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国产发动机极限试验共计83小时10分
中国航空模型队教练 朱建成
长久以来，我一直想把模型发动机做一次破坏性的极限试验，以了解发动机的寿命和使用发动机的注意事项。但由于时间所限一直未能如愿。
试验准备今年初我终于抽出时间在大家的帮助下，开始了模型发动机极限试验。为保证试验的公正性，我决定从市场上随机购买发动机和燃油。首先我在安阳购买某品牌XL25发动机（4.07毫升）一台；在北京购买了国产某品牌含30%硝基甲烷的合成燃油30桶；购买国产某品牌3＃热火头10个、进口某品牌8＃热火头6个。一切准备停当，我来到北京郊区某地开始了模型发动机极限试验。
试验程序如下：地面发动机试验程序××XL25发动机合成燃油试验程序：1、用标准燃油（20%蓖麻油、80%甲醇）和9×6APC桨磨车10分钟。
（1）中速5分钟，然后将发动机取下冲洗。
（2）装上发动机，中速运转2分钟；然后高速运转3分钟。测试最高转速并记录。最高转速指转速表出现连续10秒以上的最高读数（下同）。
（3）将发动机取下冲洗。
2、用××30%合成燃油进行连续运转试验。
（1）中速运转5分钟，然后进入高速运转。测试转速并记录。
（2）连续高速运转4小时。检查发动机并记录。
（3）继续连续高速运转4小时。检查发动机并记录。
（4）每次连续高速运转4小时。直至发动机出现异常情况。
（5）每次运转均测试转速并记录。
（6）记录累计运转时间。
试验实施3月6日星期二下午，我首先使用标准燃油磨车，然后由助手开始用30%硝基甲烷的合成燃油进行连续运转。此时发动机的最高转速为14000rpm，缸头热火头表面温度165℃。感觉发动机的声音不错，发动机有些振动。从原理上分析，由于新发动机气缸活塞配合较紧，燃油的硝基甲烷含量较高，而一般发动机的压缩比又是为使用低硝基甲烷或不含硝基甲烷的燃油设计的。所以发动机有提前点火的现象发生，因而造成振动。正常的措施是增加一片0.05～0.1毫米的气缸垫。由于我们要进行的是极限试验，所以我并没有这样做。
工作2小时30分后停车检查，感觉润滑良好。
3月7日下午15：16开车继续试验。发动机转速控制在13000～13300rpm，温度在100～120℃之间波动，17：42停车。这天累计工作2小时26分。
3月8日上午9：41，发动机转速13000～13200rpm，温度162～167℃。（注：测温位置与3月7日不同，在缸头热火头后的位置。）上午11：10停车。
3月8日下午13：02开车，发动机转速13300rpm，温度170～177℃。每隔10分钟测转速和温度。转速和温度变化很稳定。17：10分停车。这天累计工作5小时40分。18：00拆开检查发动机各部分磨合良好。活塞顶部微暗，缸头螺栓有一颗出现脱扣现象。19：07又开车26分钟。
3月9日，9：22开车，有一颗螺栓脱扣，经过处理后继续工作。转速为13300rpm，温度164～175℃。10：37消音器脱落，10：40停车。经处理后，10：50开车，12：26停车。上午累计工作2小时54分。13：40开车。转速14100～14400rpm，温度最高200℃，正常145℃。15：46因汽化器松落主动停车，处理后开车。16：29缸头三颗螺栓脱落，停车检修。这天累计工作4小时54分。
3月10日上午，将发动机改攻M4螺孔，用M4螺栓固定缸头。下午改装完成后连续工作2小时10分钟。由于转速表损坏，故只测了温度。
3月11日该发动机连续工作10小时40分。
3月12日上午8：35开车，转速12400～12600rpm，温度120～150℃，至下午16：11停车。发动机这天连续工作7小时36分。停车后气密性和润滑良好。
3月13日发动机更换热火头后连续工作8小时10分。至此共用2个国产3号热火头。损坏原因为热火头漏气。至此，发动机已经连续工作44小时32分，以每个飞行起落12分钟计算，相当于飞行222个起落。发动机的磨损情况、气密性均良好。在3月6日至3月13日间北京发生几次沙尘暴，发动机试验仍在恶劣环境中进行。而发动机的磨损情况确实很好。说明发动机本身和燃油性能均很理想。发动机螺栓脱落，说明使用含高硝基甲烷的燃料时应加气缸垫。该国产25发动机的工作转速是3000～12000rpm.而我们试验时的转速均在12000rpm以上，说明燃油的能量较高，在竞赛中可以大辐提高动作质量。
由于有其他任务试验中止了几日。
3月17日继续试验。螺旋桨仍使用9×6APC桨。16：37开车，转速范围在12200～12300rpm，温度在138～160℃。由于磨损的原因，发动机转速比最初下降了1200转左右。18：05太阳落山了，发动机仍继续运转。19：40关车，这天累计运转3小时03分。
3月18日上午8：00开车，转速12000～12300rpm.9：35转速下降，因为固定气化器的螺栓脱落一颗。9：41停车处理。9：59开车，转速11800～12200rpm.10：26因后盖螺栓松动而停车检修，感觉发动机气密性仍良好。对发动机进行全面紧固，并将螺旋桨换成9×5APC桨。
下午13：30开车，14分钟后因热火头漏气关车。这天工作2小时22分。
3月19日上午7：50开车，转速范围12800～13200rpm.这天连续工作11小时02分。
3月20日上午10：26开车，转速范围13300～13600rpm.这天连续工作5小时04分。
3月21日上午9：30开车，转速范围为13200～13400rpm.这天连续工作7小时06分。
试验暂停，至此发动机连续工作了73小时09分。
3月24日我将拆下缸头和后盖的这台XL25发动机带到北京芦城飞行场地给爱好者看，感觉发动机气密性良好，曲轴运转很灵活。发动机内部颜色变深，但不是积炭的样子，活塞表面较干净，有些发黄。由于30%硝基甲烷合成燃油全部烧完，所以接下来用15%硝基甲烷的合成燃油继续进行发动机极限试验。
3月31日，使用9×5 APC桨连续工作6小时30分，转速范围13000～132000rpm，温度150℃～166℃，由于我的助手另有任务，试验工作暂停。
4月11日10：10继续试验，此时使用25%硝基甲烷合成油，转速13500～13800rpm，温度148℃～168℃。13：41发动机声音异常，及时关车。将缸头拆下，发现缸头和活塞表面有很多麻坑。将气缸、活塞拆下，发现活塞侧面有较深划痕。初步判断发动机内部进入了粒状异物。此时感觉曲轴仍润滑良好，连杆和曲柄之间的润滑良好。拆下曲轴后发现主轴承的保持架有10毫米左右粉碎，造成活塞顶部和缸头的损坏。这天发动机连续运转3小时31分。
至此发动机的极限试验完成，83小时10分工作时间83小时10分，以每个起落飞行12分钟计算，相当于飞行了415个起落。以上实验说明国产发动机的使用寿命还是很高的，国产发动机也有了长足的进步，在使用寿命方面超过国外一些名牌产品；国产的合成燃油的润滑效果已经全面超越传统的蓖麻油，并且达到了国际著名品牌的合成燃油的水平。这确实是中国航空模型爱好者的福音。
在试验期间因发动机故障停车维修8次，其中缸头螺栓的改制是最大的工作量。国产热火头共损坏3个，原因全部是漏气。以上说明国产发动机在可靠性方面还有进一步提高的潜能力。不过说实话，试验条件确实苛刻，该发动机没有专门为使用高硝基甲烷燃料进行改进（如：加气缸垫、使用“冷”热火头），能取得如此成绩确实出乎我的意料。按现有水平估计，如果使用低硝基甲烷合成燃油的话，其寿命预计可以提高50%.如果配合使用超级润滑油的修复燃料的话，那么发动机的使用寿命会成倍提高。
在83个多小时的连续运转中，我感觉最大的挑战是发动机的振动，建议大家在新发动机使用前，首先要进行全面检查，各个螺栓要旋紧；螺旋桨要进行静平衡；消音器应使用704硅胶进行密封和加固；使用高硝基甲烷含量的燃油时，要加一个0.05～0.1毫米的气缸垫。经过以上处理，相信大家会有意想不到的结果。
发动机极限试验结束了，但愿我们的工作能达到抛砖引玉的效果。
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发表于 2006-6-12 03:27
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