二、简答题(共7题共48 分)
1.航空发动机推力是如何产生的?
答:气体流过发动机时,气体受压、受热后,总是力图向四周自由膨胀,而且由于发动机内壁及部件作用迫使气流沿给定通道流动,最终从喷管喷出。由排气加速产生,根据牛顿第三定律,相互作用的两物体作用力与反作用力大小相等,方向相反。气体必然施加向前的反作用力即推力。 2.写出涡喷发动机的推力的表达式,说明表达式中各符号的含义和单位? 答:R=qma(C5-C飞)+(P5-P0)A5
R——发动机推力(N) qma——发动机空气质量流量(kg/s)
C5——喷气速度(m/s) C飞——飞行速度(m/s) P5——喷口处静压(pa) P0——大气压力(pa) A5——喷口处截面积(m2)
3.燃烧室内气流如何分股流动,两股气流作用分别是什么? 一股→火焰筒中心→参加燃烧25%
答:压气机→ ①冷却火焰筒和机匣 二股→火焰筒机匣区→冷却 ②燃气降温 →涡轮75%
③ 补充燃烧
4.轴流式压气机的增压原理是什么,并解释此增压原理? 答:利用扩散增压原理来提高空气压力的。
叶轮和整流环的叶片通道都是呈扩散状,空气流过叶轮叶栅时,由于通道扩散,相对速度逐渐减小,压力逐渐升高,同时温度也相应升高。空气流过整流环叶栅时,由于通道扩散,速度减小,压力、温度升高。 5.压气机喘振的定义、发生的原因和条件是什么,防喘措施有哪些?
答:定义:由于压气机进口空气流量骤然减小而引起的气流沿压气机轴向发生低频高振幅的振荡现象。
原因:气流分离,这种分离是由于压气机工作状态严重偏离了设计工作状态而引起的。
条件:①发动机转速低于设计值过多 ②压气机进口总温T*1过高 ③压气机进口空气流量骤然减小 防喘措施:①压气机中间级放气 ②调节静子叶片的安装角 ③双转子或三转子结构
6.用中、英文分别写出四种燃气涡轮发动机及其五大组成部件?
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答:涡喷发动机turbojet engine 涡扇发动机turbofan engine 涡桨发动机turboprop engine 涡轴发动机turboshaft engine 进气道inlet 压气机compressor 燃烧室combustion chamber 涡轮turbine 喷管nozzle
7.与涡喷发动机相比,涡扇发动机有什么特点? 答:①参与产生推力的空气流量大 ②发动机有效效率高 ③发动机推进效率较高 ④起飞、复飞推力大 ⑤喷气噪音低
8.涡喷发动机的理想循环由绝热压缩、等压加热、绝热膨胀和等压放热四个热力过程组成,这些热力过程的完成部件和具体内容是什么? 答:热力循环
进气道 0-1线(绝热压缩) 压气机 1-2线(绝热压缩) 燃烧室 2-3线(等压加热) 涡轮 3-4线(绝热膨胀) 喷管 4-5线(绝热膨胀) 大气 5-0线(等压放热)
9.已知气流流过压气机叶轮和整流环时压力和速度变化如图所示,试解释
原因?
答:①工作叶轮:W1>W2
扩散增压
P1 叶轮做功 T1 扩散增压 P2 T2 10.燃烧室根据结构的不同可分为哪三类?它们各有什么特点? 答:单管、联管、环管 单管燃烧室:空间利用率低,燃烧室出口气体参数分布不均,但便于拆换,在早期的燃气涡轮发动机上使用较多。 环管燃烧室:空间利用率高,燃烧室出口气体流场均匀,点火性能好,但拆换困难,在目前的燃气涡轮发动机上得到广泛应用。 第 6 页 共 8 页 联管燃烧室(也称环管形燃烧室):性能介于单管和环管之间,目前有的燃气涡轮发动机采取这种结构。 11.涡轮间隙控制的目的是什么?如何实现? 答:目的是使叶片叶尖和机匣既不接触而且间隙最佳,方法是控制涡轮机匣的膨胀量与叶片不同温度下的伸长量一致,为此引入风扇或压气机不同级的空气进入涡轮罩支撑。 13.试根据下列两图分析空速和高度对推力的影响。 答:V飞↑→ (C5-C飞)↓→F↓ 冲压影响 进气流量↑ F↑空速影响小于冲压影响→F↑ P↑→C5↑ T↓ρ↑qma↑F↑ H<3600ft时,H↑ F↓ P↓ρ↓qma↓F↓↓ H>3600ft时,H↑T不变(处于同温层)F↓ 12.试分析下图所示某发动机结构简图,在图中用文字和箭头标示出各转子止推支点和中介支点,并指出各转子支承方案是什么? 第 7 页 共 8 页 第 8 页 共 8 页
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