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《航空发动机》知识点总结

1. 理想气体的定义是:分子本身只有质量而不占有体积,分子间不存在吸引力的气体。

2. 理想气体的状态方程式:pv = RT ,R 为气体常数3. 热力学第一定律的解析式 dp = du + pdv ,u 为空气内能,pv 为位能4. 热力发动机是一种连续不断地把热能转换为机械能的动力装置。

5.⎧⎧⎨⎪⎩⎪⎪⎧⎧⎪⎪⎪⎪⎧⎫⎪⎪⎪⎧⎨⎪⎪⎪−⎨⎬⎨⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎭⎪⎩⎨⎪⎧⎪⎧⎪⎨⎨⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩⎩⎩固体燃料火箭发动机火箭发动机液体燃料火箭发动机二行程 直列式活塞式吸气式四行程对列式增压式星型发动机冲压式航空发动机冲压式(无压气机) 脉动冲压式涡喷 空气喷气式涡扇 涡轮式(有压气机)涡轴 涡桨 6. 发动机的推力与每秒钟流过发动机的空气质量流量之比,叫做发动机的单位推力。

F s = F / q m7. 产生一牛(或十牛)推力每小时所消耗的燃油量,称为单位燃油消耗率。

sfc= 3600q mf / F8. 单转子涡喷发动机的站位规定及相应气流参数有:0站位:发动机的远前方,那里的气流参数为*0*00,,,,T p V T p o ;1站位:进气道的出口,压气机的进口,气流参数为*1*1111,,,,T p V T p ;2站位:压气机的出口,燃烧室的进口,气流参数为 *2*2222,,,,T p V T p ;3站位:燃烧室的出口,涡轮的进口,气流参数为*3*3333,,,,T p V T p ;4站位:涡轮的出口,喷管的进口,气流参数为*4*4444,,,,T p V T p ;5站位:喷管的出口,气流参数为*5*5555,,,,T p V T p ;---------------------------------------------------------------------9. 进气道对发动机性能的影响主要体现在:一,气流经过进气道的总压恢复系数影响流经发动机的空气流量,还影响循环的热效率;二,进气道本身的工作稳定性和出口气流流场是否均匀,前者会直接影响发动机的正常工作,后者会引起压气机效率下降甚至喘振;三,进气道对有效推力的影响,还包括1.超音速飞行时会有附加阻力2.进气道唇口的存在使外流急剧加速,可能引起气流分离或形成超音速区,使得外阻明显增加。

10. 燃气发生器包括:压气机,燃烧室,涡轮,又称发动机核心机。

---------------------------------------------------------------------11. 当发动机在空气湿度比较高和温度比较低的条件下工作时,在压气机进口部分,(如整流罩和支板处)会出现结冰现象,危害包括:(1)冰层会引起发动机进气面积缩小,减小发动机的进气量,使发动机性能恶化,严重时还可能引起压气机喘振。

(2)此外发动机振动可能引起冰层破裂,冰块被吸入发动机内,打伤叶片,使发动机损坏。

最常用的方法就是对易结冰的零件表面进行加温。

加温方式一般是从压气机后面级引气。

12. 压气机转子的三种类型:盘式、鼓式(中空式)、鼓盘式13. 压气机叶片常有带冠形式,可解决振动问题,且可减少叶尖漏气损失,但叶片离心负荷更加大了。

14. 机匣有分半式和整体式两种结构。

15. 压气机叶片进口气流的相对速度的方向,在设计条件下也不一定与叶片的几何进口角一致,它们的差值,称为迎角。

16. 在轴流式压气机中,工作叶轮的两个相邻叶片间的通道是扩张形的。

17. 压气机提高空气压力的方法是利用高速旋转的叶片对空气做功,将功转变为压力位能和内能18. 轴流式发动机的压气机基原级增压原理和基元级内气流参数的变化示意图:基元级由工作叶栅和整流器叶栅通道组成,两处叶栅通道均是扩张形的。

当空气流过工作叶轮叶栅通道时,由于高速旋转的叶片对空气做功,使气流的绝对速度增大,同时由于两个相邻叶片间的通道是扩张形的,则使气流的相对速度降低,相对运动动能转变为压力位能和内能,使气流的压力和温度上升。

对气流做功,还使气流的总压和总温都提高。

当空气流过整流器叶栅通道后,由于整流器中两个相邻叶片间的通道也是扩张形的,使气流的绝对速度降低,绝对运动速度转变为压力位能和内能,使气流压力进一步提高,温度也继续上升,由于在整流叶栅通道内是绝能流动,故气温总温保持不变,由于流动损失,气流总压略有下降。

19. 发动机中压力最高的位置是在压气机出口20. 喘振发生的根本原因是:由于攻角过大,使气流在叶背处发生分离而且这种气流分离严重扩展至整个叶栅通道。

21. 在什么时候发动机容易喘振?发动机喘振常常出现的阶段有:启动、加速、减速和反推。

22. 防喘措施:压气机中间级放气,可调导向叶片和整流叶片,双转子或三转子。

23. 双转子或三转子防喘的原理是通过改变转速,即改变压气机动叶的切线速度的方法来改变工作叶轮进口处的相对速度的方向,以减小攻角,达到防喘的目的。

24. 从飞行技术角度出发,如何防止和消除发动机喘振:应注意以下问题:(1)操纵油门时,动作要柔和,不能过急过猛;(2)注意协调杆、舵的操纵量,避免侧滑,防止进气道中发生气流分量,避免喘振;(3)一旦发生喘振,应缓慢地收油门,直至油门位置与转速相适应或喘振消除为止;(4)密切注意喘振时发动机的排气温度,必要时收油门,防止超温;(5)发生喘振时,应将点火电门放在连续点火位置,以减少空中熄火的可能性;(6)增大飞行速度,减小飞机的迎角,有助于消除喘振;(7)如在高空发生喘振,必要时,可降低飞行高度;(8)如喘振现象不能制止,应立即停车或尽快就近着陆。

---------------------------------------------------------------------25. 燃烧室的基本性能要求:一,点火可靠,燃烧稳定;二,燃烧完全;三,压力损失小;四,燃烧室出口温度场应按所要求的规律分布;五,尺寸小,发热量大26. 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的最少的理论空气量之比,称为余气系数27. 燃烧室的三种基本结构:单管燃烧室、联管燃烧室和环形燃烧室,以上三种类型的燃烧室,管形燃烧室的环形面积利用率最低。

28. 燃烧室稳定燃烧的条件是:燃烧时气流速度等于火焰的传播速度。

29. 火焰除点火的短暂时间外,不得伸出燃烧室。

---------------------------------------------------------------------30. 双转子发动机中,高压涡轮驱动高压压气机,低压涡轮驱动低压压气机。

涡轮发动机的同一转子上,涡轮的级数小于压气机的级数。

31. 涡轮转子叶片是由工作叶片、转盘、轴和装在轴上的的其他转动零件组成的一个整体。

32. 轴流式涡轮可分为:冲击式,反力式,冲击反力式。

33. 涡轮叶片的冷却一般只有第一级、第二级涡轮叶片需要冷却。

涡轮叶片的冷却空气一般是从压气机出口通过管道引来,冷却后的空气随燃气一起流过涡轮,因此,需要进行冷却的叶片是空心的。

34. 涡轮叶片的榫头是枞树型榫头。

枞树型榫头的优点:重量轻;材料利用合理,接近等强度,因而这种榫头的重量轻;强度大,能承受大的载荷;在高温下工作对应力集中不敏感:这种榫头有间隙地插入榫槽内,允许受热后自由膨胀,因而,减小了叶片和轮缘联结处的应力,同时可以利用榫头的装配间隙,通入冷空气,对榫头和轮缘进行冷却。

装拆及更换叶片方便。

枞树型榫头的缺点是:加工精度高。

容易出现裂纹。

35. 涡轮间隙控制:涡轮机匣与工作叶片间的距离叫涡轮径向间隙,涡轮径向间隙对涡轮效率有很大的影响。

36. 涡轮径向间隙对涡轮效率有很大的影响,如果涡轮的径向间隙增加,涡轮的效率将减小37. 涡轮冷却的四种方式:冲击冷却、对流冷却、气膜冷却和发汗冷却。

38. 轴流式发动机压气机级数比涡轮机数多。

39. 涡轮常见故障:涡轮常见故障是裂纹,其原因是热应力。

40. 涡轮前燃气总温、发动机排气温度用符号表示,分别为*3T *4T---------------------------------------------------------------------41. 喷管的两个主要功用:首先将从涡轮(或加力燃烧室)流出的燃气膨胀加速,将燃气中的一部分热焓变为动能,以很大的速度从喷管排出,产生反作用推力;其次是通过调节喷管临界截面积改变发动机的工作状态。

除此之外,有的喷管还有提供反推力功能。

42. 喷管分为两大类:亚音速喷管和超音速喷管。

亚音速喷管是收敛形的管道,而超音速喷管是先收敛后扩张形的管道。

---------------------------------------------------------------------43. 单转子燃气涡轮喷气发动机部件组成(及其是如何工作的?):单转子涡轮喷气发动机是由进气道、压气机、燃烧室、涡轮、喷管五大部件组成。

燃气涡轮喷气发动机以空气作为工质。

进气道将所需的外界空气以最小的流量损失顺利地引入发动机,压气机通过迅速旋转的叶片对空气做功压缩空气,提高空气的压力,高压空气在燃烧室内和燃油混合,燃烧,将化学能转变为热能,形成高温高压的燃气,高温高压的燃气在涡轮内膨胀,将燃气的部分热焓转变为机械能,推动涡轮旋转,去带动压气机。

这种用于产生高温高压燃气的装置成为燃气发生器。

燃气发生器后的燃气可用能全部用来在喷管内继续膨胀,加速燃气,提高燃气的速度,使燃气以较高的速度喷出,产生推力。

44. 发动机支承方案:1-2-0方案,即压气机前一个支点,压气机与涡轮之间两个支点,涡轮之后没有支点45. 外涵流量与内涵流量的比值,被称为涵道比,Y = q m2 / q m146. 现有的风扇叶片一般都带有阻尼凸台,其作用是为了减振。

采用加宽和加厚叶片的办法,以达到同样的减振效果。

47. 涡轮风扇发动机由进气道、风扇、低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮和喷管组成。

48. 涡扇发动机的优点:1)推力大、2)推进效率高、3)噪音低、4)一定飞行马赫数范围内燃油消耗低。

涡扇发动机的缺点是:风扇直径大,迎风面积大,阻力大,发动机的结构复杂,只适合于高亚音速内飞行。

49. 对于纯涡喷发动机和涡扇发动机,在相同的压气机增压比,单位时间内所加入的热量(燃油)相同,且产生的循环功率相等的前提下,比较两者的性能。

得到:(1)在相同飞行速度下 2291012m v v q −=2292022m v v q −所以 92v <91v 它们的推力之比为 21F F =29201910()()m m q v v q v v −−=910920v v v v −− 所以,在循环功率相等的条件下,工质流量越大,排气速度越小,推力越大。

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