，重量又较重。现在，除了某些特制的发动机以外，所有的发动机在购买时都带有消音器，并用螺丝牢固地固定在铸在机匣上的凸出固定点上(159)。消音器与发动机是配套设计的。一起使用时可以获得很好的消音效果，而功率只会下降一点点，作为付出的代价。

        消音器所起的作用不仅仅在于减小噪音。它还有助于发动机在低速和怠速下运行。现在几乎所有的发动机都利用消音器的气压来给油箱增压。请注意(160)中联接消音器和油箱的那根管子。大多数化油器在出厂时都是按照这种加压供油的情况来设置的。在后续章节中我们还会进一步详细讨论消音器的这些功能。我们之所以在这儿提一句，只是为了说明为什么现在几乎每个人使用的都是带消音器的发动机，而不再抗拒俱乐部的规定了。

发动机设计与噪音

        四冲程发动机每转两圈排一次气，而二冲程发动机每圈都排气。因此，四冲程发动机的噪音频率比较低，音强也较小。四冲程发动机废气的排放时间较长，压力也低。这样就把声音分散在了一个较长的时间段内，这也使得其噪音较小。多缸的四冲程发动机有时干脆就不用消音器了(161)。单缸的四冲程发动机采用的消音器一般都比较小，联在一短截排气总管上(162)。相应地，二冲程发动机噪音较大，则需要一个较大的消音器(163-166)。

        二冲程发动机的噪音水平在某种程度上受其设计的影响。显然，大发动机的噪音要比小发动机的大。几乎所有影响燃烧过程，增加转速的修改都会加大噪音。比如，加大压缩比可以提高转速，同时也就加大了噪音。我们当初改良线操纵竞速用发动机的时候，曾想过办法来延长排气时间。如果当初这个方法奏效的话，噪音必定也会变大。旧式电火花式发动机(167)的压缩比比较低，排气时间很短，和现在的二冲程发动机(168)相比，其排气口也较小。这些旧式的电火花式发动机转速较低，运行时即使不用消音器，将就着也能忍受。如果通过减小压缩比，缩短排气时间或减小进气口面积等方法来减小噪音，只要降噪水平有实际意义，就一定会严重影响输出功率。我们在设计二冲程发动机的时候，会把如何获得最大功率放在首位。因此，我们依赖于消音器，而不是发动机的设计来降低运行时的噪音。

降噪与过热和功率

        航模发动机的消音器一方面要排出高温废气，另一方面则要消耗声能。而这实际上是两个目的完全不同的功能，其中一件事的完成是以另一件事为代价的。我们先来看看降低废气噪音水平。消音器的外壳应采用吸音材料制成。如果做不到这一点，则应外罩吸音层。例如军用**的消音器外就常常包有隔音层。剩余的声能则可以利用设置在消音器内的隔音板来吸收。另外可以通过延长声音在消音器内传播的距离来降低声音强度。为此，可以将消音器设计成一条往复折叠的管子。此外，还可以采用其它的方法来降低噪音。比如，经过精心设计的消音器可以让声波在内适当反射，相互干涉，以达到某种程度上的消音效果。

        我们再来看看消音器要完成的第二个任务，排出废气。废气带有燃烧后剩余的热量。由于废气中的热量已不能用于产生发动机的输出功率，我们有时称之为废热。如果没装消音器，废气与废热就会简单有效地，同时也会带着很大的噪音，吹离发动机。我们刚刚提到了若干种降低发动机噪音的方法。其中除了采用吸音材料一种方法外，其它都会在某种程度上限制废气的通过。较长的排气通道、隔音板或其它各种限制，都会使消音器内维持一个正气压。行内术语称之为背压。这个压力阻止了一部分新产生的废气，使之不能顺利地离开燃烧室。被留下的废气和废热产生了两个后果。一是进入燃烧室的燃料混合气气体体积就会比没有背压时小。这样，发动机功率就变小了。第二，由于废热不能从发动机中完全散去，发动机的运行温度就会较高。一句话，降低噪音而产生的背压会降级发动机功率并提高发动机的运行温度。

膨胀室与消音器

        现在大多数的消音器都称不上是声学设计的杰作。这并不奇怪。想想一个消音器作为产品不仅要完成排出废气，降低噪音的工作，还要价格低，重量轻，体积小。现在，大多数航模发动机都采用膨胀室来降低噪音。所谓膨胀室就是一个体积较大，没有隔音板的中空铝制壳体。实际上，这种装置本不应该被称作是消音器。但是我们也就随着大家这么称呼它了。

        我们先来讨论一下废气离开发动机时膨胀室内的情况。当气体膨胀时，温度下降，压力降低。膨胀室则为我们所希望的这种冷却过程提供了空间。膨胀室的铝制外壳通过传导作用散去一部分热量。有些产品还装有散热片，但是我并不了解这到底会有多大效果。少量的残余废热由于背压作用，回到了发动机中。而大部分废热都随着废气从膨胀室的排气口排出去了。排气口越大，就可以让越多的热量和废气离开发动机。

        我们现在再来看看膨胀室是如何降低噪音的。铝制的壳体会从发动机传导一些声音出去，并将一部分声音反射回消音器。剩余的则被壳体吸收了。物理学家告诉我们，被吸收的声能会转化成热能。因此我们希望把声音封闭在消音器内，完成这个能量转换。排气口越小，就能将越多的声音限制在消音器内。但是我们刚才讲过，对排气进行限制就会提高温度，加大背压。我们再次意识到要想显著地降低噪音水平，就一定会对废气排出产生影响，进而影响到发动机的输出功率。大量的经验与试验表明，如果排气口的大小设计得使发动机转速有300至400转/分的损失，就不会造成发动机过热，同时还能使噪音降低到一个尽管仍然较高，但已可接受的程度。你要知道发动机转速一般在每分钟12000至14000转之间。为了降低噪音，每分钟损失几百转只是一个很小的代价了。

        膨胀室与完全没有消音器相比是好了很多了。但是仍然有可供改进的空间。我们也需要进一步的改进。只有寥寥几种消音器采用了我们前面介绍过的那些手段，设置了隔音板等其它消音措施。(169)中剖开的Merco就是这为数不多的几种产品之一。Davis Diesel和英国的Irvine Engines都生产有这种结构更复杂，消音效果更佳的消音器产品。K&B的Sport系列发动机使用的就是一个消音效果很好的经过精心设计的消音器(170)。愿这类更加有效的消音器能逐步普及开来，因为我们都希望能尽量降低飞行场地的噪音水平。

排气导向管

        废气残留在飞机上，把飞机弄得很脏。大家都不愿意做这项清理工作。四冲程发动机完全可以加一段如(171)所示的排气导向管。我知道照片中的发动机不是四冲程的，只是说这个长度的管子用在四冲程发动机上是没有问题的。你可能觉得在使用二冲程发动机的飞机上也可以采用这种方法把废气导离飞机。但实际上，这么做常常会，尽管不能说是一定会，带来比废气油污更严重的问题。这段管子会使背压增加，因此常常会使发动机过热。很多情况下，你只是觉不出来有什么问题，而实际上发动机的温度却会逐渐升高。结果就可能会在空中出现停车的故障。排气导向管对二冲程发动机的功率和怠速运转常常都是非常有害的。(171)中的是个特例，那台发动机运转得还不错，仅仅损失了每分钟几百转。但是增加的背压却把燃料从化油器处向上吹出去了。结果，倒是没有废气造成的油污了，可是换成了新鲜燃料，一样把飞机弄得很脏。Ed Javiek在他的Super Tiger 3000(172)上用了一段相对较短的导向管，效果不错。这样的成功并不是常例，而只是例外。我见过这种情况，只是一小截铜管或硅胶管接在消音器的排气口上，就影响了发动机的正常运行。如果你真地想使用排气导向管的话，先别装它，让发动机先正常运转起来。然后，再试着把导向管装上。如果发生了空中停车、过热、功率降低或不能维持怠速运行等现象，就要果断地放弃这个主意。我建议，如果是个新手，就不要采用这种排气导向管。

jinsong

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巡洋舰011

鉴定完毕:em00:

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为了革命.顶~~~~~~~~~~~~~~~~~~

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太厉害了``学到了很多

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jinsong

第八章 所需工具设备

简介

        至此，本书已经讨论了航模发动机的基本原理与结构。在本章中，我们将会向你介绍一些必备的工具和发动机附件。这些东西，对于一位新手来讲也许应该在买发动机的时候就一起买好了。让我们一起来看一看都是些什么东西，它们都有些什么用途。

电热塞电池

        在前面的章节中，我们解释了如何利用一个低压电池使电热塞上的铂丝处于红热状态，但是还没有详细介绍与之相关的电池，以及如何联接等细节。可供选择的电池与配套接头有很多种。如果一开始的时候你想省一点儿钱，可以随便到某一家航模店去买一块1.5伏的航模专用电池，再买一些电线和一个用来联接电池与电热塞的夹子(173)。接头一般得自己焊。我自己用的是用来制作车模电池组的线径为英线规14号（直径1.63毫米）或16号（直径1.30毫米）的硅胶线。取三至四尺即可。每家航模店都有这种电线。这种电线，强度较高，但又十分柔软，很容易盘起来，便于存放，同时其电阻又很小。Sullivan生产的电热塞夹，价格低廉，使用耐久可靠。选用航模专用电池，一开始可以省一点儿钱，但电池很快就会没电，而且还不能充电。稍稍多花一点儿钱则可以去买一个McDaniel生产的带电表的Ni-Starter点火器(174)。也可以选用其它厂商生产的类似产品。点火器不用接头，直接接到电热塞上。稍稍一拧即可拔下。点火器上的可充电电池可以使用好几年。上面带的电表可以帮助你确认问题所在，而不用漫无目的地瞎猜了。

从油桶到油箱

        把燃料从油桶加到油箱里去的过程可以有很多经济的手段供选用。Sullivan Products公司，还有其它的很多厂家，都生产一种样子像大型吹耳球的产品，可以把燃料从油桶中吸上来，再挤入油箱。有两种规格，一种是用于电热式发动机的甲醇燃料的，还有一种则是用于压燃式发动机燃料或汽油燃料的。尽量买最大号的。40级发动机的油箱最小也要有6盎司（180毫升），而实际上一般比这都还要再大一些。第二种用于加油的工具是Sig生产的5盎司（150毫升）的兽医用注射器。我建议你买这么一个。因为这种Sig生产的注射器不但能用来加油，还能用来完成好多其它的工作。比如，在飞行场地可以用它来产生压缩空气，以清理被脏东西堵住的化油器。还可以用来检查油箱是否漏油。有经验的老手更喜欢用电动加油泵(176)。可以把加油泵固定在外场工具箱上，利用启动器的电池来操作。价格当然要贵一点儿了。如果你愿意，可以等以后再买。

        你还需要准备几尺中号的油管和一小截铜管。硅胶管可以用在甲醇燃料上，同时也比较耐高温。氯丁橡胶油管可以用在含有石油制品的各种燃料上，但不怎么耐高温。由于要有一小截油管接到消音器的排气口上给油箱增压，因此，油管的耐热性能就非常重要。除非使用汽油或煤油作燃料，否则一定要用硅胶油管。

启动器、启动器电池与充电器

        二战以前，刚开始在航模上使用汽油发动机的时候，大家都用食指拨动螺旋桨来启动发动机。现在还有不少人这么干，但是我并不主张大家这么做。即便使用的发动机很小，也会造成严重的创伤。大的发动机，劲头更大，甚至有可能会造成终身残疾。如果你实在买不起启动器的话，可以买一截暖气上用的胶管，用它来拨动螺旋桨(177)。用胶管来启动发动机确实比较费劲，也不容易着车。特别是新发动机就更是如此。飞一次以后，那些原本想省点儿钱而选择用手启动发动机的模友，差不多就都会再去买一个电动启动器(178)了。相比之下，用启动器还是要容易得多。我们为什么不一上来就买一个，而非要自找麻烦呢？

        可以使用铅酸蓄电池来给启动器供电。但是铅酸蓄电池在充电时会释放出有毒且极其易燃的气体，因此不建议使用。绝大多数航模爱好者都采用可充电的12V凝胶电池(179)来给启动器供电。一个常和我一块儿飞的哥儿们，Art Haak，发明了一个简单的方法，用两个一分钱来联接启动器及供电线(180-181)。凝胶电池如果短路的话，会以极高的速度放电，容易燃烧，造成火灾，特别危险。因此，务必小心，一定要防止工具或其它金属物品把那两个一分钱或裸露的电池端子短路。

        我们自己也生产了几种与启动器相关的产品，你也许会有兴趣。启动器的皮碗(178)在转动螺旋桨的时候，要能抓得住东西。我们生产了一种重量很轻的安全螺旋桨整流罩(182)，用来替换大部分发动机上采用的那个简单的固定螺母与垫圈，以使启动器皮碗能有更大的接触面积。有的时候，启动器会把螺旋桨固定螺母（不管是我们的产品还是别人的产品）旋松，使螺旋桨从发动机轴上脱下来。螺旋桨和固定螺母也可能会由于回火――四冲程发动机常会出现这种问题――而被甩出来。这两种情况下，我们生产的螺旋桨锁紧螺母都能确保螺旋桨能始终固定在发动机轴上。我们的这种锁紧螺母既可以配用标准的固定螺母(183)，也可以配用我们自己的安全整流罩(184)。在附录I中，我们列出了多种发动机的曲轴尺寸。

螺旋桨

        要想让发动机正常运转，就要配用合适尺寸的螺旋桨。尺寸过大，就会加重发动机的负担，造成过热。如果尺寸只是稍小一点儿，问题还不是很大。只是飞轮效应就会大大减弱，不利于发动机维持怠速运行。但是如果螺旋桨过小，发动机负栽减轻后，转速就会过高。此时，螺旋桨的强度就不够了。螺旋桨的尺寸以一个短横分隔的两组数字表示。由于螺旋桨的尺寸对于发动机的运行有着很大的影响，所以我们需要认真了解这两组数字的真实含义。前面的那个数字表示的是螺旋桨的直径。后面的数字称作桨距。我们需要对此稍加一点儿解释。所谓桨距，是指螺旋桨旋转一周所前进的理论距离。例如，一个10－6的螺旋桨每转一周，能拉动飞机前进6英寸（15.24厘米）。在实际中，这个桨距为6英寸的螺旋桨转一圈，其实只能让模型前进4.5英寸（11.43厘米）左右――这还得是个好天。这里，我们不准备花时间讨论这个理论桨距与实际桨距的区别了，因为所有螺旋桨尺寸的标称值与各种使用建议采用的都是理论桨距。在我们建议下购买了40级电热式发动机燃料的新模友，通常应该选用10－6的螺旋桨。

        螺旋桨是用木头削制，或者是用添加了玻璃纤维碎片的增强尼龙等硬质合成材料铸制的。木制螺旋桨的刚性较好，并且和玻璃纤维增强尼龙制成的螺旋桨相比，更不容易断裂。但是塑料螺旋桨价格一般较低。与木制螺旋桨相比，使用寿命也较长。尼龙桨的好处是如果粗暴着陆的话，它会有比较好的挠性，而木桨就会折断了。

旋转着的螺旋桨非常危险，一定要遵守特定的安全规范。我们会在下一章和其它的安全问题一起详细介绍。

其它要买的东西

        其它需要从航模商店购买的东西还包括备用的电热塞和一个用于更换电热塞的十字扳手(185)。电热塞损坏是最常见的发动机故障。因此我们一定要准备好备用的电热塞，而且最好多备几个。很多发动机在购买时不带电热塞，这时你就需要再补一个了。除非你选购的发动机必须使用特制的电热塞，否则使用Fox或K&B生产的价格较低的电热塞就足可以了。

        如果是过滤器(186)脏了，在飞行场地可以于一分钟之内清理干净，或者干脆换掉。但是如果化油器脏了，那就完全不同了。很多人不同意使用过滤器，但是我不这样看。我觉得油箱与发动机之间装一个燃料过滤器，可以减少很多麻烦。在联接注射器或油泵的油管上也装一个，只有好处，没有坏处。之所以有人不同意我的这种建议，是因为他们觉得多一样东西――过滤器――就会多一次出错的机会。过滤器有时会漏气。这样，发动机就会从漏气的过滤器处吸入空气，而吸不到燃料。如果你能确保过滤器的两半部分（如照片186中所示）能紧密地拧在一起，就不会出现漏气的现象，自然也就不会有供油的问题了。选购时，要选择像照片中Master Airscrew生产的过滤器那样的，能够拆开，以便于检查与清理。

工具箱、配电盘与燃料泵

        每一位航模爱好者在去飞行场地时，都要携带燃料、电池、启动器、备用桨、电热塞以及其它的各种工具。在牛奶筐中衬一个纸盒子，就能当一个很好的手提工具箱(187)使用。如果再用绳子做个提手，携带起来就更加方便了。不要去花冤枉钱买机修工用的工具箱。因为有专门为我们航模爱好者特制的工具箱卖。比如Carl Goldberg模型公司生产的Super Tote(188-190)，就是一个经过精心设计，十分紧凑的工具箱。照片中的工具箱是Randy Zorich拼装的。所有的航模工具箱都预留了安装12伏配电盘(191)的位置。即便是最便宜的配电盘，其上也有供启动器使用的插头和给电热塞供电的接头。几乎每种配电盘上都装有电流表，以便随时检查电热塞的电流。如果配电盘上没有燃料泵专用电路，有好几家公司都生产带内置开关的燃料泵产品。当然，你也可以选用Dave Brown生产的Six Shooter手摇泵。

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