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1、发动机思考题1.为什么说航空燃气轮机既是热机乂是推进器？答:燃气涡轮发动机是将燃油燃烧释放出的热能转变为机械能的装置。它既是 热机乂是推进器，因为它是山高速流过发动机的燃气对发动机的反作用力来推动 飞机运动的一种热机，不需要像航空活塞式发动机那样，用螺旋桨作为推进器。2.简单叙述燃气涡轮喷气发动机的组成以及工作原理工作原理：燃气涡轮喷气发动机以空气作为工质。进气道将所需的外界空气以 最小的流动损失顺利地引入发动机，压气机通过高答：燃气涡轮发动机山进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管组成。速旋转的叶片对空气做功压缩空气，提高空气的压力，高压空气在燃烧室内和 燃油混合，燃烧，将化学能转变为热能，形
2、成高温高压的燃气，高温高压的燃气 首先在涡轮内膨胀，将燃气的部分焰转变为机械能，推动涡轮旋转，去带动压气 机然后燃气在喷管内继续膨胀，加速燃气，提高燃气速度，使燃气以较高的速度 喷出，产生推力。3.燃气涡轮发动机分为哪儿种？它们在结构以及工作原理上有什么明显区别燃 气涡轮发动机分为涡喷、涡扇、涡桨、涡轴四种。涡轮螺旋桨发动机山燃气轮机和螺旋桨组成，在他们之间还安排了一个减速 器。工作原理：空气通过排气管进入压气机：压气机以高速旋转的叶片对空气做 功压缩空气，提高空气的压力；高压空气在燃烧室内和燃油混合，燃烧，将化学 能转变为热能，形成高温高压的燃气；高温高压的燃气在涡轮内膨胀，推动涡轮 旋转输
3、出功去带动压气机和螺旋桨，大量的空气流过旋转地螺旋桨，其速度有一 定的增加，使螺旋桨产生相当大的拉力；气体流过发动机，产生反作用力。如果燃气发生器后的燃气可用能全部用于驱动动力涡轮而不产生推力，则燃气 涡轮发动机成为涡轮轴发动机，动力涡轮轴上的功率可以用来带动直升机的旋 翼。涡轮风扇发动机是由进气道、风扇、低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压 涡轮、低压涡轮和喷管组成。4.什么是EGT,为什么它是一个非常重要的监控参数？答:EGT是发动机排气温 度。原因：1、EGT的高低反映了发动机中最重要、最关键的参数涡轮前总温的高 低，EGT高,则就高:EGT超限,则超限。2、EGT的变化反映了发动机性能
4、的变 化；3、EGT的变化反应发动机的故障。5. 6.什么是涡喷发动机理想循环最佳增压比？答：当加热比一定的时候，使理想循环功达到最大值的增压比是涡喷发动机的 理想循环最佳增压比。发动机热效率、推进效率、总效率三者定义以及其关系发 动机的热效率：，发动机的推进效率：发动机完成的推进功率与单位时间发动机从热力循环中获 得的可用动能的比值，总效率:单位时间推进功率与进入燃烧室的燃油完全燃烧 所释放出的热量的比值称为总效率，H0=7.燃油消耗率sfc定义及表达式答：产生单位推力在一小时内所消耗的燃油质量称为燃油消耗率。sfc8.进气道的功用以及分类?3600qm, fF答：进气道功用：（1）在各种状
5、态下，将足够量的空气，以最小的流动损失, 顺利地引入压气机并在压气机进口形成均匀的流场以避免压气机叶片的振动和 压气机失速；（2）当压气机进口处的气流马赫数小于飞行马赫数时，通过冲压压缩空气， 提高空气的压力。简称：进气、减速进气道分类：（1）亚音速进气道：主要用于民用航空发动机，而且为单状态 飞机，大多釆用扩张形、儿何不可调的亚音速进气道。（2）超音速进气道：可 分为内压式、外压式和混合式三种。9.什么是进气道的总压恢复系数，写出其表达式*P1答：定义：进气道出口处气流的总压与来流的总压之比。表达式：?i?*P010. 什么是进气道的冲压比？答：进气道出口处的总压与远前方气流静压的比值。11
6、. 离心式压气机山哪些部件组成，各部件是如何工作的？答：离心式压气机由进气装置(导流器)，工作叶轮，扩压器，集气管等部分 组成，叶轮和扩压器是其中两个主要部件。进气装置：安装在叶轮的进口处，其通道是收敛形的使气流拐弯并以一定方 向均匀进入工作叶轮，以减小流动损失，此过程中气流加速，防止出现拐弯分离 流。其中气流参数变化为：空气在流过它时速度增大,而压力和温度下降。工作叶轮：是高速旋转的部件，工作叶轮上叶片间的通道是扩张形的，空气在 流过它时，对空气作功，加速空气的流速，同时提高空气的压力。从结构上叶轮 分单面叶轮和双面叶轮两种，两面进气，这样可以增大进气量；对于平衡作用在 轴承上的轴向力也有好
7、处。扩压器：位于叶轮的出口处，其通道是扩张形的， 空气在流过它时，速度下降，压力和温度都上升。集气管：使气流变为轴向, 将空气引入燃烧室。12.离心式压气机是如何实现增压的？答：离心式压气机静圧增加主要在工作叶轮中实现，气体增压主要靠离心增压 实现：气体流过叶轮时，111于气体随叶轮一起作圆周运动，气体微团受惯性离 心力的作用，气体微团所在位置的半径越大，圆周速度越大，气体微团所受的离 心力也越大，因此，叶轮外径处地压力远比内径处的压力高。13.离心式压气 机的优缺点答：离心式压气机的主要优点：单级增压比高：一级的增压比可达4:1-5:1, 其至更高；同时离心式压气机稳定的工作范围宽；结构简单
8、可鼎；重量轻，所需 要的起动功率小。主要缺点：流动损失大，尤其是级间损失更大，不适于用多级，最多两级；效 率较低，一般离心式压气机的效率最高只有83%85%,甚至不到80%；单位 面积的流通能力低，故迎风面积大，阻力大。14.轴流式压气机山哪些部件组成的，压气机一级是如何定义的并简单叙述它 的优缺点答：轴流式压气机的组成：a) b) c)III高速旋转的转子和与机匣固定在一起不动的静子组成转子的功用是对空气 作功，压缩空气，提高空气的压力静子使空气扩压，继续提高空气的压力一个工作叶轮加上一个位于其后的整流器就形成轴流式压气机的一级轴流式压气机的优点：可以用增加级数的方法提高压气机的总增压比，以
9、提高 压气机的效率；轴流式压气机的效率可以达到85%以上；与离心式压气机相比, 轴流式压气级单位面积的流通能力高，所以迎风面积小，阻力小。轴流式压气 机的缺点：单级增压比低，tJ前一级轴流式压气级的增压比只有1. 15-1. 35； 结构复朵。15.什么是基元级及基元级叶栅答：设想用与轴同心，半径分别为压气机平均半径rm和rm-dr的两个圆柱面 与单级叶片作圆周截取得出某级的环形叶栅，高度为dr的环形叶栅叫环形基元 级（也叫基元级）。基元级叶栅：16. 熟练画出基元级速度三角形（包括各个参数的标注）17. 什么是进气导向器答：进气导向器定义：位于第一级工作叶轮前的一排不动叶片18.轴流式压 气
10、机优点答：轴流式压气机的优点：可以用增加级数的方法提高压气机的总增压比，以 提高压气机的效率；轴流式压气机的效率可以达到85%以上；与离心式压气机 相比，轴流式压气级单位面积的流通能力高，所以迎风面积小，阻力小。19. cla clu、u对攻角、扭速影响答：cla增大或者clu增大：0增大，会使a减小，扭速减小。u增大：a增大，扭速先增大后减小。20.攻角特性定义及曲线答：在一定的来流马赫数和一定的叶栅情况下，气流流过平面叶栅时，气流折 转角 B和损失系数3与攻角i之间的关系称为平面叶栅的正常特性，乂叫攻 角特性。曲线：21. 基元级增压原理（见笔记）22. 多级轴流式压气机流程形式及机匣结构
11、形式答：多级轴流式压气机流程形式：根据连续方程，压缩过程中，即P2P1 , 所以为了满足连续方程，原则上可以釆用下述三种方法：A1?A2A1?A2A1?A2V1?V2 V1?V2V1?V2 （采用）机匣结构形式：等外径、等内径、等中径。23.转速对增压比、效率、功、 功率影响（1）压气机的增压比与转速n的增大而迅速增加；（2）效率随转速的变化:（3）功与转速是二次方的关系；（4）功率与转速的关系是三次方的关系。24. 非设讣工况下多级压气机前面级和后面级工作不协调的特征前喘后涡、前重后轻、前+a后-a” 25.旋转失速机理答：机理：（1）压气机空气流量减少而使动叶攻角增大到临界攻角附近时, 动
12、叶中的某儿个叶片可能首先发生分离；（2）出现分离区的叶片前面出现了明 显的气流堵塞现象，受阻滞的气流区使周围的流动发生偏转，从而引起上面叶 片攻角增大并分离，下面的叶片攻角减小，解除分离；（3）气流分离区相对于叶 片运动反方向传播（即向上传播）；（4）分离区移动速度小于叶片运动速度， 所以从绝对坐标系上看，旋转失速区（分离区）以较低的转速与动叶做同方向运 动26.喘振根本原因及机理过程答：喘振的根本原因：由于攻角过大，使气流在叶背处发生分离而且这种气流 分离严重扩展至整个叶栅通道。机理过程：（如图）27. 三种防喘措施机理答：防喘措施有三种:压气机中间级放气;可调导向叶片和整流叶片；双转子或
13、三转子（1）压气机中间级放气防喘原理：通过改变流量来改变工作叶轮进口处的绝 对速度的大小，从而改变其相对速度的大小和方向，改变攻角，达到防喘的II 的；（2）可调导向器叶片和整流叶片防喘原理：如果进气导向器叶片安装角Y随 着流过压气机空气流量的变化随之而变化相应地改变，从而使B 1保持不变，攻 角a也就保持不变，以达到防喘LI的，简单来说：通过改变进口导向器或静叶安 装角，改变预选量clu,改变cl的大小和方向，进而影响w,使w大小变化，而 方向保持不变。（3）双转子或三转子防喘原理：通过改变转速，即改变压气机动叶的切线速 度的办法来改变工作叶轮进口处的相对速度的方向，以减小攻角，达到防喘的
14、U的，或者说是通过改变转速的办法来改变流量系数使其接近设计值，达到防喘 的目的。28. 转子的基本结构型式优缺点答：转子的基本结构形式有三种：鼓式、盘式、鼓盘式。鼓式转子的特点是结 构简单，零件数LI少，加工方便，有较强的抗弯刚度，但是山于受到强度的限制, LI前在实际中应用得不广泛。盘式转子的特点是：强度好，但是抗弯刚性差，并 容易发生震动。鼓盘式转子兼有鼓式转子抗弯性好和盘式转子的强度高的优点。29. 图3-31为CFM56发动机风扇后增压级转子（P39图的标注）30. cfm56高 压焊接连接方式答：先将1、2级钛合金的盘焊成一体，再将4至9级曲不锈钢作的盘焊成一 体，最后用短螺栓将两段
15、转子，前轴和第3级盘连成一个整体转子。31.减振凸台作用特点答：优点：改变叶片的固有频率：增加刚性，降低叶根的部的弯曲的扭转应 力；减振凸台接合面处喷涂耐磨合金，起到阻尼减振的作用。缺点：局部加厚，使流动通道面积减小大约2%2%,减少了空气流量；减振凸 台还造成气流圧力的损失，使压气机的下降，发动机的燃油消耗率增加；减振 凸台增加了叶身的重量，使叶片的离心负荷加大；叶片的工艺也变得更复杂32. 带逍叶片作用特点答：带冠叶片作用特点：克服减振凸台所带来的缺点；带冠叶片虽然改善了叶 片的气动性能，减少了叶尖的倒流损失；叶片的离心负荷加大33. 鼓盘式转子连接方案答：不可拆卸式：整体结构型式的转子或
16、采用焊接或用径向销钉将各级连接在 一起的；可拆卸式：用长螺栓或短螺栓将各级连接在一起。34. 风扇静子机匣组成答：前段前部为风扇包容机匣，后部安装风扇出口静子叶片后段为带有支板的 风扇承力机匣。35.压气机机匣组成答：对于涡喷发动机（单、双转子）进气机匣；中机匣（对于双转子，可分为低压压气机机匣、高压压气机 机匣, 过渡段成为中介机匣）；后机匣 对于双转子涡扇发动机进气机匣；风扇静子机匣；低压压气机机匣、高压压气机机匣、中介机匣； 后机匣36.风扇包容机匣作用答：（1）以保证风扇叶尖和机匣间的径向间隙能做得很小；（2） 旦叶片损 坏，避免造成更大的二次损伤事故。37.风扇承力机匣组成作用答：（
17、1）上面装着发动机的主安装节，传递风扇轴承及高压压气机询轴承的 力（2）有些发动机的附件传动机匣也安装在它上面38.中机匣基本要求分类答：基本要求：（1）具有足够的强度和刚度，以保证机匣工作的可靠；（2） 保持机匣与工作叶片之间的径向间隙最小，以减少倒流损失,提高压气机的效率;（3）应保证压气机的拆装方便和工艺性好。39.整体式、分半式机匣优缺点答：整体式机匣优缺点：（1）重量轻，加工量少，周向刚性均匀（2）压气机 的多次拆卸转子会影响转子的平衡性分半式机匣的优点：（1）刚性好，装、拆机匣时不需分解转子，因而不会破 坏转子的平衡（2）装配维修性好。缺点：（1）机匣壁面较厚：为保证纵向和轴向结合
18、面的连接刚性及密封性， 需要采用较厚的安装边及较多的螺栓（2）机匣的周向刚性较差:带有加强环，造 成分半式机匣重量较大。目前压气机中机匣多采用分半式的机匣40. 压气机叶片樺头分为哪儿种，简述其各自优缺点答:销钉式樺头:这种樺头不用专用设备加工，对单件生产或试验用的发动机有 一定的优越性?可以利用改变销子的直径或销子和销孔的配合间隙来改变叶片的 自振频率，而不需要改变轮盘和叶片;这种樺头承载能力有限，尺寸和重量大， 因而，现代发动机上很少采用.燕尾形樺头:优点，樺头的尺寸较小；重量较轻； 能承受较大的负荷，加工方便，生产率高,广泛应用于压气机上，其缺点是樺槽内 有较大的应力集中枫树形樺头:呈楔
19、形，轮缘部分呈倒楔形，从承受拉伸应力的角度看接近等强 度，因而这种樺头重量轻，但是它靠多对樺齿传力，应力集中严重，工艺性较差。41. 双转子涡扇发动机的机匣由哪儿部分组成答：双转子涡扇发动机：进气机匣；风扇静子机匣；低压压气机机匣、高压压 气机机匣、中介机匣；后机匣。42.燃烧室基本性能要求答：点火可靠；燃烧要稳定；燃烧完全；总压损失小；燃烧室的尺寸要求；出 口温度分布要满足要求；燃烧产物对大气的污染要小；寿命长。43.油气比、余气系数的定义答：油气比是进入燃烧室的燃油的流量与进入燃烧室的空气流量的比值；进入 燃烧室的空气流量与进入燃烧室的燃油流量完全燃烧所需要的最少的理论空气 量之比。44.燃烧效率定义答：燃烧效率是一公斤燃油燃烧后工质实际吸收的热量与一公斤燃油燃烧理论 上释放岀的热量之比。45.燃烧室总压恢复系数定义答：燃烧室出口处的总压与燃烧室进口处的总压之比。46.燃烧室出口温度 分布有两个方面的要求答：（1）、在燃烧室出口环形通道上温度分布要尽可能均匀；（2）、在径 向上：黑近涡轮叶片叶尖和叶根处的温度应低一些，而在距叶尖大约三分之一 处温度最高。47.燃烧室三种基本结构形式答：管式燃烧室、管环式燃烧室、环式燃烧室48.燃烧室稳定燃烧条件答：稳定燃烧条件：燃烧时的气流速度等于火焰的传播速度