航空動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)分析思考題答案

1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)分析課后思考題答案第一章 概論1.航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)有哪些基本類型？指出它們的共同點(diǎn)、區(qū)別和應(yīng)用。答：共同點(diǎn)原理區(qū)別結(jié)構(gòu)區(qū)別應(yīng)用直接反作用力渦噴都主要由進(jìn)氣裝置、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和尾噴管組成。工作過(guò)程中，進(jìn)氣、壓縮、燃燒后膨脹和排氣四個(gè)過(guò)程，在同一時(shí)間內(nèi)不同空間完成。由壓氣機(jī)、燃燒室、驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)的渦輪組成發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)獍l(fā)生器。利用渦輪出口燃?xì)庵苯釉趪姽苤信蛎?，使燃?xì)饪捎媚芰哭D(zhuǎn)變?yōu)楦咚賴娏鞯膭?dòng)能而產(chǎn)生反作用力。基本五大件軍用、民用、特別是超聲速飛機(jī)渦扇一部分能量通過(guò)低壓渦輪帶動(dòng)外涵風(fēng)扇，增加外涵氣流的噴射速度，另一部分能量轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚倥艢獾哪芰繋эL(fēng)扇、外涵高亞聲速客機(jī)和運(yùn)輸機(jī)、超聲

2、速戰(zhàn)斗機(jī)間接反作用力渦槳靠動(dòng)力渦輪把燃?xì)獍l(fā)射器出口燃?xì)庵械拇蟛糠挚捎媚芰哭D(zhuǎn)變?yōu)檩S功率以驅(qū)動(dòng)空氣螺旋槳?？諝饴菪龢?、減速器中小型運(yùn)輸機(jī)和通用飛機(jī)槳扇兼有渦扇、渦槳特性先進(jìn)的高速螺槳，有多個(gè)寬弦、薄葉型的后掠槳葉。未投入實(shí)用渦軸基本同渦槳，但是燃?xì)獍l(fā)射器的出口燃?xì)馑捎媚芰繋缀跞繛閯?dòng)力渦輪所吸收，有噴管噴出的燃?xì)庵划a(chǎn)生很小的推力。帶自由渦輪直升機(jī)2.渦噴、渦扇、軍用渦扇分別是在何年代問(wèn)世的？答：渦噴 二十世紀(jì)三十年代 （1937年WU；1937年HeS3B）；渦扇 19601962軍用渦扇 196619673.簡(jiǎn)述渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的基本類型。答：不帶加力，帶加力，分排，混排，高涵道比，低涵道比。

3、4.什么是涵道比？渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)如何按涵道比分類？答：（一）B/T，外涵與內(nèi)涵空氣流量比；（二）高涵道比渦扇（GE90），低涵道比渦扇（Al-37fn）5.按前后次序?qū)懗鰩Ъ恿Φ娜細(xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的主要部件。答：壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪、加力燃燒室、噴管。6.從發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)剖面圖上，可以得到哪些結(jié)構(gòu)信息？答：a) 發(fā)動(dòng)機(jī)類型b) 軸數(shù)c) 壓氣機(jī)級(jí)數(shù)d) 燃燒室類型e) 支點(diǎn)位置f) 支點(diǎn)類型第二章 典型發(fā)動(dòng)機(jī)1. 根據(jù)總增壓比、推重比、渦輪前燃?xì)鉁囟?、耗油率、涵道比等重要性能指?biāo)，指出各代渦噴、渦扇、軍用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)。答：渦噴 表2.1渦扇 表2.3軍用渦扇 表2.22. al-31f發(fā)動(dòng)機(jī)的主要

4、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么？在該機(jī)上采用了哪些先進(jìn)技術(shù)？答：AL31-F結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：全鈦進(jìn)氣機(jī)匣，23個(gè)導(dǎo)流葉片；鈦合金風(fēng)扇，高壓壓氣機(jī)，轉(zhuǎn)子級(jí)間電子束焊接；高壓壓氣機(jī)三級(jí)可調(diào)靜子葉片九級(jí)環(huán)形燕尾榫頭的工作葉片；環(huán)形燃燒室有28個(gè)雙路離心式噴嘴，兩個(gè)點(diǎn)火器，采用半導(dǎo)體電嘴；高壓渦輪葉片不帶冠，榫頭處有減振器，低壓渦輪葉片帶冠；渦輪冷卻系統(tǒng)采用了設(shè)置在外涵道中的空氣-空氣換熱器，可使冷卻空氣降溫125-210*c；加力燃燒室采用射流式點(diǎn)火方式，單晶體的渦輪工作葉片為此提供了強(qiáng)度保障；收斂-擴(kuò)張型噴管由亞聲速、超聲速調(diào)節(jié)片及蜜蜂片各16式組成；排氣方式為內(nèi)、外涵道混合排氣。3. ALF502發(fā)動(dòng)機(jī)是什么類型的發(fā)

5、動(dòng)機(jī)？它有哪些有點(diǎn)？答：ALF502，渦輪風(fēng)扇。優(yōu)點(diǎn)：l 單元體設(shè)計(jì)，易維修l 長(zhǎng)壽命、低成本l B/T高耗油率低l 噪聲小，排氣中NOx量低于規(guī)定第三章 壓氣機(jī)1. 航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，兩種基本類型壓氣機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)有哪些？答：（一）軸流壓氣機(jī)增壓比高、效率高單位面積空氣質(zhì)量流量大，迎風(fēng)阻力小，但是單級(jí)壓比小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜； （二）離心式壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、穩(wěn)定工作范圍較寬、單級(jí)壓比高；但是迎風(fēng)面積大，難于獲得更高的總增壓比。2. 軸流式壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的三種基本類型是什么？指出各種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。答特點(diǎn)/類型鼓式盤式鼓盤式優(yōu)點(diǎn)抗彎剛性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單承受離心力載荷能力強(qiáng)兼有抗彎剛性、承受大離心

6、力載荷的能力，廣泛使用缺點(diǎn)承受離心力差，圓周速度的條件差抗彎剛性差結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工難度大、同心度難維持3. 在盤鼓式轉(zhuǎn)子中，恰當(dāng)半徑是什么？在什么情況下是盤加強(qiáng)鼓？答：（一）某一中間半徑處，兩者自由變形相等聯(lián)成一體后相互沒(méi)有約束，即無(wú)力的作用，這個(gè)半徑稱為恰當(dāng)半徑；（二）當(dāng)輪盤的自由變形大于鼓筒的自由變形；實(shí)際變形處于兩者自由變形之間，具體的數(shù)值視兩者受力大小而定，對(duì)輪盤來(lái)說(shuō)，變形減少了，周向應(yīng)力也減小了；至于鼓筒來(lái)說(shuō)，變形增大了，周向應(yīng)力增大了。4. 對(duì)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求是什么？答：基本要求：在保證尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好的前提下，轉(zhuǎn)子零、組件及其連接處應(yīng)保證可靠的承受載荷

7、和傳力，具有良好的定心和平衡性、足夠的剛性。5. 轉(zhuǎn)子級(jí)間聯(lián)結(jié)方法有哪些答：轉(zhuǎn)子間：1>不可拆卸，2>可拆卸，3>部分不可拆部分可拆的混合式。6. 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的傳扭方法有幾種？答：a) 不可拆卸：例，wp7靠徑向銷釘和配合摩擦力傳遞扭矩；b) 可拆卸：例，D30ky端面圓弧齒傳扭；c) 混合式：al31f占全了；cfm56精制短螺栓。7. 如何區(qū)分盤鼓式轉(zhuǎn)子和加強(qiáng)的盤式轉(zhuǎn)子？答：P40 圖3.6 _cd8. 工作葉片主要由哪兩部分組成答：葉身、榫頭（有些有凸臺(tái)）9. 風(fēng)扇葉片葉身凸臺(tái)的作用是什么？答：減振凸臺(tái)，通過(guò)摩擦減少振動(dòng)，避免發(fā)生危險(xiǎn)的共振或顫振。10. 葉片的榫頭有哪幾

8、種基本形式？壓氣機(jī)常用哪一種？答：a) 銷釘式榫頭；b) 樅樹(shù)型榫頭；c) 燕尾式榫頭d) 壓氣機(jī)常用銷釘式和燕尾式11. 壓氣機(jī)機(jī)匣的功用是什么？答：a) 提高壓氣機(jī)效率；b) 承受和傳遞的負(fù)載c) 包容能力12. 列舉壓氣機(jī)機(jī)匣的三種基本結(jié)構(gòu)形式？答：a) 整體式b) 分半式c) 分段式13. 列舉整流葉片與機(jī)匣聯(lián)接的三種基本方法？答：a) 榫頭聯(lián)接b) 焊接c) 環(huán)14. 雙轉(zhuǎn)子渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的中介機(jī)匣與中間機(jī)匣的區(qū)別及功用是什么答：中間機(jī)匣在外，包括低壓壓氣機(jī)機(jī)匣中介機(jī)匣，高壓壓氣機(jī)機(jī)匣；包含關(guān)系。15. 簡(jiǎn)述篦齒密封的基本原理。答：篦齒形成若干個(gè)空腔。封氣裝置兩側(cè)總壓差p0-p2不變

9、；由于分割，漏氣截面兩側(cè)的壓差減少。同時(shí)盡可能小地保留間隙，因?yàn)轶鼾X為刀刃式，齒尖做的很薄，一旦與靜子相碰，也不會(huì)引起嚴(yán)重后果。減少壓差的同時(shí)，減少了漏氣面積，有效減少漏氣量。16. 為什么要進(jìn)行整流罩和進(jìn)氣機(jī)匣防冰？如何防冰？答：a) 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在空氣濕度較高和氣溫近0*C的條件下工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口部分，如進(jìn)氣道唇口，整流罩等易結(jié)冰。（一）冰層使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口截面積減小，改變發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口流場(chǎng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)性能變壞，嚴(yán)重時(shí)可能引起喘振；（二）此外由于振動(dòng)，冰層破裂，冰塊被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)，打傷葉片b) （一）引壓氣機(jī)熱空氣；（二）電加溫；（三）涂層17. 簡(jiǎn)述壓氣機(jī)主要的防喘振措施及原理。答a) 放氣機(jī)構(gòu)：把空

10、氣從壓氣機(jī)中間級(jí)放出；b) 進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)流葉片和可彎彎度導(dǎo)流葉片 葉片改變角度后使壓氣機(jī)進(jìn)口預(yù)旋量改變，進(jìn)口處第一級(jí)葉片進(jìn)口氣流攻角恢復(fù)到接近設(shè)計(jì)態(tài)度，消除葉背上的氣體分離，避免喘振發(fā)生；c) 多級(jí)可調(diào)靜止葉片。d) 機(jī)匣處理：吹氣，斜槽，環(huán)槽e) 雙轉(zhuǎn)子或三轉(zhuǎn)子壓氣機(jī)，在相同增壓比及總級(jí)數(shù)時(shí)，當(dāng)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子分開(kāi)后每個(gè)轉(zhuǎn)子的級(jí)數(shù)減少，同時(shí)各轉(zhuǎn)子可以在各自的最佳轉(zhuǎn)速工作18. 簡(jiǎn)述壓氣機(jī)靜子可調(diào)整流葉片的組成及功用。答：<一>組成：可調(diào)靜止葉片，搖臂，聯(lián)動(dòng)環(huán)，曲軸，作動(dòng)筒，控制器。<二>后面級(jí)防喘振，使后面級(jí)轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)口氣流攻角也接近到設(shè)計(jì)狀態(tài)的數(shù)值，消除葉背上的氣流分離。1

11、9. 離心式壓氣機(jī)主要由哪幾部分組成答：離心式葉輪，葉片式擴(kuò)壓器，壓氣機(jī)機(jī)匣。第四章 燃?xì)鉁u輪1. 航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，渦輪有哪兩種基本類型？答：軸流式渦輪，徑向式渦輪2. 概括渦輪工作條件有哪三高?答：燃?xì)鉁囟雀?，轉(zhuǎn)速高，負(fù)荷高3. 從截面翼型的薄厚、曲率、葉冠、或凸臺(tái)、榫頭、材料、冷卻的幾個(gè)方面看，渦輪工作葉片與壓氣機(jī)工作葉片的區(qū)別有哪些？答：薄厚曲率葉冠凸臺(tái)榫頭材料冷卻壓氣機(jī)薄相對(duì)小無(wú)有，中部燕尾，銷釘鈦合金無(wú)渦輪厚較大多數(shù)有少數(shù)有，葉尖樅樹(shù)鐵-鎳?yán)鋮s4. 渦輪工作葉片的葉冠的功用有哪些答：利用互相摩擦吸收振動(dòng)能量，從而有效減振；相鄰葉冠合壁成環(huán)型，氣流限制在葉片與葉冠的流道中流動(dòng)，減

12、小潛流損失，提高效率。5. 渦輪轉(zhuǎn)子聯(lián)接的基本要求是什么？答：a) 盤與軸聯(lián)接：足夠剛度，強(qiáng)度，不削弱盤與軸，以便能傳負(fù)荷；盤與軸在裝配及工作時(shí)應(yīng)可靠的定心；聯(lián)接處高熱阻，減少盤向軸傳熱b) 盤與盤聯(lián)接：除了強(qiáng)度與剛性，可靠定心之外，還要考慮級(jí)數(shù)與聯(lián)接部分較多對(duì)整個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子的影響（減小熱應(yīng)力，便于拆裝，減小振動(dòng)）；c) 葉片與盤聯(lián)接：除了與壓氣機(jī)中要求相同外，還要求允許榫頭自由膨脹，以減小熱應(yīng)力；另一方面，榫頭傳熱要好。6. 簡(jiǎn)述可拆卸渦輪轉(zhuǎn)子中，盤_軸、盤_盤的聯(lián)接方法。答：a) 盤_軸：利用連接件（長(zhǎng)螺栓、短螺栓和套齒）將軸與盤連接起來(lái)。b) 盤與盤：依靠長(zhǎng)拉桿，短螺栓連接。7. 列舉樅樹(shù)

13、型榫頭的優(yōu)點(diǎn)。答：a) 葉根與輪緣部分的材料利用合理，承力截面積大，承拉截面接近等強(qiáng)，因此重量較輕；b) 榫頭在輪緣所占的周向尺寸較小，因?yàn)樵谳啽P上可安裝較多的葉片；c) 這種榫頭可以有間隙地插入榫槽，允許榫頭與輪緣受熱后自由膨脹；d) 可以利用榫頭的裝配間隙通入冷卻空氣，對(duì)榫頭和輪緣進(jìn)行冷卻；e) 拆裝及更換葉片方便8. 簡(jiǎn)述渦輪機(jī)匣的設(shè)計(jì)要求。答：a) 盡可能減少渦輪葉尖徑向間隙，以提高渦輪效率，但又要保證工作時(shí)轉(zhuǎn)子與靜子不致碰壞；b) 既要保證機(jī)匣具有足夠的剛性，又要減輕機(jī)匣重量，并便于裝配；c) 工作時(shí)，機(jī)匣相互間要很好地?zé)岫ㄐ?，轉(zhuǎn)子與靜子之間能保持良好的同心度。9. 渦輪機(jī)匣和壓氣機(jī)

14、機(jī)匣相比的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么？a) 答：整體的-渦輪機(jī)匣b) 分段、分半的-壓氣機(jī)機(jī)匣10. 渦輪部件冷卻的目的及對(duì)冷卻氣的要求是什么？在渦輪部件上采用的冷卻、散熱、隔熱措施有哪些？答：<一>目的a) 提高渦輪前燃?xì)鉁囟萒*4，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能；b) 在渦輪前燃?xì)鉁囟萒*4給定時(shí)，降低零件工作溫度到允許范圍內(nèi)，以保證這些零件具有必要的機(jī)械強(qiáng)度；c) 使零件內(nèi)溫度分布均勻，減少熱應(yīng)力；d) 提高零件表面耐蝕性，將零件與燃?xì)鉁u輪氣流隔開(kāi)，避免對(duì)零件表面的侵蝕；e) 盡可能采用廉價(jià)的耐熱材料。<二> 要考慮冷卻空氣的壓力、流量、溫度和清潔，以保證冷卻的有效性，冷卻的有效性是指發(fā)動(dòng)

15、機(jī)的綜合性和性能獲得最大的增益。<三>措施a) 盤的冷卻：空氣沿輪盤側(cè)面徑向吹風(fēng)冷卻；空氣吹過(guò)葉片根部榫槽間隙。b) 渦輪葉片的冷卻：對(duì)流冷卻、噴射冷卻、氣膜冷卻、發(fā)散冷卻。11. 渦輪冷卻系統(tǒng)的冷卻對(duì)象有哪些答：葉片榫頭、渦輪盤、第一級(jí)渦輪導(dǎo)向葉片、軸承、承力環(huán)、渦輪外環(huán)12. 什么是TCC?減少渦輪葉尖間隙有哪些措施？答：（一）TCC渦輪葉尖間隙控制系統(tǒng)（二）在機(jī)匣內(nèi)表面采用易磨封嚴(yán)材料與結(jié)構(gòu)是減小間隙的有隙的有效辦法；（三）采用主動(dòng)間隙控制技術(shù)使用葉尖間隙盡量處于最佳狀態(tài)下工作。13. 掛鉤式渦輪導(dǎo)向器有哪些優(yōu)點(diǎn)？ 答：a) 渦輪機(jī)匣避免了開(kāi)孔，又得到固定葉片用的環(huán)槽座的加強(qiáng)

16、，這對(duì)機(jī)匣強(qiáng)度，剛性有利，又省掉了緊固件，裝拆方便，又可減重；b) 導(dǎo)向葉片的固定可靠。由于氣流的軸向力是向后的。促使導(dǎo)向葉片壓緊在環(huán)槽內(nèi)；c) 導(dǎo)向葉片外緣板與機(jī)匣間有較大的間隙，它與渦輪封嚴(yán)環(huán)一起與渦輪機(jī)匣形成雙層壁結(jié)構(gòu)；d) 導(dǎo)向葉片內(nèi)端有內(nèi)支撐，從而提高了葉片的抗振剛性，減少了漏氣損失，又保證了葉片自由膨脹；e) 利用機(jī)匣的擴(kuò)散形結(jié)構(gòu)，很好解決了多級(jí)低壓渦輪的裝配和拆卸問(wèn)題，改善了工藝性和維修性。14. 氣冷式渦輪轉(zhuǎn)子葉片的溫度分布規(guī)律及危險(xiǎn)截面的位置是什么？答：圖4-46 葉根附近應(yīng)力較大，溫度分布是葉身中間最高；蠕變壽命最短的斷裂面通常在葉根稍向外一些的部位。15. 渦輪盤輪緣處的

17、熱應(yīng)力在發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)中的變化規(guī)律是什么？答：？要參考發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)度，用熱應(yīng)力公式解釋。第五章 燃燒室1. 燃燒室有幾種基本類型？答：分管（單管）燃燒室，環(huán)管燃燒室，環(huán)形燃燒室。2. 環(huán)形燃燒室的四種基本類型是什么？答：a) 帶單獨(dú)頭部的環(huán)形燃燒室；b) 全環(huán)形燃燒室；c) 折流式環(huán)形燃燒室；d) 回流式環(huán)形燃燒室。3. 燃燒室主要由哪幾部分組成？答：擴(kuò)壓器、殼體、火焰筒、燃油噴嘴、點(diǎn)火器等構(gòu)件。4. 簡(jiǎn)述火焰筒的組成及各部分的功用。答a) 火焰筒筒體：組織燃燒的場(chǎng)所；b) 渦流器：形成火焰筒頭部回流區(qū)，降低氣流速度，在火焰筒頭部形成穩(wěn)定火焰，保證穩(wěn)定工作。5. 筒形火焰筒有哪些基本類型？答： ？可能題有問(wèn)題。6. 環(huán)管型燃燒室在結(jié)構(gòu)上是如何保證火焰筒在工作時(shí)不會(huì)引起附加載荷的？答：a) 內(nèi)外扇形板與渦輪導(dǎo)向器機(jī)匣前安裝邊配合，使火焰筒組合件后部徑向和周向固定，但軸向可以自由熱膨脹；7. 火焰筒的制造可以采用哪幾種方法？答：a) 機(jī)械加工例如WP6上有縱向散熱片；各種氣膜式環(huán)形火焰筒。b) 鈑金原材焊接W