《航空发动机结构分析》思考题答案.docx

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1、精品文档航空发动机结构分析课后思量题答案概论第一章1 .航空燃气涡轮发动机有哪些基本类型？指出它们 的共同点、区别和应用。答：共同点原理区别 结构区别应用直湖下主要利I用涡轮 出口燃基二归五大件 军用 接:芮进气一部份能量通过带风扇、灰就高速声rr所裳置、空7q螺旋桨、串果型块 菜压气 兼有涡扇、涡桨特 先进的 高速未 投入匚 按潟11、燃基本同涡桨，但是带自由涡轮直升机反 2喊第、涡燃扇早发军地稿崩分出另思何年代问世的J答：涡喷二十世纪三十年代（1937年WU； 1937年HeS3B）；涡扇19601962军用涡扇196619673 .简述涡轮风扇发动机的基本类型。答：不带加力，带加力，分排

2、，混排，高涵道比，低涵道比。4.什么是涵道比？涡扇发动机如何按涵道比分类？答：（一）B,外涵与 内涵空气流量比；样头传热要好。简述可拆卸涡轮转子中，盘一轴、盘盘的联接方法。6.答：盘轴：利用连接件(长螺栓、短螺栓和套齿)将 a)轴与盘连接起来。盘与盘：依靠长拉杆，短螺栓连接。b)列举枫树型梯头的优点。7.答：叶根与轮缘部份的材料利用合理，承力截面积大，a)承拉截面接近等强，因此分量较轻；梯头在轮缘所占的周向尺寸较小，因为在轮盘上可 b)安装较多的叶片；这种桦头可以有间隙地插入桦槽，允许桦头与轮缘 C)受热后自由膨胀；可以利用桦头的装配间隙通入冷却空气，对桦头和 d)轮缘进行冷却；拆装及更换叶片

3、方便 e)简述涡轮机匣的设计要求。8.答：尽可能减少涡轮叶尖径向间隙，以提高涡轮效率， a)但又要保证工作时转子与静子不致碰坏；既要保证机匣具有足够的刚性，又要减轻机匣重 b)量，并便于装配；工作时，机匣相互间要很好地热定心，转子与静子C)之间能保持良好的同心度。涡轮机匣和压气机机匣相比的结构特点是什么？9.答：整体的-涡轮机匣a)分段、分半的-压气机机匣b)涡轮部件冷却的目的及对冷却气的要求是什么？10.在涡轮部件上采用的冷却、散热、隔热措施有哪些？答： 一 目的提高涡轮前燃气温度T*4,以提高发动机性能；a)在涡轮前燃气温度T*4给定时，降低零件工作温 b)度到允许范围内，以保证这些零件具

4、有必要的机械强度；使零件内温度分布均匀，减少热应力；C)提高零件表面耐蚀性，将零件与燃气涡轮气流隔 d)开，避免对零件表面的侵蚀；尽可能采用便宜的耐热材料。e)二 要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，冷却的有效性是指发动机的综合性和性能获得最大的增益。三 措施精品文档）盘的冷却：空气沿轮盘侧面径向吹风冷却；空气 “吹过叶片根部樟槽间隙。涡轮叶片的冷却：对流冷却、喷射冷却、气膜冷b）去人发散冷却。涡轮冷却系统的冷却对象有哪些11.答：叶片桦头、涡轮盘、第一级涡轮导向叶片、轴承、承力环、涡轮外环什么是TCC?减少涡轮叶尖间隙有哪些措施？12.答：（一）TCC涡轮叶尖间隙控制

5、系统（二）在机匣内表面采用易磨封严材料与结构是减小间隙的有隙的有效办法；（三）采用主动间隙控制技术使用叶尖间隙尽量处于最佳状态下工作。挂钩式涡轮导向器有哪些优点？13.答：涡轮机匣避免了开孔，又得到固定叶片用的环槽座a）的加强，这对机匣强度，刚性有利，又省掉了紧固件，装拆方便，又可减重；导向叶片的固定可靠。由于气流的轴向力是向后b）的。促使导向叶片压紧在环槽内；导向叶片外缘板与机匣间有较大的间隙，它与涡轮C）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d）性，减少了漏气损失，又保证了叶片自由膨胀；利用机匣的扩散形结构，很好解决了多级低压涡轮e）的装配和拆卸问

6、题，改善了工艺性和维修性。气冷式涡轮转子叶片的温度分布规律及危（wei） 险截面14.的位置是什么？答:图446叶根附近应力较大，温度分布是叶身中间 最高；蠕变寿命最短的断裂面通常在叶根稍向外一 些的部位。涡轮盘轮缘处的热应力在发动机工作循环中的变15.化规律是什么？答：？要参考发动机强度，用热 应力公式解释。燃烧室第五章I燃烧室有几种基本类型？*：分管（单管）燃烧室，环管燃烧室，环形燃烧室。环形燃烧室的四种基本类型是什么？2.答：带单独头部的环形燃烧室；分）全环形燃烧室；b）折流式环形燃烧室；C）回流式环形燃烧室。d)3燃烧室主要由哪几部份组成？扩压器、壳体、火焰筒、燃油喷嘴、点火器等构件。

7、简述火焰筒的组成及各部份的功用。答4.火焰筒筒体：组织燃烧的场所；a)涡流器：形成火焰筒头部回流区，降低气流速度，b)在火焰筒头部形成稳定火焰，保证稳定工作。筒形火焰筒有哪些基本类型？5.答. ?可能题有问题。环管型燃烧室在结构上是如何保证火焰筒在工作 6.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配合，使火 a)焰筒组合件后部径向和周向固定，但轴向可以自由热膨胀；火焰筒的创造可以采用哪几种方法？7.答：机械加工例如WP6上有纵向散热片；各种气膜 a)式环形火焰筒。镀金原材焊接WS9；b)燃油喷嘴的功用是什么？主要有哪几种类型？8.喷嘴：将燃油雾化，加速混合气形成，保证稳定燃

8、 a)烧和提高效率。离心式喷嘴、气动式喷嘴、蒸发式喷嘴。 b)燃烧室外壳体上主要有哪些管接头和安装座？9.答：P167, Wp-7 的图列举扩压器的三种结构形式及其优缺点。10.答： 特点一级出口流场好压力损失大扩压器二级可引气扩压器突然长度短，扩压流动不稳，流阻增加,扩张效果好 出口速度不均匀，压力型损失增加WS9燃烧室是哪种类型？指出它的主要结卜勾特点o11.答：环管式；太长，太杂，可参考SPEY MK 202的燃烧室结构。(二)高涵道比涡扇(GE90),低涵道比涡扇(Al-37fn) 5. 按先后次序写出带加力的燃气涡轮发动机的主要部 件。答：压气机、燃烧室、涡轮、加力燃烧室、喷管。6.

9、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a)轴数b)压气机级数C)燃烧室类型d)支点位置e)支点类型0典型发动机第二章“根据总增压比、推重比、涡轮前燃气温度、耗油率、1.涵道比等重要性能指标，指出各代涡喷、涡扇、军 用涡扇发动机的性能指标。答:涡喷表21涡扇表2.3军用涡扇表2.2al-31f发动机的主要结构特点是什么？在该机上2.采用了哪些先进技术？答：AL31-F结构特点：全钛进气机匣，23个导流叶片；钛合金风扇，高压压气机，转子级间电子束焊接； 高压压气机三级可调静子叶片九级环形燕尾桦头的 工作叶片；环形燃烧室有28个双路离心式喷嘴，两 个点火器，采用半导体电嘴；高压涡

10、轮叶片不带冠， 樟头处有减振器，低压涡轮叶片带冠；涡轮冷却系统 采用了设置在外涵道中的空气-空气换热器，可使冷 却空气降温125-210*c；加力燃烧室采用射流式点火 方式，单晶体的涡轮工作叶片为此提供了强度保障； 收敛-扩张型喷管由亚声速、超声速调节片及蜜蜂片 各16式组成；排气方式为内、外涵道混合排气。ALF502发动机是什么类型的发动机？它有哪些有 3.点？答：ALF502,涡轮风扇。优点：单元体设计，易维修长寿命、低成本B“高耗油率低噪声小，排气中NOx量低于规定压气机第三章航空燃气涡轮发动机中，两种基本类型压气机的优1. 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

11、质量流量大，迎风阻力小，但是单级压比小，结构 仅供参考学习第3页精品文档复杂；（二）离心式压气机结构简单、工作可靠、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。轴流式压气机转子结构的三种基本类型是什么？2.指出各种转子结构的优缺点。答特点/|鼓式类型优点抗弯刚性好、承受离心力兼有抗弯刚性、结构简单 载荷能力强承受大离心力 载荷的能力，广 泛使用缺点承受离心力抗号刚性差结构复杂、加工差，圆周速度难度大、同心度的条件差难维持3在泡式转子中，I合当半径是什2?在什么情况下3. 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，

12、这个半径称为 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，具体的数值 仅供参考学习第4页视两者受力大小而定，对轮盘来说，变形减少了，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。对压气机转子结构设计的基本要求是什么？4.答：基本要求：在保证尺寸小、分量轻、结构简单、 工艺性好的前提下，转子零、组件及其连接处应保证 可靠的承受载荷和传力，具有良好的定心和平衡性、 足够的刚性。转子级间联结方法有哪些5.答：转子间：1不可拆卸，2可拆卸，3部份不可拆 部份可拆的混合式。转子结构的传扭方法有几种？答：6.不可拆卸：例，wp7靠径向销钉和配合磨擦

13、力传递a）扭矩；可拆卸：例，D30ky端面圆弧齿传扭；b）混合式：3131f占全了； cfin56精制短螺栓。“如何区分盘鼓式转子和加强的盘式转子？7.答：P40图工作叶片主要由哪两部份组成8.答：叶身、桦头（有些有凸台）风扇叶片叶身凸台的作用是什么？9.答：减振凸台，通过磨擦减少振动，避免发生危（颤振。叶片的桦头有哪几种基本形式？压气机常用哪一 10.种？答：销钉式样头；a)根树型桦头；b)燕尾式梯头C)压气机常用销钉式和燕尾式d)压气机机匣的功用是什么？答：11.提高压气机效率；a)承受和传递的负载b),包容能力c)列举压气机机匣的三种基本结构形式？答：12.整体式a)分半式b)分段式C)

14、列举整流叶片与机匣联接的三种基本方法？13.答：梯头联接a)焊接b)环C)双转子涡轮风扇发动机的中介机匣与中间机匣的14.区别及功用是什么答：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。简述篦齿密封的基本原理。15.答：篦齿形成若干个空腔。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减少。同时尽 可能小地保留间隙，因为篦齿为刀刃式，齿尖做的很 薄，一旦与静子相碰，也不会引起严重后果。减少压 差的同时，减少了漏气面积，有效减少漏气量。为什么要进行整流罩和进气机匣防冰？如何防 16.冰？答：当发动机在空气湿度较高温和温近o*c的条件下a）工作时，发动机

15、进口部份，如进气道唇口，整流罩 等易结冰。（一）冰层使发动机进口截面积减小，改 变发动机进口流场，使发动机性能变坏，严重时 可能引起喘振；（二）此外由于振动，冰层破裂， 冰块被吸入发动机，打伤叶片（一）引压气机热空气；（二）电加温；（三）涂层b）简述压气机主要的防喘振措施及原理。答17.放气机构：把空气从压气机中间级放出；a）进口可转导流叶片和可弯弯度导流叶片 叶片改b）变角度后使压气机进口预旋量改变，进口处第一级 叶片进口气流攻角恢复到接近设计态度，消除叶背 仅供参考学习第7页上的气体分离，避免喘振发生；多级可调静止叶片。C)机匣处理：吹气，斜槽，环槽d)双转子或者三转子压气机，在相同增压比

16、及总级 数e)时，当压气机转子分开后每一个转子的级数减少， 同时各转子可以在各自的最佳转速工作 简述压气机静子可调整流叶片的组成及功用。18.答： 一组成：可调静止叶片，摇臂，联动环，曲轴，作动筒，控制器。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，消除叶 背上的气流分离。离心式压气机主要由哪几部份组成19.答：离心式叶轮，叶片式扩压器，压气机机匣。燃气涡轮第四章I航空燃气涡轮发动机中，涡轮有哪两种基本类型？海：轴流式涡轮，径向式涡轮概括涡轮工作条件有哪三高？2.答：燃气温度高，转速高，负荷高3从截面翼型的薄厚、曲率、叶冠、或者凸台、梯头、3材料、冷却的几个方面看，涡

17、轮工作叶片与压气机 工作叶片的区别有哪些？答：溥 厚曲、方; 匕 举71十已y台W头材 斗却冷压： 气 机薄下 对 小孑尢有:喑Q专八、1肖钉金钛无涡 轮厚当 大交多 数彳少 孑，有数机铸 叶尖对铁- !却冷涡轮工作叶片的叶冠的功用有哪些4.答：利用互相磨擦吸收振动能量，从而有效减振；相 邻叶冠合壁成环型，气流限制在叶片与叶冠的流道中 流动，减小潜流损失，提高效率。涡轮转子联接的基本要求是什么？5.答：盘与轴联接：足够刚度，强度，不削弱盘与轴，以 a)便能传负荷；盘与轴在装配及工作时应可靠的定 心；联接处高热阻，减少盘向轴传热盘与盘联接：除了强度与刚性，可靠定心之外，还b)要考虑级数与联接部份较多对整个涡轮转子的影 响(减小热应力，便于拆装，减小振动)；叶片与盘联接：除了与压气机中要求相同外，还要C)求允许梯头自由膨胀，以减小热应力；另一方面，