超燃冲压发动机燃烧室工作过程理论和试验研究
余勇
【摘要】：本文综合运用理论分析、试验研究和数值模拟等多种手段,对煤油燃料超燃冲压发动机燃烧室的性能分析评价方法、方案设计及其优化、点火燃烧性能及其影响因素、内流场结构及其特点进行了系统深入的研究,取得了很多有意义的成果。提出了超燃冲压发动机燃烧室的性能分析评价方法。开发了燃烧室两相多组分一元反应流分析程序,为超声速燃烧室方案设计阶段的快速性能评估与设计优化提供了一种有效的手段。在燃料射流穿透度概念的基础上,提出了燃料射流相对穿透度的概念,并将其成功应用于发动机点火燃烧性能的分析。进行了338次相同模拟条件、不同发动机点火方式、结构和工作参数下的超燃冲压模型发动机试验,对煤油燃料超燃冲压发动机燃烧室的点火燃烧性能及其影响因素进行了系统的研究。结果发现,利用全高度支板前缘产生的斜激波可以实现煤油的自燃着火和稳定燃烧,但支板太厚可能致使燃烧室壅塞。利用半高度后掠支板和氢气引导火焰相结合的点火方式,也可以实现煤油的可靠点火和稳定燃烧。由于受射流相对穿透度影响,氢气引导火焰的点火特性和燃烧室尺度有关,表现出明显的尺度效应。当利用点火器强制点火时,存在一个能够点火的能量阈值。煤油能够维持稳定燃烧且不出现热壅塞的当量比范围与点火方式和燃烧室构型等因素密切相关。燃料喷注压降和当量比、燃料喷嘴位置、燃料射流相对穿透度、点火方式、燃烧室结构、凹腔火焰稳定器结构等因素影响发动机燃烧室燃烧性能。
【关键词】：超燃冲压发动机燃烧室性能分析设计参数分析点火特性燃烧性能理论分析试验研究数值模拟
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：V235
【目录】：
?目录4-8
?插图目录8-11
?插表目录11-12
?摘要12-13
?ABSTRACT13-14
?符号说明14-18
?第一章绪论18-40
?1．1 超燃冲压发动机研究发展综述18-30
?1．1．1 研究背景18-19
?1．1．2 超燃冲压发动机研究发展简史19-29
?1．1．3 超燃冲压发动机技术发展展望29-30
?1．2 超燃冲压发动机燃烧室工作过程研究现状30-37
?1．2．1 概述30
?1．2．2 关键技术30-32
?1．2．3 研究进展32-37
?1．3 本文主要研究内容37-40
?第二章超燃冲压发动机燃烧室性能分析评价方法研究40-60 ?2．1 引言40
?2．2 超燃冲压发动机燃烧室性能评价方法40-43
?2．3 两相多组分一元反应流方法43-58
?2．3．1 连续相模型43-47
?2．3．2 离散相模型47-50
?2．3．3 两相耦合模型50-51
?2．3．4 化学动力学模型与组分方程51
?2．3．5 两相多组分一元反应流分析程序编制51-56
?2．3．6 燃烧室性能分析56-58
?2．4 小结58-60
?第三章超燃冲压发动机燃烧室内型面分析60-72
?3．1 引言60
?3．2 超燃冲压模型发动机内型面设计60-65
?3．2．1 发动机内通道几何参数确定61-63
?3．2．2 凹腔、喷注面板、支板设计63-65
?3．3 超燃冲压发动机燃烧室内型面参数分析65-69
?3．3．1 计算条件66-67
?3．3．2 第一燃烧室67-68
?3．3．3 第二燃烧室68
?3．3．4 燃烧室扩张段68-69
?3．4 超燃冲压发动机燃烧室内型面参数组合优化69-71
?3．5 小结71-72
?第四章超燃冲压发动机燃烧室加热规律研究72-80
?4．1 引言72
?4．2 超燃冲压发动机加热规律的特点72-75
?4．3 燃料喷嘴位置对模型发动机性能的影响75-77
?4．4 燃料当量比对模型发动机性能的影响77
?4．5 燃料加热规律的试验研究77-79
?4．6 小结79-80
?第五章超燃冲压发动机点火特性研究80-104
?5．1 引言80
?5．2 燃烧室区域着火与火焰稳定条件分析80-81
?5．3 超燃冲压发动机直连式试验研究基础81-87
?5．3．1 试验系统82-84
?5．3．2 关键试验技术84-87
?5．4 支板诱导斜激波点火特性研究87-90
?5．4．1 8kg/s模型发动机支板诱导斜激波点火特性研究87-88
?5．4．2 2kg/s模型发动机支板诱导斜激波点火特性研究88-89
?5．4．3 试验结果分析89-90
?5．5 氢气引导火焰点火特性研究90-94
?5．5．1 8kg/s模型发动机支板诱导斜激波点火特性研究91
?5．5．2 2kg/s模型发动机支板诱导斜激波点火特性研究91-94
?5．6 点火器强制点火特性研究94-96
?5．7 超燃冲压发动机点火特性影响因素分析96-102
?5．7．1 当量比对模型发动机点火特性的影响97-100
?5．7．2 燃料射流相对穿透度对模型发动机点火特性的影响100-102 ?5．8 小结102-104
?第六章超燃冲压发动机燃烧性能研究104-124
?6．1 引言104
?6．2 超燃冲压发动机燃烧效率分析104-111
?6．2．1 超燃冲压发动机效率分析104-106
?6．2．2 超燃冲压模型发动机燃烧效率计算方法106-109
?6．2．3 直连式超燃冲压模型发动机燃烧效率计算实例109-111
?6．3 超燃冲压发动机燃料喷注方案研究111-114
?6．3．1 燃料喷注方案构成因素分析111-112
?6．3．2 喷嘴位置对超燃冲压发动机性能的影响112-113
?6．3．3 喷注压降对超燃冲压发动机性能的影响113-114
?6．4 支板凹腔结构对超燃冲压发动机性能影响分析114-116
?6．4．1 支板凹腔阻力特性研究114-115
?6．4．2 支板凹腔结构对超燃冲压发动机性能的影响115-116
?6．5 燃料射流相对穿透度对超燃冲压发动机性能影响分析116-119 ?6．5．1 燃料射流穿透度的经验计算公式116-117
?6．5．2 燃料射流相对穿透度对发动机性能影响分析117-119
?6．6 燃料当量比对超燃冲压发动机性能影响分析119
?6．7 点火方式对超燃冲压发动机性能影响分析119-122
?6．8 小结122-124
?第七章超燃冲压发动机燃烧室工作过程数值仿真124-146
?7．1 引言124-125
?7．2 燃烧流动控制方程125-128
?7．2．1 气相控制方程125-127
?7．2．2 液相控制方程127-128
?7．3．物理模型128-132
?7．3．1 湍流模型128-129
?7．3．2 喷雾蒸发模型129-130
?7．3．3 相间耦合模型130
?7．3．4 化学动力学模型与组分方程130-132
?7．4．数值计算方法132-133
?7．4．1 网格生成132
?7．4．2 边界条件132-133
?7．5 计算结果与分析133-144
?7．5．1 模型发动机冷态流场的数值仿真133-136
?7．5．2 模型发动机燃烧流动过程的数值仿真136-144 ?7．6 小结144-146
?第八章结束语146-149
?8．1 结论146-147
?8．2 对未来研究工作的展望147-149
?致谢149-151
?参考文献表151-165
?附录A．热力学函数温度系数表165-167
?攻读博士期间所发表论文及撰写报告167
基于工作过程的课程建设 摘要：高职教育是以培养技术应用性人才为主要目标的高等教育，依我国情况来看，是培养高技能人才的专科教育。必须坚持以就业为导向，走产学研结合之路。高职《门店规划与运营》课程是连锁经营管理专业的核心课，主要适用于连锁店的选址、销售、理货、收银、防损、客服及店长等工作岗位的职业需求而设置的。基于工作过程的课程建设，从工作任务分析、学习领域设计、考核评价措施几个方面研究。 关键词：高职教育；门店规划；门店运营 中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1673-291X （2015）15-0222-03 引言 近年来，随着高等职业教育课程改的革不断发展，以工作为导向，基于工作过程的课程建设项目改革已经成为高职教育课程建设的指导思想。教育部在《关于在2007年度高职高专国家精品课程申报工作的通知》明确指出：“专业课要突出职业能力培养，体现基于职业岗位分析和具体工作过程的课程设计理念，以真实工作任务或社会产品为载体组织教学内容，在真实工作情境中采用新的教学方法和手段进行
实施。”明确指明了专业课程建设理念，指明了高职课程体系建设的发展方向。 然而，连锁经营管理专业于1998年由上海商学院率先创办，至今不超过十七年的历史。辽宁现代服务职业技术学院于2010年创设连锁经营管理专业，作为该院的首批重点专业暨中央财政拨款建设的专业，应如何将本专业开办得更好？笔者认为，应着力建设好本专业的核心课程，真正实现基于工作过程的课程开发理念。 一、工作任务分析 《2010年中国连锁业人力资源发展报告》显示，由于行业发展加快而人才培育机制存在不足，连锁经营行业面临着人才荒。高职院校门店规划与运营这门课是连锁经营管理专业的核心课，主要适用于连锁店的选址、销售、理货、收银、防损、客服及店长等工作岗位的职业需求而设置的。课程建设是专业建设之本，创造基于工作过程的教学环境，大力提高学生的实践能力。连锁经营管理专业旨在培养具有连锁经营管理相关理论、知识、技能，从事经营管理的高素质、高技能的人才。 门店规划与运营这门核心课的先修课程有管理学基础、市场营销、连锁经营原理，后续课程有连锁企业信息分析、连锁企业推销技巧等。本课程起着重要的承上启下作用。德国不来梅大学技术与教育研究所劳耐尔教授为代表的研究
内燃机工作过程的研究方法 摘要： 关键词： 1引言 内燃机是将燃料的化学能转换为机械能，且不断连续运转的机械装置。内燃机的工作过程实质上是 连续复杂的热力循环过程，大致分为三个过程：燃烧放热过程，缸内工质流动及热交换过程，进排 气系统热力学和气体动力学过程。研究内燃机工作过程的目的在于在保证内燃机正常工作的条件下， 如何提高内燃机的热效率，发出最大的功率，同时降低内燃机的油耗和低的污染物排放。因此评价 内燃机的性能指标，主要针对动力性和经济性提出，如平均指示压力、指示热效率、指示燃油热效 率等。上述三个过程都将影响到内燃机的各性能指标，而内燃机工作过程的复杂性增加了研究的难 度，也使得研究方法多样。本文将主要讨论内燃机工作过程的研究方法、所用试验仪器及测试原理、 仪器的使用条件等。 2燃烧模拟装置 内燃机工作过程研究最多属燃烧放热过程，燃烧的好坏直接关系到内燃机的效率、排放等；燃 烧过程也是最复杂的，受到各种边界条件的影响；针对不同边界条件对燃烧性能的影响，试验仪器 主要在定容燃烧弹、快速压缩机、单缸试验机及激波管等。各种测试和数据采集设备也随着相关科 学的发展而日新月异，研究领域也向着数字化、微观化、可视化的方向深入发展。 2.1定容燃烧装置 定容燃烧弹(简称容弹)主要模拟活塞在上止点附近时燃烧室中的燃烧，其特点是结构简单，能够 方便地改变热力参数(包括燃空比、残余废气系数、压力和温度)、湍流参数以及点火参数(火花塞位 置、电极间隙与点火能量)。研究这些参数中单一参数的变化对燃烧过程的影响，因而成为内燃机燃 烧理论基础研究中重要的工具和试验平台[5] [6]。根据试验目的不同，定容燃烧弹的结构形式多种多 样。 2.1.1可变湍流参数的定容燃烧弹 西安交大研制的定容燃烧弹通过带有通孔的板(简称孔板)的快速平动改变燃烧弹内混合气的湍流参数，研究不同湍流强度、尺度对燃烧性能的影响。图1为此燃烧测试系统的试验装置图，它包括定容燃烧弹湍流发生系统、混合气配制系统、点火系统、燃烧压力测量系统、纹影与高速摄影系统以及时序控制系统共7个子系统[7]。 图1 试验装置图
中国矿业大学电力工程学院 制冷设备技术进展报告 姓名： 班级： 学号：
超燃冲压发动机的热防护技术 摘要热防护技术是发展高超音速的关键技术之一。本文综合近年来高超音速飞行器中发动机的冷却方式的进展，对超燃冲压发动机的热防护技术进行简单介绍，并对未来有应用趋势的技术简述。 关键字：超燃冲压再生冷却闭式循环 飞行速度超过5倍声音速度的叫做“高超声速飞行器”[1]。高超声速飞行器有两大类，一类是在稠密大气层中较长时间飞行的“高超声速巡航飞行器”，主要有目前尚在研究发展阶段的，以超声速燃烧冲压发动机为动力的“空天飞机”和“高超声速巡航导弹”等；另一类是由火箭发动机发射到外层空间再返回地球的“再入航天器”(包括弹道式中远程导弹弹头，返回式卫星，宇宙飞船和航天飞机等)。 超燃冲压发动机是高超声速飞行的理想动力装置，结构简单、质量轻、成本低、易维护、超声速飞行时性能好，具有高比冲、高速度和大巡航推力的特性，适宜在大气层或跨大气层中长时间超声速或高超声速动力续航飞行[2]。但是由于其工作环境极其恶劣，一般在高马赫数下飞行，飞行过程中高温空气不断向壁面传热，为了保证发动机长时间安全正常运行，维持适宜的电子元器件工作环境，所以研究超燃冲压发动机的热防护技术十分必要[3]。 超燃冲压发动机的热防护技术按原理和冷却方式分为三种：被动式、半被动式和主动式。被动式是指采用轻质的耐烧蚀隔热材料对冷却结构进行热防护，热量被吸收或者是直接辐射出去；主动式是指利用低温冷却介质进行防护，全部热量或绝大部分被工作介质带走，主要包括发散冷却、对流冷却和气膜冷却；半被动式是指大部分热量由工作流体带走，主要有两种结构方式，热管理结构和烧蚀结构。 被动式涉及的防护与材料联系及其密切，局限性就是防护时间不宜过长，不涉及我们制冷原理。半被动式适用于高热流长时间使用要求，有图1，热量被工作介质由高温区传至低温区，通过对流和辐射进行冷却放热。 图1 1.主动式： 主动式中对流冷却方式应用于主体发动机喷管，如图2所示，主要是通过热量传递给冷却介质、冷却介质受热带走热量而达到冷却效果的。
2008年8月第29卷 第4期 推 进 技 术 J OURNAL OF PRO PUL SI ON TECHNOLOGY Aug 2008 V ol 29 No 4 中国超燃冲压发动机研究回顾 * 刘兴洲 (北京动力机械研究所,北京100074) 摘 要:回顾了中国近年来在超燃冲压发动机领域的研究进展。首先是高超声速进气道的研究进展,包括高超声速进气道中激波与附面层干扰、起动和再起动、隔离段、进气道附面层抽吸、进气道通道内外压缩比、侧压式进气道、Buse m ann 进气道等。其次是超声速燃烧方面的研究及模型超燃冲压发动机研究。最后对研究工作进行了评述。 关键词:超燃冲压发动机;高超声速进气道;超声速燃烧;超燃冲压发动机试验 中图分类号:V 235 21 文献标识码:A 文章编号:1001 4055(2008)04 0385 11 * 收稿日期: 2008 01 09;修订日期:2008 03 06。 作者简介:刘兴洲(1933 ),男,工程院院士,研究领域为冲压发动机设计。 Revie w of scra m jet researc h i n Chi na LI U X i n g zhou (Be iji ng P o w er M ach i nery R esearch Inst .,Be iji ng 100074,China) Abstrac t : The scra m j e t research i n Chi na i n recent years i s rev ie w ed .F irstl y , stud i es for hyperson ic i n lets are re v ie w ed ,i nc l udi ng i ssues re lated to i nteracti on bet w een boundary and sho ck w av e i n hype rson i c i n l et ,unstarting /restarti ng phenom ena ,iso l a t o r ,boundary b l eeding f o r hypersonic inlet ,interna l/ex terna l compression rati o for inlet ,inlets w i th si dewa ll compression ,etc ..Second l y ,supe rson i c co m bustion research i s rev ie w ed .T hen ,i nvestigati on for scra m j e t eng i ne mode l is su mm ar i zed .F i na lly ,so m e co mments on the research wo rks a re g i ven . K ey word s : Scra m jet ;H yperson ic inlet ;Supersonic co m bustion ;Scra m jet test . 1 引 言 在中国的一些研究机构和高等学校进行了超燃冲压发动机的基础研究和模型超燃冲压发动机的研究。本文对中国在高超声速进气道、超声速燃烧和模型超燃冲压发动机研究等方面的工作作一简要回顾。 2 高超声速进气道的研究 2 1 激波/附面层干扰 通过求解二维N S 方程[1,2] ,对高超声速流中的激波/附面层干扰进行了数值研究,给出了入射斜激波在平直壁面引起湍流附面层分离的流动特征、分离点的反射激波、分离包引起的膨胀扇以及再附点的反射激波.计算的壁面压力分布与试验值吻合较好(见图1、图2)。 在三维管内激波/湍流附面层干扰流场的数值模拟中,对两方程湍流模型进行了可压缩性修正,计 F i g .1 M ach nu m ber d istribution in shock / boundary layer in teract i on area 算和试验结果比较表明,这一方法可以较准确地预测三维激波/湍流附面层干扰流动中激波结构和流动分离的基本特征。这些工作加深了对复杂流动现象的理解。 2 2 进气道的起动和再起动 对高超声速侧压式进气道模型不起动特性和再
超燃冲压发动机科技名词定义 中文名称：超燃冲压发动机英文名称：scramjet engine 定义：燃料在超声速气流中进行燃烧的冲压发动机。应用学科：航空科技（一级学科）；推进技术与航空动力装置（二级学科）以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 百科名片超燃冲压发动机超声速燃烧冲压式发动机，它简称超燃冲压发动机，可以在攀升过程中从大气里攫取氧气。放弃携带氧化剂，从飞行中获取氧气，节省重量，就意味着在消耗相同质量推进剂的条件下，超燃冲压发动机能够产生4倍于火箭的推力。 目录 概况简介 发展历史 主要特点 航空航天中的运用 主要类型双模态冲压发动机 双燃烧室冲压发动机 超燃组合发动机 超燃冲压发动机关健技术燃料的喷射、掺混、点火 燃烧室的设计 一体化设计 耐高温材料和吸热燃料 火焰保持器 热平衡 燃料的喷射 火焰特性描述 国内外研究现状及发展趋势俄罗斯 美国 法国 其他国家 发展趋势 发动机原理及工作过程超燃冲压发动机原理 展开概况简介 超燃冲压发动机是指燃料在超声速气流中进行燃烧的冲压发动机。在采用碳氢燃料时，超燃冲压发动机的飞行M数在8以下，当使用液氢燃料时，其飞行M数可达到6~25。超声速或高超声速气流在进气道扩压到位置4的较低超声速，然后燃料从壁面和/或气流中的突出物喷入，在超声速燃烧室中与空气混合并燃烧，最后，燃烧后的气体经扩张型的喷管排出。美国超然发动机 高超声速飞行器（飞行M数超过声速5倍的有翼和无翼飞行器）是未来军民用航空器的战略发展方向，被称为继螺旋桨、涡轮喷气推进飞行器之后航空史上的第三次革命。超燃冲压发动机是实现高超声速飞行器的首要关键技术，是目前世界各国竞相发展的热点领域之一。目前，国外发展较多的超燃冲压发动机包括亚燃/超燃双模态冲压发动机和亚燃/超燃双燃烧室冲压发动机。亚燃/超燃双模态冲压发动机是指发动机可以亚燃和超燃冲压两种模式工作的发动机。当发动机飞行M数大于6时，实现超音速燃烧，当马赫数低于6时。
发动机燃烧新技术——Hcci 发动机均质充量压缩着火HCCI（homogeneous charge compression ignition）燃烧是一种全新的燃烧方式。是将燃料、空气及再循环燃烧产物所形成的预混合气被活塞压缩，自燃、着火、做功的过程。 一、HCCI燃烧方式概述 HCCI是均匀的可燃混合气在气缸内被压缩直至自行着火燃烧的方式。随着压缩过程的进行，气缸内的温度和压力不断升高，已混合均匀或基本混合均匀的可燃混合气多点同时达到自燃条件，使燃烧在多点同时发生，而且没有明显的火焰前锋，燃烧反应迅速，燃烧温度低且分布较均匀，因而，只生成极少的NOx和微粒（PM），在低负荷时具有很高的热效率。HCCI发动机主要具有以下几个特点： 1．超低的NOx和PM排放。 2．燃烧热效率高。HCCI发动机的热效率甚至超过了直喷式柴油机。 3．HCCI燃烧过程主要受燃烧化学动力学控制。 4．HCCI发动机运行范围较窄，HCCI发动机燃烧受到失火（混合气过稀）和爆燃（混合气过浓）的限制，使发动机运行范围变窄。对于高十六烷值燃料，由于HCCI发动机燃烧非常迅速，在高负荷工况下（混合气浓度大）易发生爆
震；对于高辛烷值的燃料，由于HCCI燃烧为稀薄燃烧，发动机在小负荷工况下容易失火。 5．HCCI发动机HC、CO排放偏高。这主要是由于HCCI 燃烧通常采用较稀的混合气和较强的EGR，因缸内温度较低造成的。 二、柴油机HCCI燃烧的特点 实现柴油机HCCI燃烧要面临两方面的困难：一是柴油粘度大，挥发性差，难以形成均质混合气；二是柴油作为高十六烷值燃料，容易发生低温自燃反应，均质混合气的燃烧速度控制困难，易造成粗暴燃烧。 柴油HCCI的燃烧放热表现出特别的两个阶段。第一阶段（放热曲线上较小的峰值）与低温化学动力学有关（冷焰或蓝焰）；第二阶段（放热曲线上较大的峰值）是主燃烧期；第一阶段是第二阶段的焰前反应，焰前反应放出的热量加热了余下的充量，同时余下的充量继续被压缩，经历短时间的延迟后，余下的充量达到着火条件，几乎同时着火，使放热率迅速升高，表现在放热曲线上出现大的峰值。 因此，HCCI燃烧速度较快，燃烧始点和放热率对压缩过程中充量的温度、压力等很敏感，控制起来很困难。如果HCCI燃烧控制得较好，则可在拓宽的大空燃比范围内进行高效稳定的燃烧，循环波动压力小，工作柔和。
国外超燃冲压发动机技术的发展 2004-10-25 高超声速飞行器（飞行M数超过声速5倍的有翼和无翼飞行器）是未来军民用航空器的战略发展方向，被称为继螺旋桨、涡轮喷气推进飞行器之后航空史上的第三次革命。超燃冲压发动机是实现高超声速飞行器的首要关键技术，是目前世界各国竞相发展的热点领域之一。 国外超燃冲压发动机技术的发展已有50多年的历史。20世纪90年代，超燃冲压发动机技术取得了重大突破，目前已从概念和原理探索阶段进入了以飞行器为应用背景的先期技术开发阶段。预计，到2010年，以超燃冲压发动机为动力的高超声速巡航导弹将问世。到2025年，以超燃冲压发动机为动力的高超声速轰炸机和空天飞机将有可能投入使用。 本文将首先介绍超燃冲压发动机的基本概念、主要类型和性能特点，然后对各国超燃冲压发动机技术的研究进展和研究计划进行介绍，最后指出发展超燃冲压发动机的关键技术。 超燃冲压发动机的基本概念与主要特点 超燃冲压发动机是指燃料在超声速气流中进行燃烧的冲压发动机。在采用碳氢燃料时，超燃冲压发动机的飞 行M数在8以下，当使用液氢燃料时，其飞行M数可达到6~25。超声速或高超声速气流在进气道被扩压到较低超声速，然后燃料从壁面和/或气流中的突出物喷入，在超声速燃烧室中与空气混合并燃烧，最后，燃烧后的气体经扩张型的喷管排出。 超燃冲压发动机具有结构简单、重量轻、成本低、比冲（单位质量流量推进剂产生的推力）高和速度快的优点。与火箭发动机相比，超燃冲压发动机无需携带氧化剂，因此，有效载荷更大，适用于高超声速巡航导弹、高超声速航空器、跨大气层飞行器、可重复使用的空间发射器和单级入轨空天飞机的动力。 超燃冲压发动机的主要类型 经过多年的发展，国外已研究设计过多种超燃冲压发动机的方案。主要包括普通超燃冲压发动机、亚燃/超燃双模态冲压发动机、亚燃/超燃双燃烧室冲压发动机、吸气式预燃室超燃冲压发动机、引射超燃冲压发动机、整体式火箭液体超燃冲压发动机、固体双模态冲压发动机和超燃组合发动机等。其中，双模态冲压发动机和双燃烧室冲压发动机是研究最多的两种类型。 （1）亚燃/超燃双模态冲压发动机 亚燃/超燃双模态冲压发动机是指发动机可以亚燃和超燃冲压两种模式工作的发动机。当发动机的飞行M数低于6时，在超燃冲压发动机的进气道内产生正激波，实现亚声速燃烧；当M数大于6时，实现超声速燃烧，使超燃冲压发动机的M数下限降到3，扩展了超燃冲压发动机的工作范围。 目前，美国、俄罗斯都研究了这种类型的发动机，俄罗斯多次飞行试验的超燃冲压发动机就是这种类型的发动机。NASA即将进行飞行试验的也是这种类型的发动机。这种超燃冲压发动机可用于高超声速的巡航导弹、无人驾驶飞机和有人驾驶飞机。 （2）亚燃/超燃双燃烧室冲压发动机 对于采用碳氢燃料的超燃冲压发动机来说，当发动机在M3~4.5范围工作时，会发生燃料不易着火的问题。为解决这一问题，人们提出了亚燃/超燃双燃烧室冲压发动机概念。这种发动机的进气道分为两部分：一部分引导部分来流进入亚声速燃烧室，另一部分引导其余来流进入超声速燃烧室。突扩的亚声速燃烧室起超燃燃烧室点火源的作用，使低M数下燃料的热量得以有效释放。由于亚燃预燃室以富油方式工作，不存在亚燃冲压在贫油条件下的燃烧室-进气道不稳定性。这种方案技术风险小，发展费用较低，较适合巡航导弹这样的一次性使用的飞行器。目前，掌握该技术的主要是美国霍布金斯大学的应用物理实验室。 （3）超燃组合发动机
2011年10月刊 改革与开放 基于工作过程的课程体系构建 邹劲松(重庆水利电力职业技术学院电子信息工程系，重庆永川402160) 摘要：高职教育要创新人才培养模式，专业建设是核心，而专业建设的的关键是构建基于工作过程的课程体系，这关系到 学生学什么的根本问题，影响到学生培养质量是否上得去的根本问题，本文从工作过程与培养过程的关系、 基于工作过程的课程开发和基于工学结合式的新型教材建设进行了阐述。 Abstract ：higher vocational education to the innovative talents training mode,professional construction is the core,and professional construction is the key to the construction of the course system based on working process,this relationship to students learn what of the basic problem,affect the quality of the students have to go to the root of the on whether this paper,the working process and training process from the relationship between the working process,based on the curriculum development and based on the type of "combining new teaching material construction is discussed in this paper. 关键词：工作过程课程体系教材建设培养模式key words ：process The course system The construction of teaching material Training mode 作者简介：邹劲松(1975-),男，重庆市梁平人，讲师，计算机教研室主任、工学硕士，研究方向：高等职业教育专业建设与课程开发。 【中图分类号】 G718.5【文献识别码】A 【文章编号】1004-7069（2011）-10-0158-02目前，高等工程职业教育高素质应用型人才培养模式陈旧，存在校企合作深度不够，工学结合特色不明显，实训实习基地功能单一，毕业生与社会需求适应性差等问题[1]。其中，基于工作过程的课程体系构建在专业建设中起着十分重要的作用。 一、工作过程与培养过程的关系 在创新人才培养模式的过程中，课程改革是其模式创新的核心问题。2007年教育部主导的第三次课改要求采用德国不来梅大学Felix Rauner 教授提出的“基于工作过程的职业教育课程理念和设计方法”来进行课程设计。现将用人单位的工作过程与学校培养过程关系通过图1展示。 的工作过程与学校培养过程关系通过图1展示。 二、基于工作过程的课程开发高职教育课程的实施过程是工作与学习一体化的综合发展过程，工学结合是高职教育课程的本质属性，因此高职教育课程的核心载体就是工作任务，高职教育课程开发的一项基础性的工作就是工作任务分析。工作任务中的“工作”不是一个抽象的概念，而是通过一个个具体的工作任务反映出的工作对象、内容和要求，它是工作与学习的任务，是反映职业能力的综合性的典型工作任务，而不是脱离具体工作过程的点状专业知识和操作技能。一些高职院校依据工作任务分析结果所确定的课程体系，与原有的课程似乎无太大的区别，产生了课程开发的回（图2）。 归现象，主要原因是对工作任务缺乏清晰的认识，造成工作任务分析笼统，没有对工作任务进行细致的分析，工作任务之间缺乏应有的逻辑关系。 典型工作任务一般具有以下特征：首先它不是具体的工作环节，而是在一个复杂的任务领域中具有完整结构的工作过程，包括计划、实施、检查、评价等步骤；其次完成该任务的方式和结果具有大的开放性[2]。 课程系统包括课程的产生源、课程内容设计、 课程平台建设和课程评价设计四个阶段。课程的产生源是基于企业实际生产一线，课程内容的设计很大程度是依赖课程的产生源，接着形成完整的
汽车发动机中的燃烧室工作原理 汽车发动机中的燃烧室里，装有火花塞，产生电火花，点燃可燃混合气。在火花塞两电极之间，加上直流电压后，可燃混合气会产生电离。当电压升高到一定值时，火花塞两级气体间隙被击穿，产生电火花，此时活塞处于压缩行程的上止点附近，从而使气体燃烧产生巨大的压力推动活塞向下运动。 点火系的作用：将电池或发动机的低电压变成高电压（20～30kv）在按照发动机各气缸的工作次序，点燃气缸中的可燃混合气。 第一节概述 一、点火系发展历史 十九世纪八十年代，出现磁电机为电源的点火系 二十世纪初，出现传统点火系，即以蓄电池和发电机为电源的点火系 二十世纪六十年代，出现电子点火系 二十世纪七十年代初出现无触点的电子点火系。目前，使用广泛 二十世纪七十年代末开始使用微机控制点火时刻的电子控制系统。 目前，最先进的：无分电器的电子点火系 二、点火系的分类 电机式：应用在摩托车及大型拖拉机上 （1）按点火电源分： 蓄电池式：应用广泛 电感储能式：应用广泛 （2）按存储能量的方式分类： 电容储能式：赛车 （3）按点火信号产生的方式分类磁感应式 （电子点火系）霍耳效应式 光电式 电磁振荡式 三、汽车发动机对点火系的要求 （1）迅速产生足以击穿火花塞间隙的高电压 火花塞两电极之间的距离↑ 影响火花塞击穿电压气缸压力↓击穿电压↓ 的因素气缸中空气的温度↑ （2）电火花应具备足够高的能量
点火能量不足时，会使发动机启动困难，发动机的动力性下降，油耗和排污增加，甚至于发动机不能工作。 起动时，通常电火花至少应具有0.1焦耳的能量，发动机正常工作时，电火花只要有0.01～0.05焦耳的能量就可以点燃混合气。 （3）点火时刻应适应发动机的工况 点火时刻由点火提前角表示。当发动机的转速或负载发生变化时，可以通过点火提前机构进行自动调节。 转速↑ 点火提前角↑， 负载↓ 第二节传统点火系的工作原理及个主要元件 1传统点火系的组成 传统点火系的组成由电源（蓄电池）、发电机（图中未画出）、点火开关、点火线圈、断电器、配电器、电容器、火花塞、高压导线、阻尼电阻等组成。点火系能将12V~24V的低压电转变为20kV以上的高压电是靠点火线圈和断电器来共同完成的。然后，再由配电器分配到各缸火花塞，点火线圈实际上是一个变压器，它主要由一次绕组、二次绕组和铁心组成。断电器实际上是一个由凸轮操纵的开关，主要由断电器凸轮、触点育、触点组成。断电器凸轮由发动机凸轮轴驱动，并以同样的转速旋，即曲轴每转两转，凸轮轴转一转。为了保证曲轴每转两转各缸轮流点火一次，断电器凸轮的凸桂数与发动机的气缸数相同。断电器的触点与点火线圈的一次绕组串联，用来接通或切断点火线四一次绕组的电路。配电器由分电器盖与分火头组成，分火头安装在断电器轴上，与轴一起旋转。分电器盖上有中心电极和若干个侧电极，侧电极的数目与发动机气缸数相等，经高压导线与各火花塞相连。 2、传统点火系的工作原理 点火线圈一次绕组5的一端经点火开关6与蓄电池相连，另一端接活动触点7，固定触点已通过断电器外壳接地，断电器触点间并联有电容9。接通点火开关，当断电器触点闭合
发动机前沿技术 简介
2012-5-8 吴自林
TCI （Turbo Charging with Inter-cooling） ） 废气涡轮增压中冷技术利用发动机排气推动涡轮，增 废气涡轮增压中冷技术 加发动机进气压力，从而提高进入气缸的气体密度，减少 气体的体积，这样在单位体积里气体的质量就大大增加， 提高发动机体积比功率和重量比功率，提高进气效率，减 少CO和HC有害气体的排放。中冷是将增压后比较高的进气 温度降下来，从而更好地提高发动机的进气密度，保证发 动机的性能。
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S （Supercharge） ） 机械增压利用皮带连接曲轴皮带轮，以曲轴运 转的扭力带动增压器，然后通过增压器压缩进气， 达到增压目的，输出功率和扭矩可提高40%以上， 并且没有涡轮迟滞现象，可以在任何时候输出源 源不断的动力，但是要消耗部分引擎动力。[NA： Naturally Aspirated 自然吸气式]
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CBR (Controlled burning rate)可控燃烧速率
该技术是AVL的得利武器之一。CBR得到如此重视，和排放法规，油价有 关。采用CBR技术能降低油耗达7%左右，如果再与VVT(可变气门正时)相结合， 油耗还能进一步降低。 简单介绍一下CBR的原理。CBR机构简单，它有非对称进气道，一个切向 气道，一个中向气道。切向气道引导气流沿轴向旋转形成涡流，中向气道引 导气流沿汽缸轴线前进。中向气道里面也有个类似节气门的蝴蝶阀，低转速 (小于 1000rpm)或中低负荷(1000～4000rpm，负荷小于70%)，蝴蝶阀关闭或 部分关闭。即使蝴蝶阀关闭，该阀门还留有专门通道供油束通过。关闭中向 气道会使通过中性气道进入汽缸的混合气变浓，切向气道可以进入更多的新 鲜燃气，形成稀混合气。与不带CBR的发动机相比，相同工况下，CBR发动机 节气门开度大，因此可以减小泵气损失功。 广义地说，利用CBR技术也实现了分层燃烧，中部浓混合气靠近火花塞， 点火性能好，外围稀混合气可以提高过量空气系数，有利于降低油耗。另外， 关闭一个进气道，可以增强缸内涡流比，提高燃烧稳定性，使缸内EGR率的上 限提高，采用合适的EGR率不仅降低排放，而且还能提高燃油经济性。
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时代农机 TIMES AGRICULTURAL MACHINERY 2019年第3期 第46卷第3期Vol.46No.3 2019年3月Mar.2019 摘要：汽车作为21世纪对人类影响最大的机械，近年来发展无疑是迅猛的。但是当前全球能源日益短缺，环境问题越发突出，节能减排受到人们的广泛关注，社会上开发新能源的呼声也越来越高。文章就总结了近年来柴油发动机的燃烧技术并且对汽车新能源进行了简要介绍和评 论。同时对柴油发动机新能源技术的前景做了展望，预测了汽车新能源的发展方向也就是改善燃烧技术的同时开发新能源。 关键词：柴油发动机；燃烧技术；汽车新能源 作者简介：初金川（1989-），男，山东青岛人，大学本科，主要研究方向：车辆工程。 柴油发动机燃烧技术及汽车新能源 初金川，张博 （山东华源莱动内燃机有限公司， 山东莱阳265200）随着全球能源枯竭问题加剧， 各国都在积极寻找应对措施，社会上有关节能减排、寻找可替代新能源和清洁能源的呼声也越来越高， 同时国家有关汽车尾气排放的法规要求也日益严格， 要求大幅降低汽车尾气中有害物质的含量，所以改善燃烧技术的同时新能源的研发也被提上了各大科研机构的日程。 传统的汽车基本上都是使用柴油或汽油作燃料的。但是近年来，由于全球变暖和世界能源的短缺的影响，人们对低碳环保的要求越来越急迫，所以人们开始开发新型清洁能源， 像甲醇、乙醇、天然气等被广泛用于开发新燃料，而且现在随着科技的进步又在大力开发电动汽车等新能源汽车。 1柴油发动机燃烧技术 柴油因压缩比高、 热效率较高，所以汽车在使用柴油时的平均油耗比使用汽油要低30%左右，由此可见柴油的经济性还是较好的。但是传统柴油机在使用的过程中， 多用高压喷射的方法来制备柴油混合气，再借用气缸的高温使混合气自发燃烧。但是如果柴油机里的混合气燃烧不充分，就极易产生NOx 、PM 等有害物质。随着我国排放标准的提高，政府也越来越重视柴油机的节约环保能力。相关企业为了达到政府的要求，就应该加强对新能源的研究探索，加紧开发高性能低成本的柴油机，争取尽快在相关方面做出突破，达到引领世界潮流的目地。 当然近年来像HCCI 和低温燃烧等先进燃烧技术也层出不穷，相比与传统技术这些燃烧技术有很多传统方式所不具备的优势， 能够在提高燃料的燃烧效率的同时降低碳排放，所以这些技术的应用前景还是很广阔的，值得深入研究。1.1均质充量压缩着火（HCCI ）燃烧 均质充量压缩着火燃烧其实就是将柴油机设计的像汽油机那样，使柴油在燃烧时也形成均质混合气，使其燃烧更充分，以此消除扩散燃烧，当然此技术采用的压缩比较高， 可控着火，尽量实现近似等压燃烧，其燃烧持续期短，燃烧效率高，既可以保持较高的动力性又可以增加燃油的经济性，这样就达到了节能减排的要求。HCCI 节气门已被取消，泵气时的气体损失比较小， 可实现气体的多点同时着火，减少了燃烧时间，但热效率更高，又因为柴油机内的燃烧反应几乎是同步进行的， 有效降低了燃烧温度，这样就可以有效降低NOx 和PM 的产生，达到节能环保的目的。 另外，如果柴油机采用HCCI 燃烧模式还能达到简化发动机结构的目的， 其燃烧和喷油系统将更加的简单，便于以后的维护和保养。HCCI 的燃料选择性更好， 可使像天然气、甲醇、乙醇等等多种清洁或可再生能源都可以作为它柴油机的燃料。 HCCI 虽然在理论上的应用前景广阔。但想实 际应用中也发现了许多问题，这些问题会严重影响该技术的应用，像制备柴油的均质混合气就很困难，现在就还没有发现适用的新方法；低负荷下的燃烧也不稳定， 容易损坏气缸；着火相位和燃烧速39
基于工作过程导向的课程设计 一、职业教育课程的本质特征 教育部[2006]16号文中提出:“要积极推行与生产劳动和社会实践相结合的学习模式，把工学结合作为高等职业教育人才培养模式改革的重要切入点，带动专业调整与建设，引导课程设置、教学内容和教学方法改革”。“人才培养模式改革的重点是教学过程的实践性、开放性和职业性，实验、实训、实习是三个关键环节”。 “学习的内容是工作，通过工作实现学习”是职业教育课程的本质特征。高职课程设计应考虑的问题是：“教什么？教到什么程度？怎么教？什么时间教？在哪里教？”这里蕴藏着课程理念、课程目标、课程模式、课程开发方式和课程内容的重大改革。 二、高职教育的培养目标 高职教育培养学生三个层次的能力，即专业基本技能、社会适应能力和专业发展能力。 1、专业基本技能 专业基本技能是高职学生在人才市场上获取工作岗位的基本生存能力。这一能力强调专业的应用性和针对性，属于第一层次的能力。只有具备了这种能力，才能够真正地在企业“留得下”。 2、社会适应能力 社会适应能力是指高职学生与他人交往、合作、共同工作和生活中的人际交流、劳动组织能力、群体意识和社会责任心等。强调积极的人生态度、对社会的适应性和行为的规范性。它应包括积极的工作态度、思想道德水平、团队合作精神、人际交往能力、心理素质等。社会适应能力是企业考察高职毕业生是否“用得上”的重要指标。 3、专业发展能力 专业发展能力是指与他人交往、合作、共同生活和工作的能力。包括工作中的人际交流(伙伴式的交流方式、利益冲突的处理等)、公共关系(与同龄人相处的能力、在小组工作中的合作能力、交流与协商的能力、批评与自我批评的能力)、劳动组织能力(企业机构组织和生产作业组织,劳动安全等)、群众意识和
燃烧室思考和练习题-答案
燃烧室及污染排放思考和练习题 （1）航空燃气轮机燃烧室的功用是什么？ 答：燃烧室的功用是把燃料中的化学能经过燃烧释放出来，转变为热能，直接加到发动机的空气当中，使其作功能力提高。（加工压缩后的高压气流进入燃烧室，在燃烧室中进行充分有效地燃烧，燃烧后的高温高压燃气驱动涡轮提供压缩系统所需要的功，除此之外，剩余的高温高压燃气一部分通过喷管排出，产生推进力，推动飞行器前进，另一部分通过动力涡轮，做机械传动，带动螺旋桨或风扇，产生推力和升力。） （2）航空燃气轮机燃烧室采取何种技术措施来满足发动机对燃烧室的性能要求？ 答：1.扩压降速：燃烧室进口气流马赫数在0.2到0.35之间，如果采用一定措施保证火焰稳定，在如今加温比2左右的情况下，加热损失将高达3-12%，从循环来看，大大降低了作功能力，所以需要降低燃烧区速度，可大幅度降低加热损失。加热 损失： *2* ** 2 dP kMa dT P T =- 2.燃油雾化（压力，空气，甩油盘，蒸发管） 3.低速区或回流区稳定火焰（旋流器） 4.空气分股：流速考虑，设置背风挡板，使高速气流绕流，从而保证火焰稳定； 可燃性考虑，航空燃油的化学恰当油气比为0.0676，而燃烧室中设计油气比范围为0.015-0.033，转换为当量比为0.22-0.49.分股空气一部分 进入燃烧区，一部分进入掺混降温区 （3）为什么早期的燃烧室体积和长度都比现在燃烧室大？p224 答：早期的燃烧室容热强度(单位工作压力、单位燃烧室容积下，每小时燃烧的燃油所放出的热量)小，所以体积和长度大。 （燃烧室长度 Lc：所有的燃烧室都必须足够长到能容纳一个低速火焰稳定区和一个高速混合区，以降低出口温度分布。燃烧室长度与火焰头部的比例 (Lc/Hd) 随着燃烧室技术的发展不断降低。） （4）燃烧室火焰筒内为什么要分区？以燃烧室油气比0.03来说明。 答：
超燃冲压发动机燃烧效率评价方法 摘要：超燃冲压发动机是未来快速飞行器的心脏，是目前世界各国正投入巨大精力研究的科研制高点。在评估发动机和燃烧室的各项性能时，燃烧效率是评价的重要性能指标之一。本文针对这一性能指标，将介绍几种评价超燃冲压发动机燃烧效率的方法：氢燃料特征原子团光谱辐射强度测量换算氢燃料燃烧效率的方法，探针取样组份分析方法、一维流动参数评估方法。在这些燃烧效率计算方法中涉及燃烧学的基本知识。在介绍这些评价燃烧效率的方法时，本文还将对这种方法做简单评价，并学习它们解决问题的思路。 关键词：超燃冲压发动机、燃烧效率、一维评价方法 超燃冲压发动机简单地说就是燃料在超声速气流中进行燃烧的冲压发动机。 ，其飞行速度一般都在马赫5以上，以美国X-51高超声速飞行器为例，其飞行速度达到马赫数6。但从速度来讲，高超声速飞行器在国防和军事领域将有很好的发展前景，可以应用于高超声速导弹和空天飞机，这也是为什么如今有实力的世界大国都在争先发展这种 飞 行 器的 主 要原 因 。 图 1高超声速导弹 超燃冲压发动机属于冲压发动机范畴。与一般的冲压发动机不同的是发动机进气前与进气后其气流都维持在5马赫的高超音速以上。而一般的冲压发动机则需要把气流减速增压。但气流速度一旦达到了5马赫的高超音速以上时， 气流减速增压所带来的高压强高温度会超过发动机材料承受极限。所以解决最好的办法就是以高超音速吸气后经过燃烧后马上高超音速喷出。这样发动机内滞留的静压静温就不会威胁发动机正常运作。当然要在这种速度下正常飞行，也是有很大的难度的，目前而言，困难主要集中在两个方面：一是点火困难，在高超音速中添加燃料并点火无异于在龙卷风中点燃一根火柴；二是飞行器热防护问题，在Ma>5时，飞行器将受到空气急剧地加热效应，这种加热是一般材料承受不了的，因此，高温条件下的主动热防护成为研究的关键之一。 对于超燃冲压发动机的研究，前人已经做了很多工作。在对超燃冲压发动机及其燃烧室的研究过程中，对其性能的评价是非常重要的工作。在评估发动机和燃烧室的各项性能时，燃烧效率是评价的重要性能指标之一。在这方面，人们也做了很多研究，取得了丰硕的成果。燃烧效率不能直接测量，需要通过一些测量的参数经过处理换算求出。经过多年研究，燃烧效率的评估方法不断得到完善，目前，各国研究中常
发动机采用的新技术 [摘要] 本文通过分析目前汽车发动机的一些新技术，提出未来发展汽车发动机技术的关键就是提高能量的利用效率以及减少排放污染物。[关键词] 发动机；新技术 在2007 年，美国的新联邦排放法规要求汽车排放氮氧化物的降低幅度必须达到95％以上，排放碳氢物降低幅度必须达到84％以上。这些越来越严格的排放法规和人们节能意识的加强，使得效率高、排放低的汽车发动机的开发越来越受到重视，从而促使汽车发动机技术的不断创新。鉴于各国国情的差异，每个国家在保护环境以及节能方面的侧重点也有所不同。日本由于受国土资源的限制，微型和经济型车辆的比例较高，这些排量小的发动机不仅能达到环保和节能的要求，而且能够给这类汽车提供足够的驱动力。在欧洲，由于柴油相对便宜，而且热效率要远远高于汽油发动机，欧洲的消费者很容易就接受柴油发动机驱动的汽车比汽油发动机驱动的同类汽车贵1000~2000 美元的事实。此外，柴油发动机的低速扭矩远胜于汽油发动机，这也使得欧洲人更愿意将直喷柴油发动机作为高科技的代表。现在的西欧超过35％的新车销售是柴油发动机。以下即重点介绍几种汽车发动机的新技术。 1 汽车发动机新技术 1.1 增压发动机 1）涡轮增压发动机。涡轮增压发动机实际上是通过增压器压缩空气来增加进气量，它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机的转速加快，废气的排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就会压缩更多的空气进入气缸。随着空气压力和密度的增大，气缸可以燃烧更多的燃料，从而增加发动机的输出功率。 涡轮增压器的最大优点就是可以在不增加发动机排量的情况下，就能较大幅度的提高发动机的功率及扭力。通常，加装增压器后的发动机的功率及扭矩会增大20％~30％。这意味着一台尺寸和重量相同的发动机经增压后可以产生较多的功率。另外，发动机采用了增压技术后，还能提高燃油经济性和减少尾气排放。但涡轮存在工作迟滞现象，即由于叶轮的惯性作用，会对油门骤变时的变化反应迟缓，从而导致发动机延迟增加或减少输出功率，这对于要突然加速或者超车的汽车来说，可能会有瞬间使不上劲的感觉，同时涡轮也有着较高的保养费用。
基于工作过程导向的课程体系开发 重要概念释义 职业成长阶段 ?职业成长阶段是指实践专家在其职业发展历程中从事过并对其个人发展产生重要影响的工作岗位、生产车间（部门）和其它具体的企业工作经历。 ?这些工作岗位都是具有代表性的，反映各阶段工作（或经营）过程的特点； ?职业成长阶段与技术职务有一定关系，但不一定一一对应； ?阶段之间不一定有清晰的界限； ?职业成长阶段越高，获得的经验越多。 代表性的工作任务 ?是实践专家经历的、有案例性的具体任务； ?这些任务有一定的挑战性，完成它能够（或许要）提高工作能力； ?代表性工作任务的三个特点：存在的普遍性、个人职业发展经历中的重要性、工作任务的完整性和具体性； ?包括只有个别实践专家从事过，但是对本职业有普遍意义的工作任务； ?可添加所有实践专家都未从事过，但有代表性或不久以后肯定需要完成的工作任务。 典型工作任务 一个职业的典型工作任务描述一项完整的工作行动，包括计划、实施和评估整个行动过程，它反映了职业工作的内容和形式以及该任务在整个职业中的意义和、功能。 典型工作任务具有以下特征： ?具有结构完整的工作过程（计划、实施以及工作成果的检查评价）； ?能呈现出该职业的典型的工作内容和形式； ?在整个企业的生产（或经营）大环境里具有重要的功能和意义； ?完成任务的方式和结果有较大的开放性。
学习难度等级与学习任务的特征 难度等级一学习任务的特征 ?任务处于一个学生能够简单概括和理解的整体化工作关系中。 ?学生可以看到任务的外延。 ?完成任务在一个特定的系统内进行，有必须遵循的特定的规则和标准。 ?学生能由此了解标准化工具和本职业的典型工作方法和过程。 ?学生能由此掌握典型的专业概念。 ?没有完成任务的时间压力或压力很小。 难度等级二学习任务的特征 ?让学生了解工作合同的基本要求，理解工作、系统和效果之间的关系。 ?可利用规律系统化地完成任务。 ?学生能针对部分任务和工作环节独立制定工作计划。 ?任务中包括一些小的专业难题，可提供不同的解决方法和必要的（部分）答案。 ?学生按照教师给定的或者自己制定的标准选择不同的方法。 ?学生完成任务时需要自己选择工具、方法和工艺，必要时还要使用专门的工具。 ?任务应在一定时间内完成，但给学生足够的时间自由度。 难度等级三学习任务的特征 ?学生必须获取超出一般教学资料范围以外的信息； ?仅按给定原则行事不行，还需要一定的理论和经验； ?学生自己确定标准，去寻找解决问题的途径、做出决策并最终解决问题； ?学生确定必要的工作材料，协调其采购和调配 ?按照小组确定工作时间和工作分工独立完成任务，并关注产品成本； ?任务反映真实工作情境的要求，对时间要求严格。 难度等级四学习任务的特征 ?任务表述在一般技术文献（如生产商提供的产品资料）中不会记录的问题 ?有关任务信息是不全面的 ?学生需要自己明确并完成具体的任务。 ?任务没有标准解决方案，需要学生具备相当的解决新问题的经验； ?学生必须设计自己的工作方式，必要时自己制作工具和工作辅助用品，如软件等； ?学生对任务负责，协调实施、时间安排和费用等方面的事务 ?他们独立设计小组内部的合作以及与外部的协调； ?为完成任务，学生必须发展和优化自己的工作方式方法。