PDF《鲁师小强》

鲁师小强 全程模块机电口试之发动机与系统 全程模块机电口试之发动机与系统 全程模块机电口试之发动机与系统 全程模块机电口试之发动机与系统 发发发发动动动动机机机机1.

涡喷发动机的工作原理 ?P10 涡喷发动机以空气为介质, 进气道将所需的的外 界空气以最小的流动损失送到压气机;

压气机通过高 速旋转的叶片对空气压缩做功,提高空气的压力;

空 气在燃烧室内和燃油混合燃烧, 将燃料化学能转变成 热能,生成高温高压燃气;

燃气在涡轮内膨胀,将热 能转为机械能,驱动涡轮旋转,带动压气机;

燃气在 喷管内继续膨胀,加速燃气,燃气以较高速度排出, 产生推力. 2.涡轮发动机的特征,有几个特性?P P10 P67 特征:发动机作为一个热机,它将燃料的热能转变为 机械能,同时作为一个推进器,它利用所产生的机械 能使发动机获得推力. 发动机特性包括: 转速特性、高度特性、速度特性. 保持飞机高度和飞机速度不变段情况下, 发动机推力 和燃油消耗率随发动机转速的变化规律叫发动机转 速特性. 在给定的调节规律下, 保持发动机的转速和飞机速度 不变时, 发动机的推力和燃油消耗率随飞机的高度的 变化规律叫高度特性. 在给定的调节规律下, 保持发动机的转速和飞行高度 不变时,发动机的推力和燃油消耗量随飞机速度(或 马赫数)的变化规律叫速度特性 3.影响热效率的因素?P18 热效率表明,在循环中加入的热量有多少变为机械 功.因素有加热比(涡轮前燃气总温) ,压气机增压 比,压气机效率和涡轮效率. 加热比、 压气机效率和涡轮效率增大, 热效率也增大 . 压气机增压比提高,热效率增大,当增压比等于最经 济增压比时,热效率最大,继续提高增压比,热效率 反而下降. 4.进气道的作用?什么是进气道冲压恢复系数?P20 ? 一是尽可能多的恢复自由气流的总压并输送 该压力到压气机,这就是冲压恢复或压力恢 复;

二是提供均匀的气流到压气机使压气机有 效地工作. ? 进气道出口截面的总压与进气道前方来流的 总压比值,叫做进气道总压恢复系数,该系数 是小于

1 的数值. 5.进气道冲压比的定义,影响冲压比的因素?P21 ? 进气道的冲压比是:进气道出口处的总压与远 方气流静压的比值. ? 影响冲压比因素:流动损失,飞行速度和大气 温度. (1) 当大气温度和飞行速度一定时,流动损失 大,则冲压比下降;

(2) 当大气温度和流动损失一定时,飞行速度 越大,则冲压比增加;

(3) 当飞行速度和流动损失一定时,大气温度 上升,则冲压比下降. 6.基元速度三角形,攻角 P27 ? 速度三角形:基元级包括一级转子和一级静 子.这两排叶栅中动叶叶栅以圆周速度运动, 静叶叶栅静止不动.从静叶出来的气流速度是 绝对速度.进入动叶的气流速度是相对速度. 绝对速度等于相对速度和圆周速度的向量之 和.这就是速度三角形. ? 和速度三角形变化有密切关系的参数: a) 工作叶轮进口处绝对速度在发动机轴线 方向的分量.这个量的大小与进入压气 机的空气流量有关.当压气机进口空气 状态一定时,分量增大,流量增大;

若 流量一定,分量增大,在压气机面积减 小b) 工作叶轮进口处绝对速度在切线的分 量. c) 圆周速度 鲁师小强 全程模块机电口试之发动机与系统 全程模块机电口试之发动机与系统 全程模块机电口试之发动机与系统 全程模块机电口试之发动机与系统 ? 轴流式压气机主要利用扩散增压原理来提高 空气压力.亚音速气流通过扩张通道时,速度 下降,压力上升.基元级叶栅通道均是扩张形 的.它气流参数变化是: 在叶轮内,绝对速 度增大,相对速度减小.同时,静压、总压和 总温、静温都升高;

在整流器内,绝对速度减 小,静压和静温提高,总压略有下降,总温保 持不变. ? 流量系数:工作轮进口处绝对速度在发动机轴 线方向的分量和工作叶轮旋转切向速度之比. ? 攻角:工作叶轮进口处相对速度的方向和叶片 弦线之间的夹角叫攻角.流量系数小于设计 值,呈正攻角,会使气流在叶背处分离;

大于 设计值,会使气流在叶盆出分离,形成涡轮状 态. 7.压气机的增压比的定义是什么?它与级增压比是 什么关系?P28 ? 压气机的增压比是:压气机出口截面空气压力 与压气机进气口前空气压力的比值. ? 压气机的增压比等于各级增压比乘积. 8.发动机流量特性,喘振边界定义,喘振裕度定义? P29 ? 喘振边界:即不同转速下喘振点的连线. ? 喘震裕度:为了避免压气机喘振,必须保持工 作线和喘振线有足够的距离,这个距离用喘振 裕度来衡量. ? 在进入压气机的空气总温、总压保持不变的情 况下,压气机的增压比和效率随进入压气机的 空气流量、压气机转子转速的变化规律称为压 气机的流量特性. 9.涡轮发动机压力机防止喘振的方法和原理?P31 原理: 压气机在非设计状态下通过一些措施也能保持 与压气机几何形状相适应的速度三角形, 从而使攻角 不要过大或过小 方法:采用放气活门、压气机静子叶片可调和多转子 10.双转子发动机的防喘原理?P32 ? 双转子或三转子的防喘原理是通过分别改变 低压压气机和高压压气机的转速,以减小攻 角,达到防喘的目的. 11.发动机燃烧室特点与要求?P38 燃烧室的任务是将通过喷嘴供应的燃油和压气 机供应的空气混合燃烧释放能量, 供给涡轮所需的均 匀加热的平稳燃气流. 燃烧室工作的好坏直接关系道发动机工作与性 能,基本要求是: 点火可靠,燃烧稳定,燃烧效率高;

压力损失小,尺寸小,出口温度场分布满足要求;

燃烧完全,排气污染小,寿命长. 12.余气系数的定义和意义?P39 ? ? ? ? 进入燃烧室的空气流量与进入燃烧室的燃油 流量完全燃烧所需要最少理论空气量之比. ? ? ? ? 余气系数表示贫油和富油的程度.余气系数小 于1时,为富油. 余气系数大于

1 时,为贫油 . 在贫油和富油极限之间,火焰才能稳定燃烧. 13.为什么多采用环形燃烧室 ?P43 ? 环形面积利用率高;

迎风面积小,重量较轻;

点火性能好;

总压损失小;

出口温度分布能满 足要求. ? 同一功率输出而言,燃烧室的长度只有同样直 径的环管形燃烧室长度的 75%,节省了重量和 成本.另外,它消除了各燃烧室之间的燃烧传 播问题. 14.进入燃烧室的第一股气流和第二股气流各有什么 作用?P45 ? 第一股的燃烧室的头部经过旋流器进入,约25%左右,与燃油混合,组成余气系数稍小于

1 的混合气体进行燃烧. ? 第二股气流由火焰筒壁上开的小孔及缝隙进 鲁师小强 全程模块机电口试之发动机与系统 全程模块机电口试之发动机与系统 全程模块机电口试之发动机与系统 全程模块机电口试之发动机与系统 入燃烧室,占总进气量的 75%左右,用于降低 空气速度,补充燃烧,与燃气掺混,稀释并降 低燃气温度,满足涡轮对温度的要求. 15.安装旋流器的作用? P45 ? 旋流器是由若干个旋流叶片按一定角度延周 向排列成的.旋流器安装在火焰筒的前部,当 空气流过旋流器时,由轴向运动变成旋转运 动,气流被惯性离心力甩向四周,使燃烧室的 中心部分形成一个低压区,于是火焰筒四周及 一部分高温燃气便向低压区流,形成回流,使 气流轴向速度比较小,对形成稳定的点火源. 提高燃烧效率. 16.涡轮叶片带冠的优点?P52 带冠的涡轮叶片主要用在低转速的低压涡轮上 1) 减少燃气漏过叶片顶部时的效率损失,提高涡轮 的效率;

2) 增强叶片的刚度;

3) 降低叶片的振动. 17.发动机涡轮叶片的冷却方式?P53 ? ? ? ? 三种方式:对流、冲击、气膜冷却 ? ? ? ? 大多数现代燃气发动机上使用组合冷却方式, 涡轮第一级喷嘴导向叶片和第一级转子叶片, 采用对流、冲击、气膜冷却;

第二级喷嘴导向 叶片采用对流和冲击冷却.第二级转子叶片仅 用对流冷却即可. 18.涡轮落压比, 何时高压涡轮落压比不变, 为什么? P55 涡轮落压比是涡轮进口处的总压与涡轮出口处的 总压之比. 涡轮落压比随转速的变化规律 1.当涡轮导向器最小截面处处于临界或超临界状 态时,涡轮的落压比为常数;

2.当涡轮导向器最小截面处处于临界或超临界状 态, 而喷管处于亚临界状态时,随着转速下降, 涡轮 的落压比下降;

这时涡轮落压比的变化是由最后一 级涡轮落压比的变化造成的, 而其它各级涡轮的落 压比不随转速而变化. 3.当涡轮和喷管均处于亚临界状态时,随着转速减 小, 涡轮的落压比减小.各级落压比都减小, 而且越 靠后的级落压比减小得越多. 由此可以看出,对于多转子发动机的高压涡轮, 只要第一级导向器处于临界或超临界状态, 则涡轮落 压比就保持不变. 19.亚音速喷管的三种工作状态?P56 ? 亚临界工作状态:当可用落压比小于 1.85 时, 喷管处于亚临界状态.这时喷管出口气流马赫 数小于 1,出口静压等于反压,实际落压比等 于可用落压比,是完全膨胀. ? 临界工作状态:当可用落压比等于 1.85 时,喷管处于临界状态.这时喷管出口气流马赫数 等于 1,出口静压等于反压,实际落压比等于 可用落压比,都等于临界压比.是完全膨胀. ? 超临界工作状态:当可用落压比大于 1.85 时, 喷管处于超临界状态.出口静压等于临界压力 而大于反压,实际落压比小于可用落压比,是 不完全膨胀. ? 排气流动是由涡轮出口压力和环境压力之间 的压力比引起.喷管的落压比分为实际落压比 和可用落压比. ? 实际落压比:是喷管出口处的总压和喷管出口 处的静压之比. ? 可用落压比: 是喷管进口处的总压和喷管出 口外的反压之比. ? 流量系数:工作叶轮进口处的绝对速度在发动 机轴线上的分量和叶轮旋转的切向速度之比. 20.止推点的作用?一个转子有几个止推点?P60 ? 转子上的止推点除承受转子的轴向负荷、径向 负荷外,还决定了转子相对机匣的轴向位置. ? 每个转子只能有一个止推点. 21. 挤压油膜式轴承原理及功用? P61 ? 在轴承外圈和轴承座之间流有很小的间隙, 该 间隙充满了滑油,并形成油膜.该油膜阻尼了 旋转组件的径向运动及传向轴承座的动力载 荷.因此,减小了发动机的振动及疲劳损坏的 可能性. 鲁师小强 全程模块机电口试之发动机与系统 全程模块机电口试之发动机与系统 全程模块机电口试之发动机与系统 全程模块机电口试之发动机与系统 22.双转子发动机的优点?P69 ? 双转子可使压气机在更宽的范围内稳定工作, 是防喘的有效措施. ? 双转子的压气机具有更高的增压比,可以产生 更大的推力. ? 双转子在发动机低转速下具有较高的压气机 效率和较低的涡轮前总温,在低转速工作时, 燃油消耗率比单转子发动机低得多. ? 双转子发动机具有良好的加速性. ? 双转子发动机启动时,启动机只带动一个转 子,可用功率较小的启动机. 23.涡喷发动机的高度特性?P69 ? 在给定的调节规律下,保持发动机的转速和飞 机速度不变时,发动机的推力和燃油消耗率随 飞机的高度的变化规律叫高度特性. ? 飞行高度增加,推力一直减小,燃油消耗率在 11000M 以下随着高度上升而减小,在11000M 以上则保持不变 24.大型飞机为什么使用涡扇发动机?P70 ? 在高亚音速范围内与涡喷发动机相比,涡扇发 动机具有推力大、推进效率高、噪音低、燃油 消耗率低的特点.它适合于高亚音速飞行,广 泛应用于民航飞机. 25.涡喷发动机的优点? ? 推力大,高空........