作业第一讲 航空燃气涡轮发动机概述 第一讲 课后作业
1、 燃气涡轮发动机是如何分类的？各自的特点及应用范围为何？
评分规则: 燃气涡轮发动机分类包括：燃气涡轮喷气发动机（或涡喷发动机、WP）、燃气涡轮风扇发动机（或涡扇发动机、WS）、涡轮螺旋桨发动机（或涡桨发动机、WJ）、涡轮轴发动机（或涡轴发动机、WZ）、桨扇发动机、地面/舰船/车辆用燃气涡轮发动机。得分要求：满分3分，答出5种及5种以上发动机类型，得3分；答出3~4种发动机类型，得2分；答出1~2种发动机类型，得1分；无作答，不得分。
特点及应用范围： 涡轮喷气发动机：由高速排出的高温燃气获得推力，耗油率高。在高马赫数飞行时效率较高。涡轮风扇发动机：具有内外两个涵道，经过风扇的部分气体进入外涵道不参与燃烧，与燃烧后的内涵气体混合后排出。耗油率较低，推力大，噪声小，迎风面积大。小涵道比涡扇发动机是战斗机的主要动力，大涵道比涡扇发动机是大型客机和军用运输机的主要动力。涡轮螺旋桨发动机：核心机燃气在自由涡轮中膨胀做功，通过减速器驱动螺旋桨，大部分推力由螺旋桨产生。受到直径较大的螺旋桨限制，飞行速度受限，多用于马赫数0.5~0.7的飞机。其推进效率高，耗油率低，目前多用于支线客机。涡轮轴发动机：基本与涡轮螺旋桨发动机相同，燃气能量几乎完全在自由涡轮中膨胀，由涡轮输出功率。多用于直升机。桨扇发动机：可大幅降低燃油消耗率，提高效率；但桨扇产生噪音对飞机客舱影响很大，需发展降噪技术。可用于民用客机、运输机。得分要求：满分2分，不要求完全一致，意思对即可；答出3种或3种以上类型发动机特点、应用范围，得2分；答出1~2种类型发动机特点、应用范围，得1分；无作答，不得分。
2、 高涵道比涡扇发动机发展历程为何？其具有什么技术特点？
评分规则: 发展历程：20世纪60年代早期涡扇发动机的涵道比小——220世纪70年代后期，发展了高涵道比（6左右）的涡扇发动机。20世纪80年代发展了高涵道比（8左右）的涡扇发动机。20世纪90年代发展了高可靠性高涵道比（8左右）涡扇发动机。21世纪初，发展了低排放、低噪声的洁静涡扇发动机，采取了高的循环参数（涵道比为10～11，总压比为40～50，高涡轮前温度1650K）。得分要求：满分3分，不要求完全一致，意思对即可。正确答出其中4~5条，得3分；正确答出2~3条，得2分；正确答出1条，得1分；无作答或答题完全错误，得0分。
技术特点：具有“三高”参数，高涵道比（5～8）、高总压比（25左右）和高涡轮前燃气温度（1600k～1650k）研究高性能的核心机，通过不断地改进低压系统系列化衍生，一个核心机可以发展覆盖推力范围很大的发动机系列得分要求：满分2分，不要求完全一致，意思正确即可。 对于第一条，答出“三高”中任意一个即可得分，若有其他答案，经老师认可后亦可得分。 答出2条，得2分；答出1条，得1分；答错或无作答，得0分。
第一讲 航空燃气涡轮发动机概述 单元测试（一）
1、 目前先进战斗机（如歼20）所使用的发动机类型为： 。
答案: 小涵道比涡扇发动机
2、 以下选项中，不属于高涵道比涡扇发动机“三高”技术标准的是： 。
答案: 高工作转速
3、 普惠公司最新研发的PW1000G发动机为GTF发动机，请问GTF是指以下哪种发动机？
答案: 齿轮传动风扇发动机
4、 以下部件，不属于航空发动机核心机的是 。
答案: 尾喷管
5、 风扇叶片丢失试验属于哪种试验类型？
答案: 安全性试验
6、 下图中，指向高压压气机的标号是： 
答案: 3
7、 高涵道比涡扇发动机采用大直径风扇，主要目的是： 。
答案: 加大流量，提高推力
8、 以下技术参数中，不属于涡扇发动机循环参数的是： 。
答案: 推力
9、 航空发动机的主安装节只承受轴向（推力方向）载荷。
答案: 错误
10、 压气机除采用轴流式、离心式和斜流式等结构形式外，还可以采用轴流+离心等组合式压气机。
答案: 正确
11、 为实现飞机超音速巡航，要求其发动机最大推力大。
答案: 错误
12、 涡轴发动机通过排出高速燃气产生推力。
答案: 错误
13、 在航空发动机中，同一个承力框架可能同时支承多个轴承。
答案: 正确
14、 涡喷发动机技术是上世纪四五十年代的技术，属于落后技术，现代先进飞行器不会使用涡喷发动机。
答案: 错误
15、 高涵道比涡扇发动机直径尺寸大，小涵道比涡扇发动机直径尺寸小，二者不可能使用同一种核心机。
答案: 错误
16、 下图所示飞行器所使用发动机类型为涡轴发动机。
答案: 正确
作业第二讲 风扇-压气机结构设计 第二讲 课后作业
1、 高涵道比涡扇发动机（V2500）根据附图回答下列问题1）该发动机结构设计中对于防止外来物打伤采取了什么措施？（2分）2）风扇静子结构由哪几部分构成？各具有什么功用？（3分）
评分规则: 1）该发动机结构设计中对于防止外来物打伤采取了什么措施？防止外来物打伤采取的措施：风扇采用钛合金材料的小展弦比（宽弦）叶片，圆锥形的进气锥形状设计，加大风扇叶片与内外涵道分流环的轴向距离等。得分要求：满分2分，3个关键词“小展弦比（宽弦）叶片”、“进气锥形状”、“分流环轴向距离”答出2个得2分；答出1个，得1分；无作答，不得分。
2）风扇静子结构由哪几部分构成？各具有什么功用？风扇静子结构包括：（中介机匣）承力框架、出口导向叶片、包容环、牺牲衬套、风扇机匣等；结构功用：（中介机匣）承力框架：支承风扇转子；出口导向叶片：对气流扩压整流，产生推力；包容环：防止叶片飞出，对机匣安全设计；吸声衬套：降低空气噪声。风扇机匣：固定静子叶片、形成气流通道、控制空气流量、提高空气压力。得分要求：满分3分，每一种结构+功用1分，答出任意三个即可得满分，仅答出结构无功用 扣1分。
2、 转子结构设计1）航空发动机转子结构设计常用的结构形式有哪三种，各自的特点是什么？（3分）2）高压压气机转子在设计中常采用何种结构？（1分）3）何为“恰当半径”？（1分）
评分规则: 1）航空发动机转子结构设计常用的结构形式有哪三种，各自的特点是什么？鼓式转子：转子上的主要负荷由鼔筒承受和传递。结构简单，重量轻，零件数目小，加工方便，并有较高的抗弯刚性，但强度较差。盘式转子：扭矩通过轴传给轮盘，再由轮盘传给在轮缘上的转子叶片。轮盘承载能力强，适应大负荷转子；由于轮盘厚度有限，一般盘轴连接时的弯曲刚性较差，易产生振动；盘式转子常用于风扇或涡轮结构。盘鼓混合式转子：鼓筒和轮缘传递扭矩，轮盘承受叶片和轮盘所产生的离心载荷。兼有鼓式转子抗弯刚性好及盘式转子强度好的优点，在发动机中得到广泛应用。得分要求：满分3分，完整答出三种形式及特点得3分，少答一项或一项中的答案不完整扣1分。
2）高压压气机转子在设计中常采用何种结构？盘鼓混合式转子。得分要求：满分1分，要求与答案完全相符。
3）何为“恰当半径”？恰当半径针对盘鼓混合式转子，是指在轮盘的一个径向位置处，盘的径向变形与鼓的径向变形相同，也就是说在这里盘-鼓之间径向变形是协调的，相互之间没有附加的力作用，这个径向尺寸称为恰当半径。得分要求：满分1分，不要求完全一致，意思正确即可。
作业第三讲 涡轮结构设计 第三讲 课后作业
1、 根据第一题图所示GE90发动机高压涡轮结构简图，回答下列问题。1）试说明高压涡轮转子结构和支承结构的设计特点。（3分）2）在转子结构设计中是如何保证盘盘、盘轴连接结构稳定性和部件长寿命设计要求的。（2分）
评分规则: 1）试说明高压涡轮转子结构和支承结构的设计特点。转子结构设计特点：高压涡轮轴采用大鼓筒轴，与第一级高压涡轮盘焊接。篦齿盘采用止口与两级涡轮盘连接，提高涡轮转子的刚性。后轴颈与第二级高压涡轮盘焊接成一体，采用止口和套齿的结构形式将轮盘与轴连接成一体。得分要求：满分2分，不要求完全一致，意思对即可，只要有“轮盘-轴颈连接为焊接，轮盘与轴套齿连接”的相关表述即可得分。支承结构：采用高低压涡轮级间承力框架。得分要求：满分1分，不要求完全一致，意思对即可。
2）在转子结构设计中是如何保证盘盘、盘轴连接结构稳定性和部件长寿命设计要求的。高压涡轮盘上没有打孔连接，而是采用与涡轮轴和轴颈焊接的连接形式，以防止打孔造成的应力集中。两涡轮盘间的篦齿封严盘与涡轮盘止口连接，形成环腔结构，提高了涡轮转子的刚性。在涡轮后轴颈上开冷却孔，减少热向轴承传递。得分要求：满分2分，不要求完全一致，意思对即可。3个关键词“盘轴焊接、环腔结构、冷却”答出2个得2分，答出1个得1分，无作答不得分。
2、 第二题：根据涡轮结构设计特点回答下列问题。1）在带冠涡轮叶片设计中，叶冠的主要作用是什么？（3分）2）高压涡轮叶片一般不采用带冠（除罗·罗公司外）的主要原因是什么？（2分）
评分规则: 1）在带冠涡轮叶片设计中，叶冠的主要作用是什么？叶冠的主要作用：减少叶片叶尖的二次流动损失（气动），增加叶片整体刚度（强度），为叶片振动提供干摩擦阻尼（振动），但是同时也增加了叶片根部的离心负荷。（详细解释：减小叶片尖部由叶盆向叶背的漏气，降低二次损失，提高涡轮效率；相邻叶片的叶冠抵紧后可以减小叶片的扭转变形和弯曲变形，增强叶片的刚性，提高叶片的振动频率；当叶片产生振动时，相邻叶冠间产生摩擦可以吸收振动能量，起到减振作用。）得分要求：满分3分，不要求完全一致，3个关键词“减少二次流动损失、增加叶片刚度、提供阻尼”缺少一个扣1分。
2）高压涡轮叶片一般不采用带冠（除罗·罗公司外）的主要原因是什么？高压涡轮叶片一般不采用带冠主要原因：叶片带冠对气动性能和阻尼减振都是有好处的，但是由于高压涡轮叶片所承受的离心负荷和热负荷已经很高，几乎接近材料的使用极限，如果再在叶片叶尖处加装叶冠，势必会给叶片根部的强度带来严重的负担，所以一般高压涡轮上很少带冠。得分要求：满分2分，不要求完全一致，意思对即可。
作业第四讲 燃烧室结构设计 第四讲 课后作业
1、 参照下面CFM56-7发动机燃烧室结构简图，试说明燃烧室主要组成部件及其基本功能。
评分规则: 参考答案：扩压器：降低从压气机流出的气流速度，以利于组织燃烧。燃油喷嘴：将燃油雾化（或汽化），加速混合气的形成，保证稳定燃烧和提高燃烧效率。燃烧室外壳体：形成燃烧室的外侧气流通道，并且起到支承作用。涡流器：使高温燃气在火焰筒头部产生低速回流区，稳定火焰，使空气与燃油能很好地掺混，点燃后续混合气体，提高燃烧效率。火焰筒：将一、二股气流分开，在火焰筒内形成不同的功能区，利于组织燃烧。燃烧室内壳体：形成燃烧室的内侧气流通道，并且起到支承作用。得分要求： 每个组成部件1分，答对5个即可得5分；基本功能意思对即可，若功能有误或未作答，则在得分基础上扣1分。
2、 参照燃油喷嘴工作原理示意图，试说明：1）燃油气动喷嘴的基本工作原理。（3分）2）在使用中与离心喷嘴的不同之处。（2分）
评分规则: 工作原理：燃油经过喷嘴喷出，在喷口的内外二股高速气流的作用下，将流入的燃油剪切碎裂成与空气充分掺混的油雾，并进入火焰筒头部进行燃烧。得分要求：不要求完全一致，意思相符即可。要点：“内外两股空气”、“剪碎”、“与空气掺混”
与离心喷嘴的不同之处：离心喷嘴是利用涡流器，使燃油在涡流室中高速旋转，产生较大切线速度，在离心力作用下将燃油雾化散开成许多微小油珠，雾化效果与转速无关。气动喷嘴是利用内外二股高速气流作用下，形成与空气充分掺混的油雾。得分要求：不要求完全一致，意思相符即可。要点在于，离心喷嘴是利用自身旋转产生离心力作用；气动喷嘴是利用空气的剪切。
第四讲 燃烧室结构设计 单元测试（二）
1、 下图所示压气机类型为： 。
答案: 轴流+离心组合式压气机
2、 压气机设计中所采用的气流通道形式中，不包括： 。
答案: 等直径设计
3、 下图所示压气机转子的结构类型为： 。
答案: 鼓式转子
4、 下列选项中，不属于防止喘振结构措施的是： 。
答案: 矢量喷口结构
5、 下图所示涡轮结构形式为： 。
答案: 向心式涡轮
6、 下图所示涡轮叶片与轮盘连接形式为： 。
答案: 枞树形榫头连接
7、 航空发动机低压涡轮叶片常采用带冠结构，叶冠的作用是： 。
答案: 减少叶片振动、提高效率
8、 下图所示燃烧室结构类型为： 。
答案: 双环腔环形燃烧室
9、 下列各图中，表示气动式喷嘴结构的是： 。
答案: 
10、 下图所示压气机气流通道形式为等中径设计。
答案: 错误
11、 下图所示叶片与盘连接形式为环形燕尾形榫连接。
答案: 正确
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