航空發(fā)動機結(jié)構(gòu)分析思考題答案

1、航空發(fā)動機結(jié)構(gòu)分析課后思考題答案概論1.航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機有哪些基本類型？指出它們的共同點、區(qū)別和應(yīng)用。答：共同點原理區(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、燃燒室、渦輪和尾噴管組成。工作過程中，進(jìn)氣、壓縮、燃燒后膨脹和排氣四個過程，在同一時間內(nèi)不同空間完成。由壓氣機、燃燒室、驅(qū)動壓氣機的渦輪組成發(fā)動機的燃?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)楦咚賴娏鞯膭幽芏a(chǎn)生反作用力?；疚宕蠹娪?、民用、特別是超聲速飛機渦扇一部分能量通過低壓渦輪帶動外涵風(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、外涵高亞聲速客機和運輸機、超聲速戰(zhàn)斗機

2、間接反作用力渦槳靠動力渦輪把燃?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)動空氣螺旋槳?？諝饴菪龢?、減速器中小型運輸機和通用飛機槳扇兼有渦扇、渦槳特性先進(jìn)的高速螺槳，有多個寬弦、薄葉型的后掠槳葉。未投入實用渦軸基本同渦槳，但是燃?xì)獍l(fā)射器的出口燃?xì)馑捎媚芰繋缀跞繛閯恿u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2.渦噴、渦扇、軍用渦扇分別是在何年代問世的？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.簡述渦輪風(fēng)扇發(fā)動機的基本類型。答：不帶加力，帶加力，分排，混排，高涵道比，低涵道比。4.什么

3、是涵道比？渦扇發(fā)動機如何按涵道比分類？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)動機的主要部件。答：壓氣機、燃燒室、渦輪、加力燃燒室、噴管。6.從發(fā)動機結(jié)構(gòu)剖面圖上，可以得到哪些結(jié)構(gòu)信息？答：發(fā)動機類型軸數(shù)壓氣機級數(shù)燃燒室類型支點位置支點類型典型發(fā)動機根據(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)動機的性能指標(biāo)。答：渦噴 表2.1渦扇 表2.3軍用渦扇 表2.2al-31f發(fā)動機的主要結(jié)構(gòu)特點是什么？在該機上采用了哪些先進(jìn)技術(shù)？答：AL31-F結(jié)構(gòu)

4、特點：全鈦進(jìn)氣機匣，23個導(dǎo)流葉片；鈦合金風(fēng)扇，高壓壓氣機，轉(zhuǎn)子級間電子束焊接；高壓壓氣機三級可調(diào)靜子葉片九級環(huán)形燕尾榫頭的工作葉片；環(huán)形燃燒室有28個雙路離心式噴嘴，兩個點火器，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火方式，單晶體的渦輪工作葉片為此提供了強度保障；收斂-擴張型噴管由亞聲速、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。ALF502發(fā)動機是什么類型的發(fā)動機？它有哪些有點？答：ALF502，渦輪風(fēng)扇。優(yōu)點：單元體設(shè)計，易維

5、修長壽命、低成本B/T高耗油率低噪聲小，排氣中NOx量低于規(guī)定壓氣機航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機中，兩種基本類型壓氣機的優(yōu)缺點有哪些？答：（一）軸流壓氣機增壓比高、效率高單位面積空氣質(zhì)量流量大，迎風(fēng)阻力小，但是單級壓比小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜； （二）離心式壓氣機結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、穩(wěn)定工作范圍較寬、單級壓比高；但是迎風(fēng)面積大，難于獲得更高的總增壓比。軸流式壓氣機轉(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。答特點/類型鼓式盤式鼓盤式優(yōu)點抗彎剛性好、結(jié)構(gòu)簡單承受離心力載荷能力強兼有抗彎剛性、承受大離心力載荷的能力，廣泛使用缺點承受離心力差，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、同心度難維持在盤鼓

6、式轉(zhuǎn)子中，恰當(dāng)半徑是什么？在什么情況下是盤加強鼓？答：（一）某一中間半徑處，兩者自由變形相等聯(lián)成一體后相互沒有約束，即無力的作用，這個半徑稱為恰當(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，對輪盤來說，變形減少了，周向應(yīng)力也減小了；至于鼓筒來說，變形增大了，周向應(yīng)力增大了。對壓氣機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求是什么？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和傳力，具有良好的定心和平衡性、足夠的剛性。轉(zhuǎn)子級間聯(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

7、拆的混合式。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的傳扭方法有幾種？答：不可拆卸：例，wp7靠徑向銷釘和配合摩擦力傳遞扭矩；可拆卸：例，D30ky端面圓弧齒傳扭；混合式：al31f占全了；cfm56精制短螺栓。如何區(qū)分盤鼓式轉(zhuǎn)子和加強的盤式轉(zhuǎn)子？答：P40 圖3.6 _cd工作葉片主要由哪兩部分組成答：葉身、榫頭（有些有凸臺）風(fēng)扇葉片葉身凸臺的作用是什么？答：減振凸臺，通過摩擦減少振動，避免發(fā)生危險的共振或顫振。葉片的榫頭有哪幾種基本形式？壓氣機常用哪一種？答：銷釘式榫頭；樅樹型榫頭；燕尾式榫頭壓氣機常用銷釘式和燕尾式壓氣機機匣的功用是什么？答：提高壓氣機效率；承受和傳遞的負(fù)載包容能力列舉壓氣機機匣的三種基本結(jié)構(gòu)形式？答：

8、整體式分半式分段式列舉整流葉片與機匣聯(lián)接的三種基本方法？答：榫頭聯(lián)接焊接環(huán)雙轉(zhuǎn)子渦輪風(fēng)扇發(fā)動機的中介機匣與中間機匣的區(qū)別及功用是什么答：中間機匣在外，包括低壓壓氣機機匣中介機匣，高壓壓氣機機匣；包含關(guān)系。簡述篦齒密封的基本原理。答：篦齒形成若干個空腔。封氣裝置兩側(cè)總壓差p0-p2不變；由于分割，漏氣截面兩側(cè)的壓差減少。同時盡可能小地保留間隙，因為篦齒為刀刃式，齒尖做的很薄，一旦與靜子相碰，也不會引起嚴(yán)重后果。減少壓差的同時，減少了漏氣面積，有效減少漏氣量。為什么要進(jìn)行整流罩和進(jìn)氣機匣防冰？如何防冰？答：當(dāng)發(fā)動機在空氣濕度較高和氣溫近0*C的條件下工作時，發(fā)動機進(jìn)口部分，如進(jìn)氣道唇口，整流罩等易

9、結(jié)冰。（一）冰層使發(fā)動機進(jìn)口截面積減小，改變發(fā)動機進(jìn)口流場，使發(fā)動機性能變壞，嚴(yán)重時可能引起喘振；（二）此外由于振動，冰層破裂，冰塊被吸入發(fā)動機，打傷葉片（一）引壓氣機熱空氣；（二）電加溫；（三）涂層簡述壓氣機主要的防喘振措施及原理。答放氣機構(gòu)：把空氣從壓氣機中間級放出；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進(jìn)口預(yù)旋量改變，進(jìn)口處第一級葉片進(jìn)口氣流攻角恢復(fù)到接近設(shè)計態(tài)度，消除葉背上的氣體分離，避免喘振發(fā)生；多級可調(diào)靜止葉片。機匣處理：吹氣，斜槽，環(huán)槽雙轉(zhuǎn)子或三轉(zhuǎn)子壓氣機，在相同增壓比及總級數(shù)時，當(dāng)壓氣機轉(zhuǎn)子分開后每個轉(zhuǎn)子的級數(shù)減少，同時各轉(zhuǎn)子可以在各自的最佳轉(zhuǎn)速工作簡述壓氣

10、機靜子可調(diào)整流葉片的組成及功用。答：組成：可調(diào)靜止葉片，搖臂，聯(lián)動環(huán)，曲軸，作動筒，控制器。后面級防喘振，使后面級轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)口氣流攻角也接近到設(shè)計狀態(tài)的數(shù)值，消除葉背上的氣流分離。離心式壓氣機主要由哪幾部分組成答：離心式葉輪，葉片式擴壓器，壓氣機機匣。燃?xì)鉁u輪航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機中，渦輪有哪兩種基本類型？答：軸流式渦輪，徑向式渦輪概括渦輪工作條件有哪三高?答：燃?xì)鉁囟雀?，轉(zhuǎn)速高，負(fù)荷高從截面翼型的薄厚、曲率、葉冠、或凸臺、榫頭、材料、冷卻的幾個方面看，渦輪工作葉片與壓氣機工作葉片的區(qū)別有哪些？答：薄厚曲率葉冠凸臺榫頭材料冷卻壓氣機薄相對小無有，中部燕尾，銷釘鈦合金無渦輪厚較大多數(shù)有少數(shù)有，葉尖樅

11、樹鐵-鎳?yán)鋮s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，減小潛流損失，提高效率。渦輪轉(zhuǎn)子聯(lián)接的基本要求是什么？答：盤與軸聯(lián)接：足夠剛度，強度，不削弱盤與軸，以便能傳負(fù)荷；盤與軸在裝配及工作時應(yīng)可靠的定心；聯(lián)接處高熱阻，減少盤向軸傳熱盤與盤聯(lián)接：除了強度與剛性，可靠定心之外，還要考慮級數(shù)與聯(lián)接部分較多對整個渦輪轉(zhuǎn)子的影響（減小熱應(yīng)力，便于拆裝，減小振動）；葉片與盤聯(lián)接：除了與壓氣機中要求相同外，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。簡述可拆卸渦輪轉(zhuǎn)子中，盤_軸、盤_盤的聯(lián)接方法。答：盤_軸

12、：利用連接件（長螺栓、短螺栓和套齒）將軸與盤連接起來。盤與盤：依靠長拉桿，短螺栓連接。列舉樅樹型榫頭的優(yōu)點。答：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，因此重量較輕；榫頭在輪緣所占的周向尺寸較小，因為在輪盤上可安裝較多的葉片；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；可以利用榫頭的裝配間隙通入冷卻空氣，對榫頭和輪緣進(jìn)行冷卻；拆裝及更換葉片方便簡述渦輪機匣的設(shè)計要求。答：盡可能減少渦輪葉尖徑向間隙，以提高渦輪效率，但又要保證工作時轉(zhuǎn)子與靜子不致碰壞；既要保證機匣具有足夠的剛性，又要減輕機匣重量，并便于裝配；工作時，機匣相互間要很好地?zé)岫ㄐ模D(zhuǎn)子與靜子之間能

13、保持良好的同心度。渦輪機匣和壓氣機機匣相比的結(jié)構(gòu)特點是什么？答：整體的-渦輪機匣分段、分半的-壓氣機機匣渦輪部件冷卻的目的及對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：目的提高渦輪前燃?xì)鉁囟萒*4，以提高發(fā)動機性能；在渦輪前燃?xì)鉁囟萒*4給定時，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械強度；使零件內(nèi)溫度分布均勻，減少熱應(yīng)力；提高零件表面耐蝕性，將零件與燃?xì)鉁u輪氣流隔開，避免對零件表面的侵蝕；盡可能采用廉價的耐熱材料。 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)動機的綜合性和性能獲得最大的增益。措施盤的冷卻：空氣沿

14、輪盤側(cè)面徑向吹風(fēng)冷卻；空氣吹過葉片根部榫槽間隙。渦輪葉片的冷卻：對流冷卻、噴射冷卻、氣膜冷卻、發(fā)散冷卻。渦輪冷卻系統(tǒng)的冷卻對象有哪些答：葉片榫頭、渦輪盤、第一級渦輪導(dǎo)向葉片、軸承、承力環(huán)、渦輪外環(huán)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。掛鉤式渦輪導(dǎo)向器有哪些優(yōu)點？ 答：渦輪機匣避免了開孔，又得到固定葉片用的環(huán)槽座的加強，這對機匣強度，剛性有利，又省掉了緊固件，裝拆方便，又可減重；導(dǎo)向葉片的固定可靠。由于氣流的軸向力是向后的。促使

15、導(dǎo)向葉片壓緊在環(huán)槽內(nèi)；導(dǎo)向葉片外緣板與機匣間有較大的間隙，它與渦輪封嚴(yán)環(huán)一起與渦輪機匣形成雙層壁結(jié)構(gòu)；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；利用機匣的擴散形結(jié)構(gòu)，很好解決了多級低壓渦輪的裝配和拆卸問題，改善了工藝性和維修性。氣冷式渦輪轉(zhuǎn)子葉片的溫度分布規(guī)律及危險截面的位置是什么？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。渦輪盤輪緣處的熱應(yīng)力在發(fā)動機工作循環(huán)中的變化規(guī)律是什么？答：？要參考發(fā)動機強度，用熱應(yīng)力公式解釋。燃燒室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

16、燃燒室。環(huán)形燃燒室的四種基本類型是什么？答：帶單獨頭部的環(huán)形燃燒室；全環(huán)形燃燒室；折流式環(huán)形燃燒室；回流式環(huán)形燃燒室。燃燒室主要由哪幾部分組成？答：擴壓器、殼體、火焰筒、燃油噴嘴、點火器等構(gòu)件。簡述火焰筒的組成及各部分的功用。答火焰筒筒體：組織燃燒的場所；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。筒形火焰筒有哪些基本類型？答： ？可能題有問題。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不會引起附加載荷的？答：內(nèi)外扇形板與渦輪導(dǎo)向器機匣前安裝邊配合，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；火焰筒的制造可以采用哪幾種方法？答：機械加工例如WP6上有縱向散熱片；各種氣膜式環(huán)形