1161飞机发动机原理与结构复习

飞机发动机复习
一、概念题
1.轴流式压气机由转子和静子两个部件组成。

2.轴流式压气机转子的三种基本结构型式是：鼓式盘式和鼓盘式。

3.涡喷发动机压气机静子叶片的功用是：控制气流方向，提高气流压力。

4.轴流式高压压气机转子大多采用：鼓盘式。

5.轴流式压气机的级数比涡轮的级数多。

6.旋流器能降低流入燃烧室空气的轴向速度，使燃油和空气更好地掺混以提高
火焰的传播速度。

7.管形、环形和环管形的燃烧室使用于涡轮喷气发动机。

8.压气机效率比涡轮效率低，这是因为压气机气流是减速增压。

9.压气机转速增大时，压气机增压比增大。

10.火焰筒筒壁冷却，以气膜冷却为主。

11.第一级涡轮导向叶片主要故障之一是出现热疲劳裂纹。

12.压气机分为有轴流式，离心式和混合式三类。

13.轴流式压气机的主要优点是什么？
增加级数提高压气机的总增压比;可以改善效率,进而改善了给定推力下的耗油率。

单位面积的流通能力高，比离心式压气机在相同的迎风面积时的空气流量多，推力就大，再加上总增压比高，推力就更大。

14.燃烧室的工作特点是什么？
燃烧在高速气流中进行,燃烧后的温度将受到限制。

15.涡轮的基本组成包括转子和静子。

16.第一级涡轮叶片温度高且不均匀，为了方便冷却，结构上通常采用空心结构。

17.气动喷嘴的缺点是什么？
起动时雾化不良。

18.在燃烧区前端主流区靠近回流边界区域形成的点火源位置是变化的。

19.利用空气中的氧气与燃料进行混合燃烧所得的燃气作为工质的动力装置称
为空气喷气发动机。

20.在涡喷发动机的理想循环中，压缩和膨胀过程都是绝热过程。

21.涡喷发动机推力大小不但与空气流量有关，还与其飞行速度有关。

22.一台涡喷发动机的燃油消耗率是衡量该发动机经济性能好坏的最主要标准。

23.涡喷发动机扩压器位置与作用？
燃烧室进口。

扩压器是是将燃烧室的进口的气流通道做成扩散形，使进入燃烧室内的气流速度降低。

24.当涡轮叶片超温时，将会出现什么样的故障？
叶片寿命减少，保护层脱落，变形，加速封严层磨损。

25.在燃烧室的哪个地区可以形成了稳定点火源？
回流区边界附近。

26.涡轮导向器的作用。

燃气在导向器（涡轮喷嘴环）内气流速度增加, 压力下降, 并改变流动方向, 来满足工作叶轮进口处对气流方向的要求, 将压力位能和热能转变为动能;
总压下降，总温不变。

27.带冠的涡轮叶片的作用。

减小叶尖处由叶盆向叶背的漏气，降低二次损失，提高涡轮效率；相邻叶冠相互抵紧后可以减小叶片的扭曲变形和弯曲变形，增强叶片刚性提高叶片的震动频率，当叶片产振动时，相邻叶冠间的摩擦可以吸收振动能量，起到减震作用。

28.余气系数的概念与一般范围。

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理论空气量之比。

航空发动机的余气系数一般为3.5－4.5 。

29.涡轮叶片的前后缘一般形状。

呈流线型，两端薄，中间厚，相邻叶片进口大出口小，前缘到后缘的连线在其截面外。

30.涡轮盘与涡轮轴的常用的连接方法。

在每级轮盘的前后端加工有若干个凸台, 凸台中间加工有拉紧螺栓的通孔，拉紧螺栓通过这些通孔，将各级轮盘连接在一起。

短螺栓连接轴和第一、二级盘，而长螺栓连接涡轮轴和三级盘。

长、短螺栓均用螺帽固紧，每级盘都有一个中心孔，作为定位基准。

31.环型燃烧室按气体流过燃烧室的情况可以分为哪些类型？
带单独头部的环型燃烧室，全环形直流燃烧室，双环腔环型燃烧室，回流式燃烧室。

32.航空燃气涡轮发动机中燃烧室的第一股进气的功用是什么？
第一股由燃烧室的头部经过旋流器进入, 这股空气占总进气量的20％左右,其功用是与燃油混合, 组成余气系数稍小于1的混合气, 进行燃烧。

33.涡轮喷气发动机的涡轮轴通常是怎样连接到压气机轴上的？
压气机转轴和涡轮轴外表面加工有套齿，用内表面也加工有套齿的短轴连接。

34.压气机防喘放气活门和压气机引气活门的区别是？
进入防喘放气活门释放的空气会直接排到大气中，造成压气机功和发动机推力的损失，增加油耗。

进入压气机引气活门的空气会流入机上相应的系统中，不会浪费。

35.燃气涡轮发动机的排气温度表提供与什么有关的指示？
涡轮进口温度。

36.在双转子轴流式压气机里第一级涡轮带动什么部件？
高压压气机。

37.涡轮间隙控制的目的。

涡轮间隙越大，涡轮效率越低，油耗越高。

控制涡轮间隙以提高发动机效率。

38.在高涵道比涡扇发动机上，反推力是如何实现的？
反推装置安装在发动机整流罩上，打开后改变外涵道气流方向进行反推。

39.涡扇发动机的安装消音垫部位。

进气道、外涵道和尾喷管的内表面。

40.装有反推力装置的发动机，反推力装置打开后，气流折转的角度一般为多少
度？
在反推力装置中，气流转弯的角度必须很大，至少要大于90度，否则无法产生反推力。

反推力角度在180度到90度之间，所有反推力比正推力小，一般为正推力的百分之五十以上。

41.涡喷发动机热部件最常见的缺陷是什么？
涡轮常见故障是裂纹，其原因是热应力。

42.涡轮叶片连接到涡轮盘上的最佳方法是哪种榫头？为什么涡喷发动机停车
前需要一个冷车阶段？
枞树型榫头。

发动机停后，要有一段冷转，其目的是使涡轮机匣冷却下来之前，使工作叶轮先冷却下来。

43.发动机中的吸音材料是根据什么原理来降低噪声的？
亥姆霍兹共振器原理。

44.涡轮喷气发动机反推力装置的功用。

使排气改变方向。

45.轴流式压气机中一级的增压比大约为多少？
单级增压比：1.15:1~1.35:1。

46.发动机转子上的联轴器的功用是。

让转轴能从涡轮盘的中间几级进行支承，减轻盘的负荷。

47.轴流式压气机喘振时，发动机的表现。

发动机的声音由尖哨转变为低沉;发动机的振动加大; 压气机出口总压和流量大幅度的波动; 转速不稳定,推力突然下降并且有大幅度的波动; 发动机的排气温度升高,造成超温; 严重时会发生放炮,气流中断而发生熄火停车。

因此,一旦发生上述现象,必须立即采取措施,使压气机退出喘振工作状态。

空中停车率是发动机最主要的可靠性指标。

48.发动机转子上用的滚动轴承有哪两大类？
滚珠轴承，滚柱轴承
49.涡轮转子的组成。

涡轮盘，工作叶片。

50.气动喷嘴的优点。

油气混合均匀，供油压力低，工作范围宽，喷雾锥角保持不变。

51.在相同的发动机转速下，进入涡轮的燃气温度越高，涡轮功率就越大。

52.尾喷管按结构分类。

收敛喷管，收敛-扩散喷管。

53.涡轮叶片从叶根到叶尖是扭转的。

54.GE90发动机燃烧室采用双环形燃烧室。

55.压气机增压比的含义。

压气机每级进出口之间的压力比叫级增压比，压气机的增压比是各级增压比的乘积。

56.涡轮效率的概念。

把每公斤燃气在涡轮中膨胀后，所得的涡轮功与在相同的涡轮前温度和落压比下的理想绝热膨胀功的比值，叫做涡轮效率。

57.回流边界概念。

速度逆流向前的气流和顺流气流的边界。

58.稳定燃烧范围。

回流边界附近。

59.燃烧室的常见故障。

局部过热，燃烧室熄火。

60.涡轮的功用。

把燃气的内能转化为机械能，输出能量，驱动压气机和发动机附件。

61.涡轮叶片目前广泛使用的冷却方法。

对流冷却，冲击冷却，气膜冷却。

62.抑制发动机排气噪音的措施。

采用多管式消音喷管、花瓣式消音喷管等提高排气和周围大气的混合速度。

63.轴流式压气机通道形式。

等外径设计，等内径设计，等中径设计。

64.离心式压气机一般包括哪些部件？
离心叶轮，扩压器，集气总管。

65.反推力装置分类。

蛤壳形折流门反推力装置，盾牌式反推力装置，冷气流反推力装置。

66.涡轮做功的大小的因素有哪些？
涡轮落压比，涡轮进口的燃气温度，涡轮效率。

67.压气机转子结构有哪三种形式？
鼓式转子，盘式转子，鼓盘式转子。

68.离心喷嘴的缺点。

单路离心喷嘴的供油量变化范围小；流量低、油压小时雾化效果不理想。

69.涡轮叶片的冷却空气来自哪里？
从压气机出口处通过管道引来。

70.发动机防冰一般采用什么防冰方式？
气热防冰。

71.发动机易结冰的区域。

发动机进气道。

72.涡扇发动机的推进效率较高。

73.随着燃烧室进口气流速度加大，燃烧的稳定范围在扩大。

74.反推力装置可以在飞机着陆后一直使用直到飞机停止滑跑。

75.喘振的概念。

压气机喘振是气流沿压气机轴线方向发生的低频率、高振幅的振荡现象。

76.什么是控制扩散叶型？
经过修整叶型的型线使其表面的扩压程度得到合理的控制，以求实现降低流动损失和扩大稳定工作范围而设计的一种叶型。

77.涡轮的基本组成包括哪些？
涡轮转子：涡轮盘，工作叶片。

涡轮静子：机匣，涡轮导向器。

78.发动机产生的噪音响度与排气速度的关系。

排气速度越快，噪音越响。

79.燃烧室产生的污染物主要有哪些？
未能完全燃烧的燃油（碳氢化合物HC），烟（碳颗粒），一氧化碳（CO），氮氧化物（NOx）。

80.常用的燃油喷嘴主要有哪些？
离心式喷油嘴，气动式喷油嘴，蒸发管式喷油嘴。

81.扩压器有三种，形式哪些？
一级扩压式扩压器，二级扩压式扩压器，突扩式扩压器。

82.单位推力的概念。

发动机推力与流过发动机空气的质量流量的比值。

二、简答题
83.燃烧室有哪些类型，优缺点有哪些？
单管燃烧室：抗变形能力强；维护、检查、更换方便，不需要分解发动机。

其环形截面的利用率低；燃烧室内的流动损失大；高空熄火后，再启动困难。

环管燃烧室：结构比较紧凑, 致使发动机的直径较小；外壳体可以传递扭矩, 从而改善发动机整体刚性, 有利于减轻发动机的结构重量；抗变形能力强；
每个火焰筒都可单独更换。

点火性能较差；燃烧室出口温度场分布不如环形均匀。

环型燃烧室：环形面积利用率高；迎风面积小；重量较轻；点火性能好；总压损失小；出口温度分布能满足要求；结构最紧凑。

结构单薄、制造复杂；
出口温度场的控制困难，研制开发过程中的测试复杂。

84.喷发动机收敛形尾喷管由哪些部件组成，详细说明每一个部件的作用。

排气管安装在涡轮的后面, 与后整流锥形成一个稍有扩张的通道，为燃气提供一个流动通道, 使燃气减速以减小损失。

后整流锥使气流通道由环形, 逐渐变为圆形, 以减小燃气的涡流,减小流动损失。

支板是迫使方向偏斜的气流变为轴向流动,减小涡流,以减小流动损失。

喷口是收敛形的管道,使燃气加速, 以获得较大的推力。

在中介管内燃气减速增压; 在喷口内燃气加速降压。

85.简述反推力装置的主要优点和使用要求。

它比采用机轮刹车效果好，而且工作可靠；反推力装置还可以提高飞机的机动性；当飞机降落时，发现不适宜着陆，只要操作反推力装置，改变反推力为正推力。

操纵灵活，转换时间短；合理选择排气方向，不产生非对称推力；不使高温燃气喷射飞机机体；在高温大负荷的条件下工作可靠；不工作时，不增大阻力，不减少发动机的推力，排气口应良好的封严。

86.分半式机匣的优缺点有哪些，缺点如何克服？
简单易安装、刚性不均。

87.具体写出喷气发动机的分类。

88.说明空气在轴流式压气机内的增压原理？
压气机工作叶栅和静子叶栅都是进口大出口小，空气流过时，速度减小压力增大。

89.进入燃烧室空气分股的作用。

第一股由燃烧室的头部经过旋流器进入, 这股空气占总进气量的20％左右,其功用是与燃油混合, 组成余气系数稍小于1的混合气, 进行燃烧。

第二股由火焰筒侧壁上开的小孔及缝隙进入燃烧室，这股空气占总进气量的80％左右，其功用是:降低空气的流速; 进行补充燃烧；与燃气进行掺混,降低燃气的温度, 控制燃烧室出口处的温度分布，以满足涡轮对温度的要求；冷却火焰筒的外壁，同时冷的空气在火焰筒的内壁形成一个气膜, 将高温燃气与火焰筒的内壁分开而不直接接触, 来冷却保护火焰筒。

90.涡轮叶尖间隙控制的目的和方法。

提高发动机效率。

控制涡轮间隙的方法是控制涡轮机匣的膨胀量，使涡轮间隙保持为最佳值。

91.涡轮叶片的榫头属于哪一类型，有哪些优缺点？
枞树型榫头。

优点: 重量轻: 由于叶片榫头呈楔形, 所以材料利用合理, 接近等强度, 因而这种榫头的重量轻。

强度大, 能承受大的载荷;
在高温下工作对应力集中不敏感:
这种榫头有间隙地插入榫槽内, 允许受热后自由膨胀, 因而, 减小了
叶片和轮缘联接处的应力, 同时可以利用榫头的装配间隙, 通入冷却
空气, 对榫头和轮缘进行冷却。

装拆及更换叶片方便。

发动机工作时，由于温度高及很大的离心力使根部变成刚性连接。

缺点: 加功精度要求高。

容易出现裂纹。

92.说明燃烧室内组织燃烧的过程。

分股进气，促使燃油迅速汽化，组成余气系数合适的混合气，分股进气的一部分空气在燃烧过程中加入燃烧。

93.说明采用放气活门防止喘振的方法和原理？
通过改变空气流量来改变叶轮进口处速度的大小,从而改变相对速度的大小和方向,减小攻角,解决气流分离,达到防喘。

对于前几级，放气门一打开，由于多了一条排气通道，使进气量增大，叶轮进口处绝对速度增大，相对速度进口角变大，攻角变小，解决了在叶背处的分离。

对于后几级，放气门一打开，由于多了一条排气通道，使流量减小，叶轮进口处绝对速度减小，相对速度进口角变小，负攻角变小，解决了在叶盆处的分离。

放气门打开，使一部分已经压缩了的空气排入大气，造成损失。

94.涡轮叶片带冠有什么作用，其优缺点是什么？
优点和作用：减小叶尖处由叶盆向叶背的漏气，降低二次损失，提高涡轮效率；相邻叶冠相互抵紧后可以减小叶片的扭曲变形和弯曲变形，增强叶片刚性提高叶片的震动频率，当叶片产振动时，相邻叶冠间的摩擦可以吸收振动能量，起到减震作用。

缺点：叶片带冠后使叶片的重量增加了，叶冠在叶尖处，旋转时，不但增加了叶身的离心拉伸力，而且也增加了榫头和轮盘的负荷。