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3.作用在发动机零部件上的气体轴向力可以分为（推力）和（阻力）两部分计算。

4.航空燃气涡轮发动机主轴承均采用滚动轴承，其中（滚棒轴承）仅承受径向载荷，（滚珠轴承）可承受径向载荷与轴向载荷。

5.装于发动机转子上的轴承，一般称为发动机（主轴承），以与附件传动中采用的轴承相区别。

6.压气机转子轴和涡轮转子轴由（联轴器）连接形成发动机转子。

7.联轴器传递的负荷取决于转子支承方案，一般需能传递（扭矩）、（轴向力）和（径向力）。

8.在图3.12所示的转子支承方案中，压气机转子和涡轮转子各有自己的止推支点，其联轴器仅传递（扭矩）。

9.在只有一个止推支点的四支点支承方案中，联轴器不仅要传递（扭矩），而且还要传递（轴向力）。

10.在大多数的三支点支承方案中，联轴器不仅要传递（扭矩）和（轴向力），而且还要作为涡轮转子的前支点，即要承受（径向力）。

11.联轴器分为（刚性）联轴器和（柔性）联轴器两大类，其中（柔性）联轴器允许涡轮转子相对压气机转子轴线有一定的偏斜角。

12.一个支点采用双排滚珠轴承的关键问题在于如何保证（两个轴承同时承受轴向负荷），而且（承荷均匀）。

13.发动机工作时，转子的不平衡力通过支承结构传给机匣，使发动机产生振动。

减振结构一般有（挤压油膜轴承）和（弹性支座）。

14.将转子支点的负荷通过气流通道传至外机匣（承力壳体）的构件，称为承力框架。

承力框架的结构有：

（铸造或焊接机匣）、（利用静子叶片传力）、（利用涡轮导向器传力）和（涡轮后承力框架）。

二、简答题

1.简述涡喷发动机五大部件的功用。

2.为什么要对发动机转子轴向力减荷？

经常采用的转子轴向力减荷措施有哪些？

3.何为发动机转子支承方案？

转子支承方案的表示方法有哪些？

在发动机中，转子采用几个支撑结构，安排在何处，称为转子支撑方案。

1）转子支点的数目与位置，常用转子支撑方案代号来表示。

两条前后排列的横线分别代表压气机转子和涡轮转子，两条横线前后及中间的数字表示支点的数目。

2）在研究转子支撑方案是，均将复杂的转子简化成能表征其特点的转子支撑方案简图，在简图中小圆圈表示滚珠轴承，小方块表示滚棒轴承。

4.在转子支承方案中，止推支点在转子中的位置安排一般有哪些考虑？

1）转子上的止推支点除承受转子的轴向负荷、径向负荷，还决定了转子相对于机匣的轴向位置，因此，每个转子只能有一个止推支点。

由于此支点所承受的负荷较大，一般应置于温度较低的地方。

2）应尽量使转子相对机匣的轴向膨胀量分配在压气机与涡轮两端，使两端的轴向错移量较小。

5.写出图3.12和图3-15转子支承方案的代号，并比较二者的特点。

1-3-0与1-2-0

6.图3.51给出了RB211涡轮风扇发动机的转子与承力系统，分析该发动机的承力系统包括了哪几种承力框架？

并在图上标出。

第四章

1.根据压气机的结构形式和气流的流动特点，压气机可分为（离心式压气机）和（轴流式压气机）两种。

2.轴流式压气机由（转子（旋转部分））和（静子（固定部分））两部分组成。

3.轴流式压气机转子一般由（叶片）、（轮盘）、（轴）和一些连接件所组成。

4.轴流式压气机转子的基本结构类型有（鼓式）、（盘式）和（鼓盘混合式）三种。

5.在鼓盘混合式转子中，盘、鼓和轴的连接类型可分为（不可拆卸式）和（可拆卸式）两种。

6.工作叶片主要由（叶身）和（榫头）两部分组成。

7.轴流式压气机转子叶片的榫头分为（销钉式）、（燕尾形）和（枞树形）三种类型。

8.轴流式压气机静子是压气机中不转动的部分，由（机匣）和（静子叶片）组成。

9.压气机的中机匣有（整体式）和（分半式）两种结构。

10.静子叶片的安装包括（间接固定）和（直接固定）两种方案。

11.轴流式压气机的防喘方法有：

（压气机中间级放气）、（可调进口导流叶片和静子叶片）、（可变弯度的进口导流叶片）、（进气处理机匣）和（多转子发动机）。

12.轴流式压气机设计成双转子或三转子的主要目的是（发动机稳定工作（防喘））。

1.轴流式压气机和离心式压气机比较，各自的优缺点是什么？

离心式：

优点:

单击增压比高，可达4:

1~5：

1、稳定工作范围宽、机构简单可靠、重量轻、所需起动功率小。

缺点：

流动损失大，效率低、级数少，总增压比低、流通能力低、迎风面积大，阻力大

轴流式：

总增压比大、效率高、单位空气流量大、推力大、耗油率低。

单级增压比小、结构复杂、轴向长度长。

2.轴流式压气机转子的基本结构类型有哪些？

各有什么特点？

鼓式、盘式、鼓盘混合式

鼓式：

结构简单、零件数目少、加工方便、有较高的抗弯刚度。

由于强度限制，目前应用于低压压气机。

盘式：

强度好，但抗弯性差，并容易发生振动。

目前应用于单盘或小流量的压气机上。

鼓盘式：

兼具鼓式转子抗弯性好，盘式转子的强度高的优点，在发动机中广泛应用。

3.轴流式压气机转子叶片的榫头分为哪几种类型？

销钉式：

工作时允许叶片绕销钉摆动，有减振和消除连接处附加应力的作用。

不需要专门的设备加工，可以改变销钉的直径或者销子和销孔的配合间隙来改变叶片的自振频率，但这种榫头的承载能力有限，尺寸和重量大，因此现在很少使用。

燕尾形榫头：

工作叶片借叶根处燕尾形榫头安装在盘上相应的槽内，依靠槽的侧面定位和传力。

燕尾形榫头分为纵向和周向两种形式。

由于叶片安装角的要求很严格，因而要求榫头、榫槽尺寸精度高。

工装复杂，制造成本高，但拉削加工生产率高。

优点：

尺寸较小、重量较轻、能承受较大的负荷、加工方便、生产率高、拆装方便。

榫槽内有较大的应力集中。

纵树形榫头：

重量轻，由于靠多对榫齿传力，应力集中严重，工艺性较差，低温下对应力集中更加敏感，而压气机工作叶片离心力较小，只有在负荷较大的前几级使用。

4.压气机的中机匣有哪两种结构？

（整体式）和（分半式）

分半式：

刚性好，装和拆机匣时不需要分解转子，因此不会破坏转子的平衡，只需要拆掉一半机匣就可以检查或更换静子及工作叶片，装配维修性好。

缺点:

机匣壁面较厚，为保证纵向和轴向结合面的连接刚性和密封性，需要采用较厚的安装边及较多的螺栓，机匣的周向刚性较差。

由于其装配维修性好的突出优点，目前多采用分半式机匣。

整体式中机匣：

机匣重量轻、加工量少、周向刚性均匀、加工方便。

缺点：

装配维修性差，要求转子是可拆卸式的，但多次拆卸会影响转子的平衡性

第五章燃烧室

1.燃烧室位于压气机和涡轮之间，其功用是使高压空气与燃油混合、燃烧，将（化学）能转变为（热）能，形成高温高压的燃气。

2.燃气涡轮发动机的燃烧室有（分管燃烧室）、（联管燃烧室）和（环形燃烧室）三种基本结构形式。

3.扩压器安装在压气机和燃烧室之间，其通道是（扩张）形的。

它的功用是使气流速度（降低），为燃烧室内的稳定燃烧创造条件。

4.燃烧室火焰筒筒壁目前都采用（气膜）冷却方式。

5.旋流器装在火焰筒的前端，其作用是使高温燃气在火焰筒头部产生（低速回流区），以稳定火焰。

6.喷油嘴的功用是将燃油（雾化）或（汽化），加速混合气的形成，保证稳定燃烧和提高燃烧效率。

7.燃气涡轮发动机的喷油嘴有（离心式喷油嘴）、（蒸发管式喷油嘴）、（甩油喷嘴）和（气动式喷油嘴）等。

8.发动机的点火装置可分为（直接点火）和（间接点火）两种。

1.燃烧室组织燃烧过程的特点是什么？

保证燃烧室稳定完全燃烧的措施有哪些？

1）燃烧过程是在高速气流中和贫油混合气条件下进行的

2）燃烧室的零件是在高温、高负荷下工作，承受着有气动力、惯性力产生的静负荷和由气流脉动产生的交变负荷、振动负荷等，还受到热应力和热腐蚀的作用

3）燃烧室壳体是发动机的承力部件，承受着很大的负荷

4）燃烧室的零组件主要是薄壁结构件，工作中容易出现翘曲、变形、裂纹、掉块、积碳、过热、烧穿等故障。

措施：

采用分股进气、反向回流、在燃烧室形成非均一的混合气。

2.燃气涡轮发动机燃烧室的基本结构形式有哪些？

机构形式：

分管燃烧室、环管燃烧室和环形燃烧室。

分管燃烧室：

实验和修正比较容易，，维修、检查和更换比较方便，不需要分解整台发动机。

环形面积利用率低、总压损失大、高空起动性能差、火焰筒壁面气膜冷却所需空气量较多、燃烧室出口温度不均匀、燃烧室较重、只能内传力。

现在不再使用

环管燃烧室：

比分管燃烧室的外廓尺寸小，环形面积利用率较高，实验、维修与拆装燃烧室都比较方便，实验使用气量较少、火焰筒刚性较好。

但由于机构复杂，重量也比较大，现在很少使用这种燃烧室。

环形燃烧室：

采用新型燃烧组织方案，建立理想的预混环境，取得低且均匀的出口温度，达到较高的燃烧效率、降低NOx的排放，明显延长下游部件的寿命。

空气又头部进入该燃烧室，无需再火焰筒上开孔稀释，避免了应力破坏，延长了火焰筒的寿命。

3.图5.33是JT3D发动机的旋流器，旋流器的作用是什么？

图中折流环的作用是什么？

旋流器的作用：

使高温燃气在火焰筒头部产生低速的回流区，以稳定火焰，使空气与燃油很好掺混，点燃后续混合气，提高燃烧效率。

折流环的作用：

将旋流器出口的一部分空气引向喷嘴附近，使靠近喷嘴的周围形成贫油区。

带有折流环的旋流器可以减小发动机的冒烟和对大气的污染。

4.燃气涡轮发动机的喷油嘴有哪几种？

喷油嘴种类：

离心式喷油嘴、气动式喷油嘴、蒸发管式喷油嘴和甩油喷嘴。

离心式喷油嘴：

能形成均匀的混合气保证燃烧室在宽广的混合比例范围内工作，工作可靠，结构坚固易于调试。

但是供油压力要求高，存在高温富油区，易造成发烟污染，出口温度场不均匀，与环形燃烧室不协调。

气动式喷油嘴：

油气混合均匀，避免了主燃区的局部富油区，减少了冒烟和积碳，火焰筒壁温较低、不要求很高的供油压力，在较宽的工作范围内，喷油锥角大致保持不变，使得出口温度场比较均匀。

油气充分掺混贫油熄火极限大大降低，使燃烧室稳定工作范围变窄，在气动时，气流速度较低，压力较小，雾化不良。

蒸发管式喷油嘴：

具有类似气动式喷嘴的优点，油气提前在蒸发管内进行，蒸发管的燃烧效率较高，不冒烟，出口温度场比较稳定。

但存在稳定燃烧工作范围较窄、蒸发管本身冷却困难、管内预混油气存在孜然问题、需要辅助启动供油系统等缺点。

甩油喷嘴：

依靠转速进行燃油雾化，其不受燃油流量的影响。

甩油喷嘴在高转速、小流量的折流环形燃烧室中得到采用。

第六章

1.按气流流动方向是否和涡轮旋转轴轴线方向大体一致，涡轮可分为（轴流式）和（径流式）两类。

目前航空燃气涡轮发动机上多采用（轴流式）涡轮。

2.轴流式涡轮由（静子）和（转子）两部分组成。

3.多级轴流式涡轮的转子多采用（鼓盘混合式）转子，而（鼓式）转子在涡轮中基本不用。

4.为保证涡轮的工作叶片在高温、高负荷下可靠工作，当前一方面不断研制新的（耐高温）材料，另一方面不断发展各种（冷却）技术。

5.工作叶片一般由（叶身）、（中间叶根）及（榫头）三部分组成。

6.和压气机工作叶片相比，涡轮工作叶片的叶身厚度（较大），弯曲程度（较大），截面积沿叶高的变化（较急剧）。

7.涡轮叶片分为（不带冠）和（带冠）的两种。

8.涡轮叶片的叶身和榫头间往往带有一段横截面积较小的过渡段，称为（中间叶根）。

9.涡轮静子由（涡轮机匣）和（导向器）两部分组成，是涡轮部分的主要传力件。

10.为了装拆及检查方便，压气机的静子机匣多做成（分半式）的；

而由于涡轮机匣处于高温燃气中工作，涡轮机匣多做成（整体式）的。

11.涡轮机匣与工作叶片叶尖之间的距离叫涡轮（径向间隙）。

12.为了在各种工作状态下均能保持最佳涡轮径向间隙，采用人为控制机匣的膨胀量，以保证涡轮径向间隙最小，这一技术称为（主动间隙控制技术）。

13.涡轮是发动机中承受热负荷和机械负荷最大的部件，要保证涡轮在高温下可靠工作，除了采用（热强度高的耐热合金或合金钢）来制造涡轮零件外，还必须采用先进的（冷却）技术。

1.和轴流式压气机相比，轴流式涡轮有哪些特点？

涡轮和压气机与气流间的能量交换在程序上恰恰相反，气流流过压气机时从动叶中获得机械能，因而提高了压力；

而在涡轮中，气流则将焓转变为动能，然后一部分动能通过动叶转变为功，涡轮运转时可以从涡轮轴上获得功。

当压气机和涡轮平衡运转时，涡轮轴上的功除了一部分用来克服轴承上的摩擦和带动附件外，全部为压气机所吸收。

2.和压气机转子一样，涡轮转子的连接结构也要保证有足够的强度和刚度，定心可靠、结构力求简单、重量轻、制造容易、装拆方便，此外，还要特别注意解决好哪些问题？

（1）减少轮盘向轴的传热量，以改善轴承的工作条件，特别是第一级涡轮的支承结构。

（2）在各种工作状态下保持各零件间定心可靠。

由于涡轮在全工作状态中各零件间配合面的性质会发生远大于压气机的变化，因此既不能破坏定心影响转子的平衡及转子叶尖间隙，又不要造成零件间过大的热应力。

（3）在多级涡轮中，转子的结构方案要和静子结构方案相协调，以利于涡轮部件的装配。

3.画简图分析轴流式涡轮中径向销钉定心的原理。

5.分析图6.16中JT3D发动机盘轴用短螺栓连接结构的设计特点。

图为JT3D发动机单级高压涡轮转子采用的短螺栓连接机构。

靠盘与轴间压紧的圆柱面保证装配时的定心，采用24个精密螺栓连接，保证工作时定心并传递负荷。

轮盘前端伸出一段较长的薄壁筒，上面开有冷却空气通气孔，可以减少盘向轴的传热量。

轴承内环内表面开有轴向槽。

滑油从此槽中引入润滑油冷却轴承。

它不仅可减少向轴承传热，还可以改善轴承的冷却效果。

涡轮轴后端壁向盘方向凹入，可以缩短盘与轴间的距离，但轴的受力状态不好，因此轴做得较厚些。

精密螺栓保证工作定心的原理是强迫盘轴连为一体而不产生相互移动。

工作状态下，盘轴变形相差很大时，螺栓及孔边有较大的附加应力，加上孔边本来应力集中严重，就有可能使孔产生塑性变形，以致影响定心精度。

因此，在图中使螺栓所在的盘轴连接面远离轮盘，安装边的变形受轮盘影响小，温度也较盘身低，这样不会造成连接处有很大的变形差，工作时也较可靠。

在有的发动机中，将精密螺栓做成锥形，装配紧密度靠控制螺栓头与安装边间的间隙保证，它适合于多次装配，但锥形螺栓及孔的加工都比较困难。

6.分析图6.19中JT9D发动机高压涡轮转子连接结构的设计特点。

既可以避开由高温的第一级轮盘向轴承传热，又可以缩短轮盘到轴承间的距离，提高转子的刚性。

第一级轮盘向后伸出带安装边的鼓环，靠圆柱面定心在第二季轮盘的安装面上，用短螺栓连接并传递负荷。

在轮盘外缘，两级轮盘间装有刚性较弱的封严环，它靠圆柱面分别和两级轮盘定心，用端面凸块周向防转。

结构虽然复杂，但封严环可以阻挡高温对涡轮盘盘身及传力鼓环的影响，使传力鼓环处于低温区工作。

7.涡轮叶片中间叶根的主要作用是什么？

中间叶根可以可以减小榫头应力分布不均匀度以及叶片对榫头的传热量，并可使盘缘避开高温区域。

通常在中间叶根处引冷却空气进行冷却，将中间叶根作为冷却叶片的空气引入口，这将大大降低榫头和轮缘的温度，减小轮盘的热应力，从而可以减薄轮盘的厚度，减轻轮盘及整个转子的重量。

简述燕尾形榫头和枞树形榫头的特点。

为什么压气机常用燕尾形榫头，而涡轮常用枞树形榫头？

燕尾形榫头:

优点,榫头的尺寸较小；

重量较轻；

能承受较大的负荷，加工方便，生产率高,广泛应用于压气机上,其缺点是榫槽内有较大的应力集中。

枞树形榫头:

呈楔形，轮缘部分呈倒楔形，从承受拉伸应力的角度看接近等强度，因而这种榫头重量轻，但是它靠多对榫齿传力，应力集中严重，工艺性较差。

虽然有突出的优点，但用在压气机上这些优点不能充分得到显示，反而突出了它应力集中的缺点，因而也采用较少，而是广泛地用在涡轮上

8.何为涡轮径向间隙？

影响涡轮径向间隙的因素有哪些？

为减小径向间隙在结构上采取的主要措施有哪些？

P202

涡轮机匣与工作叶片叶尖之间的距离叫做涡轮径向间隙。

影响因素：

（1）工作时由于离心力和热膨胀及不均匀变形

（2）工作机匣受热膨胀及不均匀变形

（3）高温工作所带来的转子蠕变伸长及机匣的蠕变收缩

（4）转子和静子间的偏心度，轴向角偏转及椭圆和翘曲变形

（5）结构形式所带来的工作中径向间隙的变化

1.尽量减小装配间隙2.采用双层机匣3.采用低线膨胀系数的合金做涡轮机匣4.涡轮间隙控制

9.轴流式涡轮中，第一级涡轮导向器和后面级导向器的工作条件有什么不同？

P209

第一级导向器紧接在燃烧室出口，导向叶片处于燃气流的包围中，温度高且不均匀，最易烧伤，叶片直接和高温燃气接触，燃气中的游离氧和硫对叶片表面有着强烈的氧化、腐蚀作用，各零件内应力大，工作时导向叶片又受冷热疲劳，所以极易产生疲劳裂纹，此外导向叶片还要承受燃气的气动力、气流脉动所造成的振动负荷等。

10.涡轮叶片的冷却方法主要有哪些？

对流冷却、喷射式冷却（冲击式冷却）、气膜冷却、发散式冷却

10.为什么大多数发动机中的涡轮机匣都采用整体结构？

P201

在涡轮部件中，由于机匣处于高温燃气中工作，冷热变化急骤，若采用分半式机匣，由于刚性不均，工作中容易出现变形，翘曲等问题，所以除少数发动机外，涡轮机匣多做成整体式

讨论

第七章

1.发动机的排气装置是指涡轮或加力燃烧室以后组织排气的构件，包括（尾喷管）、（反推力装置）和（消音装置）等。

2.尾喷管分为（亚音速）喷管和（超音速）喷管。

3.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）的管道。

4.反推力装置有（蛤壳形门）式、（戽斗门）式（堵塞片）式和（旋转门）式等几种形式。

1.尾喷管的主要功用是什么？

将从涡轮流出的燃气膨胀、加速、，将燃气的一部分焓转变为动能，提高燃气速度，是燃气以很大的速度排出，这样可以产生很大的推力；

其次是通过反推力装置改变喷气方向，即变向后的喷气为向斜前方的喷气，产生反推力，以迅速降低飞机落地后的滑跑速度，缩短飞行的滑跑距离；

降低发动机的排气噪音；

通过调节喷管的临界棉结来改变发动机的工作状态。

2.简述反推力装置的作用。

为了缩短飞机着陆后的滑跑距离，并在机场跑道湿滑或结冰时保障飞机安全着陆。

第八章

1.在航空发动机中，除了压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管等主要部件外，还有一些保证发动机正常工作所需的各种附属系统，称为（发动机系统），如（启动系统）、（燃油系统）、（滑油系统）、（冷却系统）等。

2.将发动机转子的功率、转速传输到附件并驱动附件以一定的转速和转向工作的齿轮系及传动轴的组合体，称为（附件传动装置）。

3.附件传动装置一般由（中心传动装置）和（外部传动装置）两部分组成。

4.在单转子发动机中，附件传动装置均由（压气机）轴驱动；

在多转子发动机中，附件传动装置的驱动力主要为（高压压气机）轴，而转速传感器、转速调节器、辅助滑油泵的驱动力为（低压压气机）轴。

5.附件传动装置在发动机上的安装位置，除应考虑环境温度的影响，即不要安装于高温区外，还应考虑到（应使维修人员便于接近附件），即应具有较好的可达性。

6.为了减少发动机附件的数目，减轻发动机的重量，有些发动机将起动机与发电机作为一体，成为（起动-发电机）。

7.典型的双速传动装置由两对正齿轮、一套（棘爪离合器）、一套（摩擦离合器）、一套（滚棒离合器）组成。

8.在大中型飞机上，所采用的电源均为400Hz、115V的交流电。

交流电的质量取决于其频率的恒定，取得恒频交流电的方法目前有两种：

（电子式）和（机械式）。

9.恒速传动装置的输入轴与发动机（附件传动装置）相连，转速是（变化）的，输出轴与（交流发电机）轴相连，转速是（恒定）的。

10.典型的恒速传动装置由（差动齿轮传动机构）、（可变液压组件）和（固定液压组件）三部分组成。

1.双速传动装置的作用是什么？

结合图8.17说明双速传动装置的工作原理。

发动机起动时，作为直流电动机，输入直流电后驱动发动机转子旋转；

起动后，作为发电机，由发动机驱动向飞机提供直流电。

起动发动机时，起动-发电机经A轴通过摩擦离合器带动齿轮4并传动齿轮5，使棘爪离合器的棘轮转动，棘爪离合器合闸，通过离合子使安装座，即齿轮6转动并传动齿轮7，达到减速的目的，带动与附件传动装置主传动轴相连的轴B。

此时，滚棒离合器的外环与星形轮分别随齿轮4、7转动。

因为齿轮7的转速低于齿轮4的转速，即星形轮的转速低于外环的转速，因此滚棒离合器处于离闸状态。

即起动发动机时，起动-发电机通过摩擦离合器经齿轮4、5、6、7减速后驱动发动机转子。

当发动机起动后，切断供给起动-发电机的电源，起动机不工作，有停转的趋势。

但是发动机转子却通过主传动轴B带动齿轮7，使滚棒离合器的星形轮转速大于外环的转速，滚棒离合器自动合闸，齿轮4与齿轮7以同一转速旋转。

此时，对于棘爪离合器，其安装座（即内环）被齿轮6带动，其转速比齿轮7的要高，而棘轮（即外环）被齿轮5带动，其转速比齿轮4的低，因此，棘爪离合器的外环转速要低于内环的转速，棘爪离合器处于离闸状态，齿轮5与齿轮6以不同的转速转动，也即在起动-发电机处于发电状态时，发动机转子经附件主传动轴B