结构分析复习总结

1、第三，四代发动机的基本特点

第三代战斗机所用发动机大多是七十年代以后开始研制的，发动机推重比大于8.0；其主要特点是，起初的性能指标选取的偏高，在工艺过程中使用了大量新技术、新材料和新结构，缺少相应的可靠性、耐久性验证。致使在使用中出现了大量可靠性问题甚至影响到飞机的飞行。使第三代发动机的研制、改型时间较长。在近三十年的使用过程中出现了大量的改进型号，同时也使航空发动机的设计标准和方法有了质的变化。

第四代发动机特点：具有超音速巡航能力；推重比大于10.0，采用矢量喷管，为飞机提供短距起落和非常规机动能力；具有隐身能力；加力推重比提高20％典型战机：F-22“猛禽”；EFA2000(EFA)

2、高涵道比涡扇发动机未来发展方向和主要特征

主要特征：高涵道比的涡扇发动机具有耗油率低、噪声低、排气污染小的特点，所以十分适合在大型民航客机上使用。然而，高涵道比也会带来一些缺陷，主要是排气速度和单位推力的下降，引起发动机迎风面积增加，推重比降低，这样就会影响飞机的机动性。

发展方向：提高发动机性能、可靠性与耐久性，提高发动机动力，多公司合作研制，进行大量严格的试验，追求高的经济性，留有大的温度裕度，广泛应用先进技术。

在大涵道比风扇发动机风扇设计要求是什么？现代发动机上是如何设计的？

设计要求：1）较好的抗外物打伤能力；2）抗腐蚀性能好；3）风扇的整体重量不能太大；4）风扇产生的噪音不能太大；5）较好的包容措施；6）防止低压轴折断、风扇飞出措施；7）抗振动，特别是抗颤振性能好；8）较好的强度设计。如：GE90；GE90的风扇是当前世界上直径最大的。1）叶片采用宽弦设计，有助

于提高强度、降低振动、2）风扇采用了小增压比（1.5）、低叶尖切线速度的设计，有助于获得较好的抗鸟撞击能力与低的噪音值；3）GE90上采用可符合材料风扇叶片，GE90的风扇轮盘做成多盘的盘鼓混合式轮盘，能够降低风扇整体重量，提高抗振动，抗颤振性能好。

3、推重比8涡扇发动机总体结构特点

普惠PW—100，低压转子采用1-1-1支承方案，高压转子采用1-1-0支承方案，整个发动机有5个支点，4个承力框架，分别是进气机匣，中介机匣，扩压器机匣和涡轮后承力机匣，转子系统由3级风扇、10级压气机、2级高压涡轮和2级低压涡轮组成。

GE公司的F110，转子系统由3级风扇，9级压气机、1级高压涡轮和2级低压涡轮组成。低压转子采用1-1-1支承方案，高压转子采用1-0-1支承方案。共5个支点，3个承力框架：进气机匣。中介机匣和涡轮后承力机匣。

俄罗斯高推重比发动机：

RD-33:高压转子采用后端通过中介轴承支承低于低压转子的1-0-1支承方案，低压转子采用1-1-1支承方案，并采用柔性联轴器。

AL—31F：低压转子采用1-2-1支承方案，高压转子采用1-0-1支承方案，两转子之间采用联轴器

4、燃气涡轮发动机的分类和应用范围

涡喷发动机：燃气发生器口的高温高压燃气在尾喷管中膨胀加速，向后方高速喷射，即燃气直接喷射，通过其反作用力推动发动机，这种发动机成为涡喷发动机。早期作为军用飞机的动机，也在民用飞机上使用

涡轮螺桨发动机：将燃气涡轮发动机燃气发生器出口的部分或大部分用于做功，通过动力涡轮转变为轴功，轴功驱动螺旋桨的发动机。

我扇发动机：轴功驱动外涵压气机的发动机成为涡轮风扇发动机，简称涡扇发动机。现在普遍用于民航飞机、战斗机和地面发电。

涡轴发动机：燃气发生器后的燃气可用能量去哪不用来驱动动力涡轮，则燃气涡轮发动机就变成了涡轴发动机。用来驱动直升飞机的旋翼或地面车辆，发电等。

5、总体结构设计内容

转子结构设计、转子支承方案设计，支承结构设计和承力框架设计以及相关辅助系统的设计和各部件之间的协调。此外，还包括连接结构设计，以及结构系统质量、刚度的分布和承力系统的传力路线设计。最终目的是实现发动机结构的完整性。

6、结构设计与动力学设计的关系

在结构设计中要求考虑对整机结构动力学的影响》主要包括：静子件与轴系变形和动力响应协调;径向间隙和轴向间隙分析和叶片丢失、外物打伤、碰摩和气流激励下的振动响应。

7、转子临界转速的含义

临界转速定义为：系统共振时发生主响应的特征转速。即，转子系统的临界转速指转子系统在自身不平衡激振力作用下产生同步进动(共振)时的转速，是转子系统固有特性。

8、什么是柔性转子？什么是刚性转子？

根据转子的工作状态和力学特性，从平衡的观点出发，常把转子分成两类：刚性转子和

挠性转子。一般来说，凡是工作转速远低于转子的一阶弯曲临界转速的转子视为刚性转子；而把工作转速接近或超过转子的一阶弯曲临界转速的转子视为挠性转子。刚性转子是指刚度相当大，转子在不平衡离心惯性力的作用下所产生的动挠度很小，以致在转子工作和平衡的过程中可以忽略不计。挠性转子由于在运转及平

衡时将产生挠曲变形，其情况要复杂得多。

9、如何提高转子弯曲刚度？

转子系统的弯曲刚度应尽量接近等刚度设计，从而保证转子系统的整体性、动力性最优。是实际设计中一般按照刚度和质量沿轴向分布协调的原则，以保证转子系统整体的变形协调，即质量大的部位，刚性大，不允许质量集中于刚度较薄弱的位置。

10、连接结构稳定性内涵

转子连接结构稳定性：刚度稳定性和接触状态稳定性。对于刚度稳定性，横向载荷和预紧力是各种连接结构刚度稳定性的关键影响参数；对于接触状态稳定性，在疲劳载荷作用下可能产生附加不平衡量。

主要包括：连接结构同心度稳定性—机械，连接结构刚度稳定性—力学，连接结构接触状态稳定性—失效。

11、航空轴承结构特点

结构重量轻，具有足够的刚度，能保证旋转轴到轴承座之间的传力，并缓解它们之间的冲击和振动；轴承能承受转子的径向负荷，或同时承受轴向和径向两种负荷，具有较大的承载能力。为了实现航空发动机转子系统的准确轴向定位和径向跳动量的有效控制，在转子支承上采用滚珠和棍棒轴承。在发动机中，为了可以增加接触角与滚珠数目，同时保持架能做成整体式，一般采用内环分开的滚珠轴承，为使分半不会影响滚珠的工作，大多数发动机主推力轴承均做成内环分开的三点接触式轴承。

12、轴承的冷却润滑与空气封严

在喷油嘴喷射滑油时，必须将滑油喷射到保持架和内环之间，这样在滚子转动的离心效应下，滑油可以很好地对滚子进行冷却润滑。为了进一步提高冷却效率，在现代发动机中，大多对轴承采用环下共有冷却的结构。喷油嘴射到轴承内环下面，通过相应的沟槽留到滚珠轴承的内环分半处，通过其间隙在离心效应的作用，甩向滚珠，进行冷却。

篦齿封严泄漏量大，泄漏量与间隙成正比，为减少密封泄漏，往往采用小间隙设计。篦齿封严环目前在发动机上得到广泛采用，但是它属于非接触式密封装置，泄漏量比接触式的大，且在工作中会磨损，造成泄漏量加大，使发动机性能衰退快。（直齿，斜齿，梯形齿）石墨封严为了适应尺寸小，重量轻的要求，密封性能好，功耗损失小，但占用空间大，不能适应静子与转子之间的相对位移。高压比压气机后轴承腔设计中，为避免高压、高温空气漏入轴承腔，使进入滑油的热负荷维持在允许的水平内，一般的端面石墨密封件封严效果好。

轴承的滚子在工作中，如果阻尼力大于牵引力，则滚子与滚道之间发生滑动。滑动式不允许的，因为滚子的滑动会产生大量的热量，从而损坏滚子和内外滚动。加大轴承的预载可以防止滑动和相应的损伤。