航空发动机构造及强度复习题(作业)20111201

航空发动机构造及强度复习题
注意：后面带◎的为作业
一、基本概念
1.转子叶片的弯矩补偿◎
2.罩量◎
3.轮盘的局部安全系数与总安全系数
4.轮盘的破裂转速◎
5.转子叶片的静频与动频◎
6.尾流激振
7.转子的自位作用◎
8.静不平衡与静不平衡度◎
9.动不平衡与动不平衡度◎
10.动平衡◎
11.挠性转子与刚性转子◎
12.转子的临界转速◎
13.涡动◎
14.自转与公转（进动）◎
15.转子的同步正涡动与同步反涡动◎
16.转子的协调正进动与协调反进动◎
17.持久条件疲劳极限
18.恰当半径
19.陀螺力矩◎
20.压气机叶片的安全系数
21.应力比
22.动波◎
23.过载系数
24.涵道比
25.耗油率
26.增压比
二、基本问题
1.航空燃气涡轮发动机有哪几种基本类型？
2.航空发动机工作叶片受到哪些负荷？◎
3.实际叶片的振动有哪四种类型，其中哪两种危险性最大？◎
4.对于等截面转子叶片的弯曲振动，其边界条件是什么？（叶片长为l）◎
5.对于等截面静子叶片的弯曲振动，其边界条件是什么？（叶片长为l）◎
6.风扇叶片叶身凸台的作用是什么？
7.在有的涡轮叶片上采用叶冠构造，其作用是什么？
8.航空燃气涡轮发动机中，两种基本类型发动机的优缺点有哪些？
9.列举整流叶片与机匣联接的三种基本方法。

10.列举压气机机匣的三种基本结构形式。

11.压气机转子设计应遵循哪些基本原则？
12.压气机防喘在结构设计方面有哪些措施？
13.轴流式压气机转子有哪三种结构形式？各有何优缺点？
14.发动机转子轴向力减荷有哪三项措施？并选其中一项说明减荷为何不影响发动机的推力。

15.叶片颤振的必要条件是什么？说明颤振与共振的区别。

◎
16.排除颤振故障方法有哪些？
17.疲劳破坏有哪些基本特征？
18.燕尾形榫头与枞树形榫头有哪些主要特点？
19.何谓动刚度，动刚度与那些因素有关？◎
20.说明疲劳损伤的理论要点。

21.排除叶片共振故障应从哪几个方面考虑？举例说明各方面的具体措施。

22.航空发动机燃烧室由哪些基本构件组成？
23.轮盘有几种振动形式，各举例画出一个振型图。

◎
24.什么是等温度盘，其温度条件是什么？
25.什么是等强度盘，为什么采用等强度盘，其温度条件是什么？◎
26.涡轮部件冷却的目的是什么？
27.涡轮叶片本身的冷却按冷却空气在叶片内部的流动状况与流出方式的不同可分为
哪几种不同方式？
28.在涡轮部件上采用的冷却、散热、隔热措施有哪些？
29.气冷式涡轮转子叶片的温度分布规律及危险截面位置是什么？
30.涡轮盘盘缘处的热应力在发动机工作中的变化规律是什么？涡轮转子链接的基本
要求是什么？
31.简述可拆卸涡轮转子中，盘-轴、盘-盘的联接方法。

32.环形燃烧室的四种基本类型是什么？
33.燃油喷嘴的功用是什么？主要有哪几种类型？
34.列举扩压器的三种结构形式。

35.燃烧室的功用是什么？
36.根据主要构件结构形式的不同，燃烧室可分为哪些基本类型？
37.加力燃烧室有哪些基本构件组成？
38.火焰稳定器的功用。

39.火焰稳定器有哪几种类型？
40.加力燃烧室预燃系统的功用？
41.涡扇发动机加力燃烧室常采用哪几种预燃方式，为什么？
42.为什么加力燃烧室的输油圈有主副之分？
43.加力燃烧室的喷嘴有哪几种类型？
44.亚音速喷口和超音速喷口的截面分别是什么形状的？
45.对刚性联轴器的基本要求是什么？
46.对柔性联轴器的基本要求是什么？
47.简述对支承结构的设计要求。

48.涡轮附近的支承结构特点是什么？
49.发动机的静子承力系统有哪几种典型方案？
50.在发动机转子叶片进行强度计算时，计算点是如何选取的？
51.画出等温空心等厚盘与等温实心等厚盘在无外载情况下的应力分布曲线，分析中心开孔对盘上应力分布的影响。

52.写出转子叶片叶根和叶尖处的边界条件，并画出等截面转子叶片1~3阶弯曲振型图。

53.列出无重轴段的传递矩阵。

◎
54. 列出通过点质量时站的传递矩阵。

◎
55. 绘出转子作同步正涡动和同步反涡动时轴上纤维受力情况图。

◎
56. 分析航空发动机整机振动的主要激振源。

三、 分析与计算
1. 试分析涡喷发动机工作时，压气机转子和静子以及涡轮转子和静子所受气体力的方向和气体力扭矩的方向。

2. 说明WP7发动机转子支承方案的两条优点和两条缺点。

3. 有一个半径为a r ，温度为0t 的等温实心等厚盘，已知外缘a r 处的径向应力为a σ，根据以下公式推导出此轮盘的r σ和θσ的计算公式，并绘图说明。

)2(831)1(830
022********t E trdr r E Ar r K K trdr r E Ar r K K r r r r r αανσανσθ-++-+=-+--=⎰⎰ 4. 下图所示为某发动机的涡轮盘与轴的联结结构，试分析其传力（轴向力、扭矩和径向力）、定心和热节流是如何实现的。

5. 下图所示为涡轮盘与轴的短螺栓联接，
试分析其定心、传力和热节流方法，并指出
这两种联结方式那种更好？
6. 有一叶片高度为l ，沿y 轴正方向受到大小沿叶高不变的气体力y p (单位叶高受力)。

计算叶根截面C B A 、、三点的弯曲应力。

已知：叶根截面的两个主惯性矩为ηJ 和
ξJ ，B A 、点的坐标为A η、B η和A ξ、B ξ，C 为叶根截面
的重心。

◎
7. 设压气机某级转子叶栅进、出口截面气流的轴向速度、
周向速度、静压力、气体密度分别为1am c 、1um c 、2am c 、2um c ，
1m p 、2m p ，1m ρ、2m ρ，叶片的平均半径为m Z ，叶片数为Q ，
根据动力动量定理，求单位叶高上受到的y 方向的气体力。

8. 如图所示，将叶片分成n 段共n+1个截面，假定叶片各
截面的面积i A 和重心坐标（i i i Z Y X 、、）为已知，利用数值
法，求叶片第j 截面上离心弯矩离,xj M 和离,y j M 。

9. 对于枞树形榫头，假设作用在第i 个齿齿面上的正压力为i P ，
且各个齿单位齿长上承受的力是相等的，求第i 个齿齿面上的挤压
应力。

10. 某叶片根部α为100，截面积5.0cm 2，叶尖α为600，截面积为2.5 cm 2，
一弯静频为180Hz ，0r 为15cm ，R 为31 cm ，转速11000r/min 。

求叶片
一阶弯曲动频。

11. 如图所示单盘转子支承系统，不计轴的质量，不考虑盘的偏摆，不
计薄盘重力对挠度的影响。

盘轴联结处轴的横向刚度系数为c ，转子转
动频率为ω，盘的质量为m ，偏心距为e 。

推导转子挠度公式，求转子
的临界转速，并分析转子偏心距大小对转子临界转速、挠度及轴承的支承反力的影响。

◎
12.单盘转子支承系统如图所示，盘的质量为m，装在轴的中点，轴的长度为l，轴在装盘处的刚度系数为c，轴的质量不计，两端支承的刚度系数均为k。

试推导临界转速公式。

◎
）附近停留。

计算13.为了避开过大的振动，常规定发动机转速不得在临界转速（
cr
在e
y/不超过10的条件下，不准停留的转速范围是多少？◎
★★★★★附加练习★★★★★
14.等温空心等厚盘，盘外缘处没有载荷的情况。

（应力公式推导及分析？）◎
15.根据“弯矩补偿”原理判断压气机或涡轮转子叶片重心连线偏斜方向。

16.推导常用的几种元件动刚度公式。

（①自由质量、②带弹簧支承质量、③简谐力通过弹簧作用的质量元件）
17.多转子的临界转速计算。

（传递矩阵法：①段、站传递矩阵②边界条件）
18.。