《航空发动机》知识点总结

2024年1月17日发(作者：传祺商务车gm6)

1. 理想气体的定义是：分子本身只有质量而不占有体积，分子间不存在吸引力的气体。

2. 理想气体的状态方程式：pv = RT，R为气体常数

3. 热力学第一定律的解析式 dp = du + pdv，u为空气内能，pv为位能

4. 热力发动机是一种连续不断地把热能转换为机械能的动力装置。

??固体燃料火箭发动机火箭发动机???液体燃料火箭发动机????二行程

?????直列式???活塞式?????吸气式?四行程对列式????

???增压式???????星型???发动机????冲压式?航空发动机???冲压式（无压气机）

????脉动冲压式???????涡喷

?空气喷气式?????涡扇

??涡轮式（有压气机）??????涡轴

???????涡桨

???5.

6. 发动机的推力与每秒钟流过发动机的空气质量流量之比，叫做发动机的单位推力。Fs = F / qm

7. 产生一牛（或十牛）推力每小时所消耗的燃油量，称为单位燃油消耗率。sfc

= 3600qmf

/ F

8. 单转子涡喷发动机的站位规定及相应气流参数有：0站位:发动机的远前方,*,T0*;1站位:进气道的出口,压气机的进口,气流那里的气流参数为po,T0,V,p0*,T1*;2站位:压气机的出口,燃烧室的进口,气流参数为 参数为p1,T1,V1,p1*p2,T2,V2,p2,T2*;3站位:燃烧室的出口,涡轮的进口,气流参数为

*p3,T3,V3,p3,T3*;4站位:涡轮的出口,喷管的进口,气流参数为

**p4,T4,V4,p4,T4*;5站位:喷管的出口,气流参数为p5,T5,V5,p5,T5*;

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9. 进气道对发动机性能的影响主要体现在：一，气流经过进气道的总压恢复系数影响流经发动机的空气流量，还影响循环的热效率；二，进气道本身的工作稳定性和出口气流流场是否均匀，前者会直接影响发动机的正常工作，后者会引起压气机效率下降甚至喘振；三，进气道对有效推力的影响，还包括1.超音速飞行时会有附加阻力2.进气道唇口的存在使外流急剧加速，可能引起气流分离或形成超音速区，使得外阻明显增加。

10. 燃气发生器包括：压气机，燃烧室，涡轮，又称发动机核心机。

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11. 当发动机在空气湿度比较高和温度比较低的条件下工作时，在压气机进口部分，（如整流罩和支板处）会出现结冰现象，危害包括：（1）冰层会引起发

动机进气面积缩小，减小发动机的进气量，使发动机性能恶化，严重时还可能引起压气机喘振。（2）此外发动机振动可能引起冰层破裂，冰块被吸入发动机内，打伤叶片，使发动机损坏。最常用的方法就是对易结冰的零件表面进行加温。加温方式一般是从压气机后面级引气。

12. 压气机转子的三种类型：盘式、鼓式（中空式）、鼓盘式

13. 压气机叶片常有带冠形式，可解决振动问题，且可减少叶尖漏气损失，但叶片离心负荷更加大了。

14. 机匣有分半式和整体式两种结构。

15. 压气机叶片进口气流的相对速度的方向，在设计条件下也不一定与叶片的几何进口角一致，它们的差值，称为迎角。

16. 在轴流式压气机中，工作叶轮的两个相邻叶片间的通道是扩张形的。

17. 压气机提高空气压力的方法是利用高速旋转的叶片对空气做功，将功转变为压力位能和内能

18. 轴流式发动机的压气机基原级增压原理和基元级内气流参数的变化示意图：基元级由工作叶栅和整流器叶栅通道组成，两处叶栅通道均是扩张形的。当空气流过工作叶轮叶栅通道时，由于高速旋转的叶片对空气做功，使气流的绝对速度增大，同时由于两个相邻叶片间的通道是扩张形的，则使气流的相对速度降低，相对运动动能转变为压力位能和内能，使气流的压力和温度上升。对气流做功，还使气流的总压和总温都提高。当空气流过整流器叶栅通道后，由于整流器中两个相邻叶片间的通道也是扩张形的，使气流的绝对速度降低，绝对运动速度转变为压力位能和内

能，使气流压力进一步提高，温度也继续上升，由于在整流叶栅通道内是绝能流动，故气温总温保持不变，由于流动损失，气流总压略有下降。

19. 发动机中压力最高的位置是在压气机出口

20. 喘振发生的根本原因是：由于攻角过大，使气流在叶背处发生分离而且这种气流分离严重扩展至整个叶栅通道。

21. 在什么时候发动机容易喘振？发动机喘振常常出现的阶段有：启动、加速、减速和反推。

22. 防喘措施：压气机中间级放气，可调导向叶片和整流叶片，双转子或三转子。

23. 双转子或三转子防喘的原理是通过改变转速，即改变压气机动叶的切线速度的方法来改变工作叶轮进口处的相对速度的方向，以减小攻角，达到防喘的目的。

24. 从飞行技术角度出发，如何防止和消除发动机喘振：应注意以下问题：（1）操纵油门时，动作要柔和，不能过急过猛；（2）注意协调杆、舵的操纵量，避免侧滑，防止进气道中发生气流分量，避免喘振；（3）一旦发生喘振，应缓慢地收油门，直至油门位置与转速相适应或喘振消除为止；（4）密切注意喘振时发动机的排气温度，必要时收油门，防止超温；（5）发生喘振时，应将点火电门放在连续点火位置，以减少空中熄火的可能性；（6）增大飞行速度，减小飞机的迎角，有助于消除喘振；（7）如在高空发生喘振，必要时，

可降低飞行高度；（8）如喘振现象不能制止，应立即停车或尽快就近着陆。

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25. 燃烧室的基本性能要求：一，点火可靠，燃烧稳定；二，燃烧完全；三，压力损失小；四，燃烧室出口温度场应按所要求的规律分布；五，尺寸小，发热量大

26. 进入燃烧室的空气流量与进入燃烧室的燃油流量完全燃烧所需要的最少的理论空气量之比，称为余气系数

27. 燃烧室的三种基本结构：单管燃烧室、联管燃烧室和环形燃烧室，以上三种类型的燃烧室，管形燃烧室的环形面积利用率最低。

28. 燃烧室稳定燃烧的条件是：燃烧时气流速度等于火焰的传播速度。

29. 火焰除点火的短暂时间外，不得伸出燃烧室。

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30. 双转子发动机中，高压涡轮驱动高压压气机，低压涡轮驱动低压压气机。涡轮发动机的同一转子上，涡轮的级数小于压气机的级数。

31. 涡轮转子叶片是由工作叶片、转盘、轴和装在轴上的的其他转动零件组成的一个整体。

32. 轴流式涡轮可分为：冲击式，反力式，冲击反力式。

33. 涡轮叶片的冷却一般只有第一级、第二级涡轮叶片需要冷却。涡轮叶片的冷却空气一般是从压气机出口通过管道引来，冷却后的空气随燃气一起流过涡轮，因此，需要进行冷却的叶片是空心的。

34. 涡轮叶片的榫头是枞树型榫头。枞树型榫头的优点：重量轻；材料利用合理，接近等强度，因而这种榫头的重量轻；强度大，能承受大的载荷；在高温下工作对应力集中不敏感：这种榫头有间隙地插入榫槽内，允许受热后自由膨胀，因而，减小了叶片和轮缘联结处的应力，同时可以利用榫头的装配间隙，通入冷空气，对榫头和轮缘进行冷却。装拆及更换叶片方便。枞树型榫头的缺点是：加工精度高。容易出现裂纹。

35. 涡轮间隙控制：涡轮机匣与工作叶片间的距离叫涡轮径向间隙，涡轮径向间隙对涡轮效率有很大的影响。

36. 涡轮径向间隙对涡轮效率有很大的影响，如果涡轮的径向间隙增加，涡轮的效率将减小

37. 涡轮冷却的四种方式：冲击冷却、对流冷却、气膜冷却和发汗冷却。

38. 轴流式发动机压气机级数比涡轮机数多。

39. 涡轮常见故障：涡轮常见故障是裂纹，其原因是热应力。

40. 涡轮前燃气总温、发动机排气温度用符号表示，分别为T3*

T4*

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41. 喷管的两个主要功用：首先将从涡轮（或加力燃烧室）流出的燃气膨胀加速，将燃气中的一部分热焓变为动能，以很大的速度从喷管排出，产生反作用推力；其次是通过调节喷管临界截面积改变发动机的工作状态。除此之外，有的喷管还有提供反推力功能。

42. 喷管分为两大类：亚音速喷管和超音速喷管。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形的管道。

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43. 单转子燃气涡轮喷气发动机部件组成（及其是如何工作的？）：单转子涡轮

喷气发动机是由进气道、压气机、燃烧室、涡轮、喷管五大部件组成。燃气涡轮喷气发动机以空气作为工质。进气道将所需的外界空气以最小的流量损失顺利地引入发动机，压气机通过迅速旋转的叶片对空气做功压缩空气，提高空气的压力，高压空气在燃烧室内和燃油混合，燃烧，将化学能转变为热能，形成高温高压的燃气，高温高压的燃气在涡轮内膨胀，将燃气的部分热焓转变为机械能，推动涡轮旋转，去带动压气机。这种用于产生高温高压燃气的装置成为燃气发生器。燃气发生器后的燃气可用能全部用来在喷管内继续膨胀，加速燃气，提高燃气的速度，使燃气以较高的速度喷出，产生推力。

44. 发动机支承方案：1-2-0方案，即压气机前一个支点，压气机与涡轮之间两个支点，涡轮之后没有支点

45. 外涵流量与内涵流量的比值，被称为涵道比，Y = qm2 / qm1

46. 现有的风扇叶片一般都带有阻尼凸台，其作用是为了减振。采用加宽和加厚叶片的办法，以达到同样的减振效果。

47. 涡轮风扇发动机由进气道、风扇、低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮和喷管组成。

48. 涡扇发动机的优点：1）推力大、2）推进效率高、3）噪音低、4）一定飞行马赫数范围内燃油消耗低。涡扇发动机的缺点是：风扇直径大，迎风面积大，阻力大，发动机的结构复杂，只适合于高亚音速内飞行。

49. 对于纯涡喷发动机和涡扇发动机，在相同的压气机增压比，单位时间内所加入的热量（燃油）相同，且产生的循环功率相等的前提下，比较两者的性能。2222v91?v0v92?v0得到：(1)在相同飞行速度下

qm1＝qm2所以

v92

q(v?v)v?vF2＝m2920＝910 所以，在循环功率相等的条件F1qm1(v91?v0)v92?v0下，工质流量越大，排气速度越小，推力越大。(2)而发动机的推进效率?p1?p2＝v92+v0F＝1 在飞行速度一定的情况下，推进功正比于推力，因而推进效v91+v0F2sfc2F＝1＝sfc1F2率也正比于推力。(3)因为单位时间加入的燃油相同，燃油消耗率v92+v0 涡扇发动机提高了效率，在低飞行速度时，推进效率增加的效果v91+v0明显，但是当飞行速度相当高时，因为多了风扇和带动风扇的涡轮，在能量转换过程中有损失，反而不利于总效率的提高。

50. 1-3-0的转子支承方案，表示压气机转子前有一个支点，涡轮转子后无支点，压气机与涡轮转子间有三个支点，整个转子共支承于四个支点上。

51. 什么是FADEC？FADEC系统是管理发动机控制的所有控制装置的总称，在FADEC控制中，发动机电子控制器EEC或电子控制装置ECU是它的核心。所

有控制计算由计算机进行，然后通过电液伺服机构输出控制液压机械装置及各个活门，作动器等，因此，液压机械装置是它的执行机构。

52. 空气涡轮启动机目前用于大多数商用和军用喷气发动机。它有很多优于传统启动系统的优点：相对重量较轻，扭矩大，简单和使用经济。空气涡轮启动机需要有气源，它的可用气源有：地面气源，APU引气，已工作的发动机引气。

53. 燃气涡轮点火系统在什么情况下工作？地面，空中，防止熄火（起动着陆，喘振，热防冰时）

54. 为什么防冰，危害？当飞机穿过含有冷水珠的云层或在有冻雾的地面工作时，发动机和进气道前缘处会结冰。防止结冰的原因：1）这些地方结冰会大大限制通过发动机的空气流量，从而引起发动机性能损失并可能会使发动机发生故障。2）脱落下来的冰块被吸入发动机或撞击进气道吸音材料衬层时可能造成损坏。

55. 涡扇发动机最主要的噪声来源：风扇、压气机、涡轮、排气流或喷口。

56. EICAS系统上显示器主要显示发动机主要参数，有EPR、N1、EGT

57. EICAS系统文字警告信息分哪几个等级？各有什么特征？：警告信息分为警告（A级）、告诫（B级）、注意（C级）三个等级。警告（A级）文字信息，显示为红色，出现时伴有红色警告灯亮。连续强烈警笛声响，所对应的系统红色灯亮。此时要求机组人员立即采取处理措施。告诫（B级）文字信息，显示为黄色。当告诫信息出现时，伴有琥珀色主告诫灯亮，有较柔和的峰鸣声，所对应的琥珀灯亮。此时要求机组人员尽快采取处理措施。注意（C级）文字信息显示为黄色，没有灯光和声响警告，机组人员可在适当的时候采取处理措施。

58. 发动机空气系统包括以下分系统：（1） 涡轮间隙控制（2）压气机气流控制。涡轮间隙控制工作原理:当发动机空气系统控制流过涡轮护罩上面的冷却空气量时，发动机空气系统就控制涡轮叶尖的间隙。当冷却涡轮护罩时，涡轮

叶尖间隙减小。这些是涡轮间隙控制分系统：（1）高压涡轮间隙主动控制（HPTACC）（2）低压涡轮间隙主动控制（LPTACC）（3）过渡放气活门（TBV）。高压涡轮间隙主动控制（HPTACC）系统输送高压压气机第4级和第9级的空气至高压涡轮护罩支架。空气流过HPTACC活门。低压涡轮间隙主动控制（LPTACC）系统输送风扇出口空气至低压涡轮（LPT）机匣。空气流过LPTACC活门。过渡放气活门（TBV）输送高压压气机（HPC）第9级空气至低压涡轮第1级导向器，在起动和加速期间防止高压压气机失速。压气机气流控制工作原理：这些是压气机气流控制分系统：（1）可调静子叶片（VSV）（2）可调放气活门（VBV）。VSV系统控制高压压气机（HPC）气流。VSV系统确保正确的空气量流至HPC，防止HPC失速。VSV系统控制高压压气机的进气导向器叶片和可调静子叶片。高压压气机的前3级有可调静子叶片。VBV系统控制低压压气机（LPC）出口气流。有12个可调放气活门让一些低压压气机出口空气旁通发动机和风扇出口的空气混合。这个气流在快速加速期间防止低压压气机失速。VBV也保持高压压气机在低速工作期间和在反推力期间没有水分和防止外来物（FOD）损坏。

59. 发动机起动系统在起动或冷转程序过程中使用气压动力转动发动机的N2转子。气压动力的来源有：（1）辅助动力装置APU（2）气压地面设备（3）对面的发动机。

60. 简述发动机燃油的分配：发动机燃油泵组件从飞机燃油系统接受燃油。发动机燃油泵组件供给增压的燃油至液压机械装置的伺服和计量部分。燃油滤清洁去液压机械装置的燃油。在燃油流至液压机械装置之前，这些装置加热燃油：（1）整体传动交流发动机滑油冷却器；（2）滑油／燃油热加温器；（3）伺服燃油加温器。燃油从燃油泵流至整体传动交流发电机滑油冷却器，然后流至滑油／燃油热交换器。从滑油／燃油热交换器出来的燃油流回到燃油泵组件。这样燃油变成高压燃油。这高压燃油流至液压机械装置，一部分的高压燃油在流至HMU之前流过伺服燃油加温器。其它部分的高压燃油在HMU中成为计量过的燃油。燃油泵总是提供比HMU能够使用的更多的燃油到

HMU。HMU未能使用的燃油（旁路燃油）就返回流到整体传动交流发电机（IDG）滑油冷却器。这部分燃油回到燃油泵。计量过的燃油流径燃油流量传感器。从燃油流量传感器出来，计量燃油流过燃油喷嘴油滤。燃油从燃油喷嘴油滤流至燃油喷嘴。燃油喷嘴供给雾化的燃油至发动机燃烧室。

61. 在下图标出风扇、低压增压压气机、高压增压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮、第一股进气气流、第二股进气气流、附件齿轮箱。