航空航天推动系统习题答案.docx

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航空航天推动系统习题答案

航空航天推动系统

第一章绪论

1.说明航空航天飞行器的分类

航空器：

1）轻于空气的航空器：

气球、汽艇。

2）重于空气的航空器：

固定翼航空器：

飞机、滑翔机；旋翼航空器：

直升机、旋翼机。

航天器：

1）无人航天器：

人造地球卫星、空间平台、太空探测器

2）载人航天器：

载人飞船、空间站、载人太空实验室、航天飞机和空天飞机。

火箭和导弹。

2.试述火箭、导弹和运载火箭三者的联系

火箭是凭借火箭发动机为动力的飞行器，运载火箭是带有航天器，并将航天器输送到预订轨道的可控火箭，导弹是以火箭发动机或其他喷气发动机为动力，由制导系统操纵其飞行且带有战斗部的飞行器。

3.试述航天器的功能

1）围绕地球运行的航天器能够充分利用它相对地球的高远位置来观测地球，能够迅速和大量来自地球大气、海洋、陆地的各类自然信息和社会信息，直接效劳于军事侦查，海洋监视、导弹预警、核爆炸探测、气象观测、环境观测和资源考察等任务。

2）围绕地球的航天器可作为空间无线电中继站，用于包括军事通信在内的全世界通信、广播、电视。

3）航天器作为空间基准点，能够为陆海空全军的导弹、船舶、飞机和军队调动和民用商船、飞机、车辆进行导航定位，能够为军事测绘部门提供大地测绘基准。

4）在航天器上能够有效利用太空的微重力、高真空、超低温、强辐射等特殊环境进行科学研究，开辟新的工业生产。

5）航天器能够摆脱大气层的屏障，接收来自宇宙天体的各类电磁辐射信息，实现全波段天文观测。

航天器在近地面空间飞行或在月球、行星际空间飞行，能够实现对空间环境的直接探测或对月球和行星的酒精考察及取样工作。

另外，载人航天器由于有人工作，能够充分发挥人的独特作用，关于提高空间侦查、空间防御、空间截击和空间作战指挥等成效都有庞大的潜在意义。

4.详细说明飞行器推动系统分类和各自特点

1）活塞式航空发动机

依托螺旋桨与空气彼此运动产生拉力或升力，发动机功率小，结构复杂，要紧应用于小型低速飞行的飞机或直升机上。

2）空气喷气发动机

分为：

涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、冲压发动机

功率大，结构质量轻、结构简单及维修方便

3）火箭发动机

不依托大气中的氧，自身携带氧化剂和燃料。

要紧包括：

液体火箭发动机、固体火箭发动机、固液混合火箭发动机。

5.简述航天器的分类

航天器可分为无人航天器和载人航天器。

无人航天器包括：

人造地球卫星、空间平台和空间测量器；载人航天器包括：

载人飞船、载人太空实验室、空间站、航天飞机和空天飞机。

6.了解我国航天技术和火箭和导弹的进展

略

第二章航空飞行器推动系统

1.说明活塞式航空发动机的要紧构件，并表达该类型发动机的工作原理。

要紧构件包括：

气缸、活塞、曲轴、连杆、进气门、进气阀、排气阀、机体等。

工作原理：

发动机工作时，燃料与空气混归并在气缸内燃烧，产生的高温高压燃气驱动活塞往复直线运动，由曲轴上输出机械工，经减速器调剂转速带动螺旋桨或旋翼旋转而产生拉力。

2.说明活塞式航空发动机的辅助系统有哪些？

1）燃料系统

由燃料箱、燃料泵、汽化器（雾化器）或喷嘴装置组成。

燃料通过泵从燃料箱打入汽化器，雾化的燃料与空气混合后进入气缸。

2）点火系统

由磁电机产生的高电压在极短时刻内产生电火花点燃混合气体。

3）润滑系统

它由轮滑油泵将润滑油输送到滑行的运动面间隙及轴承中，以减轻运动零部件的磨损。

4）冷却系统

冷却装置一样采纳气冷或液冷，在结构设计上经常使用散热片或散热套来试下冷却。

5）启动系统

活塞式航空发动机的启动必需靠外力，经常使用的启动方式有两种：

一是将紧缩空气送入气缸，推动活塞带动曲轴运转，二是用电机带动曲轴转动。

6）按时系统

即为操纵系统，该系统操纵发动机的进气门和排气门的开启与关闭。

3.详细说明活塞式航空发动机四个行程的工作进程。

1）进气行程

发动机的进气阀打开进气门，经雾化器雾化的燃料与空气混合进入气缸

2）紧缩行程

现在进气门已经关闭，活塞开始上行，紧缩混合气体，直到活塞抵达上止点

3）工作行程

安装在气缸头部的电火花塞打火，将紧缩的高混合气体点燃，燃烧产生的高温高压燃气开始膨胀，推动活塞下行，带动连杆机构运转并带动曲轴，进而带动螺旋桨旋转，那个进程将燃烧气体的热能转化为机械能。

4）排气冲程

当燃气膨胀终止，排气阀打开排气门，排出工作后的废气，活塞开始上行直到上止点，排气阀关闭

4.评定航空发动机经济性指标是哪个参数，说明其概念。

燃料消耗率：

航空发动机单位时刻内产生单位有效推力或功率所消耗的燃料量

5.什么叫发动机的加速性？

加速性：

发动机从最小转速到最大转速所需要的时刻。

6.活塞式航空发动机与涡轮喷气发动机相较较，哪一类适应高速飞行？

什么缘故？

涡轮喷气发动机更适合于高速飞行，因为活塞式航空发动机的最大的功率过小，无法提供高音速飞机的所需要的动力，而涡轮喷气发动机的功率很高，足以提供动力。

7.简要说明涡轮喷气发动机的工作原理。

发动机工作时，从进气道吸入的空气进到发动机，气流速度降低，压力那么升高，通过压气机时，气流的压力再度提高几倍乃至几十倍，随后进入燃烧室，与从燃烧室顶部喷嘴喷出的燃料混合燃烧，生成的高温高压气体膨胀作功，驱动涡轮工作。

高速旋转的涡轮带动压气机工作，通过涡轮后的燃气由喷管高速喷出，由反作使劲原理，高速喷出的气流产生了推动飞行器飞行的推力。

8.什么缘故涡轮喷气发动机用推力表示它的推动功而不用功率表示

因为活塞式航空发动机发出的是功率，再通过螺旋桨转变成拉力使飞机飞行，发出的功率越大，那么飞机飞行的速度越高，而涡轮喷气发动机那么是热机与推动器为一体，它能够直接产生作用在飞机上的推力。

因此用推力表示飞机的推动功加倍直观方便。

9.详细说明涡轮喷气发动机的要紧性能参数的物理意义

1）推力：

作用在发动机内外表面的压力合力。

2）

发动机出口单位时刻内燃气的质量流量

发动机入口单位时刻内空气的质量流量

入口的气体速度

喷管出口的燃气速度

喷管出口处截面面积

喷管出口截面的静压

外界周围大气静压

3）单位推力：

发动机的推力与每秒流过发动机的空气质量流量之比，称为发动机的单位推力

物理意义：

每千克空气质量流量所能产生的推力大小

4）推重比：

发动机的推力和发动机结构重量之比

发动机的结构质量

地面台架上发动机最大工作状态的推力

物理意义：

不仅表现涡轮喷气发动机在热力循环方面的设计质量，而且也表现了发动机的结构设计。

5）单位迎风面积推力：

发动机推力和发动机最大迎面截面积之比

物理意义：

当发动机被安装在单独的发动机短舱内，迎风面积的大小，在必然的飞行条件下，决定了发动机短舱的外部阻力的大小，也将阻碍发动机的有效推力。

6）单位耗油率

：

产生一个单位的推力每小时所消耗的燃料

物理意义：

它是某一飞行速度下的发动机的经济性指标，只有在同一飞行速度条件下来比较两个发动机的经济性能时，利用单位耗油率才是合理的。

10.什么叫喷气发动机的推重比？

什么缘故说它是一个综合性能指标？

推重比指发动机的推力和发动机结构重量之比，它不仅表现涡轮喷气发动机在热力循环方面的设计质量，而且也表现了发动机在结构上的设计，也包括结构材料及工艺水平等综合质量。

11.说明涡轮喷气发动机的要紧部件及其功能。

进气道：

1，阻碍流经发动机的空气流量。

2，阻碍进气道本身工作稳固性和出口气流是不是均匀。

压气机：

提高进入发动机燃烧室的空气压力，并由涡轮来驱动。

燃烧室：

是燃料与从压气机出来的高压空气混合燃烧的场所。

涡轮：

受到从燃烧室排出来的高温、高压燃气冲击而高速运转的部件，是将高温、高压燃气的动能转变成机械能。

喷管：

一是将从涡轮排出的燃气在喷管内膨胀加速，将燃气中的一部份热焓转变成动能，以专门大的气流速度从喷管排出，产生反作用推力；二是通过调剂喷管临界截面大小来改变发动机的工作状态。

12.简要说明喷气发动机的工作特性。

转速特性：

关于喷口临界面积不可调的涡轮喷气发动机，当发动机转速上升时，其推力是随之增加的。

当发动机处于高转速条件下工作时，继续增加转速，发动机的推力加倍显著增大，低速情形下，转速升高，推力增大，单位耗油率下降，可是当速度接近最大转速时，耗油率又会略上升。

可变喷口临界截面的发动机，喷管临界面积放大，那么推力下降，单位耗油率一样下降或转变不大。

假设压气机中间级带有放气结构，那么打开放气带，推力下降，而单位耗油率上升。

速度特性：

发动机转速不变的情形下，随着马赫数的增大，推力开始略微下降或缓慢的有所上升，在超音速时期内推力增加较快，而当马赫数，推力又转为下降，直到零。

关于单位耗油率，在马赫数增大的进程中一直呈上升的趋势

高度特性：

在飞行高度在11km以下，高度越高，单位推力越大，耗油率下降，飞机推力下降；11Km以上时，单位推力和耗油率都不变，发动机推力随高度增加继续下降，而且下降更快。

13.什么叫加力燃烧室？

说明加力燃烧室应用的场合

加力燃烧室：

在涡轮喷气式发动机达到最大工作状态下为继续增大推力所加的额外的燃烧室。

应用处合：

一样只应用于军用飞机，短时刻的加力的场合下利用。

14.简述涡轮喷气发动机辅助系统

启动系统：

为工作的涡轮喷气发动机，室内压力气体低，靠燃烧室顶部的点火器无法点燃发动机，这时需要启动系统，经常使用的启动系统是直流电机和高压启动机。

燃油系统：

燃油系统保障涡轮喷气发动机在各类工作状态下所需的燃油供给，以保障发动机的启动、加速和稳固燃烧。

滑油系统：

为发动机上所有的轴承和齿轮等运转部件提供润滑剂，以减少磨损、冷却机件和避免锈蚀。

15.试述喷气发动机的大体工作状态

最大状态：

发动机的转速和涡轮前燃气温度都达到最大值，现在推力也达到最大值。

工作时刻一样为5到10分钟

额定状态：

通常规定推力为最大推力的85%~90%时，为发动机的额定状态。

工作时刻为30到60分钟

巡航状态：

通常规定推力为最大推力的65%~75%为巡航状态。

适宜长时刻远距离航行

慢车状态：

指发动机维持工作的最小转速工作状态，通常规定推力为最大推力的3%~5%，慢车状态的转速为最大转速的20%~40%。

规定持续工作时刻不超过5分钟。

16.说明涡轮喷气发动机热力循环进程，并说明与活塞式航空发动机的热力循环有何不同？

涡轮喷气发动机的热力循环进程：

圧缩进程：

此进程在进气道和压气机部件中进行，有多种流动损失，因此是个变紧缩进程

加热进程：

此进程是在燃烧室部件中进行

膨胀进程：

此进程在涡轮和喷管中进行

定压放热进程：

此进程是在喷管外进行，即在发动机体外完成

涡轮喷气发动机是一个开口的循环，发动机排出的燃气再也不参加下一个循环，而活塞式发动机那么是利用高温高压的燃气驱动活塞往复直线运动，由曲轴输出机械功。

17.详细表达涡轮喷气发动机的压气机分类及其特点，并说明目前要紧采纳何种压气机

1）离心式压气机

结构简单，性能比较稳固，可是效率比较低，迎风面大。

一样应用于巡航导弹，无人侦查机、靶机或小型飞机上的动力装置。

利用较多的仍是中小型直升机的动力装置。

2）轴流式压气机

轴流式压气机处于设计状态工作时，是最正确的状态，在设计状态或接近设计状态时，压气机的工作效率高，工作稳固。

18.涡轮喷气发动机在什么条件下会发生喘振的发生？

当压气机中的气流方向与工作叶轮的叶片剖面弧线方向不一致时，超过许诺范围，气体就不能沿着叶片型面顺利流动而产生分离，当气流分离严峻时，就会显现喘振，这时会产生刹时空气倒流，从而使增压比大大降低，并伴随发生强烈振动和扎耳的噪音，严峻时会损坏发动机部件。

19.详细说明涡轮喷气发动机的燃烧室的要紧组成及分类

组成：

燃油喷嘴、涡流器、火焰筒、燃烧室外衣。

分类：

1）单管燃烧室：

燃烧室能够单独拆卸和装换，检查和维修方便。

可是由于多个燃烧室组成，使它的迎风面积大，结构质量大、出口压力不均等缺点限制了它的利用和发展。

环形燃烧室：

环形燃烧室具有结构紧凑、质量较轻、迎风面积小及出口的压力和温度较均匀，可是检查和维修不方便。

2）联管燃烧室：

联管燃烧室介于单管与环形燃烧室之间，因此兼顾了二者的优缺点。

20.详细说明涡轮喷气发动机的进气道类型

1）进气道的位置

a）机头正面进气：

应用于初期的喷气飞机，该形式的进气道内部通道长，内部摩擦阻力大。

随着机上电子设备的增加，机头位置要安装雷达设备，也为改善驾驶员的视线，要求缩短进气道。

b）翼根进气：

这种进气方式使气流道内多次拐弯且流经距离长，会形成较厚附面层或显现气流分离，使损失增加，尽管气流多次拐弯会有利于减少对雷达波的反射，但更要紧的是在飞机作机动飞行时，增大了进气道本身工作不稳固性和压气机入口气流流场不均匀性。

c）双侧进气：

优缺点与翼根进气形式相似。

2）进气道的形状

亚音速进气道：

通道形状为扩散形状，进气道在亚音速飞行时性能好。

超音速进气道：

分为外压式超音速进气道，内压式超音速进气道和混合式超音速进气道

21.试述进气道的要紧性能参数

总压恢复系数

：

评判空气在进气道内紧缩式与供给发动机时的损失

压气机入口压力，

进气道入口压力

流量系数

：

评判进气道的流通能力，即由通过进气道的实际空气流量与可能最大的空气流量之比。

外阻系数

：

评判进气道的外部阻力

进气道总外阻，

进气道最大横截面积，

，

未扰动的密度和速度

进气道出口的气流不均匀性和非定常性。

22.试述压气机的增压比和压气机效率的物理意义

23.说明涡轮风扇喷气发动机工作原理

关于涡轮喷气式发动机，气流进入压气机后，从紧缩燃烧、膨胀到加速喷出，产生推力，始终是一股气流而关于涡轮风扇喷气发动机那么是两股气流。

风扇运转并紧缩空气，通过紧缩的空气分为两股：

一股气流进入内涵道，另一股气流进入外涵道，这股气流平行流动经喷口排出，是附加的推动质量流量。

24.涡轮风扇喷气发动机与涡轮喷气发动机的工作原理及性能有何不同

工作原理，涡轮风扇喷气发动机是一共两股气流喷出，而且结构上多了一个风扇结构，而涡轮喷气发动机只有一股气流喷出；性能上，涡轮风扇喷气发动机比涡轮喷气发动机推动效率更好，经济性也更好，尽管气流的速度比原先的涡轮喷气发动机慢，可是流量与速度的积那么要比原先的涡轮喷气发动机大得多。

25.什么叫涵道比？

是不是所有的飞机发动机都追求高涵道比？

外涵流量与内涵道流量的比为涵道比，只有民航机追求高涵道比，而军用飞机不追求。

26.涵道比大小由哪些因素确信

涵道比取决于涡轮前燃气温度和飞行的速度

27.涡轮风扇喷气式发动机的三高是指什么？

哪类飞机追求三高

三高指的是：

高涵道比、高涡轮前温度、高增压比，民航客机追求三高

28.涡轮风扇加力喷气发动机应用在哪类飞机上

一样用于歼击机，在起飞和巡航时不加力，当投入战斗时才会加力，以提高飞机的机动性。

29.涡轮螺旋桨发动机的工作原理有什么特点

涡轮喷气式发动机具有排气速度高的特点，可是它的推动效率低，而作为推动器的螺旋桨在低速飞行条件下却有很高的推动效率，涡轮螺旋桨发动机综合了涡轮喷气发动机和螺旋桨的优势，这种发动机的涡轮不仅带动压气机运转，而且还带动螺旋桨运转。

因此飞行器前进的动力确实是由螺旋桨产生的拉力和由发动机喷管排出的燃气产生的推力一起作用的结果，只是螺旋桨产生的拉力是飞行器推力的要紧部份，至于喷管排出的气体产生的推力只占很少一部份，一样可不能大于10%

30.试述涡轮螺旋桨发动机的要紧部件

要紧部件：

压气机、燃烧室、涡轮和螺旋桨

31.涡轮螺旋桨发动机什么缘故都装有减速器

转速过大使叶尖速度很高，显现激波阻力，反而使效率降低。

因此螺旋桨需配减速器

32.涡轮轴发动机应用在何种飞机上？

它有何特点？

33.简述涡轮轴发动机的要紧部件

进气道、轴流压气机、离心压气机、燃烧室、燃气发生器涡轮，自由涡轮、排气段、传动齿轮、传动轴和附件传动盒。

34.何谓涡轮轴发动机的剩余推力？

关于涡轮轴发动机，尽管从核心机的涡轮排出来的高能燃气几乎全数用来驱动动力涡轮，可是很少部份燃气低速排出，能够产生推力，只是此推力并非必然与飞行方向一致。

这部份推力确实是剩余推力。