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摘要：点燃式活塞发动机功质比大、结构简单、成本低廉，被广泛应用于民用和军事领域的小型无人机上。有研究报告指出，由于小型无人机的通用性和低成本，其应用数量在不久的将来将大大增加。本文对飞行数据的航空活塞发动机参数监控进行分析，以供参考。
关键词：飞行数据；航空活塞发动机；参数监控
引言
随着通用航空的迅速发展，当今世界上至少有3×1010架通用飞机，油箱飞机是通用飞机的主要动力。由于污染集中，并考虑到燃料安全，进入稳定、容易进入和负担得起的空气和航天器逐渐进入共同空域，在军事层面上容易与燃料统一。因此，使用客机、教练员和专业飞机的飞机想使用航空燃油飞机。
1概述
车用高压共轨的燃油雾化质量好，但其过高的喷油压力可能会导致喷雾直接撞击活塞顶，引起燃烧与排放恶化，另外其机械系统复杂，难以小型化。空气辅助喷射可以提升航空煤油雾化效果，已有许多研究就其在点燃式航空活塞发动机上应用而展开，但其喷射压力低，高速大负荷工况下喷油时间长，需要在下止点前喷油，不可避免地造成短路损失而导致燃油经济性恶化；另外在高海拔时由于空气稀薄导致压缩空气压力下降，难以维持恒定的油气压力差；且油气供给系统增加了额外质量，消耗了发动机功率，导致发动机功质比下降。另一种缸内直喷技术是采用自增压喷嘴，Ｅ－ＴＥＣ缸内直喷系统是其中的代表。Ｅ－ＤＩ自增压喷嘴无需高压油泵和油轨就能提供高达５ＭＰａ的喷油压力，能在高速大负荷工况下短时间内完成喷油，且简单的供油系统也变相提高了发动机功质比。
2废旧气缸再制造工艺
2.1等离子粉末喷涂
等离子喷涂对基体材料的热影响很小，特别适合缸套等薄壁零件的表面强化，由于沉积效率高，已在汽车船舶等发动机修复和再制造中得到应用，等离子热源温度极高，可以熔化高熔点金属陶瓷和耐火材料，制备出高硬度、低孔隙率的耐磨涂层。自20世纪90年代美科等公司提出内孔等离子喷涂以来，国内外多家研究机构和企业进行了深入探索并成功应用于多种缸套内壁修复与再制造。国内一些机构也采用美科喷涂系统做了一些探索工作，引人注目的是装备再制造技术国防科技重点实验室自主研发了高效能内孔喷涂系统并在缸套内壁制备了硬质合金、陶瓷等涂层，展现出良好的性能。所制备的合金涂层综合摩擦学性能明显优于原来的渗氮强化层，为发动机缸套再制造打下了基础。
2.2电弧喷涂
电弧喷涂的效率和功率相对较高，经济性好且安全性高、操作简单方便。相互靠近的丝材末端产生的电弧使丝材熔化成液滴，然后雾化液滴在高速压缩空气的作用下加速对内壁撞击从而形成涂层，在缸套内壁涂层的制备方面广泛应用，其中目前技术较为成熟的是双丝电弧喷涂。采用双丝电弧喷涂工艺在铝合金缸套上制备的铁基涂层在油润滑和干摩擦条件均展现出良好的性能。即使在恶劣工作条件下也具有良好的摩擦学性能，这有利于铝合金替代铸铁和钢制缸套以及优化铝合金缸套的减摩耐磨性，为航空活塞发动机轻量化提供了新方法。
2.3表面熔覆
表面熔覆是利用激光、等离子体和感应电流等加热熔化涂覆材料在缸套表面形成覆盖强化层的工艺，其输出功率高，能保证材料完全熔化，使涂覆层和基体实现冶金结合。高熔点硬质熔覆层能够有效提高缸套的硬度和耐磨性，显著减少缸套的磨损和划痕，从而延长内燃机缸套的使用寿命。适当的添加组分能有效改善其耐磨耐腐蚀性能等，使缸套能在苛刻工况条件下更好保持其物理化学性质的稳定性。
3活塞式航空发动机研制技术路线
3.1全新研制或者由汽车发动机改型
飞机运载工具的研制主要有两个主轴，一个用于满足飞机的需要；本文将汽车动力学开发的另一条路线称为“汽车力学”。改进基于自动动力学的飞行拟合是新航线开发中存在问题的简单实用的替代方案。通过大量使用汽车工业，大大降低了“汽车改装”核反应堆的成本分配，从而提高了市场竞争力。TAECETION 2.0和AE300发动机都是基于这条路线。长期以来使用车辆的经验全面验证了活塞发动机核心机构的可靠性。几年内应用到汽车上的新技术、新方法和改进可以直接应用到这台发动机上。但是，车辆发动机设计的低浓度也导致了较大的重量增加，也转移到了改进后的航空母舰飞机上。大部分汽车制造商采用垂直圆柱结构，不作为飞机布局中开发“汽车机构”发动机的缺点。
3.2空气或柴油
煤或柴油是一个更有前途的解决方案，因为煤和柴油都可以在世界各地买到。此外，空气和柴油的火焰高于汽油，更安全，因此从事煤炭或柴油工作的飞机优先于船只。船舶建造和柴油机的另一个优点是，它们允许更高的压缩和更精确的燃油控制，从而提高燃烧效率和减少汽油消耗。从制造商的角度来看，航空航天的石油发动机明显成为主流。赛斯，钻石把那架木炭机翻了个底朝天。从航天中心大陆电机公司SMA发动机出发，选择了涡轮增压柴油机的发动机技术。
3.3积极发展的核心问题
航运业的迅速发展导致许多研究单位投资于客机的发展，客机的发展在现有模型改进的基础上逐步转向发展。有两个主要问题需要解决，以确保新产品开发的成功，无论是在新机器的前进运动中还是在“自动机械化”中。首先，必须解决发动机、燃油系统和涡轮增压系统（如果有的话）的技术突破。二是必须解决飞机发动机零部件的供应链问题。与依赖成本和市场的小型优质飞机汽车不同，零部件的长期供应是产品上市后生存能力的关键因素。
4发动机参数监控
4.1默认阈值超限检测及结果分析
默认阈值是飞行手册对发动机参数的限制。IO－360－L2A发动机的发动机转速（RPM）、滑油压力（OilP）、滑油温度（OilT）、燃油流量（FF）、排气温度（EGT）的默认阈值如表1。对C172R飞机的IO－360－L2A发动机，给出的最大汽缸头温度为500℉，但同时提到，为了延长发动机的使用寿命，在连续运行期间将气缸盖温度保持在400℉以下，故设置400℉为黄线，设置500℉为红线进行超限检测。使用某航校塞斯纳172R飞机装备的G1000数据记录系统所记录的飞行数据进行超限检测实例应用，超限检测结果统计了超限次数，并把检测参数的超限幅度、时间点，以及时间点上其他相关参数（气压高度AltB、外部大气温度OAT、指示空速IAS、燃油流速FF、滑油温度OilT、滑油压力OilP、转速RPM、排气温度EGT、汽缸头温度CHT）的数据记录下来并保存为文件，以供后续分析使用，其中CHT超限检测结果是黄线（400℉）超限结果，没有超红线（500℉），发动机转速与排气温度没有检测到超限。
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4.2百分位数阈值
百分位数是发动机参数的某个测量值，代表至少有某百分比的参数测量值小于或等于这个测量值。如第p百分位数是一个发动机参数测量值，至少有p%的测量值小于或等于这个值。当设计用于故障检测及警告的参数限制时，提出利用发动机参数的统计特性实现，在此方法中使用发动机参数的百分位数作为阈值，若发动机参数测量值高于第99%百分位数，则发出警告。
结束语
航空活塞发动机气缸磨损表面存在大量划痕和点蚀坑，其尺寸整体较小，能通过表面涂覆进行修复和再制造，能在节约能源和材料的条件下增强其力学和摩擦学性能，满足适航要求。因此，通过表面涂覆等再制造工艺对航空活塞发动机进行增材再制造具有重要意义和广泛的应用前景。
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