航空航天推进系统习题答案讲解学习

第一章绪论1.说明航空航天飞行器的分类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、导弹以及运载火箭三者的联系3.试述航天器的功能1)环绕地球运行的航天器可以充分利用它相对地球的高远位置来观测地球，可以迅速和大量来自地球大测、气象观测、环境观测和资源考察等任务。辆进行导航定位，可以为军事测绘部门提供大地测绘基准。4.详细说明飞行器推进系统分类和各自特点1)活塞式航空发动机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。验室、空间站、航天飞机和空天飞机。6.了解我国航天技术以及火箭和导弹的发展略第二章航空飞行器推进系统1.说明活塞式航空发动机的主要构件，并叙述该类型发动机的工作原理。主要构件包括：气缸、活塞、曲旋桨或者旋翼旋转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。燃料经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间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般采用气冷或者液冷，在结构设计上常用散热片或者散热套来试下冷却。缸，推动活塞带动曲轴运转，二是用电机带动曲轴转动。6)定时系统即为控制系统，该系统控制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过程。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)压缩行程此时进气门已经关闭，活塞开始上行，压缩混合气体，直到活塞到达上止点烧气体的热能转化为机械能。4)排气冲程闭4.评定航空发动机经济性指标是哪一个参数，说明其定义。燃料消耗率：航空发动机单位时间内产生单位有效推力或功率所消耗的燃料量加速性：发动机从最小转速到最大转速所需要的时间。6.活塞式航空发动机与涡轮喷气发动机相比较，哪一类适应高速飞行？为什么？涡轮喷气发动机更适合于高发动机的功率很高，足以提供动力。7.简要说明涡轮喷气发动机的工作原理。8.为什么涡轮喷气发动机用推力表示它的推进功而不用功率表示因为活塞式航空发动机发出的是功率，再通机与推进器为一体，它可以直接产生作用在飞机上的推力。所以用推力表示飞机的推进功更加直观方便。9.详细说明涡轮喷气发动机的主要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。qme发动机出口单位时间内燃气的质量流量qm发动机进口单位时间内空气的质量流量v0进口的气体速度ve喷管出口的燃气速度A喷管出口处截面面积pe喷管出口截面的静压po外界周围大气静压s物理意义：每千克空气质量流量所能产生的推力大小3)推重比：发动机的推力和发动机结构重量之比mm发动机的结构质量F地面台架上发动机最大工作状态的推力物理意义：不仅体现涡轮喷气发动机在热力循环方面的设计质量，而且也体现了发动机的结构设计。4)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久FA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，在一定的飞行条件下，决定了发动机短舱的外部阻力的大小，也将影响发动机的有效推力。5)单位耗油率sfc: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，使用单位耗油率才是合理的。10.什么叫喷气发动机的推重比？为什么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，它不仅体现涡轮喷气发动机在热力循环方面的设计质量，而且也体现了发动机在结构上的设计，也包括结构材料及工艺水平11.说明涡轮喷气发动机的主要部件及其功能。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。燃气的动能转变为机械能。以很大的气流速度从喷管排出，产生反作用推力；二是通过调节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。转速升高，推力增大，单位耗油率下降，但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，则推力下降，单位耗油率一般下降或者变化不大。若压气机中间级在超音速阶段内推力增加较快，而当马赫数，推力又转为下降，直到零。对于单位耗油率，在马赫数增大的过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。14.简述涡轮喷气发动机辅助系统时需要启动系统，常用的启动系统是直流电机和高压启动机。速和稳定燃烧。15.试述喷气发动机的基本工作状态额定状态：通常规定推力为最大推力的85%~90%时，为发动机的额定状态。工作时间巡航状态：通常规定推力为最大推力的65%~75%为巡航状态。适宜长时间远距离航行转速为最大转速的20%~40%。规定连续工作时间不超过5分钟。16.说明涡轮喷气发动机热力循环过程，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过程：加热过程：此过程是在燃烧室部件中进行膨胀过程：此过程在涡轮和喷管中进行定压放热过程：此过程是在喷管外进行，即在发动机体外完成涡轮喷气发动机是一个开口的循环，发动机排出的燃气不再参加下一个循环，而活塞式发动机则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.详细叙述涡轮喷气发动机的压气机分类及其特点，并说明目前主要采用何种压气机1)离心式压气机结构简单，性能比较稳定，但是效率比较低，迎风面大。一般应用于巡航导弹，无人侦察机、靶机或者小型飞机上的动力装置。使用较多的还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，是最佳的状态，在设计状态或者接近设计状态时，压气机的工作效率高，工作稳定。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严重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主要组成及分类组成：燃油喷嘴、涡流器、火焰筒、燃烧室外套。2）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，但是检查和维修不方便。3）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出现气流分离，使损失增加，虽然气流多次拐弯会有利于减少对雷达波的反射，但更主要及压气机进口气流流场不均匀性。c）两侧进气：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21.试述进气道的主要性能参数总压恢复系数i:评价空气在进气道内压缩式与供给发动机时的损失流量系数i:评价进气道的流通能力，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Cxi:评价进气道的外部阻力C2Amax进气道最大横截面积,0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机慢，但是流量与速度的积则要比原来的涡轮喷气发动机大得多。25.什么叫涵道比？是否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定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般29.涡轮螺旋桨发动机的工作原理有什么特点涡轮喷涡轮螺旋桨发动机综合了涡轮喷气发动机和飞行器前进的动力就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共产生的推力只占很少一部分，一般不会大于130.