DOC《发动机》

发动机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. 当大气温度和飞行速度一定时,流动损失大,则冲压比下降;

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;

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: 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 工作叶轮进口处绝对速度在切线的分量. 圆周速度 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. 壁面积也少得多,保护火焰筒的冷却空气质量大约也少15%,冷却空气量的减少,燃烧效率提高,实际上消除了未燃烧的燃油,并将一氧化碳化成了二氧化碳,减少了对空气的污染. 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 减少燃气漏过叶片顶部时的效率损失,提高涡轮的效率;

增强叶片的刚度;

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. 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,高空性能好. 结构简单,重量轻,推进效率高. 26.发动机液压机械式控制器的特征?P85 有良好的使用经验和较高的可靠性.除控制供往燃烧室的燃油外,才操纵发动机可变几何形状,例如: 可调静止叶片、放气活门、放气带等,保证发动机工作稳定和提高发动机性能. 液压机械式控制器,计算由凸轮、杠杆、滚轮、弹簧、活门等机械元件组合实现,由液压源作为伺服油. 27.双油路比单油路喷嘴的优点?P93 与单油路相比,在相同的最大燃油压力下,双油路喷嘴能够在较宽的范围内实现有效雾化,而且在高空条件下,如果要求低燃油流量时,也可获得有效雾化. 28.简述发动机起动过程? P96 启动机带动发动机转子转动一定的转速,燃烧室的点火电嘴由电源供电点火,当燃油压力建立足以产生喷雾时燃油喷射出来.点燃混合气体;

涡轮输出功率,由启动机和涡轮共同带动发动机加速到自维持转速.当发动机功率开始驱动启动机时,启动机传动脱开,发动机自己加速到慢车转速. 29.发动机正常启动的三个过程? P96 发动机启动过程是使发动机转子的转速由零增加到慢车转速的过程.根据带动发动机转子加速的驱动力的来源,可将加速过程分为三个阶段: 由启动机单独带动发动机转子加速. 由启动机和涡轮转子共同带动发动机转子转速. 由涡轮转子单独带动发动机转子加速. 30.发动机点火系统的特点和组成?P100 在发动机启动和空中再启动时高值点火,在飞机起飞,着陆和穿过气流不稳定区域时低值连续点火. 使用高能点火系统. 每台发动机总是装备两套点火系统. 对发动机性能无影响. 组成:点火激励器,点火导线,点火电嘴以及相关的冷却组件. 31.高能点火和低能点火什么时候使用?P100 高值输出(12J)是必要的以保证发动机在高空将获得满意的再点火.有时为了保证可靠启动也需要高值输出. 在某些飞行条件下,像结冰或在大雨和雪中起飞,点火系统联系工作是必要的,以便一旦发生熄灭时进行自动再点火.这时低能点火(3~6J)是有利的.因为它能延长点火嘴和点火装置的寿命. 32.发动机空气系统包括哪些?P107 压气机控制分系统、间隙控制分系统、发动机冷却分系统(内部空气系统和外部空气系统) 功能: 1)发动机内部部........