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航空发动机构造及强度复习题


航空发动机构造及强度复习
一、 基本概念
1. 转子叶片的弯矩补偿 3. 动不平衡与动不平衡度 5. 挠轴转子与刚轴转子 7. 转子的临界转速 9. 转子的同步正进动与同步反进动 11. 尾流激振 13. 陀螺力矩 15. 轮盘的破裂转速 17. 动刚度 19. 低循环疲劳 2. 转子的自位作用 4. 静不平衡与静不平衡度 6. 转子叶片的静频与动频 8. 转子的同步正涡动与同步反涡动 10. 持久条件疲劳极限 12. 恰当半径 14. 压气机叶片的安全系数 16. 应力比 18. 动波 20. 轮盘的局部安全系数与总安全系数

二、 基本问题
1. 航空燃气涡轮发动机有哪几种基本类型? 2. 航空发动机工作叶片受到哪些负荷? 3. 风扇叶片叶尖凸台的作用是什么? 4. 航空燃气涡轮发动机中,两种基本类型发动机的优缺点有哪些? 5. 列举整流叶片与机匣联接的三种基本方法。 6. 压气机转子设计应遵循哪些基本原则? 7. 压气机防喘在结构设计方面有哪些措施? 8. 压气机转子有哪三种结构形式?各有何优缺点? 9. 发动机转子轴向力减荷有哪三项措施? 10. 叶片颤振的必要条件是什么?说明颤振与共振的区别。 11. 疲劳破坏有哪些基本特征? 12. 燕尾形榫头与枞树形榫头有哪些主要特点? 13. 说明疲劳损伤的理论要点。 14. 轮盘有几种振动形式,各举例画出一个振型图。 15. 航空发动机燃烧室由哪些基本构件组成? 16. 排除叶片共振故障应从哪几个方面考虑?举例说明各方面的具体措施。 17. 什么是等温度盘,为什么采用等温度盘,其温度条件是什么? 18. 涡轮相比的结构特点是什么? 19. 涡轮部件冷却的目的及对冷却气的要求是什么?在涡轮部件上采用的冷却、散热、 隔热措施有哪些?
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20. 气冷式涡轮转子叶片的温度分布规律及危险截面位置是什么? 21. 涡轮盘盘缘处的热应力在发动机工作中的变化规律是什么?涡轮转子链接的基本要 求是什么? 22. 可拆卸涡轮转子中,盘-轴、盘-盘的链接方法。 23. 环形燃烧室的四种基本类型是什么? 24. 燃烧室主要由哪几部分组成? 25. 燃油喷嘴的功用是什么?主要有哪几种类型? 26. 列举扩压器的三种结构形式及其优缺点。 27. 加力燃烧室有哪些基本构件组成? 28. 火焰稳定器有哪几种类型? 29. 涡扇发动机加力燃烧室常采用哪几种预燃方式,为什么? 30. 为什么加力燃烧室的输油圈有主副之分? 31. 加力燃烧室的喷嘴有哪几种类型? 32. 亚音速喷口和超音速喷口的截面分几种形状?加力燃烧室的喷管用哪种类型? 33. 对刚性联轴器的基本要求是什么? 34. 对柔性联轴器的基本要求是什么? 35. 简述对支承结构的设计要求。 36. 涡轮附近的支承结构特点是是什么? 37. 发动机的静子承力系统有哪几种典型方案? 38. 发动机强度计算的设计点是如何选取的? 39. 大涵道比风扇发动机叶片,在风扇叶身的中上部设计两个凸台,有何作用? 40. 画出等温空心等厚盘与等温实心等厚盘在无外载情况下的应力分布曲线,分析中心 开孔对盘上应力分布的影响。 41. 分析航空发动机涡轮盘热应力产生的原因。 42. 写出转子叶片叶根和叶尖处的边界条件,并画出等界面 1~3 阶弯曲振型。 43. 列出无重轴段的传递矩阵。 44. 列出点质量时站的传递矩阵。 45. 分析转子作同步正涡动和同步反涡动时轴上纤维受力方向变化情况。 46. 分析航空发动机整机振动的主要激振源。

三、 分析与计算
1. 分析涡喷发动机工作时,压气机转子和静子以及涡轮转子和静子所受气体力的方向 和气体力扭矩的方向。 2. 燃气涡轮发动机转子支承方案(支点数目、位置及轴承类型)设计应遵循哪些基本 原则?
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3. 设计发动机时确定涡轮转子叶片与涡轮机匣间隙应考虑哪些因素?尽量减小这一间 隙有哪些措施? 4. 说明 WP7 发动机转子支承方案的两条优点和两条缺点。 5. 从截面翼型的薄厚、曲率、叶冠或凸台、榫头、材料、冷却的几个方面看,涡轮工 6. 有一个半径为 ra , 温度为 t 0 的等温实心等厚盘, 已知外缘 ra 处的径向应力为 ? a , 根据以下公式推导出此轮盘的 ? r 和 ? ? 的计算公式,并绘图说明。
K2 3 ?? ?E r ? Ar 2 ? 2 ? trdr 2 r 8 r r0 K 1 ? 3? ?E r ? ? ? K1 ? 22 ? Ar 2 ? 2 ? trdr ? E?t r 8 r r0

作叶片与压气机工作叶片的区别有哪些?

? r ? K1 ?

7. 下图所示为某发动机的涡轮盘与轴的联结结构,试分析其传力(轴向力、扭矩和径 向力) 、定心和热节流是如何实现的。

1.轴承;2. 涡轮轴;3. 衬套; 4. 螺栓; 5. 轴的安装边; 6. 套齿; 7. 轮盘; 8. 盘的 安装边。

8. 有一叶片高度为 l ,沿 y 轴正方向受到大小沿 叶高不变的气体力

py

(单位叶高受力)。计算

叶根截面 A、B、C 三点的弯曲应力。已知: 点的坐标为

J 叶根截面的两个主惯性矩为 ? 和 J? ,A、B

? A 、? B 和 ? A 、? B ,C 为叶根

截面的重心。 9. 设压气机某级转子叶栅进出口气流的轴 向速度、静压力、气体密度分别为 c1am 、

c1um 、c 2am 、c 2um ,p 1m 、p 2m ,?1m 、? 2m ,
叶片的平均半径为 Z m ,叶片数为 Q ,根 据动力动量定理, 求单位叶高上受到的 y
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方向的气体力。 10. 如图所示,将叶片分成 n 段共 n+1 个截面,假定叶片各截面的面积 A i 和重心坐标 ( X i、Yi、Zi )为已知,利用数值法,求叶片第 j 截面上离心弯矩 M xj,离 和 M yj,离 。

11. 对于枞树形榫头,假设作用在第 i 个齿齿面上的正压力为 P i ,且各个齿单位齿长上 承受的力是相等的,求第 i 个齿齿面上的挤压应力。

12. 某叶片根部 ? 为 100,截面积 5.0cm2,叶尖 ? 为 600,截面积为 2.5 cm2,一弯静频为 180Hz, r0 为 15cm, R 为 31 cm,转速 11000r/min。求叶片一阶弯曲动频。

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13. 如图所示转子系统,不计轴的质量,不考虑盘的偏摆,盘轴联 结处轴的横向刚度系数为 c ,转子转动频率为 ? ,推导转子挠 度公式,求转子的临界转速,并分析转子偏心距大小对转子临 界转速、挠度及轴承的支承反力的影响。 14. 单盘转子支承系统如图所示, 盘的质量为 m,装在轴的中点, 轴的长度为 l ,轴在装盘处的刚度系数为 c,轴的质量不计, 两端支承的刚度系数均为 k。试推导临界转速公式。

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