航空轴承动力学特性分析

航空发动机高速滚动轴承的动力学行为研究航空发动机不断向大推重比、长寿命和高可靠性方向发展，对航空发动机高速滚动轴承的转速、载荷等指标提出了越来越苛刻的要求。长期工作在高转速和重载荷情况下的滚动轴承常呈现应力过大、温升过高等特点，发生擦伤、烧伤等失效，严重的还会带来轴承卡死抱轴等严重后果。同时，航空发动机在工作过程中的高转速巡航以及多工况转换的特点，使得滚动轴承的动态稳定性问题日益凸显，带来保持架断裂、转子系统失稳等严重后果。因此，对航空发动机高速滚动轴承进行动态性能分析，研究其高速动力学行为，是面向工况进行轴承结构优化、保证轴承工作可靠性和延长轴承寿命的必不可少的共性基础研究课题。项目将以航空发动机高速滚珠轴承和滚柱轴承为研究对象，建立发动机高速滚动轴承动力学模型，深入研究轴承在不同载荷、转速、温度等工况下的动力学行为，获取其振动模态特性。拟定开展的研究如下：

一.两种类型的滚动轴承建模

以高速滚珠轴承和高速滚柱轴承为研究对象，通过分析轴承内部零件间的运动和位置关系、轴承与转子系统之间的相互作用关系，考虑航空发动机苛刻的工作环境，转速、载荷的不稳定性和滚动轴承零件间的非线性作用力，建立高速球轴承和滚柱轴承的动力学模型、滚动轴承-转子系统的非线性振动模型。

目前已经基本完成两种滚动轴承的基本尺寸建模。

二．两种类型的滚动轴承动力学特性分析

分析不同工况和轴承结构参数对滚动轴承及转子系统动特性的影响，分析轴承装配、温差及离心作用对轴承动力学特性的影响，研究非线性振动模型工况参数和结构参数对滚动轴承动态特性的影响规律，分析轴承套圈、滚动体、保持架等零件材料对轴承动态特性的影响。

三．保持架冲击振动特性及故障机理分析

发动机中主轴承保持架的轴向突然断裂是航空发动机破坏的重要因素之一。根据保持架的运动特点及保持架碰撞的激励源特性,建立轴承保持架的冲击振动模型。分析影响保持架振动的因素及其关系,研究保持架的轴向突然断裂和疲劳断裂机理,从而有针对性地解决保持架的碰撞问题和保持架断裂问题。

四．滚动轴承的稳定性分析

针对滚动轴承装配导致的内外圈轴线不对中现象，分析轴承内外圈偏斜对承载区载荷特性的影响。从描述保持架稳定性的保持架质心涡动速度偏差比及反映滚动体整体打滑的保持架滑动率两方面分析定常工况下高速滚动轴承的动态性能。

航空轴承动力学特性分析

航空发动机高速滚动轴承的动力学行为研究航空发动机不断向大推重比、长寿命和高可靠性方向发展，对航空发动机高速滚动轴承的转速、载荷等指标提出了越来越苛刻的要求。长期工作在高转速和重载荷情况下的滚动轴承常呈现应力过大、温升过高等特点，发生擦伤、烧伤等失效，严重的还会带来轴承卡死抱轴等严重后果。同时，航空发动机在工作过程中的高转速巡航以及多工况转换的特点，使得滚动轴承的动态稳定性问题日益凸显，带来保持架断裂、转子系统失稳等严重后果。因此，对航空发动机高速滚动轴承进行动态性能分析，研究其高速动力学行为，是面向工况进行轴承结构优化、保证轴承工作可靠性和延长轴承寿命的必不可少的共性基础研究课题。项目将以航空发动机高速滚珠轴承和滚柱轴承为研究对象，建立发动机高速滚动轴承动力学模型，深入研究轴承在不同载荷、转速、温度等工况下的动力学行为，获取其振动模态特性。拟定开展的研究如下： 一.两种类型的滚动轴承建模 以高速滚珠轴承和高速滚柱轴承为研究对象，通过分析轴承内部零件间的运动和位置关系、轴承与转子系统之间的相互作用关系，考虑航空发动机苛刻的工作环境，转速、载荷的不稳定性和滚动轴承零件间的非线性作用力，建立高速球轴承和滚柱轴承的动力学模型、滚动轴承-转子系统的非线性振动模型。 目前已经基本完成两种滚动轴承的基本尺寸建模。 二．两种类型的滚动轴承动力学特性分析

分析不同工况和轴承结构参数对滚动轴承及转子系统动特性的影响，分析轴承装配、温差及离心作用对轴承动力学特性的影响，研究非线性振动模型工况参数和结构参数对滚动轴承动态特性的影响规律，分析轴承套圈、滚动体、保持架等零件材料对轴承动态特性的影响。 三．保持架冲击振动特性及故障机理分析 发动机中主轴承保持架的轴向突然断裂是航空发动机破坏的重要因素之一。根据保持架的运动特点及保持架碰撞的激励源特性,建立轴承保持架的冲击振动模型。分析影响保持架振动的因素及其关系,研究保持架的轴向突然断裂和疲劳断裂机理,从而有针对性地解决保持架的碰撞问题和保持架断裂问题。 四．滚动轴承的稳定性分析 针对滚动轴承装配导致的内外圈轴线不对中现象，分析轴承内外圈偏斜对承载区载荷特性的影响。从描述保持架稳定性的保持架质心涡动速度偏差比及反映滚动体整体打滑的保持架滑动率两方面分析定常工况下高速滚动轴承的动态性能。

航空发动机结构分析思考题答案

《航空发动机结构分析》 课后思考题答案 第一章概论 1.航空燃气涡轮发动机有哪些基本类型？指出它们的共同点、区别和应用。 答： 2.涡喷、涡扇、军用涡扇分别是在何年代问世的？ 答：涡喷二十世纪三十年代（1937年WU；1937年HeS3B）； 涡扇 1960~1962 军用涡扇 1966~1967 3.简述涡轮风扇发动机的基本类型。 答：不带加力，带加力，分排，混排，高涵道比，低涵道比。 4.什么是涵道比？涡扇发动机如何按涵道比分类？ 答：（一）B/T，外涵与内涵空气流量比； （二）高涵道比涡扇（GE90），低涵道比涡扇（Al-37fn） 5.按前后次序写出带加力的燃气涡轮发动机的主要部件。 答：压气机、燃烧室、涡轮、加力燃烧室、喷管。 6.从发动机结构剖面图上，可以得到哪些结构信息？ 答： a)发动机类型 b)轴数 c)压气机级数 d)燃烧室类型 e)支点位置 f)支点类型 第二章典型发动机 1.根据总增压比、推重比、涡轮前燃气温度、耗油率、涵道比等重要性能指标，指出各代涡喷、涡扇、军用涡扇发动机的性能指 标。 答：涡喷表2.1 涡扇表2.3 军用涡扇表2.2 2.al-31f发动机的主要结构特点是什么？在该机上采用了哪些先进技术？ 答：AL31-F结构特点：全钛进气机匣，23个导流叶片；钛合金风扇，高压压气机，转子级间电子束焊接；高压压气机三级可调静

子叶片九级环形燕尾榫头的工作叶片；环形燃烧室有28个双路离心式喷嘴，两个点火器，采用半导体电嘴；高压涡轮叶片不带冠，榫头处有减振器，低压涡轮叶片带冠；涡轮冷却系统采用了设置在外涵道中的空气-空气换热器，可使冷却空气降温125-210*c；加力燃烧室采用射流式点火方式，单晶体的涡轮工作叶片为此提供了强度保障；收敛-扩张型喷管由亚声速、超声速调节片及蜜蜂片各16式组成；排气方式为内、外涵道混合排气。 3.ALF502发动机是什么类型的发动机？它有哪些有点？ 答：ALF502，涡轮风扇。优点： ●单元体设计，易维修 ●长寿命、低成本 ●B/T高耗油率低 ●噪声小，排气中NOx量低于规定 第三章压气机 1.航空燃气涡轮发动机中，两种基本类型压气机的优缺点有哪些？ 答：（一）轴流压气机增压比高、效率高单位面积空气质量流量大，迎风阻力小，但是单级压比小，结构复杂； （二）离心式压气机结构简单、工作可靠、稳定工作范围较宽、单级压比高；但是迎风面积大，难于获得更高的总增压比。 2.轴流式压气机转子结构的三种基本类型是什么？指出各种转子结构的优缺点。 答 3.在盘鼓式转子中，恰当半径是什么？在什么情况下是盘加强鼓？ 答：（一）某一中间半径处，两者自由变形相等联成一体后相互没有约束，即无力的作用，这个半径称为恰当半径；（二）当轮盘的自由变形大于鼓筒的自由变形；实际变形处于两者自由变形之间，具体的数值视两者受力大小而定，对轮盘来说，变形减少了，周向应力也减小了；至于鼓筒来说，变形增大了，周向应力增大了。 4.对压气机转子结构设计的基本要求是什么？ 答：基本要求：在保证尺寸小、重量轻、结构简单、工艺性好的前提下，转子零、组件及其连接处应保证可靠的承受载荷和传力，具有良好的定心和平衡性、足够的刚性。 5.转子级间联结方法有哪些 答：转子间：1>不可拆卸，2>可拆卸，3>部分不可拆部分可拆的混合式。 6.转子结构的传扭方法有几种？答： a)不可拆卸：例，wp7靠径向销钉和配合摩擦力传递扭矩； b)可拆卸：例，D30ky端面圆弧齿传扭； c)混合式：al31f占全了；cfm56精制短螺栓。 7.如何区分盘鼓式转子和加强的盘式转子？ 答：P40 图3.6 _c\d 8.工作叶片主要由哪两部分组成 答：叶身、榫头（有些有凸台） 9.风扇叶片叶身凸台的作用是什么？ 答：减振凸台，通过摩擦减少振动，避免发生危险的共振或颤振。 10.叶片的榫头有哪几种基本形式？压气机常用哪一种？答： a)销钉式榫头； b)枞树型榫头；

西工大航空发动机结构分析课后作业答案

第六章加力燃烧室 1.加力燃烧室由哪些基本结构组成？ 答：加力燃烧室由扩压器、预燃室、火焰稳定器、喷嘴和加力输油总管、加力燃烧室壳体等组成。 2.加力燃烧室（预燃）点火方式有哪几种类型？说明相应的预燃点火装置的组 成和特点。 答：①电嘴点火：WP6发动机采用这种点火方式，其预燃室由内外锥体，内外壁，点火电嘴，导流板和火焰喷口等组成。内外壁之间是助燃冷却的二股气流通道，内壁上两排交错的16个小孔使二股气流进入预燃室。当接通加力时，用专门的汽化器形成混合气，输入预燃室，经过内外锥体组成的环形气流通道后，截面突然扩张，在预燃室头部内锥体后的凹面内形成强烈的涡流：用电嘴点燃后，火舌从预燃室喷出，点燃后输油圈上两个喷嘴喷出的燃油，形成中心火焰稳定区，然后火焰经过V型支柱点燃环形状火焰稳定器迥流区的混合气。经过8.5~14秒后，在加力燃烧室内形成稳定的点火源，预燃室便自动停止工作。 ②火舌点火系统：当启动加力燃烧室时，由专门的附件将附加的燃油喷入主燃烧室中的某个火焰筒内，这股附加燃油形成的火焰穿过涡轮，点燃加力燃烧室的混合气。这种点火方式的优点是：点火能量大，高空性能好，迅速可靠，不能添加附加机构件，只要主燃烧室不熄火就总能点燃，缺点是：火舌传递路程远，流程复杂尤其在穿过多级涡轮时，受到强烈的扰动，在调试加力燃烧室时相应地要做大量的点火试验。 ③催化点火系统：利用铂能吸附氧气和氢气的特性，使点火用的混合气借助铂铑丝网的催化作用，在较低的温度下点燃。这种点火装置结构简单，重量轻，点火方便，但铂铑丝价格贵，易受污染而失效，影响其工作可靠性。 5.为什么加力燃烧室的输油圈常有主副之分？ 答：加力燃烧室的供油为分圈分压式供油，当加力泵后的油压小于0.98MPa时，副油路供油，主油路关闭；加力泵后油压大于0.98MPa时，主、副油路同时供油。故一般有主副之分。 7.为什么说高温陶瓷适合于作未来加力燃烧室材料？ 答：未来先进发动机燃烧室的单位推力将比F110高70%~80%，对所用的材料也提出了更高的要求。在推重比为15~20的发动机加力燃烧室中，火焰稳定器的工作温度是1200摄氏度左右，加力燃烧室的喷嘴也要在1530摄氏度以上的温度工作，高温陶瓷具有非常好的耐高温特性，是其他金属无可替代的。

(整理)西北工业大学航空发动机结构分析课后答案第2章典型发动机

第二章典型发动机 1、根据总增压比、推重比、涡轮前燃气温度、耗油率、涵道比等重要性能指标，指出各代涡轮喷气、涡轮风扇、军用涡扇发动机的性能特征。 涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、军用涡扇发动机对比如下，以典型的三代发动机的性能指标加以对比，如下表所示： 通过分析比较，涡喷发动机随着技术的更新，新一代的发动机比上一代的发动机拥有高的增压比，推重比，涡轮燃气温度也有较大幅度的提高，特别是第三代发动机，整体性能有了大幅度的提升。 民用涡扇发动机的涵道比进一步增大，涡轮燃气温度也进一步升高，在不影响整体性能的情况下，采用了一系列措施降低了耗油率。

军用涡轮风扇发动机每一代的性能提高十分迅速，增压比，推重比，涡轮前燃气温度都有大幅度提高，而涵道比降低，耗油率也有较明显的下降。对于军用发动机来说，推重比的大幅提高提高了战机的机动性能，耗油率降低也相应的增大了载弹量，这些性能的提高均有利于空中作战. 2、АЛ—31Ф发动机的主要特点是什么？在该机上采用了哪些先进技术？ 主要特点： АЛ—31Ф发动机是苏—27的动力装置，其主要部件有低压压气机、中介机匣、高压压气机、环形燃烧室、双转子涡轮、射流式加力燃烧室、全状态可调拉瓦尔喷管和附件传动机匣等。其中压气机有13级，低压压气机4级，高压压气机9级；涡轮为双转子流反应式，高、低压涡轮各1级。高压转子为刚性连接，支承在两个支点上；打压转子由部分组成，各个部分之间用销钉连接，支撑在4个支点上。 先进技术： 进气匣为全钛结构，有23个可变弯度的进口导流叶片； 风扇和高压压气机才、广泛采用钛合金结构，转子的级间采用了电子束焊； 高压压气机有三级可调静子叶片，所有9级工作叶片均为环形燕尾形榫头； 环形燃烧室有28个双路离心式喷嘴，两个点火器，采用半导体电嘴； 高压压气机不带冠，榫头处带有减震器，低压涡轮叶片带冠； 涡轮冷却系统采用了设置在外涵道中的空气—空气换热器，可使冷却空气降温125~210℃，加强了冷却效果； 加力燃烧室采用射流式点火方式，单晶体的涡轮工作叶片为此提供了强度保障； 收敛—扩张喷管有亚音速、超音速调节片及密封片各16片组成； 排气方式为内、外涵道混合排气； 燃油控制系统为监控型电子控制，模拟式电子控制装置—综合调节器提供超限保护，提高了控制精度；发动机全流程几何通道控制系统和防喘系统使发动机稳定工作范围扩大，工作可靠性提高； 附件传动装置中游恒速传动装置。 3、ALF502发动机是什么类型的发动机？它有哪些优点？ ALF502发动机是为商用短程及支线客机发展的小推力级别高涵道比双子涡轮风扇发动机。 优点： 该发动机采用单元体设计，整台发动机由4个单元体组成，每个单元体在出厂前都经过平衡，可以直

航空发动机构造

航空发动机构造 课堂测试-1 1.航空发动机的研究和发展工作具有那些特点？ 技术难度大；周期长；费用高 2.简述航空燃气涡轮发动机的作用。 是现代飞机与直升机的主要动力（少数轻型、小型飞机和直升机采用航空活塞式发动机），为飞机提供推进力，为直升机提供转动旋翼的功率。 3.航空燃气涡轮发动机包括哪几类？民航发动机主要采用哪种？ 涡喷、涡桨、涡扇、涡轴、桨扇、齿扇等；涡扇。 4.高涵道比民用涡扇发动机的涵道比范围是多少？ 5-12 课堂测试-2 1．发动机吊舱包括（进气道）、（整流罩）和（尾喷管）等。 2．对于民用飞机来说，动力装置的安装位置应该考虑到以下几点： 不影响进气道的效率；排气远离机身；容易接近，便于维护 3．在现代民用飞机上，发动机在飞机上的安装布局常见的有（翼下安装）、（翼下吊装和垂直尾翼安装）和（机身尾部安装）。 4．发动机安装节分两种：（主安装节）与（辅助安装节）。前者传递轴向力、径向力、扭矩，后者传递径向力、扭矩。一般主安装节装于（温度较低，靠近转子止推轴承处的压气机或风扇机匣上）上，辅助安装节装于（涡轮或喷管的外壳上）上。 5．涡轮喷气发动机的进气道可分为（亚音速）进气道和（超音速）进气道两大类。我国民航主要使用亚音速飞机，其发动机的进气道大多采用（亚音速）进气道。 6．通常在涡轮喷气和涡轮风扇发动机上采用（热空气）防冰的方式，在涡轮螺旋桨发动机上采用（电加热）防冰，或是两种结合的方式。 7．对于涡轮螺旋桨发动机来说，需要防冰的部位有（进气道）、（桨叶）和（进气锥）。 8．为了对吊舱进行通风冷却，一般把吊舱分成不同区域，各区之间靠（防火墙）隔开，以阻挡火焰的传播。9．发动机防火系统包括（火情探测）、（火情警告）和（灭火）三部分。 课堂测试-3 1.现代涡轮喷气发动机由（进气道）、（压气机）、（燃烧室）、（涡轮）、（尾喷管）五大部件和附件传动装置 与附属系统所组成。 2.发动机工作时，在所有的零部件上都作用着各种负荷。根据这些负荷的性质可以分为（气动）、（质量） 和（温度）三种。 3.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。 4.转子上的止推支点除承受转子的（轴向）负荷、（径向）负荷外，还决定了转子相对于机匣的（轴向）位 置。因此每个转子有（一）个止推支点，一般置于温度较（低）的地方。 5.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，分为（柔性联轴器）和（刚性联轴器）。 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。 6.结合图3.9，简述发动机的减荷措施有哪些？这些措施是否会减少发动机推力？ 减荷措施：

西北工业大学航空发动机结构分析课后答案第3章压气机

第三章压气机 恰当半径：在盘鼓式转子中，随着圆周速度的增大，鼓筒和轮盘都会发生形变，这里有三种情况：一是在小半径处，轮盘的自由变形大于鼓筒的自由变形；二是在大半径处，轮盘的自由变形小于鼓筒的自由变形；三是在中间某个半径处，两者的自由变形相等。对于第三种情况，联成一体后，相互没有约束，即没有力的作用，这个半径称为恰当半径。 在第二种情况下，实际变形处于两者自由变形之间，对于鼓筒，自由变形变小，轮盘则相反。这种情况是盘加强鼓。 5.转子级间联接方法有哪些? 转子级间联接方法有用拉杆联接、短螺栓连接和长轴螺栓连接等几种。 7.如何区分盘鼓式转子和加强的盘式转子？ 区分方法在于辨别转子的传扭方式。鼓盘式转子靠鼓筒传扭，而加强的盘式转子主要靠轴来传扭。 9.风扇叶片叶身凸台的作用是什么？ 风扇叶片叶身凸台的作用：在叶片较长的情况下，为了避免发生危险的共振或颤震，叶身中部常常带一个减振凸台。 11.压气机机匣的功能是什么？ 压气机机匣是发动机的主要承力壳体之一，又是气流通道的外壁。工作时，机匣承受静子的重力、惯性力，内外空气压差，整流器上的扭矩，轴向力，相邻组合件传来的弯矩、扭矩和轴向力等。此外，机匣还承受着热负荷和振动负荷，传递支撑所受的各种载荷，如径向力、剪力和弯矩等。

13.列举整流叶片与机匣联接的三种基本方法。 一、在锻造的分半式机匣内，机匣壁较厚，整流叶片用各种形式的榫头直接固定在机匣内壁机械加工的特定环槽内。 二、整流叶片还可以通过焊接直接与机匣联接。 三、在目前大多数整体式机匣和分段式机匣内，整流叶片广泛采用间接固定的方案。即整流叶片安装在专门的整环或半环内，组成整流器或整流器半环，然后固定在机匣内。15.简述篦齿密封的基本原理。 篦齿密封装置是由篦齿所形成的若干个空腔组成。工作时，封气装置两侧总的压差没有变化，但是由于篦齿的分割，漏气截面两端（相邻空腔）的压差减小。同时可以尽可能小地保留间隙，因为篦齿为刀刃式，齿尖做得很薄，一旦与静子相碰，也不会引起严重后果。这样在减少压差的同时又减少了漏气面积，因而有效地减小了漏气量。 17.简述压气机主要的防喘振措施及原理。 一、放气机构。把空气从压气机中间级放出（或从压气机后放出）是改善压气机特性，扩大稳定工作范围的简单而有效的方法，可用于防止前喘后涡型的喘振。 二、进口可转导流叶片和变弯度导流叶片。当压气机在非设计状态工作时，进口变弯度导流叶片的尾部扭转一个角度，使压气机进口预旋量改变。这样就可以使第一级转子叶片进口气流的攻角恢复到接近设计状态的数值，消除叶背上的气流分离，避免喘振发生。若采用进口可转导流叶片，则是整个叶身一起扭转。这样在改变第一机转子叶片进口气流攻角的同时，还改变了压气机进口的流通面积，减小空气流量。 三、多级可调静子叶片。使用多级可调静子叶片就可以使第一级后面的若干转子叶片进口气流的攻角恢复到接近设计状态的数值，使压气机的稳定工作范围更宽，达到更好的防喘作用。 四、机匣处理。在机匣内壁上加工成环槽、斜槽或安装蜂窝结构环，可使失速裕度大大改善，从而防喘。 五、双转子或三转子压气机。在相同总增压比及总级数时，当压气机转子分开后每个转子的级数减少，同时个转子可以在各自的最佳转速工作（如风扇要求的工作转速低，嘎亚压气机需要高转速以增大加功量。当压气机在非设计状态工作时，较少的技术可以减少前后各级压气机流通能力的差异。另外，转子的转速可以实现自动调节：前面的抵押压气机转速降低，从而减少进入压气机的空气流量；后面的高压压气机转速提高（但不超过最大限制速度），从而流通能力提高，因而使压气机前后各级的流通能力自动相匹配。

西北工业大学航空发动机结构分析课后答案第3章压气机

第三章压气机 1.航空燃气涡轮发动机中,两种基本类型压气机的优缺点有哪些？ 压气机类型优点缺点 轴流式压气机增压比高、效率高、单位面积空气质量 流量大、迎风面积小等。结构复杂，零件数多，重量大。成本高，维修不方便。 单级增压比低。 离心式压气机结构简单、零件数量少，成本低。 尺寸小、转子强度好，重量轻。 良好的工作可靠性。 稳定工作范围宽，维修方便。 单级增压比高迎风面积大。效率低。 3.在盘鼓式转子中恰当半径是什么？在什么情况下是盘加强鼓？ 恰当半径：在盘鼓式转子中，随着圆周速度的增大，鼓筒和轮盘都会发生形变，这里有三种情况：一是在小半径处，轮盘的自由变形大于鼓筒的自由变形；二是在大半径处，轮盘的自由变形小于鼓筒的自由变形；三是在中间某个半径处，两者的自由变形相等。对于第三种情况，联成一体后，相互没有约束，即没有力的作用，这个半径称为恰当半径。 在第二种情况下，实际变形处于两者自由变形之间，对于鼓筒，自由变形变小，轮盘则相反。这种情况是盘加强鼓。 5.转子级间联接方法有哪些? 转子级间联接方法有用拉杆联接、短螺栓连接和长轴螺栓连接等几种。 7.如何区分盘鼓式转子和加强的盘式转子？ 区分方法在于辨别转子的传扭方式。鼓盘式转子靠鼓筒传扭，而加强的盘式转子主要靠轴来传扭。 9.风扇叶片叶身凸台的作用是什么？ 风扇叶片叶身凸台的作用：在叶片较长的情况下，为了避免发生危险的共振或颤震，叶身中部常常带一个减振凸台。 11.压气机机匣的功能是什么？ 压气机机匣是发动机的主要承力壳体之一，又是气流通道的外壁。工作时，机匣承受静子的重力、惯性力，内外空气压差，整流器上的扭矩，轴向力，相邻组合件传来的弯矩、扭

航空发动机结构讨论课_

《航空燃气轮机结构设计》讨论课转子支承结构特征分析 ——XXX班题1.6 组长：XXX ppt汇报：XXX 资料收集：XXXX 报告撰写人：XXX 2014 年 5月17 日

1题目背景 (1) 1.1 发动机总体结构简介 (1) 1.2 转子承受的负荷与受力 (1) 1.3 转子支承方案 (2) 1.4 联轴器 (3) 1.5 支承结构 (3) 2发动机转子支承结构实例分析 (4) 2.1对比分析PW4000与CFM56高压转子前支点的结构特征 (4) 2.2 对比分析F110-GE-100与RD-33低压转子后支点的结构特征 (5) 2.3 热端支承结构与冷端支承结构的区别 (7)

1 题目背景 1.1 发动机总体结构简介 发动机总体结构设计分为支承方案、支承结构、承力系统和连接结构设计。支承方案设计包括支承点的选取和联轴器等结构的设计；支承结构设计包括轴承设计，冷却、润滑和封严等结构的设计，等等；承力系统设计是针对转子静子结构的承载，确定承力框架和传递路线的整体结构设计；连接结构设计包括转子连接机构、静子、机匣及承力系统连接结构设计等。 1.2 转子承受的负荷与受力 要设计转子的支承结构，首先应该明确转子的受力。发动机各个主要零组件上的负荷分为气体负荷、质量负荷和温度负荷，转子支承需要关注的主要是转子承受的气体负荷和质量负荷。 图1 高涵道比涡扇发动机转子轴向力分布 转子系统的轴向力来源主要是气体负荷，这使得一个转子必有且仅有一个滚珠轴承来承受轴向力。作用于压气机和涡轮转子上的轴向力都很大。常用的减小作用在转子上轴向力的方法有3种，（1）将压气机转子与涡轮转子做成刚性连接或用可以传递轴向力的联轴器连接；（2）在轴流式压气机最末级轮盘的后方采用封气装置限制高压气流漏入盘后空腔；（3）将压气机后级或出口级的高压气体引

飞行学院《航空发动机原理与构造》复习

飞行学院《航空发动机原理与构造》复习资料第一部分：航空发动机构造 一、单项选择题（每题2分） 1.涡喷?涡扇?涡桨?涡轴发动机中,耗油率或当量耗油率的关系是（A）? 2.A．sfc 涡喷>sfc 涡扇 >sfc 涡桨 >sfc 涡轴 B．sfc 涡扇 >sfc 涡桨 >sfc 涡轴 >sfc 涡喷 3.C．sfc 涡桨>sfc 涡轴 >sfc 涡喷 >sfc 涡扇 D．sfc 涡轴 >sfc 涡喷 >sfc 涡扇 >sfc 涡桨 4.发动机转子卸荷措施的目的是（B）。 5.A．减少发动机转子负荷，降低了发动机推力，以提高发动机运行可靠性 6.B．减少发动机转子轴向力，减少止推轴承数量，提高转子工作可靠性 7.C．减少发动机转子负荷，提高发动机推力 8.D．减少发动机转子负荷，降低转子应力水平，提高转子结构强度 9.涡扇发动机中，忽略附件传动功率，涡轮转子与压气机转子扭矩之间的关系是（D）。 10.A．M涡轮＞－M压气机B．M涡轮＜－M压气机 11.C．M涡轮＝M压气机D．M涡轮＝－M压气机 12.压气机转子结构中，加强盘式转子是为了（B）。 13.A．加强转子强度，提高转子可靠性 14.B．加强转子刚度，提高转子运行稳定性 15.C．加强转子冷却效果，降低温度应力 16.D．加强转子流通能力，提高压气机效率 17.压气机转子结构中（B）。 18.A．鼓式转子的强度＞盘式转子的强度 19.B．鼓式转子的强度＜盘式转子的强度 20.C．鼓式转子的强度＝盘式转子的强度 21.D．鼓式转子与盘式转子强度比较关系不确定 22.压气机转子结构中的刚度（A） 23.A．盘鼓混合式转子＞盘式转子 24.B．盘鼓混合式转子＜盘式转子 25.C．盘鼓混合式转子＝盘式转子 26.D．盘鼓混合式与盘式转子刚度大小关系不确定

西北工业大学航空发动机结构分析课后答案第5章

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。

西北工业大学航空发动机结构分析课后答案第一章

西北工业大学航空发动机结构分析课后答案第一章第一章概论 思考题 1、航空燃气涡轮发动机有哪些基本类型,指出他们的共同点、区别和应用。 区别: 涡轮喷气发动机:在单个流道内靠发动机喷出的高速燃气产生反作用推力的燃 气涡轮发动机，涡轮出口燃气在喷管中膨胀，使燃气可用能量转变为高速喷流的动能而产生反作用力。主要应用:军用、民用、特别是超声速飞机，目前大多被涡扇发动机取代。 涡轮风扇发动机:与涡喷发动机相比多了压气机前风扇、外涵道结构。空气进 入发动机后分别通过内外涵道。推力由内外涵道两部分的气体动能产生。主要应用:中、大涵道比发动机多用于亚声速客机和运输机，小涵道比发动机多用于战斗机和超声速飞行器上。 涡轮螺旋桨发动机:靠动力涡轮把燃气能量转化为轴功率，带动螺旋浆工作， 主要应用于速度小于800km/h的中小型运输机、通用客机。 涡轮轴发动机:原理与结构基本与涡轮螺旋桨发动机一样，只是燃气发生器出 口燃气所含能量全被自由涡轮吸收，驱动轴转动。其主要用途是直升机。 螺旋桨风扇发动机:可看做带高速先进螺旋桨的涡轮螺旋桨发动机，又可看做 除去外涵道的大涵道比涡扇发动机，兼具耗油率低和飞行速度高的优点。目前尚未进入实际应用阶段。 共同点: 组成部分:进气装置、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管。 工作过程:吸气进气、压缩、燃烧后膨胀和排气。

核心及部分:压气机、燃烧室、涡轮。 2、涡轮喷气、涡轮风扇、军用涡扇分别是何年代问世的? 涡轮喷气 :二十世纪三十年代末。涡轮风扇 :二十世纪六十年代初。军用涡扇 :二十世纪六十年代中期。 3、简述涡轮风扇发动机的基本类型。 按用途可分为军用涡扇发动机和民用涡扇发动机，按是否有加力燃烧室分为带加力的涡扇发动机和不带加力的涡扇发动机，带加力的用于军用超音速飞行，不带加力的用于民用，按涵道比大小可分为小涵道比、中涵道比、大涵道比涡扇发动机。 4、什么是涵道比,涡扇发动机如何按涵道分类,说明各类型发动机的应用机 型。 涵道比是指涡扇发动机外涵道和内涵道空气质量流量之比，又称流量比。涵道比小于1，定义为小涵道比，如F119用于战斗机。涵道比大于4，定义为大涵道比，如trent800 用于民航客机。涵道比介于1和4之间，定义为中涵道比，介于前两者之间。 5、按前后次序写出带加力的燃气涡轮发动机的主要部件。 进气道、高压压气机、低压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮、加力燃烧室、尾喷管。 6、从发动机结构刨面图上，可以得到哪些结构信息, 发动机类型、转子数目、支撑类型、压气机类型、压气机级数、燃烧室类型、尾喷管类型。涡轮级数、 7、军用发动机的设计要求。 军用发动机的要求主要有:

航空发动机结构练习题库(一)

1.航空发动机研制和发展面临的特点不包括下列哪项（）。 A.技术难度大 B.研制周期长 C.费用高 D.费用低 正确答案:D 试题解析:发动机研制开发耗费昂贵。 2.航空发动机设计要求包括（）。 A.推重比低 B.耗油率高 C.维修性好 D.可操纵性差 正确答案:C 试题解析:航空发动机设计要求其推重比高、耗油率低、可操纵性好、维修性好。 3.下列哪种航空发动机不属于燃气涡轮发动机（）。 A.活塞发动机 B.涡喷发动机 C.涡扇发动机 D.涡桨发动机 正确答案:A 试题解析:活塞发动机不属于燃气涡轮发动机，二者结构、原理不同。 4.燃气涡轮发动机的核心机由压气机、燃烧室和（）组成。 A.进气道 B.涡轮 C.尾喷管 D.起落架 正确答案:B 试题解析:压气机、燃烧室和涡轮并称为核心机。 5.活塞发动机工作行程不包括（）。 A.进气行程 B.压缩行程 C.膨胀行程 D.往返行程 正确答案:D 试题解析: 活塞发动机四个工作行程：进气、压缩、膨胀、排气。 6.燃气涡轮发动机的主要参数不包括下列哪项（）。 A.推力 B.推重比 C.耗油率 D.造价 正确答案:D 试题解析:造价不是发动机性能参数。 7.对于现代涡扇发动机，常用（）代表发动机推力。 A.低压涡轮出口总压与低压压气机进口总压之比

B.高压涡轮出口总压与压气机进口总压之比 C.高压涡轮出口总压与低压涡轮出口总压之比 D.低压涡轮出口总压与低压涡轮进口总压之比 正确答案:A 试题解析:低压涡轮出口总压与低压压气机进口总压之比用来表示涡扇发动机推力。 8.发动机的推进效率是（）。 A.单位时间发动机产生的机械能与单位时间内发动机燃油完全燃烧时放出的热量之比。 B.发动机的推力与动能之比。 C.发动机推进功率与单位时间流过发动机空气的动能增量之比。 D.推进功率与单位时间内发动机加热量之比。 正确答案:C 试题解析:发动机的推进效率是发动机推进功率与单位时间流过发动机空气的动能增量之比。 9.航空燃气涡轮发动机是将（）。 A.动能转变为热能的装置 B.热能转变为机械能的装置 C.动能转变为机械能的装置 D.势能转变为热能的装置 正确答案:B 试题解析:航空燃气涡轮发动机是将热能转变为机械能的装置。 10.航空燃气涡轮喷气发动机经济性的指标是（）。 A.单位推力 B.燃油消耗率 C.涡轮前燃气总温 D.喷气速度 正确答案:B 试题解析:燃油消耗率是航空燃气涡轮喷气发动机经济性的指标。 11.气流马赫数（）时，为超音速流动。 A.小于1 B.大于0 C.大于1 D.不等于1 正确答案:C 试题解析:气流马赫数大于1时，为超音速流动。 12.燃气涡轮喷气发动机产生推力的依据是（）。 A.牛顿第二定律和牛顿第三定律 B.热力学第一定律和热力学第二定律 C.牛顿第一定律和付立叶定律 D.道尔顿定律和玻尔兹曼定律 正确答案:A 试题解析:燃气涡轮喷气发动机产生推力的依据是牛顿第二定律和牛顿第三定律。 13.燃气涡轮喷气发动机出口处的静温一定（）大气温度。 A.低于 B.等于 C.高于