压燃式航空活塞发动机具有油耗低、安全性高等特点,是航空活塞发动机行业的一项研究热点和趋势。我国对于通用航空的扶持力度正在不断加大,航空活塞发动机作为通用航空的主要动力源,国内对其的研究还处在起步阶段,鲜有研究报道公布,并且多项关键技术还未解决,有待进一步深入研究。对压燃式航空活塞发动机进行不同海拔下燃烧特性与性能的研究分析,可为我国航空活塞发动机的自主研发提供参考。本文以一台国外生产的压燃式航空活塞发动机为研究对象,搭建了安装有进气空调的航空活塞发动机试验台架,进气空调用于模拟不同海拔高度下的大气压力。开展了不同海拔高度下压燃式航空活塞发动机燃烧与排放特性试验,通过试验获得了发动机动力性能、经济性能、燃烧及排放特性随海拔高度的变化规律。采用AMESim软件搭建了压燃式航空活塞发动机整机仿真模型并使用试验数据进行了验证。运用仿真模型研究分析了高空环境下喷油参数对航空活塞发动机燃烧特性与性能的影响,并进一步研究了压缩比对航空活塞发动机燃烧与性能的影响。基于仿真内容分析,提出了改善高空环境下航空活塞发动机性能的方法。在三个不同海拔高度下的航空活塞发动机外特性试验中,根据试验数据得出以下结论:随着海拔的升高,在相同工况下,过量空气系数降低,进气质量流量减小,有效燃油消耗率上升,功率有一定程度的降低。在外特性试验中,随着发动机转速的上升,发动机的转矩没有出现下降的情况,是典型的航空活塞发动机螺旋桨特性曲线。NOx排放、HC排放、CO排放均是随着海拔的上升而略有增加的。碳烟排放也是随着海拔的升高而逐渐增加的,并且在低速和高速外特性工况下的碳烟排放是所有转速中最高的。在三个不同海拔高度下的航空活塞发动机负荷特性试验中,根据试验数据得出以下结论:随着海拔高度的增加,进气质量流量和过量空气系数减小,有效燃油消耗率上升,有效热效率下降。海拔越高,各负荷工况下的最大燃烧压力下降,滞燃期延长,燃烧始点推迟,缸内最高平均燃烧温度增大。随着海拔的增高,最大巡航转速的小中负荷工况下,燃烧持续期延长,大负荷工况下,燃烧持续期缩短。随海拔高度的增加,各个工况点NOx排放趋势是增加的,CO排放在小负荷和大负荷时增加较为明显,中负荷附近没有显著的变化。HC排放是随着海拔高度的升高而增加,随着负荷的增大而减小,小负荷运转状态下的增幅比大中负荷更大。碳烟排放随海拔高度升高而显著增加,并且随着负荷的增大呈现先降低后升高的趋势。压燃式航空活塞发动机燃烧与性能的仿真研究中得出以下结论:（1）随着喷油器的喷孔数增多、孔径减小,燃烧始点提前,滞燃期缩短,燃烧持续期缩短,燃烧重心更靠近上止点,燃烧更为充分,循环热效率提高。高空环境下多喷孔、小孔径的喷油嘴能有效缓解航空煤油自身雾化质量差的问题,有助于恢复发动机功率,降低燃油消耗率,提升航空飞行器的动力性能和续航性能,但会增加NOx的生成量。在实际应用中应合理调整喷孔数和孔径。（2）高空环境下,压燃式航空煤油活塞发动机以最大巡航工况运行时,随着喷油提前角的增大,缸压峰值升高,且峰值点出现的时间点前移,压力升高率增高,造成发动机运转粗暴等问题。喷油提前角越大,瞬时放热率的峰值越高,其对应的曲轴转角提前,滞燃期缩短,燃烧始点和燃烧重心提前,燃烧持续期缩短,有效热效率越高。提前喷油能有效提升航空活塞发动机的动力性能和燃油经济性,但会增加NOx排放。（3）高空环境下,压燃式航空煤油活塞发动机以最大巡航工况运行时,缸内最高压力随着喷油压力的提高而明显增大,最高燃烧爆发压力出现的时刻基本不变,压力升高率越高,同时有助于改善高海拔环境下航空煤油的雾化质量,加快燃烧进程。喷油压力越大,燃烧始点和燃烧重心越靠近上止点,燃烧持续期越短,有效热效率越高,放热率峰值越高,发动机的做功能力得到提升,燃油经济性也有所改善,但会使缸内最高温度升高,NOx的生成量增多。（4）在最大巡航工况和起飞工况下,随着压缩比的增大,航空活塞发动机的最高爆发压力和最大压力升高率均增大,但会造成发动机运转粗暴。压缩比的增大,两个工况下发动机的功率、转矩均上升,有效燃油消耗率均下降,同时使得发动机排气温度降低,指示热效率提高,经济性提升,改善压燃式发动机的热负荷。