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二冲程活塞发动机作为小型航空动力装置被广泛采用,但其功率随着海拔高度升高大幅下降,实用升限范围比较小。增压技术是强化及恢复发动机功率的一个十分重要且有效的技术手段,可用于二冲程发动机的高空功率恢复。为尽可能提高发动机实用升限,拓宽功率恢复的海拔范围,考虑采用两级复合增压方案。为了避免采用两级涡轮增压器时发动机出现响应缓慢、排气能量不足以及排气背压升高等问题,本文旨在采用复合增压(机械+涡轮)对二冲程发动机进行变海拔下的功率恢复相关研究。根据原型机相关结构及性能参数建立并验证二冲程发动机GT-POWER仿真模型,在此基础上进行复合增压方案及增压器型号的选择、发动机与复合增压系统变海拔匹配分析以及复合增压系统两级增压比分配的研究。研究结果表明,所选复合增压方案和增压器能够满足发动机高空功率恢复的要求,且发动机与复合增压系统在不同工况和海拔高度下匹配良好,复合增压系统在不同工况和海拔高度下高效率运行的高低两级增压比分配范围为5.5:4.5-4.5:5.5,且随着海拔高度的上升高效率分配比例逐渐由5.5:4.5向4.5:5.5过渡。利用已建立的复合增压发动机仿真模型,分别分析研究采用两种不同增压比分配方案下,二冲程发动机机械传动比、废气放气阀和排气背压阀开度等调节参数在稳态工况下的调节特性并绘制了相关的MAP图。研究结果表明,通过合理的调节相关参数,采用两种增压比分配方案均能够实现二冲程发动机高空功率恢复,其中变增压比比例分配方案在燃油经济性方面更具有优势,而固定增压比分配方案在优化系统调节、简化操作等方面优点突出。最后,建立GT-POWER和Simulink联合仿真模型,在此基础上对复合增压控制系统PID调节参数进行了整定,对复合增压发动机的上行和下行切换过程进行了详细的分析研究并制定了相应的切换方案,经过对比分析确定了最佳的切换方案。研究结果表明:在复合增压发动机上行切换过程中延迟0.2s进行机械传动比和压气机旁通阀的调节有利于发动机功率的平稳过渡;在复合增压发动机下行切换过程中延迟1s进行压气机旁通阀的调节有利于发动机的稳定运行。论文的研究结果可以为我国小型航空二冲程缸内直喷发动机的增压改造研究提供一定的理论支撑和分析依据。