航空航天推进系统习题答案

航空航天推进系统

第一章绪论

1.说明航空航天飞行器的分类

航空器：

1)轻于空气的航空器：气球、汽艇。

2)重于空气的航空器：固定翼航空器：飞机、滑翔机；旋翼航空器：直升机、旋翼机。航天器：

1)无人航天器：人造地球卫星、空间平台、太空探测器

2)载人航天器：载人飞船、空间站、载人太空实验室、航天飞机和空天飞机。

火箭和导弹。

2.试述火箭、导弹以及运载火箭三者的联系

火箭是凭借火箭发动机为动力的飞行器，运载火箭是带有航天器，并将航天器运送到预订轨道的可控火箭，导弹是以火箭发动机或者其他喷气发动机为动力，由制导系统控制其飞行且带有战斗部的飞行器。

3.试述航天器的功能

1)环绕地球运行的航天器可以充分利用它相对地球的高远位置来观测地球，可以迅速和大

量来自地球大气、海洋、陆地的各种自然信息和社会信息，直接服务于军事侦察，海洋监视、导弹预警、核爆炸探测、气象观测、环境观测和资源考察等任务。

2)环绕地球的航天器可作为空间无线电中继站，用于包括军事通信在内的全球通讯、广播、

电视。

3)航天器作为空间基准点，可以为陆海空三军的导弹、船舶、飞机以及部队调动和民用商

船、飞机、车辆进行导航定位，可以为军事测绘部门提供大地测绘基准。

4)在航天器上可以有效利用太空的微重力、高真空、超低温、强辐射等特殊环境进行科学

研究，开辟新的工业生产。

5)航天器能够摆脱大气层的屏障，接收来自宇宙天体的各种电磁辐射信息，实现全波段天

文观测。

6)航天器在近地面空间飞行或在月球、行星际空间飞行，能够实现对空间环境的直接探测

或者对月球和行星的酒精考察及取样工作。此外，载人航天器由于有人工作，能够充分发挥人的独特作用，对于提高空间侦察、空间防御、空间截击和空间作战指挥等效果都有巨大的潜在意义。

4.详细说明飞行器推进系统分类和各自特点

1)活塞式航空发动机

依靠螺旋桨与空气相互运动产生拉力或升力，发动机功率小，结构复杂，主要应用

于小型低速飞行的飞机或直升机上。

2)空气喷气发动机

分为：涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、冲压发动机

功率大，结构质量轻、结构简单及维修方便

3)火箭发动机

不依赖大气中的氧，自身携带氧化剂和燃料。主要包括：液体火箭发动机、固体火

箭发动机、固液混合火箭发动机。

5.简述航天器的分类

航天器可分为无人航天器和载人航天器。

无人航天器包括：人造地球卫星、空间平台和空间测量器；载人航天器包括：载人飞船、载人太空实验室、空间站、航天飞机和空天飞机。

6.了解我国航天技术以及火箭和导弹的发展

略

第二章航空飞行器推进系统

1.说明活塞式航空发动机的主要构件，并叙述该类型发动机的工作原理。

主要构件包括：气缸、活塞、曲轴、连杆、进气门、进气阀、排气阀、机体等。

工作原理：发动机工作时，燃料与空气混合并在气缸内燃烧，产生的高温高压燃气驱动活塞往复直线运动，由曲轴上输出机械工，经减速器调节转速带动螺旋桨或者旋翼旋转而产生拉力。

2.说明活塞式航空发动机的辅助系统有哪些？

1)燃料系统

由燃料箱、燃料泵、汽化器（雾化器）或喷嘴装置组成。燃料经过泵从燃料箱打入

汽化器，雾化的燃料与空气混合后进入气缸。

2)点火系统

由磁电机产生的高电压在极短时间内产生电火花点燃混合气体。

3)润滑系统

它由轮滑油泵将润滑油输送到滑行的运动面间隙及轴承中，以减轻运动零部件的磨

损。

4)冷却系统

冷却装置一般采用气冷或者液冷，在结构设计上常用散热片或者散热套来试下冷却。

5)启动系统

活塞式航空发动机的启动必须靠外力，常用的启动方式有两种：一是将压缩空气送

入气缸，推动活塞带动曲轴运转，二是用电机带动曲轴转动。

6)定时系统

即为控制系统，该系统控制发动机的进气门和排气门的开启与关闭。

3.详细说明活塞式航空发动机四个行程的工作过程。

1)进气行程

发动机的进气阀打开进气门，经雾化器雾化的燃料与空气混合进入气缸

2)压缩行程

此时进气门已经关闭，活塞开始上行，压缩混合气体，直到活塞到达上止点

3)工作行程

安装在气缸头部的电火花塞打火，将压缩的高混合气体点燃，燃烧产生的高温高压

燃气开始膨胀，推动活塞下行，带动连杆机构运转并带动曲轴，进而带动螺旋桨旋

转，这个过程将燃烧气体的热能转化为机械能。

4)排气冲程

当燃气膨胀结束，排气阀打开排气门，排出工作后的废气，活塞开始上行直到上止

点，排气阀关闭

4.评定航空发动机经济性指标是哪一个参数，说明其定义。

燃料消耗率：航空发动机单位时间内产生单位有效推力或功率所消耗的燃料量

5. 什么叫发动机的加速性？

加速性：发动机从最小转速到最大转速所需要的时间。

6. 活塞式航空发动机与涡轮喷气发动机相比较，哪一类适应高速飞行？为什么？

涡轮喷气发动机更适合于高速飞行，因为活塞式航空发动机的最大的功率太小，无法提供高音速飞机的所需要的动力，而涡轮喷气发动机的功率很高，足以提供动力。

7. 简要说明涡轮喷气发动机的工作原理。

发动机工作时，从进气道吸入的空气进到发动机，气流速度降低，压力则升高，经过压气机时，气流的压力再度提高几倍甚至几十倍，随后进入燃烧室，与从燃烧室顶部喷嘴喷出的燃料混合燃烧，生成的高温高压气体膨胀作功，驱动涡轮工作。高速旋转的涡轮带动压气机工作，经过涡轮后的燃气由喷管高速喷出，由反作用力原理，高速喷出的气流产生了推动飞行器飞行的推力。

8. 为什么涡轮喷气发动机用推力表示它的推进功而不用功率表示

因为活塞式航空发动机发出的是功率，再通过螺旋桨转变为拉力使飞机飞行，发出的功率越大，则飞机飞行的速度越高，而涡轮喷气发动机则是热机与推进器为一体，它可以直接产生作用在飞机上的推力。所以用推力表示飞机的推进功更加直观方便。

9. 详细说明涡轮喷气发动机的主要性能参数的物理意义

1) 推力：作用在发动机内外表面的压力合力。

0()me e m e o F q v q v A p p =-+-

发动机出口单位时间内燃气的质量流量

发动机进口单位时间内空气的质量流量

0v 进口的气体速度

e v 喷管出口的燃气速度

A 喷管出口处截面面积

e

p 喷管出口截面的静压 o p 外界周围大气静压

2) 单位推力：发动机的推力与每秒流过发动机的空气质量流量之比，称为发动机的单

位推力

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