航空活塞发动机振动机理和原因浅析

摘 要：整个社会的经济在不断的进步，科学技术也在相应提高。航空业也在迅速蓬勃的发展。航空活塞发动机运行的过程是相当复杂的，它的运行原理非常具有综合性，这就导致相关的机械部位会发生一些周期性的运转与变化。从而影响发动机，导致发动机发生振动的现象。本文以PA44-180飞机为例，来详细的分析航空活塞的发动机的振动机理。同时对PA44-180飞机的航空活塞发动机震动的原因进行解释，希望将来可以有效预防发动机震动带来的不利影响，与此同时提高航空器的可靠程度进一步加快我国航空业的发展。

关键词：振动；机理原因；44-180飞机；航空活塞；发动机

PA44-180飞机的航空活塞发动机在工作中会产生交变应力，具有一定程度上的复杂性和周期性。它会导致曲轴等一系列的运动机构发生周期性扭转的现象与弯曲变形的不良状况，从而导致飞机发动机振动。振动现象是PA44-180飞机活塞发动机运作时经常出现的固有现象，没有一辆发动机是不产生振动的。发动机的振动现象比较轻的时候，会引起一系列交大噪声的出现，一旦发动机震动严重，则会使飞机的一些运动部件磨损加剧，导致加速机件产生疲劳现象被破坏。航空活塞发动机的震动有时也会降低发动机的工作寿命。PA44-180飞机活塞发动机的振动超出一定范围之内的某个限制时就会产生一些危险状况严重时甚至会导致飞机产生解体的后果。航空发动机的震动还会传递给飞行器，导致机上的人员产生不适感，甚至会更容易产生疲劳。除此之外，还影响着仪表的精确度和指示的准确性。更甚者会破坏机体的结构与机上仪器。所以必须要研究和控制PA44-180飞机发动机的振动现象，对提高航空器使用水平以及维护水平产生一定的帮助作用，有利于去制定更加有效科学的预防措施，提高航空器的可信程度。

一、振动机理

发动机工作产生震动是因为燃烧产生了扭距波动。在往复活塞发动机中。有一部分燃烧压力作用在活塞上，而转换成旋转动力。可每当曲转动一圈的时候，燃烧才会在气缸上发生一次，这就导致了扭距波动的出现。在四缸式发动机中，每当曲转动一圈，将发生两次的扭矩波动。然而在六缸式发动机中，每当曲圈，扭矩波动会发生三次，这些扭距波动都将作用在曲轴上面，所以气缸的数目越多，发动机的运作越平稳，振动现象越微弱。扭距波动是惯性力与气体力的合力。而其中的惯性力，它的主要来源则是其运动，分为旋转与直线两种运动。

1.1惯性力

1.1.1旋转惯性力

针对水平对置发动机进行研究。因为水平对置发动机的连杆大端以及曲屏的质量都有着非常严格的规定，而且气缸对峙安装。在一定程度上可以说是旋转力平衡。一旦旋转惯性力不平衡，将会导致发动机震动，同时也会，导致取区轴和轴承之间机件所承担的力。及两者之间的摩擦力发生增加的现象，导致机件损伤出现。

1.1.2往复直线惯性力

发动机内部用来进行往复直线运动的不可或缺的部件有活塞，活塞销以及连杆的小端，它们都会随着活塞速度的变化，而产生一定的往复惯性力。往复直线运动有一部分的惯性力会通过运动机构传达到机匣当中，同时经过发动机架传递到机身上面。由于方向经常产生变化，而且与飞机速度形成正比例关系，所以一旦内部构建产生不平衡的现象，发动机的机架以及机件会产生部分损伤。

1.2气体力

当气体力作用在活塞上时，除了会对连杆产生影响，另外还会对气缸的内外壁产生一定的侧向力。当气体对活塞顶产生作用时，同样会产生一个方向相反，但大小却相等的。力作用在气缸头部，从而迫使气缸与机匣脱离。而气体力在外对曲轴进行驱动，同时旋转螺旋桨产生的反作用力将可以通过发动机的机匣传递到发动机机身，这就导致了航空活塞发动机振动的产生。

二、引起振动的原因

通过研究发现，活塞发动机产生振动现象将会导致，发动机的部件严重受损，甚至将会导致发动机出现解体的现象。所以在进行PA44-180飞机发动机使用和维护中必须要注意。曲加强检查与分析振动故障的力度。以下将是本文针对引起发动机振动的影响因素以及解决措施提出的几点相关建议。

2.1燃油喷嘴不干净

当燃油喷嘴有堵塞现象发生的时候，分配到各个缸中的燃油将会不均匀，从而引起发动机的振动，所以必须要定时对燃油喷嘴合理科学的清洁，防止发动机震动现象的出现。导致机身受到伤害。

2.2调速器产生故障

出现故障将会导致螺旋桨无法稳定工作从而使螺旋桨的振动值出现过大的偏差，一旦偏差传递给发动机就是被会引起发动机的震动所以必须科学合理的进行螺旋桨和调速器的更换，将螺旋桨与调速器的振动测试作为必要的前提条件。

2.3通气管道发生堵塞

一旦PA44-180飞机通气管产生堵塞的问题，它的发动机内部气流将会不通畅从而引起发动机的震动，所以在对PA44-180飞机的日常检查中，要时刻谨记检查通风口，防止异物进入，从而来降低发动机振动引起的危害。

2.4燃油喷嘴压力有波动

当系统出现渗漏状况时将会导致燃油喷嘴的压力出现一定的波动，所以在对PA44-180飞机的日常维护中必须加强。检察系统渗漏故障是否存在的力度，与此同时，一旦PA44-180飞机外观出现油液，必须要高度重视，并进行相应检查。

2.5滑油泵有故障

如果PA44-180飞机的滑油泵吸入空气的话将会严重影响华油压力的稳定性滑油泵之间的间隙变大从而导致滑油压力不够稳定，所以在进行发动机的修剪时，必须要严格按照间隙控制的标准来执行工作。

2.6桨叶出现间断性卡阻

在PA44-180飞机的桨毂内，桨叶有时会出现间断性卡阻的现象。这种情况出现的主要原因是桨毂内的油脂缺乏，所以要想减少航空活塞发动机震动的不良影响，就必须要在日常维护中严格注意到油脂油液的量。

2.7发动机长时间大功率运作

发动机一旦在最大功率的狀态下进行长时间的工作，也会引起发动机产生振动，所以在PA44-180飞机飞行中，应该在上升到一定高度之后，再使用巡航功率进行飞行。

结束语：综上所述，PA44-180飞机航空活塞发动机产生振动的影响因素很多，它存在的原因和发生的机理也具有复杂性和较强的综合性。所以只有掌握了各个因素对航空活塞发动机震动的影响，并且仔细的研究与分析振动出现的原因。才能使航空活塞发动机振动的不利影响能够得到降低。相应的加强工作人员排除振动相应故障的能力；航空和活塞发动机维护技术水平，保证员工能够通过对发动机运行过程中产生的抖动现象与振动现象进行分析的同时，辨认出发动机的震动现象。同时，对相应的管理制度采取完善与优化的措施，大力排除故障的产生，从而避免PA44-180飞机航空活塞发动机由于发生振动而产生后果更加严重的安全隐患。

参考文献：

[1]宋培培. 航空发动机转子不同心故障振动机理分析及其应用研究[D].南京航空航天大学，2017.

[2]洪伟，马中原，谢镇波.基于集成神经网络的航空发动机故障诊断研究[J].新技术新工艺，2018（08）：63-66.