摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)改航空發(fā)動(dòng)機(jī)的方案
選擇摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)是因?yàn)槟ν熊嚢l(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)性能比較符合航空發(fā)動(dòng)機(jī)的要求,比如高功重比,高轉(zhuǎn)速。而現(xiàn)代摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)水平也比較可靠。
水冷還是風(fēng)冷
現(xiàn)代高性能摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)都是水冷。其工作穩(wěn)定性比風(fēng)冷高得多。也利于高功率高轉(zhuǎn)速的使用。從可靠性講,似乎因?yàn)榱慵?shù)量更多而可能因系統(tǒng)復(fù)雜而降低可靠性。但如果考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)工作異常(比如拉缸)角度出發(fā),水冷完勝風(fēng)冷。
我的傾向還是水冷。
改造方式
一種比較簡單的模式是直接找一臺(tái)現(xiàn)成的摩托車發(fā)動(dòng)機(jī),通過拆減不必要的零部件(主要是變速箱)來實(shí)現(xiàn)減重。這種方法比較容易。但性能(特別是振動(dòng))和原發(fā)動(dòng)機(jī)沒啥兩樣。
我比較堅(jiān)持使用低振動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。這里不是用一臺(tái)整機(jī)來做減法。而是使用商品化道路,從市場中采購發(fā)動(dòng)機(jī)的一些重要部件,然后搭配我們自己制造的(主要是機(jī)匣)來組合成一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。
低振動(dòng)有幾種方案:

左上為標(biāo)準(zhǔn)的水平對置??梢妼挾群艽?。一般小飛機(jī)里面可以對這個(gè)暴露在機(jī)頭兩側(cè)的缸頭直接風(fēng)吹冷卻,特別有利于風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)。
左下為雙曲軸重疊對置。優(yōu)點(diǎn)是沿用之前的曲軸,不需要重新設(shè)計(jì)制造水平對置的專用曲軸。重疊之后發(fā)動(dòng)機(jī)寬度明顯變窄。理論上可以重疊到單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的寬度,實(shí)際由于進(jìn)排氣位置干涉以及曲軸分隔過遠(yuǎn)不利傳動(dòng)(用一個(gè)減速齒輪連接兩個(gè)曲軸),發(fā)動(dòng)機(jī)寬度能變窄的范圍有限。
右上為雙缸并列雙曲軸。優(yōu)點(diǎn)是沿用原先的曲軸。另外水平方向的振動(dòng)彼此抵消,垂直方向的振動(dòng)依賴相位差180°抵消。進(jìn)氣管有一點(diǎn)位置干涉,兩個(gè)氣缸比較難貼緊。過寬的間距導(dǎo)致兩個(gè)曲軸要通過一個(gè)減速齒輪連接會(huì)導(dǎo)致齒輪直徑變大,而齒輪的線速度限制會(huì)制約發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。當(dāng)然也可以產(chǎn)生微小的V型夾角以犧牲振動(dòng)抵消的徹底性來縮小齒輪直徑換取結(jié)構(gòu)滿足。
右下為雙缸V90°,這個(gè)方案在摩托車上也是很常見的,缺點(diǎn)是振動(dòng)雖然比一般的直列雙缸低,但抑制得不完全。直接使用現(xiàn)成的摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)改還行,用兩個(gè)單缸發(fā)動(dòng)機(jī)來組合比較麻煩(曲軸需要定制)。
這里有兩種方案都涉及到一個(gè)齒輪減速問題。這個(gè)齒輪減速是必要的而且是有利的。首先是摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速本身就比螺旋槳高2倍多,需要減速。其次是通過單級外嚙合齒輪減速,螺旋槳和曲軸旋轉(zhuǎn)方向相反來降低整個(gè)飛機(jī)的陀螺效應(yīng)。
哪怕是不牽涉到曲軸組合用減速齒輪控制相位的左上和右下方案,也必須安裝減速齒輪。

發(fā)動(dòng)機(jī)缸頭:
低端發(fā)動(dòng)機(jī)都是兩個(gè)氣門,這種發(fā)動(dòng)機(jī)功率比較低,高速難上去。CB250之類的基本也就12KW的樣子。好處在于這種缸頭產(chǎn)量很大,價(jià)格便宜。兩個(gè)氣門結(jié)構(gòu)也比較簡單,維護(hù)保養(yǎng)都容易點(diǎn)。另外按航發(fā)的需求,這種缸頭比較容易改成雙火花塞的。
要功率大就得四氣門,氣門增多后,高速下進(jìn)氣通暢,氣缸充氣系數(shù)高,發(fā)動(dòng)機(jī)功率大。
四氣門也有頂置單凸輪軸和頂置雙凸輪軸之別,現(xiàn)在主流都是雙凸輪軸,功率大。單軸的有望江鈴木250。
現(xiàn)在摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)主要都是頂置凸輪軸,那種老式頂桿機(jī)基本見不到了。
頂置凸輪軸的驅(qū)動(dòng)方式也有很多,現(xiàn)在主流都是鏈傳動(dòng)。
這些缸頭部分加工都比較復(fù)雜,改起來困難。傾向是不修改,而沿用原型機(jī)。也就是把精力集中放在選擇原型機(jī)上,而不是試圖去改造它。
有一些可提高性能的比如采用一些高規(guī)格的零部件,這是可以的,比如排氣門換用充鈉氣門。
連桿潤滑方式
現(xiàn)在基本都是壓力潤滑方式,所以連桿都是軸瓦式的和汽車一樣。只有一些二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)才會(huì)用到滾針式軸承靠飛濺潤滑,但二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)在國內(nèi)摩托車因?yàn)榄h(huán)保限制無法上牌上近乎絕跡。