航空发动机构造

航空发动机构造课堂测试-11.航空发动机的研究和发展工作具有那些特点？技术难度大；周期长；费用高2.简述航空燃气涡轮发动机的作用。

是现代飞机与直升机的主要动力（少数轻型、小型飞机和直升机采用航空活塞式发动机），为飞机提供推进力，为直升机提供转动旋翼的功率。

3.航空燃气涡轮发动机包括哪几类？民航发动机主要采用哪种？涡喷、涡桨、涡扇、涡轴、桨扇、齿扇等；涡扇。

4.高涵道比民用涡扇发动机的涵道比范围是多少？5-12课堂测试-21．发动机吊舱包括（进气道）、（整流罩）和（尾喷管）等。

2．对于民用飞机来说，动力装置的安装位置应该考虑到以下几点：不影响进气道的效率；排气远离机身；容易接近，便于维护3．在现代民用飞机上，发动机在飞机上的安装布局常见的有（翼下安装）、（翼下吊装和垂直尾翼安装）和（机身尾部安装）。

4．发动机安装节分两种：（主安装节）与（辅助安装节）。

前者传递轴向力、径向力、扭矩，后者传递径向力、扭矩。

一般主安装节装于（温度较低，靠近转子止推轴承处的压气机或风扇机匣上）上，辅助安装节装于（涡轮或喷管的外壳上）上。

5．涡轮喷气发动机的进气道可分为（亚音速）进气道和（超音速）进气道两大类。

我国民航主要使用亚音速飞机，其发动机的进气道大多采用（亚音速）进气道。

6．通常在涡轮喷气和涡轮风扇发动机上采用（热空气）防冰的方式，在涡轮螺旋桨发动机上采用（电加热）防冰，或是两种结合的方式。

7．对于涡轮螺旋桨发动机来说，需要防冰的部位有（进气道）、（桨叶）和（进气锥）。

8．为了对吊舱进行通风冷却，一般把吊舱分成不同区域，各区之间靠（防火墙）隔开，以阻挡火焰的传播。

9．发动机防火系统包括（火情探测）、（火情警告）和（灭火）三部分。

课堂测试-31.现代涡轮喷气发动机由（进气道）、（压气机）、（燃烧室）、（涡轮）、（尾喷管）五大部件和附件传动装置与附属系统所组成。

2.发动机工作时，在所有的零部件上都作用着各种负荷。

根据这些负荷的性质可以分为（气动）、（质量）和（温度）三种。

3.航空燃气涡轮发动机主轴承均采用（滚动）轴承，其中（滚棒轴承）仅承受径向载荷，（滚珠轴承）可承受径向载荷与轴向载荷。

4.转子上的止推支点除承受转子的（轴向）负荷、（径向）负荷外，还决定了转子相对于机匣的（轴向）位置。

因此每个转子有（一）个止推支点，一般置于温度较（低）的地方。

5.压气机转子轴和涡轮转子轴由（联轴器）连接形成发动机转子，分为（柔性联轴器）和（刚性联轴器）。

其中（柔性联轴器）允许涡轮转子相对压气机转子轴线有一定的偏斜角。

6.结合图3.9，简述发动机的减荷措施有哪些？这些措施是否会减少发动机推力？减荷措施：1）将压气机转子与涡轮转子作成刚性联接或用可以传递轴向力的联轴器联接。

2）B腔通大气3）A腔引入高压气体采用减荷措施减少的是作用在转子或者滚动轴承上的轴向力，不会减少发动机推力。

7.图3.20和图3.21分别为JT9D和PW4000发动机的转子支承方案简图。

试回答以下问题：(1) 写出各转子支承方案代号，并指出止推支点的序号。

(2) 对两支承方案进行对比，分析各自特点。

（1）支承方案代号及止推支点：JT9D低压转子：0-1-1，1为止推支点（2分）JT9D高压转子：1-1-0，2为止推支点（2分）PW4000低压转子：0-2-1，1为止推支点（2分）PW4000高压转子：1-1-0，3为止推支点（2分）（2）支承方案特点：a. JT9D低压转子采用两支点支承方案，结构简单，但因低压轴有近3米长，两支点跨距太大，转子刚性较差，易于变形而造成转子与机匣相碰，使发动机性能衰退变快。

（1分）b. PW4000发动机低压转子在风扇后滚珠轴承后面增加一个滚棒轴承，刚性增加，不易变形、振动。

（1分）课堂测试-41.装于发动机转子上的轴承，一般称为发动机（主轴承），以与（附件传动）中采用的轴承相区别。

2.滑油供入轴承的方法有两种：（侧向喷射）和（环下供油）。

3.一个支点采用双排滚珠轴承的关键问题在于如何保证（如何保证两个轴承同时承受轴向负荷），而且（承荷均匀）。

4.发动机工作时，转子的不平衡力通过支承结构传给机匣，使发动机产生振动。

减振结构一般有（挤压油膜）和（弹性支座）。

5.封严装置的作用是什么？常用的封严装置有哪几种形式？功用：防止滑油从发动机轴承腔漏出，控制冷却空气流和防止主气流的燃气进入封严腔。

类型：篦齿式、涨圈式、浮动环式、液压式、石墨、刷式等。

6.以上为RB211涡扇发动机的结构简图，分析该发动机的承力系统包括了哪几种承力框架？1、2号支点：中压压气机进口导流叶片、风扇出口整流叶片3、4、5号支点：中、高压压气机间中介机匣（铸造机匣）6、7号支点：高、中压涡轮间的中压涡轮导向器内的承力构件8号支点：低压涡轮后轴承机匣7.简述采用双层机匣的优势。

外层机匣作为承力壳体，内层机匣作为包容气流的外壳，形成气流通道。

既能保证承力的可靠性，又能保持气流通道的完整性，使叶尖间隙容易保持均匀，提高发动机效率。

课堂测试-51.根据压气机的结构形式和气流的流动特点，压气机可分为（离心式）和（轴流式）两种。

2.轴流式压气机由（静子）和（转子）两部分组成。

3.轴流式压气机转子一般由（叶片）、（轮盘（鼓筒））、（轴）和一些连接件所组成。

4.在鼓盘混合式转子中，盘、鼓和轴的连接类型可分为（不可拆卸式）和（可拆卸式）两种。

5.工作叶片主要由（叶身）和（榫头）两部分组成。

6.轴流式压气机静子是压气机中不转动的部分，由（机匣）和（静子叶片）组成。

7.静子叶片的安装包括（直接固定）和（间接固定）两种方案。

8.轴流式压气机的防喘方法有：（压气机的中间级放气机构）、（可调进口导流叶片和静子叶片）、（可变弯度的进口导流叶片）、（进气处理机匣）和（多转子结构设计）。

9.轴流式压气机转子的基本结构类型有哪些？各有什么特点？轴流式压气机转子的基本结构形式：鼓式、盘式和鼓盘混合式。

特点如下：a. 鼓式转子：结构简单、零件数目少、加工方便；抗弯刚性好；强度差。

转子圆周速度受限制，应用较少。

b. 盘式转子：强度好；抗弯刚性差，易产生振动。

只用在单盘或小流量压气机上。

c. 混合式转子：抗弯刚性好，强度高，应用广泛。

10.轴流式压气机转子叶片的榫头分为哪几种类型？各有什么特点？销钉式榫头、燕尾形榫头和枞树形榫头。

特点：a. 销钉式榫头：不用专用设备加工，有减振、自位作用；尺寸和重量大，承载能力较低。

较少采用。

b. 燕尾形榫头：尺寸小、重量轻、结构简单、装拆容易。

应用广泛。

c. 枞树形榫头：尺寸小、重量轻、强度高、装拆容易；应力集中严重，加工工艺性差。

压气机上较少采用，广泛用在涡轮上。

11.压气机的中机匣有哪两种结构？各有什么特点？分半式和整体式（整环式）。

特点：分半式：刚性好，装配维修性好；机匣的周向刚性较差，重量较大。

整体式：重量轻，加工量少，周向刚性均匀，但是压气机的装配较复杂，一般要求转子是可拆卸式的。

在压气机级数较少的情况下，常常采用整环式。

课堂测试-61.燃烧室位于压气机和涡轮之间，其功用是使高压（空气）与燃油混合、燃烧，将（化学）能转变为（热）能，形成高温高压的（燃气）。

2.扩压器安装在（压气机）和（燃烧室）之间，其通道是（扩张）形的。

它的功用是使气流速度（下降），为燃烧室内的稳定燃烧创造条件。

3.燃烧室火焰筒筒壁目前都采用（气膜）冷却方式。

4.旋流器装在火焰筒的前端，其作用是使高温燃气在火焰筒头部产生（低速回流区），以稳定火焰。

有（叶片式）和（非叶片式）两种形式。

5.发动机的点火装置可分为（直接点火）和（间接点火）两种。

6.分管燃烧室中，（联焰管）的功用是传播火焰以及均衡各火焰筒的压力。

7.燃烧室是发动机的重要部件之一。

请回答以下问题：(1) 燃烧室为满足基本功能而采用的措施包括哪些？(2) 根据主要构件的结构形式，燃烧室分为哪几类？简述其结构特点。

(3) 现代燃气涡轮发动机普遍采用哪种结构形式的燃烧室？解答：（1）燃烧室采用的基本措施：a. 空气分股；b. 形成低速区和回流区；c. 在燃烧室区内形成非均一的混合气（2）根据主要构件的结构形式，燃烧室分为分管燃烧室、联管燃烧室和环形燃烧室。

结构特点：a. 分管燃烧室：由若干个单管燃烧室组成，每个单管燃烧室由一个管形的火焰筒及其外围单独的外壳组成，沿发动机圆周均匀地分布，各个单管燃烧室之间用联焰管联通，传播火焰和均衡压力。

b. 联管燃烧室：燃烧室的内、外壳体构成环形气流通道，若干个管式火焰筒，沿圆周均匀安装在环形气流通道里，相邻火焰筒燃烧区之间用联焰管联接。

在每个火焰筒前安装有旋流器、喷油嘴，通常只在两个火焰筒上装有点火装置。

c. 环形燃烧室：燃烧室的内、外壳体构成环形气流通道，通道内安装一个由内、外壁构成的环形火焰筒，因而燃烧是在环形的燃烧区和掺混区进行的。

（3）现代涡轮燃气发动机普遍采用环形燃烧室。

8.燃烧室中喷油嘴的作用是什么？常用的喷油嘴有哪几种形式？各有什么特点？（1）喷油嘴的功用是将燃油雾化（或汽化），加速混合气的形成，保证稳定燃烧和提高燃烧效率。

（2）类型：离心式喷油嘴、气动式喷油嘴、蒸发管式喷油嘴、甩油喷嘴（亦称甩油盘）。

（4分）（3）特点：a. 离心式喷油嘴：工作可靠，有较好的雾化质量。

但雾化质量与供油量（供油压力）有关，需采用双路喷嘴保证不同供油量下的雾化。

b. 气动式喷油嘴：气动喷嘴不要求很高的供油压力，燃烧室出口温度场分布比较均匀、稳定；仅用单管供油。

缺点是由于油气充分掺混，贫油熄火极限大大降低，使燃烧室稳定工作范围变窄；在起动时，气流速度较低，压力较小，雾化不良。

c. 蒸发管式喷油嘴：具有气动喷嘴类似的优点，燃烧效率较高，不冒烟，出口温度场较稳定。

缺点是燃烧室稳定工作范围较窄，蒸发管本身冷却困难；管内预混油气存在自燃问题；需要辅助起动供油系统等缺点。

d. 甩油喷嘴：甩油喷嘴在高转速、小流量的折流环形燃烧室中得到采用。

甩油喷嘴燃油雾化是转速的作用，不受燃油流量的影响。

课堂测试-71.按气流流动方向是否和涡轮旋转轴轴线方向大体一致，涡轮可分为（轴流式）和（径流式）两类。

目前航空燃气涡轮发动机上多采用（轴流式）涡轮。

2.多级轴流式涡轮的转子多采用（鼓盘混合式）转子，而（鼓式）转子在涡轮中基本不用。

3.为保证涡轮的工作叶片在高温、高负荷下可靠工作，当前一方面不断研制新的（耐高温）材料，另一方面不断发展各种（冷却）技术。

4.轴流式涡轮工作叶片一般由（叶身）、（榫头）及（中间叶根）三部分组成。

5.和压气机工作叶片相比，涡轮工作叶片的叶身厚度（较大），弯曲程度（较大），截面积沿叶高的变化（较急剧）。

6.涡轮叶片分为（带冠）和（不带冠）的两种，（不带冠）的叶片常用于高速转子。