北航 航空燃气轮机结构设计期末考试复习宝典.docx
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1、一、填空题。1 .推力是发动机全部部件上纹隹翅囱力的代数和。2 .航空涡轮发动机的五大部件为进气装置、压气机、燃烧室、涡轮和排气装置;其中“三大 核心”部件为:压气机、燃烧室和涡轮。3 .压气机的作用提高空气压力,分成轴流式、离心式和组合式三种.离心式压气机的组成:离心式叶轮,叶片式扩压器,压气机机匣。4 .压气机增压比的定义是:压气机出口压力与进口压力的比值,反映了气流在压气机内压力 提高的程度。5 .压气机由转子和虹等组成,静子包括机匣和整流器。6 .压气机转子可分为鼓式、盘式和鼓盘式。7 .转子(工作)叶片的局部组成:吐身、推头、中间叶根。8 .压气机的盘式转子可分为盘式和加强盘式。9
2、压气机叶片的样头联结形式有镇句式推头;燕尾式样头;和机树形回头。10 .压气机转子叶片通过燕尾形梯头与轮盘上赵强座擅连接在轮盘。11压气机静子的固定形式有:燕尾形梯头;柱形梯头和焊接在中间环或者机匣上。12压气机进口整流罩的功用是减小流淌损失。13 .压气机进口整流罩做成双层的目的是通加温热空气。14 .轴流式压气机转子的组成:盘;鼓(轴)和叶片。15 .压气机进口可变弯度导流叶片(或可调整流叶片)的作用是防止压气机喘振。16 .压气机是安装放气带或者放气活门的作用是防止压气机喘振。17 .采纳双转子压气机的作用是防止压气机喘振。18压气机机匣的基本结构形式:整体式、分半式、分段式。19压气机
3、机匣的功用:提高压气机效率;承受和传递的负载;包涵力量。20整流叶片与机匣联接的三种基本方法:樨头联接;焊接;如.多级轴流式压气机由前向后,转子叶片的长度的变化规律是渐渐缩短。21 .轴流式压气机叶栅通道外形是集里娶。22 .轴流式压气机级是由工作叶轮和整流环组成的。23 .在轴流式压气机的工作叶轮内,气流相对速度减小,压力、密度增加。24 .在轴流式压气机的整流环内,气流肯定速度减小,压力增加。25 .叶冠的作用:可削减径向漏气而提高涡轮效率;可抑制振动。26 .叶身凸台的作用:阻尼减振,避开发生共振或颤震,降低叶片根部的弯曲扭转应力(防 止叶片振动)。27 .涡轮工作条件:燃气温度高,转速
4、高,负荷高,功率大5)双转子或三压气机,在相同增压比及总级数时,当压气机转子分开后每个的级数削减,同 时各转子可以在各自的最正确转速工作。6 .涡轮转子联接的基本要求答:盘与轴联接:足够刚度,强度,不减弱盘和轴,以便能传负荷;盘与轴在装配及工作时 应牢靠的定心;联接处高热阻,削减盘向轴传热。盘与盘联接:除了强度刚性,牢靠定心之外,还要考虑级数与联接局部较多对整个涡轮转子 的影响(减小热应,便于拆装,减小振动);叶片与盘联接:除与压气机中要求相同外,还要求允许禅头自由膨胀,以减小热应力;禅头 传热要好。7 .简述可拆卸涡轮转子中,盘一轴、盘一盘的联接方法。答:盘一轴:采用连接件(长螺栓、短和套齿
5、);盘与盘:依靠长拉杆,短螺栓连接。采纳悬臂式转子,每级盘前后端面都有联接凸台,采 用长、短螺栓与轴在一起;采短螺栓混合使用的挑担式结构;近代发动机,级数大于3 的涡轮中,盘盘联接广泛采纳短螺栓连接。8 .简述中间叶根(伸根)的优缺点答:优点:降低叶片对盘的传热;冷却空气导入;减小应力集中;伸根处可安装阻尼材料 缺点:叶片重量增加,叶片数目受限。10 .简述滚珠轴承位置特点答:尽可能不放在涡轮四周;相对安装节轴向位移最小处;在双支点中均放在压气机之前; 在三支点中大多数放在压气机之后。11 .简述两、三支点方案的特点。答:两支点方案特点:适用于刚性转子。一般状况下后支点位于涡轮前,缩短转子长度
6、,提 高轴的刚度,支点环境温度高;后支点位于涡轮后,转子支点间跨度加大。三支点方案特点:适用于轴向尺寸大的转子,必需解决“三点共线”问题,采纳柔性联 轴器,提高转子、支承的加工精度。12 .普惠(PW )公司发动机支承方案特点高压转子采纳1-1-0,刚性好,效率高;低压转子后支点放置涡轮后,转子跨度大,动力特性差。13 .简述减小涡轮径向间隙的措施。答:(1)减小机匣在各种状态下的变形量,如采纳冷却式机匣;(2)在机匣内外表采纳易磨的封严材料与结构;(3)采纳主动间隙掌握技术,使其处于最正确状态下工作。14 .简述装配保证涡轮机匣径向间隙匀称的措施 答:1)外形对称,后度匀称:广泛采纳横向剖分
7、和锥形机匣2)针对转子下沉现象,机匣中心以转子中心作基准下偏3)叶尖附着磨削材料4)机匣内外表采纳易磨的封严材料与结构5)采纳双层机匣:内层气流通道,外承机匣承受载荷安装边的设计:局部减弱刚性来减小热应力。15 .影响叶片与机匣间隙的因素及设计要求。答:影响因素:机匣和叶片的蠕变;转子与机匣偏心、机匣变形;通道形式与支点的分布; 设计要求:机匣刚度好保持圆度;材料的耐高温性能好;保持机匣与转子同心.涡轮部件冷却的目及对冷却气要求是什么?采纳的冷却、散热、隔热措施?冷却对象有 哪些?一目的:提高涡轮前燃气温度T*4,以提高发动机性能;在涡轮前燃气温度T*4给定时, 降低零件工作温度到允许范围内,
8、以保证这些零件具有必要的机械强度;使零件内温分布匀 称,削减热应力;提高零件外表耐蚀性,将零件与燃气涡轮气流隔开,避开对零件外表的侵 蚀;尽可能采纳廉价耐热材料。二 要求:考虑冷却空气的压力、流量、温度和清洁,以保证冷却的有效性,三措施:盘的冷却:空气沿轮侧面径向吹风冷却;空气吹过叶片根部樟槽间隙。涡轮叶片的冷却:对流冷却、喷射对流、气膜冷却、发散冷却。四冷却对象:叶片禅头、涡轮盘、第一级导向叶片、轴承、承力环、涡轮外环.简述叶尖局部采纳的特别结答:叶尖“切角”,叶顶带冠,环形护圈、变功量、可控涡设计的叶片,正交叶片。16 .燃烧室要求答:1 .各种条件下稳定燃烧不脉动、息火;.具有高的完全燃
9、烧度和最小散热损失;2 .具有大的容热强度;.出口流场符合要求;3 .流体阻力小;(总压恢复系数).结构简洁,修理便利寿命长;4 .启动性能好,高空再起启动性能好.加力燃烧室的工作特点和构造:加力燃烧室的工作特点和构造:答:为了燃油完全烧,加力室需要有足够的长度;涡轮出口气流速度快,对点火燃烧和稳定焰不利必需设计扩压器,并采纳火焰稳定;进口处气体压力低,随飞行速度和高变化大应当用预燃室:要有足够的强度和刚度;启动快速,推力增加平稳,必需有可调整的尾喷口;应对加力燃烧室壳体及尾喷管进行冷却,并对机舱进行隔热。20 .对支承结构的设计要求。答:保证转子的横向刚性和牢靠地承受转子的负荷,还应使发动机
10、结构简洁、拆卸便利。 需要解决转子采纳几个支承结构(点)、支点形式、支配在何处等方案设计。21 .涡轮四周的支承结构特点是什么?答:涡轮四周支承结构的主要问题是热影响较大。不但留意在选择轴承的材料,而且在结构 上还要采纳隔热措施,防止高温源向轴承大量传热,同时要增加滑油供量加强冷却,以避开 轴承工作恶化。22 .发动机的静子承力系统有哪几种典型方案?答:单转子发动机传力方案内传力方案;外传力方案;内外混合传力方案,内外平行传力方案。双转子发动机传力方案:.23 .简述加力燃烧室扩压器的功用及结构特点答:功能:降速,增压。结构特点:1)内锥体为截锥形:缩短长度,形成回流;2)外壁为圆柱形:便于和
11、机匣联接.燃油喷嘴的功用是什么?主要有哪几种类型?燃油喷嘴的功用是将雾化(或汽),加速混合气形成,保证稳定燃烧和提高效率。离心喷嘴;气动喷蒸发喷嘴(蒸发管);甩油盘式喷嘴.简述加力燃烧室燃油喷嘴的特点答:1)喷油量须由自动掌握实现,不能人为随便调整;2)喷嘴位置和稳定器形成亲密相关;3)喷嘴小而数量多,以保证雾化.加力燃烧室预系统的功用?涡扇发动机加力燃烧室常采哪几种预燃方式,为什么?答:加力燃烧室预燃系统的功用是:在发动机起动加力燃烧室时,快速、平安、牢靠地点燃加力烧室的油气混合气。削减压力脉动,防止气机喘振。采纳值班火焰稳定器,实行软点火,即先在稳定器内部供油点火,然后再在整个加力燃烧 室
12、分区起动;采纳分区、分压供油,保证供油量匀称变化,避开压力脉动,并可使发动机推力连续可调; 为了防止点火未成前就大量供油,有些发动机采纳点火检测器和喷口随动机构。24 .火焰稳定器的功用?有哪几种类型?答:功用:使气流产生紊流,形成回流区,加速混气的形成和加强燃烧过程,稳定火焰和提 高完全燃烧度。类型:机器式火焰稳定器。包括:V型槽式环形的稳定器,V型槽式的径向稳定器;蒸 发式火焰稳定器;沙丘驻涡火焰稳定器气动式火焰稳定器。25 .涡喷、涡扇、军用涡扇分别是在何年月问世的?答:涡喷二十世纪三十年月;涡扇:19601962军用涡扇:19661967.简述涡轮风扇发动机的基本类型。简述涡轮风扇发动
13、机的基本类型。答:不带加力,带加力,分排,混排,高涵道比,低涵道比。26 .什么是涵道比?涡扇发动机如何按涵道比分类?答:(一)B/T,外涵与内涵空气流量比;(二)高涵道比涡扇(GE90),低涵道比涡扇(Al -37fn).从发动机结构剖面图上,可以得到哪些结构信息?答:发动机类型;轴数;压气机级数;燃烧室类型;支点位置:支点类型.航空燃气涡轮发动机中,两种基本类型压气机的优缺点有哪些?答:(一)轴流压气机增压比高、效率高,单位面积空气质量流大,迎风阻力小,但是单级压 比小,结构简单;(二)离心式压气机结构简洁、工作牢靠,稳定工作范围较宽、单级压比高,但是迎风 面积大,难于获得更高的总增压比。
14、27 .在盘鼓式转子中,恰当半径是什么?在什么状况下是盘加强鼓?答:一)某一中间半径处,两者自由变形相等联成一体后相互没有约束,即无力的作用,这 个半径成为恰当半径。二)当轮盘的自由变形大于鼓筒的自由变形;实际变形处于两者自由变形之间,详细的 数值视两者受力大小而定,对轮盘来说,变形削减了,周向应力也减小了;至于鼓筒来说, 变形增大了,周向应力增大了。28 .转子级间联结方法有哪些答:转子间1不行拆卸2可拆卸3局部不行拆局部可拆的混合式。29 .转子结构的传扭方法有几种?答:不行拆卸,例叩7靠径向销钉和协作摩擦力传递扭矩;可拆卸:例,D30ky端面圆弧齿传扭;混合式:al31f占全了; cfm
15、56精制短螺栓。30 .如何区分盘鼓式转子和加强的盘式转子?答:P40 图 3.6 _cd.双转子涡轮风扇发动机的中介机匣与中间机匣的区分及功用是什么?答:中间机匣在外,包括低压压气机机匣中介机匣,高压压气机机匣;包含关系。31 .涡轮机匣和压气机机匣相比的结构特点是什么?答:整体的一一涡轮机匣;分段、分半的 一压气机机匣.简述篦齿密封的基本原理。答:篦齿形成假设干个空腔。封气装置两侧总压差p0 -p2不变;由于分割,漏气截面两侧的 压差削减。同时尽可能小地保存间隙,由于篦齿为刀刃式,齿尖做的很薄,一旦与静子相碰, 也不会引起严峻后果。削减压差的同时,较少了漏气面积,有效削减漏气量。32 .简
16、述压气机静子可调整流叶片的组成及功用。答: 一组成:可调静止叶片,摇臂,联动环,曲轴,作动筒,掌握器。二后面级防喘振,使后面级转子叶片进口气流攻角也接近到设计状态的数值,消退叶背 上的气流分别。33 .从截面翼型的薄厚、曲率、叶冠或凸台、棒头、材料、冷却几个方面看,涡轮工作叶 片与压气机工作叶片的区分冷却的几个方面看,涡轮工作叶片与压气机区分冷却的几个方 面看,涡轮工作叶片与压气机区分有哪些?薄厚曲率叶冠凸台梯头材料冷却压气机薄相对小无有,中部燕尾,销钉钛合金无涡轮厚较大多数有少数有,叶尖根树铁-银冷却34 .简述涡轮机匣的设计要求。答:a)尽可能削减泯轮叶尖径向间隙,以提高涡轮效率,但又要保
17、证工作时转子与静不致 碰坏;b)既要保证机匣具有足够的刚性,又要减轻重量并便于装配;c)工作时,机匣相 互间要很好地热定心,转子与静子之间能保持良好的同心度。35 .什么是TCC?削减涡轮叶尖间隙有哪些措施?答:TCC:涡轮叶尖间隙掌握系统在机匣内外表采纳易磨封严材料与结构;采纳主动间隙掌握技术。36 .挂钩式涡轮导向器有哪些优点?答:涡轮机匣避开了开孔,又得到固定叶片用的环槽座涡轮机匣避开了开孔,又得到固定叶 片用的环槽座答:涡轮机匣避开了开孔,又得到固定叶片用的环槽座的加强,这对机匣强度、 刚性有利,又省掉了紧固件,装拆便利,又可减重;导向叶片的固定牢靠。由于气流轴向力是后的,促使导向叶片
18、压紧在环槽内;导向叶片外缘板与机匣间有较大的隙,它与涡轮封严环一起与涡轮机匣形成双层壁结构;导向叶片内端有内支撑,从而提高了叶片的抗振刚性,削减漏气损失,又保证了叶片自 由膨胀;采用机匣的集中形结构,很好解决了多级低压涡轮的装配和拆卸问题,改善了工艺性和 修理性。37 .简述火焰筒的组成及各局部功用。简述火焰筒的组成及各局部功用。答:火焰筒筒体:组织燃烧的场所;涡流器;形成火焰筒头部回流区,降低气流速度,在火 焰筒头部形成稳定火焰,保证稳定地工作。38 .环管型燃烧室在结构上是如何保证火焰筒工作时不会引起附加载荷的?答:内外扇形板与涡轮导向器机匣前安装边协作,使火焰筒组件后部径向和周向固定,但
19、轴 向可以自由热膨胀。39 .列举扩压器的三种结构形式及其优缺点。类型 特点优点缺点一级扩压器出口流场好压力损失大二级扩压器可引气折衷突然扩张型长度短,扩压效果好流淌不稳,流阻增加,出口速度不匀称,压力损失增加49.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?答:离心式发动机优点是结构简洁、工作牢靠、稳定工作范围较宽,单级增压比高;缺点是迎风面积大,难于获得更高的增压比轴流式发动机的优点是:具有增压比高、效率高、单位面积空气质量流量大,迎风阻力小;缺点是:单级增压比拟小,当叶片高度很小时损失增大。50.列举整流叶片与机匣联接的三种基本方法。整流叶片可用各种形式的梯头直接固定在机匣内
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