航空发动机强度与振动课程教学大纲
《航空发动机强度计算》的多媒体教学-模板
《航空发动机强度计算》的多媒体教学航空发动机强度计算课程是飞行器动力工程专业学生的专业必修课，以航空发动机的旋转零部件为其研究对象，着重分析了转子叶片的静强度和振动分析、轮盘的静强度分析及整机振动与平衡等方面的内容，希望学生通过本课程的学习，掌握零件或部件的工作条件、强度计算的基本理论与方法。
本课程以航空发动机结构、原理及机械振动、理论力学、弹性力学等课程为先修课程，具有显著的多学科交叉的特点。
采用传统的板书教学方法，学生难以对实际结构有形象的认识，教学过程枯燥，不利于学生深入理解力学模型的建立，导致教学效果不理想。
21世纪，人类跨入信息时代，多媒体技术蓬勃兴起，迅速发展，该技术已经在各个领域得到了广泛的应用。
多媒体进入教育领域之后，教学手段、教学方法、课堂教学结构以及教学理论都随之发生了变化。
因此，本人就关于航空发动机强度计算课程中如何更好地利用多媒体教学方法开展了思考，并提出了与传统教学相结合的建议。
一、多媒体教学之优势航空发动机强度计算作为专业必修课，从航空发动机中抽象出叶片、盘等结构，建立模型，开展结构的应力计算和强度分析，较为艰涩、枯燥，采用传统的板书教学模式，教师对于说明复杂的零部件结构和受载形式往往力不从心，此外，传统的教学方法还受到课堂板书时间、教学语言、课堂纪律等不利因素影响，从而影响学生听课的积极性，教学的进度和教学的质量。
与板书教学相比，教师使用多媒体课件时，学生往往会表现出较大的兴趣。
据有关调查统计，同样的内容，视听结合记忆效果比只凭看提高40%，多媒体教学正是实现视听结合的有效手段。
因此，在发动机强度计算的教学过程中，采取多媒体辅助教学可以达到提高教学效率、吸引学生专注度、加深学生理解力等积极的作用。
多媒体教学是指通过计算机把多媒体的符号、文字、公式、图像、声音、动画等各个要素按教学要求进行有机组合，并采用投影屏幕的形式显示出来，结合教师的讲解和引导达到合理教学过程的目的。
强度与振动 课件 Chapter 5
School of Jet Propulsion, BUAA
5
5.2 转子临界转速基本特性
5.2.1 单盘无重轴转子的临界转速 5.2.2 转子系统运转时诸力间关系 5.2.3 转子重心转向
Chapter 5
School of Jet Propulsion, BUAA
cr k m ？？
由临界转速定义 dy 0 ， cr d
e km d 1 2 d 1 4km
m
k
2
k 1 d m 2 m
2
临界转速下的挠度
ymax
d , cr
Chapter 5
School of Jet Propulsion, BUAA
School of Jet Propulsion, BUAA
18
2、计及摩擦阻尼力
投影到OO'线上，力平衡方程为：
m 2 y cos t e cos t d y sin t ky cos t 0 d k 2 y cos t y sin t e 2 cos( t ) m m
刚度k值的大小决定于轴的尺寸、加载点、轴在两支点上的安 装条件及轴的材料
EI
l/2 EI a
EI b
Chapter 5
l/2
l
a
48 EI k 3 l 3EIl k 2 2 a (l a ) 3EI k 2 (a b)a
14
School of Jet Propulsion, BUAA
5.2.2 转子系统运转时诸力间关系
7
2 建立挠曲方程
弹性恢复力： 旋转惯性力：
航空发动机振动监测技术-教学PPT课件
三、振动监测系统的组成 振动监测系统：预处理、报警和结果输出、数据库、 数据采集、数据传输和通信及监测分析。 振动监测过程：振动测量、振动信号处理、故障特征 提取、状态识别。 振动监测系统的主要功能： 1、数据存储与显示。 2、系统的信号分析与处理 3、数据管理
1、振动测量: ①振点：传统做法是振点选择在外部机匣上， 新型发动机振点转移至内部转子支撑点。 ②参数：振动位移、振动速度、振动加速度。
仪 ③ 运用快速傅里叶变换技术的数字式振动信号分析仪。
国外发展较快。 ④ 机载发动机数字式振动监视仪，分析加速度计所测
的信号并生成及存储发动机振幅和相位的数据。波 音、空客、麦道均MICROTRAC的仪器。
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航空发动机振动监测技术
2023最新整Leabharlann 收集 do something一、概述 发动机高低压转子由盘、轴、叶片等零部件组装
而成，在运行时会存在不平衡，因此产生振动信号。 振动信号是发动机状态监控与故障诊断过程中常
见的数据。
二、发动机振动机理及超限的原因 发动机由进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管组 成，涡轮和压气机为旋转部件，连成一体，振动通过 轴承和发动机承力结构传到发动机，引起发动机的振 动。 发动机振动可分为：转子振动、轴承振动、整机振动 等。
2、振动测量方法:
名称 电测法
机械法
原理
优缺点及应用
被测对象振动量转换为 电量
灵敏度高，便于分析， 但易受磁场干扰。目前
最广泛的方法
利用杠杆原理将振动量 放大
抗干扰力强，给工件加 负载，低频大振幅振动
及扭振的测量
光学法
北航强度震动Chapter 6
其是支承零件，如轴承座，机匣，吊挂等。它们作为弹性体产 生的振动或共振都会影响转子的振动，从而影响发动机振动；
B.传感器的位置
a.机匣的自振频率密集，产生各种形式的局部振动或共振的可能 性更大。如果测发动机振动的传感器正好放在机匣振动最大的 部位，则测出的振幅增大。振动传感器最好放在靠近发动机重 心附近的外壳上，使它尽量反映的是发动机重心的振动。 b.位置不同，不同型号发动机不能比较，同型号的发动机也不能 比较 ； c.涡轮处测的值比压气机的大； d.装在飞机上测的值比试车台上的大。
讨论
A.发动机振动的幅值不仅与转子不平衡度有关，还与发动机质
量、转速以及机架的刚性有关，即 B.规定q/m之值是判定发动机振动的标准。在设计新机时，以 所选的值与使用中性能良好的发动机进行比较，来判定所设 计的发动机整机振动性能。 C.统计数据：q=(0.018～0.030)m，单位克·厘米(g·cm)。 D.中小型发动机q值靠近低限；大型发动机靠近高限。q为整个 转子（包括压气机和涡轮）的不平衡度之和。
13 12/16/2013 1:57:36 PM School of Energy and Power Engineering 14
过荷系数更一般的表达式 K
12/16/2013 1:57:36 PM School of Energy and Power Engineering
a n
i 1
m
6.2.2 整机振动的标定
发动机振动时，振动负荷施加于机架上。这种负荷是周期性 变化的，其频率即为发动机转速；负荷最大值为发动机总质 量与振动最大加速度之积，其与发动机重力的比值称为发动 机的过荷系数 通常用K表示： 机的过荷系数，通常用
y0 f (q, m, k , )
航空发动机强度与振动课程补充材料1
补充材料1强度储备强度储备是发动机零件强度可靠性的主要判据。
在确定强度储备时，必须评定发动机零件(元件)的结构强度以及作用力和工作条件。
在实际计算中采用各种强度储备。
按应力的强度储备：max min cr,σσσ=n式中，min cr,σ——断裂应力的最小值；max σ——最大的作用应力。
按寿命或循环数的储备：max min r,t t n t =max min r,N N n N =式中，min r,t , min r,N ——至断裂的时间(寿命)和循环数的最小值；max t , max N ——加载的时间和循环数的最大值。
按寿命或循环数的储备一般远大于按应力的强度储备：m N n n σ=式中，m ——疲劳曲线或持久强度方程中的幂指数(一般12~4=m )。
按力因素的强度储备：max min r,f f n f =max min r,P P n P =max min r,T T n T =式中，min r,f , min r,P , min r,T ——产生断裂的各加载参数(旋转频率、压力或外力、温度)的最小值；max f , max P , max T ——在工作条件下的上述各参数的最大值。
强度储备一般按某一个增长的加载参数确定(此时其他参数保持不变)。
例如根据应力确定强度储备时，应以一定时间或循环数为条件；根据温度计算储备时，应假定除温度之外，其他加载参数保持不变；以此类推。
一般要定出确定量的强度储备。
此时，相应参数的临界(断裂)值和作用值与定量的置信度评定无关。
断裂时的最小参数值可根据材料或零件的技术条件、手册数据，以及试验研究结果等选取。
作用参数(应力等)的最大值根据苛刻的状态选择。
因为强度储备的主要作用之一是作为新建造的并能成功使用的机器可靠性的尺度，所以它的确定条件应是严格规定的。
近年来开始采用统计的强度储备，计算时，对所取的断裂及作用参数给出近似的置信度评定。
断裂因素值根据一批零件(试样)研究试验加以确定，作用参数的最大值也用一系列测量(张量测量等)求得。
航空发动机强度 第1章 叶片强度I(2h)
27
1.2 离心拉伸应力计算
航空发动机结构强度
28
1.2.1 一般公式
P
对i截面（Z=Zi）： Z向
航空发动机结构强度
29
叶片离心力计算：
航空发动机结构强度
30
叶片离心拉伸应力计算的一般公式：
航空发动机结构强度
31
等截面叶片的离心拉伸应力：
航空发动机结构强度
32
1.2.2 离心拉伸应力计算的数值积分方法
静强度 冲击强度 蠕变/持久强度 振动 疲劳 损伤容限
回顾
结构完整性 （Structural Integrity ）
航空发动机结构强度
3
回顾
发动机设计规范
发动机结构完整性大纲
航空发动机结构强
（ENSIP）
回顾
强度设计思想主要经历了如下几个重要发展阶段： （1）上世纪40年代～50年代：静强度和蠕变/持久强 度设计为主； （2）上世纪60年代～70年代：提出疲劳寿命设计思 想（主要针对低循环疲劳问题）； （3）上世纪70年代～80年代：提出损伤容限设计思 想（针对轮盘等关键部件） （4）上世纪90年代以来：开始发展概率/可靠性设计 方法，高循环疲劳问题得到突出重视
航空发动机结构强度
9
1.1 概 述
1.1.1 叶片设计的一般过程 1.1.2 转子叶片的结构特点 1.1.3 转子叶片的工作条件和载荷特点 1.1.4 转子叶片强度计算点的选取 1.1.5 转子叶片强度计算的基本假设和步骤
航空发动机结构强度
10
1.1.1 叶片设计的一般过程
11
风扇/压气机 叶片
变截面
将叶身分成若干段，分别计算每 一段的离心力，然后求和得到总 的离心力。
航空发动机强度与振动课程教学大纲-上海交通大学航空航天学院
《航空发动机强度与振动》课程教学大纲课程基本信息（Course Information）课程代码（Course Code）AV432*学时（Credit Hours）48*学分（Credits）3*课程名称（Course Name）（中文）航空发动机强度与振动（英文）Structural Strength and Vibration of Aircraft Engines课程性质(Course Type)专业选修类授课对象（Audience）本科大三下学期授课语言(Language of Instruction)中文*开课院系（School）航空航天学院先修课程（Prerequisite）工程热力学、空气动力学、推进原理授课教师（Instructor）课程网址(Course Webpage)*课程简介（Description）本课程是航空航天学院的专业选修课。
主要讲授包括：航空发动机结构强度、振动的基础理论和方法；航空发动机叶片强度、轮盘强度、叶片振动、转子动力特性、转子平衡、整机振动和疲劳强度的基本概念、基础理论和分析方法；航空发动机强度与振动的设计准则和一般规律；航空发动机强度与振动测试技术。
通过本课程的学习，使学生掌握航空发动机部件及总体的强度与振动基本概念和分析方法、把握航空发动机结构强度的设计思想、初步掌握航空发动机结构强度设计方法，培养学生分析、处理航空发动机强度与振动实际问题的能力。
*课程简介（Description）This course is a specialized elective course of the School of Aeronautics and Astronautics. Major lectures include: the theory and methods of the structural strength and vibration of aircraft engines; the basic concepts, theory, and methods of the blade strength, wheel strength, blade vibration, dynamic characteristics of rotor, rotor balancing, body vibration and fatigue strength analysis; strength and vibration of aero-engine design criteria and general rules; the experimental technology of strength and vibration tests.Through this course, students will master the basic concept and analysis method of structural strength and vibration of the pieces and overall aircraft engine, grasp the structural strength of aircraft engine design, preliminary master structural strength design method of aircraft engine, grasp the ability of analysis and solving the structural strength and vibration of aircraft engines in the practice.课程教学大纲（course syllabus）*学习目标(Learning Outcomes) 通过本课程的学习，使学生掌握航空燃气涡轮发动机典型结构件及其组合件的强度与振动基本概念和分析方法；培养学生将实际问题抽象为分析模型的能力，掌握力学基本理论、数学方法的具体应用；把握航空发动机结构强度的设计思想，初步掌握航空发动机结构强度设计方法，培养学生分析、处理航空发动机结构件及其组合件强度与振动实际问题的能力。
《航空发动机强度计算》的多媒体教学-模板
《航空发动机强度计算》的多媒体教学航空发动机强度计算课程是飞行器动力工程专业学生的专业必修课，以航空发动机的旋转零部件为其研究对象，着重分析了转子叶片的静强度和振动分析、轮盘的静强度分析及整机振动与平衡等方面的内容，希望学生通过本课程的学习，掌握零件或部件的工作条件、强度计算的基本理论与方法。
本课程以航空发动机结构、原理及机械振动、理论力学、弹性力学等课程为先修课程，具有显著的多学科交叉的特点。
采用传统的板书教学方法，学生难以对实际结构有形象的认识，教学过程枯燥，不利于学生深入理解力学模型的建立，导致教学效果不理想。
21世纪，人类跨入信息时代，多媒体技术蓬勃兴起，迅速发展，该技术已经在各个领域得到了广泛的应用。
多媒体进入教育领域之后，教学手段、教学方法、课堂教学结构以及教学理论都随之发生了变化。
因此，本人就关于航空发动机强度计算课程中如何更好地利用多媒体教学方法开展了思考，并提出了与传统教学相结合的建议。
一、多媒体教学之优势航空发动机强度计算作为专业必修课，从航空发动机中抽象出叶片、盘等结构，建立模型，开展结构的应力计算和强度分析，较为艰涩、枯燥，采用传统的板书教学模式，教师对于说明复杂的零部件结构和受载形式往往力不从心，此外，传统的教学方法还受到课堂板书时间、教学语言、课堂纪律等不利因素影响，从而影响学生听课的积极性，教学的进度和教学的质量。
与板书教学相比，教师使用多媒体课件时，学生往往会表现出较大的兴趣。
据有关调查统计，同样的内容，视听结合记忆效果比只凭看提高40%，多媒体教学正是实现视听结合的有效手段。
因此，在发动机强度计算的教学过程中，采取多媒体辅助教学可以达到提高教学效率、吸引学生专注度、加深学生理解力等积极的作用。
多媒体教学是指通过计算机把多媒体的符号、文字、公式、图像、声音、动画等各个要素按教学要求进行有机组合，并采用投影屏幕的形式显示出来，结合教师的讲解和引导达到合理教学过程的目的。
结构动力特性设计与振动控制教学指导书
航空发动机构造及强度课程实验指导书艾延廷赵永健编沈阳航空工业学院2006 年 6 月前言航空发动机构造及强度是飞行器动力工程专业的骨干专业课程，主要讲授航空发动机主要部件及典型结构，讲授整机及叶片、轮盘等部件的强度振动分析和计算方法，最后讲授航空发动机转子临界转速，航空发动机结构完整性等方面的内容。
轮盘和叶片是航空发动机中的典型部件和零件，研究轮盘应力分布规律、叶片振动振型及固有频率等参数的测量和分析，是航空发动机设计、研制中的关键技术，因此本课程开设“旋转圆盘应力实验”和“叶片振动应力测试实验”两个实验具有代表性，对有关课程的学习具有较好的支撑作用。
本实验指导书是配合该课程实验而编写的。
“旋转圆盘应力实验”是必做实验。
实验的目的是测出等厚、等温、空心、无外载的圆盘旋转时的径向及周向应力沿半径的分布规律，并与计算结果对比分析。
通过实验使学生掌握旋转件应力测试及分析方法；学会使用旋转圆盘应力实验的设备及仪器。
“叶片振动应力测试实验”是综合型、必做实验。
内容为测量并分析等截面叶片弯曲振动及扭转振动的自振频率、振型；验证固有频率计算理论。
该实验的目的是使学生加强对叶片振动理论的理解；掌握叶片振动实验的激振和拾振方法，学会使用李沙育图形法判断叶片共振状态的方法。
通过该实验可使学生进一步理解叶片振动理论，掌握叶片振动的实验研究方法。
本课程实验要求学生进行实验预习，预先掌握INV306D(M)智能信号采集处理分析仪的使用方法，认真回答实验思考题。
目录实验1 旋转圆盘应力实验 (1)1. 实验目的 ............................................................................................................................ 1`2. 实验原理 (1)3. 实验仪器设备 (3)4. 实验步骤 (4)5. 思考题 (4)6. 实验报告要求 (4)实验2 叶片振动应力测试实验 (7)1. 实验目的 (7)2. 实验原理 (7)3. 实验仪器设备 (10)4. 实验步骤 (11)5. 思考题 (13)6. 实验报告要求 (13)实验1 旋转圆盘应力实验1. 实验目的（1） 了解旋转圆盘应力实验的设备和方法，掌握应用电阻应变片测量旋转圆盘离心应力的实验原理和实验技术。
航空航天领域中的振动测试 课设报告
《航空测试系统》课程设计报告课题：航空航天中的振动测试技术时间：2011年11月2日目录第一章引言第二章振动测试的使用设备第三章振动测试的方法及原理第四章振动测试的分类第五章振动传感器转换原理第六章振动测试的发展与前景第七章参考文献第一章引言一、进行“振动测试”的原因为了确保飞行器能够适应太空环境，在奔赴发射场前，它们都需要经过一系列科学、严格、全面的“体检”。
科技工作者常常采用各种先进的测试手段，模仿飞行器从发射升空到太空飞行的各种环境，通过振动试验、噪声试验、真空热试验、泄复压试验等对其进行详细的“体检”，并对发现的各种问题进行分析与排查。
统揽世界各国的航空航天史，大多数的火箭发射失利，都是由于振动隐患引发了故障，只要能克服这个难题，就能保障火箭顺利升空。
因为航天器发射时，需要巨大的推动力，但同时这巨大的力量也会产生巨大的振动，所谓“地动山摇”也不过如此了。
因此航天器一定要能够经受住巨大的振动，才能保障不发生故障。
为了解决这一问题，人们需要在航天器发射前，对它进行振动测试，看看它是否能够经受的住巨大的振动所带来的破坏。
二、“振动测试”的基本内容对航天器进行振动测试，有两方面需要考虑，这两方面也是航天器成功发射必须经受的两大考验。
一是力学试验，包括几十万个零部件，也包括安装后的整体。
如果航天器不能经受的住极端振动，那么很可能会在升空后出现发热、疲劳等故障。
二是气象试验，太空气象环境和地球上并不一样，可能会极端恶劣复杂，因此航天器必须要经受气象试验。
第二章振动测试的使用设备一、“振动台”简介振动试验是贯穿整个航天器测试始末的，这还需要足够强大的振动仪器。
电动式振动台是目前使用最广泛的一种振动设备。
它的频率范围宽，小型振动台频率范围为0～10kHz，大型振动台频率范围为0～2kHz；动态范围宽，易于实现自动或手动控制；加速度波形良好，适合产生随机波；可得到很大的加速度。
二、振动台基本原理电动式振动台是根据电磁感应原理设计的，当通电导体处在恒定磁场中将受到力的作用，当导体中通以交变电流时将产生振动。
《课程名称：振动力学》课程教学大纲(本科)
课程名称：振动力学Fundamentals of Vibrations课程代码：24410079学分：3学时：48 （课堂教学学时：48；实验学时：0；上机学时：0；课程实践学时：0）先修课程：理论力学、材料力学、常微分方程、偏微分方程适用专业：工程力学教材：《振动力学》，谢官模，国防工业出版社，2011年第2版一、课程性质与课程目标（一）课程性质振动是自然界最普遍的现象之一。
大至宇宙，小至原子粒子，无不存在着振动。
人类本身也离不开振动：心脏的搏动，耳膜和声带的振动等。
工程中的振动更是比比皆是，例如：建筑结构和桥梁在风或地震载荷下的振动，机械系统运行中所产生的振动，刀具切削过程中的振动，飞机机翼的颤振等等。
振动力学借助于刚体力学与变形体力学的许多基本原理和方法、物理学的许多基本原理以及大量的数学工具，探讨各种振动现象的机理，描述和阐明振动的基本力学与物理规律，以便克服振动的消极有害的因素，利用其积极有利的因素，为合理解决实践中遇到的各种振动问题提供理论依据。
该课程是工程力学专业的一门主要专业基础课。
其任务是使学生掌握固有频率、振型及振动响应等基本概念及常用的求解方法，为学习有关后继课程准备必要的基础，并为将来学习和掌握新的科学技术创造条件；使学生初步学会应用振动力学的理论和方法分析、解决工程实际问题。
（二）课程目标课程目标1:掌握离散系统和连续体系统振动方程建立的方法；课程目标2：掌握振动力学固有频率、周期、阻尼、振型等的基本概念，以及会采用经典的方法求解固有频率、振型与强迫振动响应；课程目标3：掌握数值计算大型结构的固有频率、振型与强迫振动响应的常用方法的数学原理, 并采用数学软件编写程序进行数值运算；课程目标4：了解隔振与测振的基本原理。
（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点3、4、5、6,对应关系如下：课程目标1:掌握工程力学所需的数学、物理学等基本内容，了解机械工程、材料工程等相关领域的基础知识和挑战，初步具备从中提炼关键力学问题并利用基本力学思维和方法解决问题的能力。
航空发动机强度与振动--课程设计
航空发动机强度与振动课程设计报告姓名：肖庭文专业：飞行器动力工程班级：080141H指导教师：李书明（教授）但敏二0一一年十一月题目及要求题目 基于ANSYS 的叶片强度与振动分析1.叶片模型把叶片简化为根部固装的等截面悬臂梁。
叶片模型如右图所示，相关参数如下：叶片长度：0.04m 叶片宽度：0.008m叶片厚度：0.002m叶根截面距旋转轴的距离为0.16m 材料密度：3m /kg 7900弹性模量：a11P 10.12泊松比 ： 0.32.叶片的静力分析（1）叶片在转速为5000rad/s 下的静力分析。
要求：得到von Mises 等效应力分布图，并对叶片应力分布进行分析说明。
3.叶片振动的有限元分析（1）叶片静频计算与分析要求：给出1到10阶的叶片振型图，并说明其对应振动类型。
（2）叶片动频计算与分析要求：计算出叶片在转速为1000rad/s ，2000rad/s,4000rad/s,8000rad/s,10000rad/s 下的动频值，用表格形式表示。
（3）共振分析要求：根据前面的计算结果，做出叶片共振图（或称Campbell 图），找出叶片的共振点及共振转速。
4. 按要求撰写课程设计报告说明：网格划分必须保证结果具有一定精度。
各输出结果图形必须用ANSYS 的图片输出功能，不允许截图。
课程设计报告基于ANSYS 的叶片强度与振动分析1.ANSYS 有限元分析的一般步骤 （1）前处理前处理的目的是建立一个符合实际情况的结构有限元模型。
在Preprocessor 处理器中进行。
包括：分析环境设置（指定分析工作名称、分析标题）、定义单元类型、定义实常数、定义材料属性（如线弹性材料的弹性模量、泊松比、密度）、建立几何模型（一般用自底向上建模：先定义关键点，由这些点连成线，由线组成面，再由线形成体）、对几何模型进行网格划分（分为三个步骤：赋予单元属性、指定网格划分密度、网格划分）在本课程设计中，先在Preferences 中定义了所要研究的对象是structural （结构），然后在Preprocessor 中定义材料的类型为structural solid->Brick 8node 45，再设定材料密度为DENS=7900kg/m 3，弹性模量为EX=a11P 10.12 ，泊松比为PRXY=0.3 。
《航空发动机原理》课程教学大纲
《航空发动机原理》课程教学大纲课程名称：航空发动机原理/Theory of Aeroengine学时：64 学分：4 讲课学时：64 上机/实验学时：0 考核方式：考试先修课程：《航空概论》，《空气动力学》适用专业：交通运输（航空机务工程）开课院系：交通运输（航空器械维修系）教材：彭泽琰. 航空燃气轮机原理. 北京：国防工业出版社. 2001.8主要参考书：杜声同，航空燃气轮机燃烧与燃烧室，西安：西北工业大学出版社. 1995.12林基恕. 航空燃气涡轮发动机机械系统设.北京：航空工业出版社. 2005.7一、课程性质和任务本课程教学大纲是根据交通运输（航空机务工程）本科学生的专业要求和教学计划编制，其课程性质是飞行技术专业学生必修的学科专业基础课之一。
根据本专业的课程设置要求,课程主要包括热力学和气动力学基础，航空活塞式发动机原理和燃气涡轮发动机原理等内容。
本课程的主要教学任务是使学生系统地了解和掌握燃气涡轮发动机的工作原理,包括各主要部件（进气道和风扇、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管）的结构特点、性能指标、系统特性和工作原理。
通过本课程的学习可以为学生毕业后更好的从事机务工作奠定理论基础。
二、教学内容和基本要求第一章热力学和气动力学基础1.教学内容（1）工程热力学基础（2）空气动力学基础2.教学要求（1）掌握气体状态参数、气体状态方程、热力学第一定律、热力过程、热力学第二定律、热力循环等热力学基础知识。
（2）掌握气体性质、基本概念、基本方程、临界和滞止参数、膨胀波和激波等空气动力学基础知识。
3.重点难点（1）热力学第一定律和第二定律；（2）膨胀波、激波知识。
第二章航空活塞式发动机1.教学内容（1）航空活塞式发动机的组成和工作原理（2）航空活塞式发动机性能参数（3）航空活塞式发动机的工作系统（4）航空活塞式发动机的转速调节（5）航空活塞式发动机的特性2.教学要求（1）掌握航空活塞式发动机的组成和工作原理（2）了解航空活塞式发动机性能参数（3）了解航空活塞式发动机的工作系统（4）掌握航空活塞式发动机的转速调节原理（5）掌握航空活塞式发动机的特性3.重点难点（1）航空活塞式发动机的组成和工作原理（2）航空活塞式发动机的转速调节原理第三章燃气涡轮发动机概述1.教学内容（1）燃气涡轮发动机的特点和分类（2）典型燃气涡轮动力装置（3）推力计算2.教学要求（1）了解燃气涡轮发动机的特点和分类（2）了解燃气涡轮发动机的基本组成和工作（3）掌握布莱顿循环（4）掌握推力计算的方法3.重点难点（1）布莱顿循环（2）推力计算第四章发动机的部件工作1.教学内容（1）进气道（2）压气机（3）燃烧室（4）涡轮（5）尾喷管2.教学要求（1）掌握进气系统的功用与要求，亚音速进气道和超音速进气道（2）掌握轴流式压气机的基本工作原理，包括压气机的基元级以及压气机级的工作情况，以及压气机的喘振问题和防喘措施。
发动机强度与振动 - 哈工大能源动力实验教学中心
《发动机强度与振动》课程教学设计
开课实验室：能源学院实验中心（专业）课程总学时： 42
课程名称：发动机强度与振动课程编号：08S1024240
实验学时： 6 上机学时： 0
面向专业：飞行器动力工程实验类别：专业课实验
开课学期：
一、实验教学的指导思想和教学目的
1．指导思想：共振是发动机故障的重要原因，避开共振是保障透平机械安全运行的基本要求，为了避开共振必须了解机械零部件的固有振动频率。
理论计算是获取固有振动频率的主要方法。
由于实际发动机的复杂性及其边界条件的不确定性，理论计算的结果往往误差较大，因此用实验法测定叶片的固有频率和转子的临界转速成为必不可少的手段。
2．教学目的：通过实验，培养学生的动手能力，掌握叶片振动测量和转子振动测量的基本方法。
二、实验教学的基本要求
１．要求学生掌握每一个实验原理、方法、步骤；
２．要求学生能认真完成实验，并对实验所得到的数据进行相应的处理；且必修实验需交实验报告；
3．要求对实验指导书中所提出的问题加以思考，开发学生的创造性思维。
三、实验教材
《发动机强度与振动》实验指导书
四、实验考核
1．实验考核成绩占课程总成绩的15%，以实验报告的成绩为准；
2．实验缺席者每次扣5分。
五、实验项目表。
北航强度震动Chapter 3
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School of Energy and Power Engineering
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叶片失效—实例
RB211高压3级叶片掉 块
叶片失效—实例
PW4185-3 高压 5 级转 子叶片叶尖掉块
PW4052发动机压气机叶片失效
12/16/2013 1:35:28 PM School of Energy and Power Engineering 7 12/16/2013 1:35:28 PM School of Energy and Power Engineering 8
力平衡： 力矩平衡： 惯性力： 梁弯曲：
Q Q dx qdx 0 q x x
等截面梁(叶片)： A、I为常数，E、ρ也为常数
4 y A 2 y 0 y ( x, t ) y 0 ( x) cos t x 4 EI t 2
M Q 1 M dx (Q )dx qdx dx 0 Q x x 2 x
航空发动机强度与振动
Structural Stressing and Vibration in Ai Aircraft ft Gas G Turbine T bi Engines E i 第三章 叶片振动 Chapter 3 Blade Vibrations
能源与动力工程学院 School of Energy and Power Engineering
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School of Energy and Power Engineering
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3.1 基本定义和术语
3.1.1 概述 3.1.2 叶片振动特性
飞行器结构振动课程教学大纲
课堂
计算
熟练掌握
考试/作业
多自由度体系
12
课堂
计算、编程
熟练掌握
考试/作业
分布参数体系
12
课堂
计算
熟练掌握
考试/作业
结构振动测试基本原理
4
课堂/实验
调研
理解
考试/作业
随机振动
4
课堂
计算
理解
考试/作业
气动弹性力学基础
4
课堂
计算
理解
考试/作业
*考核方式(Grading)
作业50%，考试40%，出勤10%
课程教学大纲（CourseSyllabus）
*学习目标(Learning Outcomes)
1．掌握单自由度系统的自由振动、周期载荷和冲击载荷下的响应分析。（B1，B2，B3，B6.1.3，B6.2.1，B6.2.2，B6.2.3）
2．掌握多自由度系统的运动方程建立方法、振动频率、振型和自由振动的求解。（B1，B6.1.3，B6.2.1，B6.2.2，B6.2.3）
飞行器结构振动课程教学大纲
课程基本信息（Course Information）
课程代码
（Course Code）
AV427
*学时
（CreditHours）
48
*学分
（Credits）
3
*课程名称
（Course Name）
飞行器结构振动
Vibration of Aircraft Structure
课程性质
*课程简介（Description）
Vibration is a phenomenon inherent in mechanical systems. Vibrations in the aircraft structure can affect human comfort, accelerate structural fatigue, and reduce the accuracy of the instrument. In severe cases, structural damage and flight control system failure can result. Therefore, structural vibration problems are an unavoidable problem in the design of aircraft structures. "Aircraft Structural Vibration" is aprofessional elective course for aerospace engineering majors. The prerequisite courses are mainly theoretical mechanics, material mechanics and structural mechanics.The main contents of this course include: single-degree-of-freedom system motion equation and response, multi-degree-of-freedom system motion equation and response, vibration natural mode,distributedparameter systems,random vibration, vibration test method, aeroelasticityfoundation.Through the study of this course, students can master the principle of structural vibration, establish the vibration model of typical system, calculate the frequency and response, understand the vibration problems and solutions in the structural engineering of aircraft, understand the basic vibration test method, andapplication toaircraftdesign. Then students will havethe foundation for researchonaircraftstructural design.
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《航空发动机强度与振动》课程教学大纲课程基本信息（Course Information）
课程代码（Course Code）AV432
*学时
（Credit Hours）
48
*学分
（Credits）
3
*课程名称（Course Name）（中文）航空发动机强度与振动
（英文）Structural Strength and Vibration of Aircraft Engines
课程性质
(Course Type)
专业选修类
授课对象
（Audience）
本科大三下学期
授课语言
(Language of Instruction)
中文
*开课院系
（School）
航空航天学院
先修课程
（Prerequisite）
工程热力学、空气动力学、推进原理
授课教师（Instructor）
课程网址(Course Webpage)
*课程简介（Description）本课程是航空航天学院的专业选修课。
主要讲授包括：航空发动机结构强度、振动的基础理论和方法；航空发动机叶片强度、轮盘强度、叶片振动、转子动力特性、转子平衡、整机振动和疲劳强度的基本概念、基础理论和分析方法；航空发动机强度与振动的设计准则和一般规律；航空发动机强度与振动测试技术。
通过本课程的学习，使学生掌握航空发动机部件及总体的强度与振动基本概念和分析方法、把握航空发动机结构强度的设计思想、初步掌握航空发动机结构强度设计方法，培养学生分析、处理航空发动机强度与振动实际问题的能力。
*课程简介（Description）
This course is a specialized elective course of the School of Aeronautics and Astronautics. Major lectures include: the theory and methods of the structural strength and vibration of aircraft engines; the basic concepts, theory, and methods of the blade strength, wheel strength, blade vibration, dynamic characteristics of rotor, rotor balancing, body vibration and fatigue strength analysis; strength and vibration of aero-engine design criteria and general rules; the experimental technology of strength and vibration tests.
Through this course, students will master the basic concept and analysis method of structural strength and vibration of the pieces and overall aircraft engine, grasp the structural strength of aircraft engine design, preliminary master structural strength design method of aircraft engine, grasp the ability of analysis and solving the structural strength and vibration of aircraft engines in the practice.
课程教学大纲（course syllabus）
*学习目标(Learning Outcomes) 通过本课程的学习，使学生掌握航空燃气涡轮发动机典型结构件及其组合件的强度与振动基本概念和分析方法；培养学生将实际问题抽象为分析模型的能力，掌握力学基本理论、数学方法的具体应用；把握航空发动机结构强度的设计思想，初步掌握航空发动机结构强度设计方法，培养学生分析、处理航空发动机结构件及其组合件强度与振动实际问题的能力。
*教学内容、进度安排及
要求
(Class Schedule
& Requirements)
教学内容学时教学方式作业及要求基本要求考查方式绪论
2
课堂教学
每次课堂教
学后有课外
作业，对共
性问题进行
集中讲解
课前预习
自学，课
堂随机提
问；然后
对重、难
点进行讲
解；课堂
教学中融
入小组讨
课堂随机
提问；小测
验
航空发动机
结构强度与
振动基础理
论和方法
6
航空发动机
叶片强度、轮
盘强度、叶片
振动、转子动
力特性、转子
平衡、整机振
动和疲劳强
度的基本概
念、基础理论
和分析方法
20
航空发动机
强度与振动
的设计准则
和一般规律
10
航空发动机
强度与振动
测试技术
6
航空发动机
可靠性
4
*考核方式(Grading) 最终成绩由平时作业、课堂表现、小组大作业、结业考试成绩组合而成。
各部分所占比例如下：
平时作业和上课参与程度：10%。
主要考核对知识点的掌握程度、口头及文字表达能力。
小组大作业及报告讨论：30%。
主要考核分析解决问题、创造性工作、处理信息、口头及文字表达等方面的能力。
考试：60%。
主要考核对航空发动机强度与振动基本知识的掌握程度。
*教材或参考资料(Textbooks & Other Materials) 《航空发动机强度振动测试技术》，李其汉、胡壁刚，北京航空航天大学出版社，1995年
其它（More）
备注（Notes）。