燃气涡轮发动机(第二版)第5章
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发动机原理教学大纲课程编号:课程名称:发动机原理Aircraft Engines学时/学分:24学时/1.5学分先修课程:流体力学基础(编号)、工程热力学一、课程教学目标本课程是“飞行器设计工程”专业本科生的必修课。
发动机是飞机的关键部件之一,它提供飞行动力,它的性能直接影响飞机性能,飞机控制和操纵所需功率也来自于发动机。
本课程的目的是使飞机系学生掌握发动机工作原理和性能以及适用范围和使用时的工作限制。
了解飞机和发动机匹配中所存在的问题。
二、教学内容及基本要求1. 课程主要内容第一章航空燃气涡轮发动机工作原理(5学时)发动机的工作过程有效推力和推力计算公式发动机性能指标和基本要求发动机中的能量转换和发动机效率发动机主要设计参数及选择原则飞机/发动机一体化设计概念第二章发动机主要部件工作原理(9学时)进气道的工作状态及特性压气机加功增压原理及特性燃烧室工作原理及特性涡轮做功原理及特性尾喷管的工作状态及特性第三章涡轮喷气发动机(7学时)各部件共同工作涡喷发动机特性超音速进气道与发动机匹配问题加力涡喷发动机工作特点和性能发动机过渡工作状态第四章涡轮风扇发动机(2学时)涡扇发动机组成与分类附加质量原理性能指标涡扇发动机性能特点第五章涡轮轴发动机(2学时)工作原理主要性能指标性能特点2. 课程基本要求要求学生熟练掌握各种航空发动机的工作原理,性能指标和适用范围;掌握发动机特性及其应用条件;了解发动机性能变化原因。
三、教学安排及方式●本课程以课堂讲授为主,安排少量课后作业,参观发动机陈列室,增强感性认识。
●周学时(1.5),课内、外比例1:1.5。
四、考核方式平时考核与课程结业笔试相结合,平时成绩为30%,结业笔试为70%。
五、参考教材1. 教材《航空燃气涡轮发动机》尚义编,航空工业出版社,1995年版。
2. 参考书《航空燃气涡轮发动机原理》下册【苏】Ю. Н. 聂加耶夫等著, 姜树明译,国防工业出版社, 1984年6月;3.《Aircraft Engine and Gas Turbine》【美】Jack L. Kerrebrock, MIT .。
《航空燃气涡轮动力装置》自学考试大纲全国高等教育自学考试指导委员会高等教育自学考试航空燃气涡轮动力装置自学考试大纲(含考核目标)目录Ⅰ.课程性质和目的要求Ⅱ.课程考试内容与考核目标第一章喷气发动机概述·课程考试内容·第一节喷气发动机概述第二节燃气涡轮动力装置的一般介绍第三节喷气发动机的推力·考核目标·一、考核知识点二、考核要求第二章基本部件的工作·课程考试内容·第一节进气道的工作第二节压气机的工作第三节燃烧室的工作第四节涡轮的工作第五节喷管的工作·考核目标·一、考核知识点二、考核要求第三章发动机性能·课程考试内容·第一节单转子发动机稳态及过渡状态的工作特性第二节双转子发动机特点及过渡过程特征第三节发动机的推力和经济性第四节发动机环境污染简介·考核目标·一、考核知识点二、考核要求第四章民用机常用的发动机特点·课程考试内容·第一节涡轮风扇发动机第二节涡桨及涡轴发动机·考核目标·一、考核知识点二、考核要求第五章燃气涡轮发动机的工作系统·课程考试内容·第一节典型发动机的燃油系统第二节滑油系统及防火系统第三节防冰系统·考核目标·一、考核知识点二、考核要求第六章发动机起动·课程考试内容·第一节起动系统第二节典型发动机的地面起动第三节冷转和空中起动·考核目标·一、考核知识点二、考核要求Ⅰ. 课程性质和目的要求一、课程性质《航空燃气涡轮动力装置》是飞行技术本科专业的一门技术基础课。
本课程系统地介绍了燃气涡轮发动机主要部件的功用及工作,典型民用燃气涡轮发动机工作系统的功用及工作,燃气涡轮发动机的性能。
并介绍了涡扇、涡桨和涡轴发动机的工作特点及总体性能,以及典型民用燃气涡轮发动机的起动程序。
第五章燃油、启动、点火试题及答案1单选燃气涡轮发动机使用煤油的原因是: [单选题]A、每加仑煤油比标准汽油的热能更多(正确答案)B、煤油的热值高于汽油的热值C、每加仑汽油比煤油有更多的热能D、煤油燃烧生成物中,保持固体颗粒较多2单选燃油添加剂的主要功用是() [单选题]A、提高热值B、防冰和防微生物(正确答案)C、防止在喷出燃油中形成过氧化物D、保护燃油系统中的含铁金属,防止腐蚀3单选装机用的柱塞泵供油量的多少由()决定 [单选题]A、转速和斜盘角度(正确答案)B、转速和分油盘大小C、齿数和斜盘角度D、转速和齿数4单选在发动机燃油系统中,燃油流量传感器测量的是() [单选题] A、燃油压力B、燃油质量流量(正确答案)C、燃油量D、燃油温度5单选在发动机燃油系统中,为防止油滤堵塞和部件腐蚀,通常采取的措施是: [单选题]A、燃料中加入少量的防冰添加剂B、燃料中加入少量的防微生物添加剂C、按规则在燃料中加入PRISTTM(正确答案)D、按规则在燃料中加入杀细菌和真菌剂6单选 ( )不属于燃油系统中的一个部件 [单选题]A、燃油泵B、燃油分配活门C、燃油加热器D、液压马达(正确答案)7单选 ( )是燃油系统部件 [单选题]A、增压和泄油活门(正确答案)B、涡轮间隙控制活门 CVSV 作动器 D液压马达8单选对于燃油泵,按供油增压原理可分为() [单选题]A、齿轮泵和柱塞泵B、齿轮泵和容积式泵C、叶轮式泵和容积式泵(正确答案)D、叶轮式泵和汽心泵9单选对于双油路喷嘴,其特点是() [单选题]A、能够在较宽的流量范围内实现有效雾化(正确答案)B、在高空条件下如果要求低燃油流量时,雾化效果差C、两路供油总管共用一个出油口D、双油路喷嘴有两个独立的大小相同的孔10 [单选题]单选发动机燃油系统的主要功用是为燃烧室()A、为飞机提供液压动力B、提供清洁的、无蒸汽的、经过增压的、计量好的燃油(正确答案)C、提供安全限制D、提供清洁的、无蒸汽的、非增压的、计量好的燃油11单选空气雾化喷嘴的特点是() [单选题]A、严重积碳且排气冒烟B、避免局部富油(正确答案)C、燃油雾化要求的压力高D、造成燃烧室贫油12单选空气雾化喷嘴的优点有 [单选题]A、减少积碳B、燃油雾化要求压力高,可采用定量泵C、燃油雾化要求压力低,可采用齿轮泵(正确答案)D、燃油在喷嘴内汽化与空气混合燃烧稳定13单选流过燃油计量活门的燃油流量与活门前后压差( ) [单选题]A、成正比B、成反比C、的平方根成正比(正确答案)D、的平方根成反比14单选燃油控制器中,保持计量活门前、后压差恒定的好处是: [单选题]A、供油量同活门前压力成正比B、供油量同计量活门的通油面积成正比(正确答案)C、供油量同活门后压力成正比D、供油量同压差成正比15单选双路式喷嘴有中心孔和外圈孔,喷嘴中什么部件控制外圈孔喷油? [单选题]A、增压活门(正确答案)B、单向活门C、旁通活门D、释压活门16单选为防止涡轮叶片和导向器腐蚀,燃气涡轮发动机选择燃料的要求是: [单选题] A、燃料燃烧能产生更多的热能B、燃料有高热值C、燃料燃烧产物中所含固体颗粒最多D、燃料燃烧产物中所含固体颗粒最少(正确答案)17单选依靠泵元件的相对运动交替改变自由容积的泵是: [单选题]A、叶轮式泵B、容积式泵(正确答案)C、离心泵D、滑油泵18单选在发动机全功能(全权限)数字电子控制(F [单选题]ADEC)中,FMU 或 HMU()A、包括计量部分和计算部分B、是 EEC的执行机构(正确答案)C、是计算机构D、提供反推控制19单选 EEC(ECU)对于发动机系统的控制采用: [单选题]A、开环控制B、复合控制C、闭环控制(正确答案)D、补偿控制单选 EEC的地面测试检查时,电源来自: [单选题]A、专用的发电机B、飞机电源 C(正确答案)APU发电机 D备用发电机21单选 EEC的电源安排是: [单选题]A、使用飞机直流电B、主电源是专用发电机,飞机电源作为备用、辅助和地面试验电源(正确答案)C、使用飞机交流电D、仅用自已的发电机电源22单选 EEC将电信号送给( )部件完成同FMU(HMU)的接口? [单选题]A、作动器B、控制活门C、计量活门D、力矩马达,电磁活门(正确答案)23 [单选题]单选 EEC控制的发动机如何实现超转保护?(正确答案)A、仅由液压机械的超转调节器B、仅由EEC 软件进行安全限制C、手动减油 DEEC中的软件加上液压机械超转调节器或独立的超转检测硬件和软件正确答案:我的答案:得分: 0.0分单选 EEC控制的发动机同飞机的数据通信,目前广泛应用的是: [单选题]A、ARINC429数据总线(正确答案)B、电缆C、ARINC1553数据总线D、导线25单选 EEC如何防止空中闪电对电气元件的危害? [单选题]A、壳体全部屏蔽B、有搭地线(正确答案)C、有防静电措施D、有分流电阻26单选 EEC如何知道驾驶员的推力要求? [单选题]A、根据推杆的角度值B、预先输入的值C、钢索位置D、推力杆解算器转换的推力要求的电信号(正确答案)27单选 EEC输出信号给力矩马达,力矩马达如何继续作用? [单选题]A、力矩马达的电流变化,磁场变化B、使电磁活门开关C、顺时针或逆时针转动D、改变喷嘴挡板开度或分油活门位置改变相应的油压(正确答案)单选 EEC同飞机、发动机有大量接口,其输入: [单选题]A、有模拟量,离散量,频率量,数据总线的输入量(正确答案)B、全部为数字信号C、仅仅开关量D、全是序列数据29单选 F [单选题]ADEC的核心是:A、CPUB、FMUC、HMUD、EEC(正确答案)30单选 F [单选题]ADEC控制的发动机上,FMU(HMU)上有慢车调整钉吗?A、有B、没有(正确答案)C、有低慢车调整,无高慢车调整D、有慢车调整,无部分功率调整31单选 F [单选题]ADEC中的EEC都是双通道设计,这意味:A、一个通道不够用B、交替工作,一个通道计算,另一个通道休眠C、两个通道都计算,仅一个通道输出(正确答案)D、两个通道都计算和输出32 [单选题]单选 FMU的性质是()(正确答案)A、有计量部分和计算部分B、有计算部分没有计量部分C、液压机械控制器 DEEC的执行机构正确答案:我的答案:得分: 0.0分33单选保证EEC工作正常,通常如何实现元件冷却? [单选题]A、冷却空气流经EEC带走热量(正确答案)B、冷却介质通过EECC、喷射冷却液D、自然散热34单选齿轮泵作为发动机燃油系统主泵,供给发动机多余的燃油通过旁通活门回到: [单选题]A、油箱B、附件齿轮箱C、泵进口(正确答案)D、主级泵出口35单选从发动机供油活门关闭到转子停止转动的停转时间长短说明什么? [单选题] A、转子惯性B、供油活门动作快慢C、发动机内部摩擦(正确答案)D、发动机冷机时间36单选单油路喷嘴() [单选题]A、在大燃油流量时,燃油压力过高(正确答案)B、在小燃油流量时,燃油压力过高C、在大燃油流量时,燃油压力低D、在小燃油流量时,燃油压力不变37单选单油路雾化喷嘴,什么情况下提供良好的雾化质量? [单选题]A、低燃油压力下B、中等燃油压力下C、各种燃油压力下D、高燃油压力下(正确答案)38单选当计量活门前后压差保持恒定,流过燃油计量活门的燃油流量与( ) [单选题]A、节流窗口面积成正比(正确答案)B、节流窗口面积成反比C、节流窗口面积平方成正比D、节流窗口面积平方成反比39单选对于发动机全功能(全权限)数字电子控制(F [单选题]ADEC),( )的说法是不正确的A、液压机械装置只是执行机构B、FADEC进行推力或功率控制C、FADEC进行燃油(启动、加速、减速、稳态)流量控制D、F(正确答案)ADEC只负责燃油流量控制而不负责空气流量控制40单选对于液压机械控制,驾驶员的推力要求从驾驶舱传到何处? [单选题]A、燃油控制器上电磁活门B、推力杆角度解算器C、燃油控制器上的停车杆D、燃油控制器上的功率杆(正确答案)41单选对于液压机械式加电子监控型发动机控制,( ) [单选题]A、EEC故障时,液压机械式调节器将无法正常工作B、EEC故障时,液压机械式调节器继续控制发动机的工作(正确答案)C、EEC负责加速过程控制D、EEC负责压气机防喘控制42单选发动机电子控制器(EEC)大多数安装在() [单选题]A、附件机匣外侧B、机身尾部C、风扇机匣外侧(正确答案)D、涡轮机匣外侧43单选发动机全功能(全权限)数字电子控制的英文缩写是() [单选题]A、APUB、EICASC、F(正确答案)ADECD、FMU44单选发动机燃油泵供应的高压油: [单选题]A、用于燃烧和伺服操作(正确答案)B、仅用于燃烧产生推力C、仅用于伺服操作D、用于冷却滑油45单选发动机燃油系统中增压和泄油活门作用是( ) [单选题]A、在预定的燃油压力下将燃油分配到主、副燃油总管;停车时,泄放总管燃油(正确答案)B、增加燃油压力以便泄放燃油C、对燃油进行计量,并将多余的燃油回油到油泵进口D、对燃油加热单选机械液压式燃油控制器如何实现地面慢车和进近慢车的转换? [单选题]A、驾驶员操作油门杆B、驾驶员操作启动杆C、燃油控制器上慢车电磁活门通电和断电(正确答案)D、驾驶舱慢车电门47单选监控型发动机电子控制器EEC的主要功用是 [单选题]A、对推力(功率)进行精确控制,并对重要工作参数进行安全限制(正确答案)B、进行启动、加速、减速控制及稳态转速控制C、提供涡轮间隙控制D、提供VSV和VBV的控制48单选监控型发动机电子控制系统中,EEC精确控制()保证推力 [单选题]A、EGTB、EPR或N1(正确答案)C、FFD、N249单选如果EEC的两个通道发生故障,将如何处置? [单选题]A、自动转到故障-安全状态(正确答案)B、推力失去控制C、转到液压机械式控制D、转到手动控制单选如果F [单选题]ADEC控制的发动机输入信号损失或有故障,还能进行控制计算吗?A、不能B、转到故障-安全状态C、使用余度的传感器输入或根据其他参数计算的数值(正确答案)D、驾驶员输入假设的信号51单选使用F [单选题]ADEC的发动机,FMU或HMU:A、保留计量和计算功能B、只有计量功能(正确答案)C、只有计算功能D、具有诊断功能52单选使用电子控制的发动机,驾驶员操纵推力杆的命令如何传到EEC? [单选题]A、通过推力控制鼓轮B、通过推力杆角度解算器(正确答案)C、通过电门D、通过连杆53单选伺服燃油加热器的目的是: [单选题]A、散掉滑油的热量B、防止伺服燃油结冰(正确答案)C、只有主燃滑油热交换器不够D、在空气/滑油热交换器故障时备用54单选通过EEC的程序塞(识别塞)可以知道推力和EPR或N的关系,该塞: [单选题]A、每个EEC自带的B、在发动机上(正确答案)C、在工具箱里D、在试车台上55单选我们说FADEC是容错系统,余度控制是指: [单选题]A、EEC双通道,多套传感器,通道间相互通信,允许有不重要的故障(正确答案)B、有多余的系统,部件不使用C、一旦有故障就失去推力控制D、一有故障就转到故障-安全状态56单选液压机械控制器中若采用三维凸轮作计算元件,三维指哪个变量? [单选题]A、凸轮的轴向位移、凸轮转动的转角和输出点的半径(正确答案)B、转速、温度、压力C、X、Y、ZD、凸轮的材料、尺寸、形状57单选液压机械式控制器的特征是: [单选题]A、由电子元件构成,燃油作为伺服介质B、由气动、机械元件组成,由压气机空气作为伺服介质C、由机械的、液压的元件组成,由燃油(或个别机型用滑油)作为控制油(正确答案)D、由机械的和电子的控制器共同工作58单选液压机械式控制器的主要功能是: [单选题]A、控制供往发动机的燃油流量(正确答案)B、控制发动机可变几何形状C、状态监视D、故障诊断59单选液压机械式控制器的主要组成是什么? [单选题]A、传感器和作动器B、控制元件和反馈元件C、计量部分和计算部分(正确答案)D、燃油泵和转速调节器60单选液压机械式燃油控制器的主要功用是( ) [单选题]A、根据需要计量燃油,并控制发动机的可变几何形状(正确答案)B、根据需要计量燃油C、对燃油增压,并控制发动机的可变几何形状D、对燃油增压,并提供伺服燃油61单选一些装有EEC的双转子发动机上,EEC的专用发电机也是: [单选题]A、N1转速传感器B、主发电机C、N2 转速传感器(正确答案)D、备用发电机62单选在发动机控制中,闭环控制是按()工作的 [单选题]A、偏离原理(正确答案)B、补偿原理C、优化原理D、寻优原理63单选在发动机控制中,闭环控制特点是() [单选题]A、动作及时且精度高B、动作及时但精度差C、动作不及时但精度高(正确答案)D、动作不及时且精度差64单选在液压机械式燃油调节器中,分油活门、喷嘴挡板是( )元件 [单选题]A、计算B、液压放大(正确答案)C、测量D、执行65单选在液压机械式燃油调节器中,设置高慢车的目的是( ) [单选题]A、保证复飞时迅速加速(正确答案)B、增加反向推力C、节省慢车耗油量D、防止压气机喘振66单选在液压机械式燃油调节器中,通常采用()感受发动机的实际转速 [单选题]A、测速电机B、离心飞重(正确答案)C、膜盒D、分油活门67单选在液压机械式燃油调节器中,通常采用三维凸轮作为( )元件 [单选题]A、作动B、计算(正确答案)C、感受D、放大68单选在液压机械式燃油调节器中,转速调节通常采用( ) [单选题]A、开环控制B、闭环控制(正确答案)C、加速控制D、减速控制69单选在液压机械式燃油调节器中,转速指令值通常由( )给定 [单选题]A、功率杆角度和发动机进口条件(正确答案)B、离心飞重C、发动机出口总压D、分油活门70单选在液压机械式燃油调节器中最小压力活门的功用是( ) [单选题]A、保证供给喷嘴的燃油有足够的压力使喷嘴雾化模型良好(正确答案)B、改变供油量C、防止燃油中出现气泡D、在发动机处于风转状态下使燃油回油71单选在发动机控制中,开环控制是按()工作的 [单选题]A、偏差原理B、反馈原理C、优化原理D、补偿原理(正确答案)72单选在发动机控制中,开环控制特点是() [单选题]A、可补偿所有干扰,精度高B、动作及时但精度差(正确答案)C、动作不及时且精度差D、可补偿部分干扰,且精度高73单选在发动机控制中,能表征被控对象的工作状态又被控制的参数被称为( ) [单选题]A、被控对象B、控制装置C、可控变量D、被控参数(正确答案)74单选在发动机控制中,能影响被控对象的工作过程,用来改变被控参数大小的因素被称为() [单选题]A、被控对象B、控制装置C、可控变量(正确答案)D、被控参数75单选在发动机控制中,用以完成既定控制任务的机构总和被称为( ) [单选题]A、被控对象B、控制装置(正确答案)C、可控变量D、被控参数76单选在双转子涡轮喷气发动机中,液压机械的燃油控制器是根据( )调节供油的。
第五章燃烧室2.环形燃烧室的四种基本类型是什么?(1)带单独头部的环形燃烧室。
为了便于在火焰筒头部组织燃烧,把环形火焰筒头部做成若干个类似环管燃烧室火焰筒的头部结构,在这些单独的头部后面再转换成环形的掺混区。
例如WJ6、JT9D发动机的燃烧室。
(2)全环形燃烧室。
全环形燃烧室的火焰筒由内、外壁和环形头部构成。
若干个燃油喷嘴在火焰筒头部沿周向均匀分布。
采用2~4个点火器。
例如F119、RB211、Aл-31φ发动机的燃烧室。
(3)折流式环形燃烧室。
折流式环形燃烧室的火焰筒由内、外壁组成。
例如WP11发动机的燃烧室。
(4)回流式环形燃烧室。
回流式环形燃烧室的火焰筒由内、外壁和环形圆顶组成。
例如JT15D发动机的燃烧室。
4.简述火焰筒的组成及各部分的功能。
火焰筒由涡流器和火焰筒筒体组成。
涡流器在火焰筒的前端,其功能是形成火焰筒头部的回流区,降低气流速度,在火焰筒头部形成稳定的火源,保证燃烧室稳定工作。
火焰筒筒体按其功能分为三段,即头部、筒体和燃气导管。
火焰筒头部的功能是加速混合气的形成,保持稳定的火源,需要局部略微富油,故只有一小部分空气从头部进入。
火焰筒筒体(中段)是主燃烧区,其功能是加快油气混合气的燃烧过程,保证完全燃烧。
燃气导管的作用是降低高温燃气的温度,使涡轮能够承受,并且形成均匀的温度场。
6.环管燃烧室在结构上是如何保证火焰筒在工作时不会引起附加载荷的?环管燃烧室内、外壳前后有安装边分别与压气机和涡轮部件连接。
火焰筒前端径向支承在燃油喷嘴上、后部燃气导管呈扇形,用安装边和螺栓固定在涡轮导向器上,火焰筒受热后可以轴向自由膨胀,因此不会引起附加载荷。
8.燃油喷嘴的功能是什么?主要有哪几种类型?燃油喷嘴的功能是将燃油雾化,加速混合气的形成,保证稳定燃烧和提高燃烧效率。
类型:离心喷嘴、气动喷嘴、蒸发喷嘴和甩油盘式喷嘴等。