内燃机是小型航空器的主要动力源之一。近年来,随着国内、外通用航空工业以及无人机行业的蓬勃发展,成为动力领域新的研究热点之一。在燃料方面,由于航空安全的考虑,这种内燃机通常采用航空煤油,即重油。该燃料具有易储存运输的安全性优点,但是其高粘度、高闪点、低挥发性的理化特性使之难以形成雾化良好的混合气,特别是在采用低压燃油喷射的点燃式重油发动机上,因而燃油系统成为这种发动机研制的核心关键技术之一。本文以某型航空活塞式内燃机汽油改为煤油的技术需求为牵引,完成了夹气燃油喷射系统的方案及工程设计,试制了喷油器总成及调压器总成,通过理论分析和试验验证该系统可用于整机的性能试验;搭建夹气燃油喷射系统测试台架,标定喷嘴流量特性和研究喷射参数、喷油压力和驱动电压参数对系统流量特性影响规律;通过高速摄影系统和基于定容弹的多普勒激光粒径测量系统,研究了煤油和汽油两种燃料液滴喷雾形态发展过程和研究不同控制参数和环境边界条件对喷雾特性的影响规律;最后通过发动机台架试验,研究夹气燃油系统与整机性能匹配规律。通过以上研究,表明:(1)夹气燃油喷射系统喷油嘴和喷气嘴的流量特性呈线性关系。优选出夹气燃油喷射系统的喷油和喷气的控制时序相位,获得了最佳油气间隔脉宽为0.5ms。工作驱动电压的大小主要影响系统小脉宽流量特性,驱动电压越高,小脉宽段的流量越大。(2)相同工况点,煤油的贯穿距离比汽油要大,喷雾锥角相对更小。喷射脉宽及油气间隔时间不会对燃料的贯穿距离有明显影响。随着喷气量增加和喷油量减小,两种燃料喷雾锥角减小;增大环境背压,贯穿距离均有所减小。煤油的喷雾锥角随之减小,汽油的喷雾锥角基本不变;提高环境温度,喷雾锥角均有所减小。(3)在0.7MPa喷油压力下,煤油的喷雾索特平均直径为8.58μm。在距离喷气嘴轴向50mm处,喷雾粒子平均速度为54m/s。沿整个喷雾场轴向位置,喷雾的索特平均直径与速度随着远离喷嘴的距离的增大具有下降的趋势。夹气燃油系统能够为煤油良好雾化和形成良好的油气混合气提供有力保障。(4)整机性能匹配试验结果表明,采用夹气燃油喷射系统能够使整机稳定运转,与整机性能匹配良好,获得了良好的动力输出。