《航空燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》教學(xué)大綱課程編號(hào)：04z8497課程名稱：航空燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)DesignandAnalysisofAero-engineMachineStructure學(xué)分學(xué)時(shí)：2.5/42先修課程：航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理，工程熱力學(xué)，機(jī)械設(shè)計(jì)一、課程教學(xué)目標(biāo)本課程是能源與動(dòng)力工程學(xué)院本科生航空發(fā)動(dòng)機(jī)專業(yè)和動(dòng)力工程專業(yè)的必修課之一。本課程講授航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ)知識(shí)和基本概念；通過(guò)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)各主要部件的結(jié)構(gòu)特征分析，掌握航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求和基本結(jié)構(gòu)方案；介紹當(dāng)今國(guó)際先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的新結(jié)構(gòu)，了解其先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，以及所存在的問(wèn)題。學(xué)會(huì)分析發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的方法，為從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)，制造生產(chǎn)和管理工作打下一定的專業(yè)基礎(chǔ)。二、教學(xué)內(nèi)容及基本要求（一）主要內(nèi)容第一章緒論（4學(xué)時(shí)）航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展過(guò)程，歷史背景及基本類型。用牛頓定律說(shuō)明推力產(chǎn)生原理及發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)飛機(jī)的作用。航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要結(jié)構(gòu)組成和基本工作循環(huán)。影響推力的因素。發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)指標(biāo)和生產(chǎn)過(guò)程。第二章風(fēng)扇/壓氣機(jī)設(shè)計(jì)（6學(xué)時(shí)）以軸流式壓氣機(jī)為對(duì)象講明其作用、類型、評(píng)定性能的指標(biāo)、工作特點(diǎn)、設(shè)計(jì)中要解決的主要問(wèn)題。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：轉(zhuǎn)子連接形式及其特點(diǎn)；葉片、盤、軸的連接和平衡。機(jī)匣和靜子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求及采用的典型結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)在連接結(jié)構(gòu)形式和為保證壓氣機(jī)高效可靠工作所采用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用的先進(jìn)技術(shù)，材料和工藝。喘振機(jī)理及危害，防喘措施的種類、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。風(fēng)扇/壓氣機(jī)防冰、防外物打傷及包容性結(jié)構(gòu)問(wèn)題。離心壓氣機(jī)簡(jiǎn)介。第三章燃燒室/加力燃燒室（4學(xué)時(shí)）燃燒室及加力燃燒室的作用、類型、性能指標(biāo)。燃燒室工作原理及工作過(guò)程。主燃燒室結(jié)構(gòu)組成和功用。燃燒室典型結(jié)構(gòu)及冷卻措施。典型結(jié)構(gòu)故障和材料，涂層。加力燃燒室基本組成及其功用。第四章渦輪（4學(xué)時(shí)）與壓氣機(jī)對(duì)比（異同點(diǎn)），突出講解熱端部件——渦輪的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。渦輪葉片的結(jié)構(gòu)特征，重點(diǎn)為葉片的冷卻，帶冠葉片和樅樹形榫頭的設(shè)計(jì)。盤軸類零件在高溫環(huán)境下的連接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和典型結(jié)構(gòu)形式。渦輪靜子件設(shè)計(jì)要求及常用結(jié)構(gòu)形式，重點(diǎn)在于渦輪間隙控制。渦輪部件的長(zhǎng)壽命、高可靠性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。典型常用材料和涂層等。第五章總體結(jié)構(gòu)（6學(xué)時(shí)）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子支承方案。重點(diǎn)在于各支承方案的特點(diǎn)和適應(yīng)條件，雙轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)支承系統(tǒng)的特點(diǎn)和中介支點(diǎn)的使用。發(fā)動(dòng)機(jī)支承結(jié)構(gòu)。軸承，潤(rùn)滑，封嚴(yán)的基本結(jié)構(gòu)方式及其特點(diǎn)和使用條件。聯(lián)軸器的作用、結(jié)構(gòu)形式。講解典型聯(lián)軸器的定心、傳力和傳扭。承力系統(tǒng)。典型承力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和使用條件。第六章典型航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)分析（12學(xué)時(shí)）以渦噴七發(fā)動(dòng)機(jī)為對(duì)象分析傳統(tǒng)俄羅斯發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)特點(diǎn)。例如：盤軸間連接、緊湊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及第二代軍用發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特征。以CFM56系列發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)分析GE公司航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)格和特點(diǎn)。重點(diǎn)分析大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)總體結(jié)構(gòu)布局和設(shè)計(jì)中所特有的要求和采用的結(jié)構(gòu)方法，分析了解民用風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)。以PW4000系列發(fā)動(dòng)機(jī)為對(duì)象分析PW公司航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)格和特點(diǎn)。重點(diǎn)分析現(xiàn)代大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)總體結(jié)構(gòu)布局和設(shè)計(jì)中所特有的結(jié)構(gòu)方案、技術(shù)的發(fā)展與繼承。以GE公司F404發(fā)動(dòng)機(jī)和俄羅斯AL-31F為例，對(duì)比分析第三代軍用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和各自不同的發(fā)展思路。第七章發(fā)動(dòng)機(jī)附件系統(tǒng)及附件傳動(dòng)（4學(xué)時(shí)）滑油系統(tǒng)。組成部件和功用、了解典型發(fā)動(dòng)機(jī)滑油的工作循環(huán)。起動(dòng)系統(tǒng)。典型常用的起動(dòng)方式。了解燃油系統(tǒng)基本工作工程。附件傳動(dòng)系統(tǒng)。主要介紹附件傳動(dòng)系統(tǒng)的組成和功用，重點(diǎn)為中央傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。第八章排氣系統(tǒng)（1學(xué)時(shí)）尾噴管的作用、結(jié)構(gòu)和材料。反推力裝置的作用和結(jié)構(gòu)。排氣消音裝置的作用和結(jié)構(gòu)。第九章燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的新概念、名詞及發(fā)展趨勢(shì)。（1學(xué)時(shí)）介紹航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中的新概念、新思想和新方向。介紹航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性設(shè)計(jì)的基本思路和指標(biāo)。（二）基本要求掌握典型渦輪噴氣/風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理及基本結(jié)構(gòu)組成；熟悉發(fā)動(dòng)機(jī)（渦噴/渦扇）總體結(jié)構(gòu)及各部件的工作條件、基本設(shè)計(jì)要求和典型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；了解發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要解決的主要矛盾與具體措施；熟悉典型的、特別是一些新型的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)；了解主要零件的選材、特殊加工問(wèn)題以及今后的發(fā)展趨勢(shì)。要求具有看圖分析典型發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和對(duì)實(shí)物進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)討論的能力，對(duì)具體結(jié)構(gòu)不易理解的問(wèn)題應(yīng)多到發(fā)動(dòng)機(jī)陳列室看實(shí)物。要求在學(xué)完本課程后，能具有初步分析發(fā)動(dòng)機(jī)總體與部件結(jié)構(gòu)的能力和對(duì)典型零件/組件進(jìn)行設(shè)計(jì)的能力。三、教學(xué)安排及方式1學(xué)時(shí)分配.講課實(shí)驗(yàn)習(xí)題課討論課上機(jī)參觀其他小計(jì)備注概述42風(fēng)扇/壓氣機(jī)6燃燒室/加力燃燒室4渦輪4發(fā)動(dòng)機(jī)總體結(jié)構(gòu)6典型發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)分析84附屬系統(tǒng)及傳動(dòng)裝置8排氣系統(tǒng)2新技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)2注：課內(nèi)外學(xué)時(shí)比例1：1.252教學(xué)方式平均周學(xué)時(shí)為3學(xué)時(shí)。航空燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課涉及的基礎(chǔ)課程有：機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖、機(jī)械加工、氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、材料等方面，是一門工程性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課。本課是為能源與動(dòng)力工程學(xué)院本科學(xué)生開設(shè)的，根據(jù)他們的需要和實(shí)際情況，課程采用大班講座與小班現(xiàn)場(chǎng)討論相結(jié)合的授課方式。在講完壓氣機(jī)、渦輪、總體結(jié)構(gòu)后，分別安排三次討論課，對(duì)一臺(tái)較先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，按壓氣機(jī)、渦輪、總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行討論，以便學(xué)生綜合運(yùn)用在課堂中所學(xué)到的知識(shí)來(lái)分析研究一些新結(jié)構(gòu)。為使討論課達(dá)到較好的效果，課前發(fā)下討論提綱及發(fā)動(dòng)機(jī)總圖，以便學(xué)生在課前作好準(zhǔn)備。討論中，由老師引導(dǎo)，學(xué)生討論，最后由老師總結(jié)。四、考核方式課程結(jié)束后，采用筆試方法進(jìn)行考試，題目主要圍繞對(duì)學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力的考察方面，因此，考題中所提及的結(jié)構(gòu)要發(fā)給學(xué)生結(jié)構(gòu)總圖或部件圖。五、教材和主要參考書《航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》陳光主編北京航空航天大學(xué)出版社1994年8月《現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)