航空航天推進系統(tǒng)習題答案講解學習

第一章緒論1.說明航空航天飛行器的分類1)輕于空氣的航空器：氣球、汽艇。2)重于空氣的航空器：固定翼航空器：飛機、滑翔機；旋翼航空器：直升機、旋翼機。航天器：1)無人航天器：人造地球衛(wèi)星、空間平臺、太空探測器2)載人航天器：載人飛船、空間站、載人太空實驗室、航天飛機和空天飛機。火箭和導彈。2.試述火箭、導彈以及運載火箭三者的聯(lián)系3.試述航天器的功能1)環(huán)繞地球運行的航天器可以充分利用它相對地球的高遠位置來觀測地球，可以迅速和大量來自地球大測、氣象觀測、環(huán)境觀測和資源考察等任務(wù)。輛進行導航定位，可以為軍事測繪部門提供大地測繪基準。4.詳細說明飛行器推進系統(tǒng)分類和各自特點1)活塞式航空發(fā)動機行的飛機或直升機上。2)空氣噴氣發(fā)動機分為：渦輪噴氣發(fā)動機、渦輪風扇發(fā)動機、沖壓發(fā)動機功率大，結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡單及維修方便3)火箭發(fā)動機固液混合火箭發(fā)動機。5.簡述航天器的分類航天器可分為無人航天器和載人航天器。驗室、空間站、航天飛機和空天飛機。6.了解我國航天技術(shù)以及火箭和導彈的發(fā)展略第二章航空飛行器推進系統(tǒng)1.說明活塞式航空發(fā)動機的主要構(gòu)件，并敘述該類型發(fā)動機的工作原理。主要構(gòu)件包括：氣缸、活塞、曲旋槳或者旋翼旋轉(zhuǎn)2.說明活塞式航空發(fā)動機的輔助系統(tǒng)有哪些？1)燃料系統(tǒng)由燃料箱、燃料泵、汽化器(霧化器)或噴嘴裝置組成。燃料經(jīng)過泵從燃料箱打入汽化器，霧化的燃料與空氣混合后進入氣缸。2)點火系統(tǒng)由磁電機產(chǎn)生的高電壓在極短時間內(nèi)產(chǎn)生電火花點燃混合氣體。3)潤滑系統(tǒng)它由輪滑油泵將潤滑油輸送到滑行的運動面間隙及軸承中，以減輕運動零部件的磨損。4)冷卻系統(tǒng)冷卻裝置一般采用氣冷或者液冷，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上常用散熱片或者散熱套來試下冷卻。缸，推動活塞帶動曲軸運轉(zhuǎn)，二是用電機帶動曲軸轉(zhuǎn)動。6)定時系統(tǒng)即為控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)控制發(fā)動機的進氣門和排氣門的開啟與關(guān)閉。3.詳細說明活塞式航空發(fā)動機四個行程的工作過程。1)進氣行程發(fā)動機的進氣閥打開進氣門，經(jīng)霧化器霧化的燃料與空氣混合進入氣缸2)壓縮行程此時進氣門已經(jīng)關(guān)閉，活塞開始上行，壓縮混合氣體，直到活塞到達上止點燒氣體的熱能轉(zhuǎn)化為機械能。4)排氣沖程閉4.評定航空發(fā)動機經(jīng)濟性指標是哪一個參數(shù)，說明其定義。燃料消耗率：航空發(fā)動機單位時間內(nèi)產(chǎn)生單位有效推力或功率所消耗的燃料量加速性：發(fā)動機從最小轉(zhuǎn)速到最大轉(zhuǎn)速所需要的時間。6.活塞式航空發(fā)動機與渦輪噴氣發(fā)動機相比較，哪一類適應高速飛行？為什么？渦輪噴氣發(fā)動機更適合于高發(fā)動機的功率很高，足以提供動力。7.簡要說明渦輪噴氣發(fā)動機的工作原理。8.為什么渦輪噴氣發(fā)動機用推力表示它的推進功而不用功率表示因為活塞式航空發(fā)動機發(fā)出的是功率，再通機與推進器為一體，它可以直接產(chǎn)生作用在飛機上的推力。所以用推力表示飛機的推進功更加直觀方便。9.詳細說明渦輪噴氣發(fā)動機的主要性能參數(shù)的物理意義1)推力：作用在發(fā)動機內(nèi)外表面的壓力合力。qme發(fā)動機出口單位時間內(nèi)燃氣的質(zhì)量流量qm發(fā)動機進口單位時間內(nèi)空氣的質(zhì)量流量v0進口的氣體速度ve噴管出口的燃氣速度A噴管出口處截面面積pe噴管出口截面的靜壓po外界周圍大氣靜壓s物理意義：每千克空氣質(zhì)量流量所能產(chǎn)生的推力大小3)推重比：發(fā)動機的推力和發(fā)動機結(jié)構(gòu)重量之比mm發(fā)動機的結(jié)構(gòu)質(zhì)量F地面臺架上發(fā)動機最大工作狀態(tài)的推力物理意義：不僅體現(xiàn)渦輪噴氣發(fā)動機在熱力循環(huán)方面的設(shè)計質(zhì)量，而且也體現(xiàn)了發(fā)動機的結(jié)構(gòu)設(shè)計。4)單位迎風面積推力：發(fā)動機推力和發(fā)動機最大迎面截面積之比久FA物理意義：當發(fā)動機被安裝在單獨的發(fā)動機短艙內(nèi)，迎風面積的大小，在一定的飛行條件下，決定了發(fā)動機短艙的外部阻力的大小，也將影響發(fā)動機的有效推力。5)單位耗油率sfc:產(chǎn)生一個單位的推力每小時所消耗的燃料物理意義：它是某一飛行速度下的發(fā)動機的經(jīng)濟性指標，只有在同一飛行速度條件下來比較兩個發(fā)動機的經(jīng)濟性能時，使用單位耗油率才是合理的。10.什么叫噴氣發(fā)動機的推重比？為什么說它是一個綜合性能指標？推重比指發(fā)動機的推力和發(fā)動機結(jié)構(gòu)重量之比，它不僅體現(xiàn)渦輪噴氣發(fā)動機在熱力循環(huán)方面的設(shè)計質(zhì)量，而且也體現(xiàn)了發(fā)動機在結(jié)構(gòu)上的設(shè)計，也包括結(jié)構(gòu)材料及工藝水平11.說明渦輪噴氣發(fā)動機的主要部件及其功能。壓氣機：提高進入發(fā)動機燃燒室的空氣壓力，并由渦輪來驅(qū)動。燃燒室：是燃料與從壓氣機出來的高壓空氣混合燃燒的場所。燃氣的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。以很大的氣流速度從噴管排出，產(chǎn)生反作用推力；二是通過調(diào)節(jié)噴管臨界截面大小來改變發(fā)動機的工作狀態(tài)。12.簡要說明噴氣發(fā)動機的工作特性。轉(zhuǎn)速升高，推力增大，單位耗油率下降，但是當速度接近最大轉(zhuǎn)速時，耗油率又會略上升?？勺儑娍谂R界截面的發(fā)動機，噴管臨界面積放大，則推力下降，單位耗油率一般下降或者變化不大。若壓氣機中間級在超音速階段內(nèi)推力增加較快，而當馬赫數(shù)，推力又轉(zhuǎn)為下降，直到零。對于單位耗油率，在馬赫數(shù)增大的過程中一直呈上升的趨勢高度特性：在飛行高度在11km以下，高度越高，單位推力越大，耗油率下降，飛機推力下降；11Km以上時，單位推力和耗油率都不變，發(fā)動機推力隨高度增加繼續(xù)下降，而且下降更快。13.什么叫加力燃燒室？說明加力燃燒室應用的場合加力燃燒室：在渦輪噴氣式發(fā)動機達到最大工作狀態(tài)下為繼續(xù)增大推力所加的額外的燃燒室。14.簡述渦輪噴氣發(fā)動機輔助系統(tǒng)時需要啟動系統(tǒng)，常用的啟動系統(tǒng)是直流電機和高壓啟動機。速和穩(wěn)定燃燒。15.試述噴氣發(fā)動機的基本工作狀態(tài)額定狀態(tài)：通常規(guī)定推力為最大推力的85%~90%時，為發(fā)動機的額定狀態(tài)。工作時間巡航狀態(tài)：通常規(guī)定推力為最大推力的65%~75%為巡航狀態(tài)。適宜長時間遠距離航行轉(zhuǎn)速為最大轉(zhuǎn)速的20%~40%。規(guī)定連續(xù)工作時間不超過5分鐘。16.說明渦輪噴氣發(fā)動機熱力循環(huán)過程，并說明與活塞式航空發(fā)動機的熱力循環(huán)有何不同？渦輪噴氣發(fā)動機的熱力循環(huán)過程：加熱過程：此過程是在燃燒室部件中進行膨脹過程：此過程在渦輪和噴管中進行定壓放熱過程：此過程是在噴管外進行，即在發(fā)動機體外完成渦輪噴氣發(fā)動機是一個開口的循環(huán)，發(fā)動機排出的燃氣不再參加下一個循環(huán)，而活塞式發(fā)動機則是利用高溫高壓的燃氣驅(qū)動活塞往復直線運動，由曲軸輸出機械功。17.詳細敘述渦輪噴氣發(fā)動機的壓氣機分類及其特點，并說明目前主要采用何種壓氣機1)離心式壓氣機結(jié)構(gòu)簡單，性能比較穩(wěn)定，但是效率比較低，迎風面大。一般應用于巡航導彈，無人偵察機、靶機或者小型飛機上的動力裝置。使用較多的還是中小型直升機的動力裝置。2)軸流式壓氣機軸流式壓氣機處于設(shè)計狀態(tài)工作時，是最佳的狀態(tài)，在設(shè)計狀態(tài)或者接近設(shè)計狀態(tài)時，壓氣機的工作效率高，工作穩(wěn)定。18.渦輪噴氣發(fā)動機在什么條件下會發(fā)生喘振的發(fā)生？當壓氣機中的氣流方向與工作葉輪的葉片剖面弧線方向嚴重時會損壞發(fā)動機部件。19.詳細說明渦輪噴氣發(fā)動機的燃燒室的主要組成及分類組成：燃油噴嘴、渦流器、火焰筒、燃燒室外套。2）環(huán)形燃燒室：環(huán)形燃燒室具有結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量較輕、迎風面積小及出口的壓力和溫度較均勻，但是檢查和維修不方便。3）聯(lián)管燃燒室：聯(lián)管燃燒室介于單管與環(huán)形燃燒室之間，因此兼顧了二者的優(yōu)缺點。20.詳細說明渦輪噴氣發(fā)動機的進氣道類型1）進氣道的位置擦阻力大。隨著機上電子設(shè)備的增加，機頭位置要安裝雷達設(shè)備，也為改善駕駛員的視線，要b）翼根進氣：這種進氣方式使氣流道內(nèi)多次拐彎且流經(jīng)距離長，會形成較厚附面層或出現(xiàn)氣流分離，使損失增加，雖然氣流多次拐彎會有利于減少對雷達波的反射，但更主要及壓氣機進口氣流流場不均勻性。c）兩側(cè)進氣：優(yōu)缺點與翼根進氣形式相似。2）進氣道的形狀亞音速進氣道：通道形狀為擴散形狀，進氣道在亞音速飛行時性能好。超音速進氣道：分為外壓式超音速進氣道，內(nèi)壓式超音速進氣道和混合式超音速進21.試述進氣道的主要性能參數(shù)總壓恢復系數(shù)i:評價空氣在進氣道內(nèi)壓縮式與供給發(fā)動機時的損失流量系數(shù)i:評價進氣道的流通能力，即由通過進氣道的實際空氣流量與可能最大的空氣流量之比。外阻系數(shù)Cxi:評價進氣道的外部阻力C2Amax進氣道最大橫截面積,0未擾動的密度和速度進氣道出口的氣流不均勻性和非定常性。22.試述壓氣機的增壓比和壓氣機效率的物理意義23.說明渦輪風扇噴氣發(fā)動機工作原理24.渦輪風扇噴氣發(fā)動機與渦輪噴氣發(fā)動機的工作原理及性能有何不同工作原理，渦輪風扇噴氣發(fā)動機是一共機慢，但是流量與速度的積則要比原來的渦輪噴氣發(fā)動機大得多。25.什么叫涵道比？是否所有的飛機發(fā)動機都追求高涵道比？外涵流量與內(nèi)涵道流量的比為涵道比，只有民航機追求高涵道比，而軍用飛機不追求。26.涵道比大小由哪些因素確定涵道比取決于渦輪前燃氣溫度和飛行的速度27.渦輪風扇噴氣式發(fā)動機的三高是指什么？哪類飛機追求三高三高指的是：高涵道比、高渦輪前溫度、高增壓比，民航客機追求三高28.渦輪風扇加力噴氣發(fā)動機應用在哪類飛機上一般29.渦輪螺旋槳發(fā)動機的工作原理有什么特點渦輪噴渦輪螺旋槳發(fā)動機綜合了渦輪噴氣發(fā)動機和飛行器前進的動力就是由螺旋槳產(chǎn)生的拉力和由發(fā)動機噴管排出的燃氣產(chǎn)生的推力共產(chǎn)生的推力只占很少一部分，一般不會大于130.