2025年航空發(fā)動機結構考試試題及答案解析一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.航空發(fā)動機中，壓氣機的主要作用是（）A.將燃油與空氣混合B.提高空氣壓力C.產(chǎn)生推力D.降低空氣溫度答案：B解析：壓氣機的主要功能是對進入發(fā)動機的空氣進行壓縮，提高空氣的壓力，為后續(xù)的燃燒過程提供高壓空氣，以保證發(fā)動機能夠高效工作。選項A中燃油與空氣混合是在燃燒室完成的；選項C產(chǎn)生推力主要是由尾噴管排出的高速氣流實現(xiàn)；選項D壓氣機壓縮空氣的過程是絕熱壓縮，會使空氣溫度升高而非降低。2.渦輪葉片采用空心結構的主要目的是（）A.減輕重量B.提高強度C.便于冷卻D.降低成本答案：C解析：渦輪工作在高溫燃氣環(huán)境中，其葉片承受著極高的溫度。采用空心結構可以讓冷卻空氣通過空心通道，帶走葉片表面的熱量，從而降低葉片溫度，保證葉片在高溫下的性能和可靠性。雖然空心結構在一定程度上能減輕重量，但這不是主要目的；空心結構對提高強度并沒有直接作用；而且空心結構的制造工藝相對復雜，成本可能會增加。3.航空發(fā)動機燃燒室中，火焰筒頭部的旋流器作用是（）A.使燃油霧化B.增加空氣流量C.形成穩(wěn)定的回流區(qū)D.降低燃燒溫度答案：C解析：旋流器使進入火焰筒頭部的空氣產(chǎn)生旋轉，從而形成穩(wěn)定的回流區(qū)?；亓鲄^(qū)可以將高溫燃氣回流到火焰筒頭部，為新鮮的油氣混合物提供點火源，保證燃燒的連續(xù)穩(wěn)定進行。燃油霧化主要是通過噴油嘴實現(xiàn)；旋流器主要是改變空氣的流動狀態(tài)，而不是單純增加空氣流量；它對降低燃燒溫度沒有直接作用。4.以下哪種壓氣機的增壓比最高（）A.離心式壓氣機B.軸流式壓氣機C.混合式壓氣機D.單級離心式壓氣機答案：B解析：軸流式壓氣機可以通過多級壓縮，在軸向方向上連續(xù)對空氣進行壓縮，能夠實現(xiàn)較高的增壓比。離心式壓氣機雖然單級增壓能力較強，但由于其結構和工作原理的限制，整體增壓比不如軸流式壓氣機。混合式壓氣機結合了離心式和軸流式的特點，但增壓比通常也低于軸流式壓氣機。單級離心式壓氣機的增壓比更是有限。5.航空發(fā)動機的尾噴管中，收斂-擴張噴管適用于（）A.亞音速飛行B.超音速飛行C.高亞音速飛行D.所有飛行速度答案：B解析：收斂-擴張噴管（拉瓦爾噴管）能夠使氣流在噴管中先收斂加速到音速，然后在擴張段繼續(xù)加速到超音速。這種噴管可以充分利用燃氣的能量，提高發(fā)動機的推力，適用于超音速飛行。亞音速飛行和高亞音速飛行時，收斂噴管通常就能滿足要求，不需要復雜的收斂-擴張噴管。6.壓氣機葉片的榫頭形式中，樅樹型榫頭的優(yōu)點是（）A.結構簡單B.應力集中小C.加工方便D.重量輕答案：B解析：樅樹型榫頭的齒形結構能夠使載荷分布較為均勻，應力集中相對較小，能夠承受較大的載荷。但其結構相對復雜，加工難度大，重量也不一定輕。結構簡單和加工方便是其他一些榫頭形式如燕尾型榫頭在一定程度上的特點。7.航空發(fā)動機的燃燒室按結構形式可分為（）A.單管燃燒室、環(huán)管燃燒室和環(huán)形燃燒室B.直流燃燒室和回流燃燒室C.主燃燒室和加力燃燒室D.蒸發(fā)管燃燒室和甩油盤燃燒室答案：A解析：單管燃燒室、環(huán)管燃燒室和環(huán)形燃燒室是按照燃燒室的結構布局來分類的。直流燃燒室和回流燃燒室是根據(jù)氣流在燃燒室內的流動方向分類；主燃燒室和加力燃燒室是根據(jù)其功能不同分類；蒸發(fā)管燃燒室和甩油盤燃燒室是根據(jù)燃油噴射和霧化方式等分類。8.渦輪導向器葉片的作用是（）A.引導燃氣流向渦輪葉片B.增加燃氣壓力C.降低燃氣溫度D.提高渦輪轉速答案：A解析：渦輪導向器葉片安裝在渦輪前面，其主要作用是將高溫高壓燃氣以合適的角度和速度引導到渦輪葉片上，使渦輪葉片能夠有效地吸收燃氣的能量，帶動壓氣機等部件工作。它不會增加燃氣壓力，也不能降低燃氣溫度，渦輪轉速主要取決于燃氣的能量和發(fā)動機的設計參數(shù)，導向器葉片本身并不能直接提高渦輪轉速。9.在航空發(fā)動機中，轉子的臨界轉速是指（）A.轉子的最高轉速B.轉子的最低轉速C.轉子發(fā)生共振時的轉速D.轉子設計的額定轉速答案：C解析：當轉子的旋轉頻率與轉子自身的固有頻率相等時，會發(fā)生共振現(xiàn)象，此時的轉速就是臨界轉速。在臨界轉速下，轉子會產(chǎn)生劇烈的振動，可能會導致發(fā)動機部件損壞。轉子的最高轉速和最低轉速與臨界轉速是不同的概念；額定轉速是發(fā)動機設計的正常工作轉速，也與臨界轉速不同。10.航空發(fā)動機的滑油系統(tǒng)主要作用不包括（）A.潤滑B.冷卻C.密封D.增壓答案：D解析：滑油系統(tǒng)的主要作用是對發(fā)動機的轉動部件如軸承、齒輪等進行潤滑，減少摩擦和磨損；帶走部件產(chǎn)生的熱量，起到冷卻作用；還可以在一些部位起到密封作用，防止燃氣或空氣泄漏。增壓不是滑油系統(tǒng)的主要作用，發(fā)動機的增壓主要由壓氣機等部件完成。11.軸流式壓氣機中，靜子葉片的作用是（）A.增加空氣速度B.改變空氣流動方向C.提高空氣壓力D.減少空氣流量答案：B解析：軸流式壓氣機中，靜子葉片安裝在動葉之后，其主要作用是改變經(jīng)過動葉加速后的空氣流動方向，使空氣能夠以合適的角度進入下一級動葉，繼續(xù)進行壓縮。靜子葉片主要是調整氣流方向，而不是增加空氣速度，增加空氣壓力是動葉和靜葉共同作用的結果，但靜葉主要起導向作用；它也不會減少空氣流量。12.航空發(fā)動機的加力燃燒室是在（）之后增加燃油進行二次燃燒。A.壓氣機B.燃燒室C.渦輪D.尾噴管答案：C解析：加力燃燒室位于渦輪之后，利用渦輪排出的高溫燃氣中剩余的氧氣，再次噴入燃油進行燃燒，以增加燃氣的能量，提高發(fā)動機的推力。在壓氣機之后是主燃燒室進行第一次燃燒；尾噴管主要是將燃氣加速排出產(chǎn)生推力，不是進行二次燃燒的位置。13.離心式壓氣機的擴壓器作用是（）A.增加空氣速度B.提高空氣壓力C.改變空氣流動方向D.減少空氣流量答案：B解析：離心式壓氣機的擴壓器通過擴大通道面積，使空氣的速度降低，根據(jù)能量守恒定律，速度降低會使壓力升高，從而進一步提高空氣的壓力。它不是增加空氣速度，雖然在一定程度上也會改變空氣流動方向，但主要目的是增壓；也不會減少空氣流量。14.航空發(fā)動機的轉子支承方案中，“1-0-1”表示（）A.一個前支點，沒有中間支點，一個后支點B.一個前支點，一個中間支點，一個后支點C.零個前支點，一個中間支點，一個后支點D.一個前支點，一個中間支點，零個后支點答案：A解析：在航空發(fā)動機轉子支承方案的表示方法中，數(shù)字依次表示前支點、中間支點和后支點的數(shù)量。所以“1-0-1”表示一個前支點，沒有中間支點，一個后支點。15.航空發(fā)動機的進氣道在超音速飛行時，需要進行（）調節(jié)。A.面積B.溫度C.壓力D.流量答案：A解析：在超音速飛行時，進氣道需要通過調節(jié)其面積來控制進入發(fā)動機的空氣流量和速度，以保證發(fā)動機在不同飛行條件下都能穩(wěn)定工作。進氣道本身一般不能直接調節(jié)空氣的溫度和壓力；調節(jié)面積的目的也是為了更好地控制流量，但直接的調節(jié)手段是面積調節(jié)。二、多項選擇題（每題3分，共15分，少選得1分，選錯不得分）1.航空發(fā)動機的主要組成部件包括（）A.進氣道B.壓氣機C.燃燒室D.渦輪E.尾噴管答案：ABCDE解析：航空發(fā)動機的基本組成包括進氣道，它負責將外界空氣引入發(fā)動機；壓氣機對空氣進行壓縮提高壓力；燃燒室使燃油與壓縮空氣混合燃燒釋放能量；渦輪利用高溫燃氣的能量帶動壓氣機等部件轉動；尾噴管將燃氣加速排出產(chǎn)生推力。這幾個部件共同協(xié)作，完成發(fā)動機的能量轉換和推力產(chǎn)生過程。2.軸流式壓氣機可能出現(xiàn)的故障有（）A.喘振B.旋轉失速C.葉片疲勞斷裂D.積垢E.過熱答案：ABCDE解析：喘振是軸流式壓氣機在一定工況下出現(xiàn)的不穩(wěn)定工作狀態(tài)，表現(xiàn)為氣流在壓氣機內來回振蕩，會導致發(fā)動機性能下降甚至損壞。旋轉失速是壓氣機內部氣流局部分離形成的失速團旋轉現(xiàn)象，也會影響壓氣機的正常工作。葉片由于長期承受交變載荷，可能會發(fā)生疲勞斷裂。空氣中的灰塵等雜質可能會在葉片表面積垢，影響壓氣機的效率。如果壓氣機工作不正?；蚶鋮s系統(tǒng)出現(xiàn)問題，可能會導致過熱現(xiàn)象。3.航空發(fā)動機燃燒室的性能要求包括（）A.燃燒效率高B.點火可靠C.出口溫度場均勻D.壓力損失小E.結構緊湊答案：ABCDE解析：燃燒室需要具有高的燃燒效率，以充分利用燃油的能量，提高發(fā)動機的經(jīng)濟性。點火可靠是保證發(fā)動機能夠順利啟動和穩(wěn)定工作的關鍵。出口溫度場均勻可以使渦輪葉片承受均勻的熱負荷，延長渦輪葉片的使用壽命。壓力損失小可以保證發(fā)動機的整體性能，減少能量損失。結構緊湊則可以降低發(fā)動機的重量和體積，提高發(fā)動機的推重比。4.渦輪葉片的冷卻方式有（）A.對流冷卻B.氣膜冷卻C.沖擊冷卻D.蒸發(fā)冷卻E.發(fā)散冷卻答案：ABCDE解析：對流冷卻是通過冷卻空氣在葉片內部通道中流動，帶走熱量；氣膜冷卻是在葉片表面形成一層冷空氣膜，隔離高溫燃氣；沖擊冷卻是用高速冷卻氣流沖擊葉片內壁，增強冷卻效果；蒸發(fā)冷卻是利用冷卻介質的蒸發(fā)吸熱來降低葉片溫度；發(fā)散冷卻是通過多孔材料使冷卻空氣從葉片內部滲出形成冷卻層。這些冷卻方式可以單獨或組合使用，以滿足渦輪葉片在高溫環(huán)境下的冷卻需求。5.航空發(fā)動機的振動故障可能由以下哪些原因引起（）A.轉子不平衡B.軸承損壞C.葉片損壞D.安裝不當E.燃油供應不均勻答案：ABCD解析：轉子不平衡會使轉子在旋轉時產(chǎn)生離心力，導致發(fā)動機振動。軸承損壞會破壞轉子的支承狀態(tài)，引起振動。葉片損壞會改變轉子的質量分布和氣動性能，也會導致振動。安裝不當可能會使發(fā)動機各部件之間的相對位置不準確，造成振動。而燃油供應不均勻主要會影響發(fā)動機的燃燒性能和功率輸出，一般不會直接導致發(fā)動機振動。三、判斷題（每題1分，共10分，正確打“√”，錯誤打“×”）1.離心式壓氣機的效率比軸流式壓氣機高。（×）解析：軸流式壓氣機可以通過多級壓縮實現(xiàn)較高的增壓比，且在設計工況下效率較高。離心式壓氣機雖然單級增壓能力較強，但由于氣流在離心式壓氣機中的流動損失較大，其效率一般低于軸流式壓氣機。2.航空發(fā)動機的燃燒室只需要保證燃燒穩(wěn)定，對燃燒效率沒有太高要求。（×）解析：燃燒室不僅要保證燃燒穩(wěn)定，使發(fā)動機能夠持續(xù)正常工作，還需要有較高的燃燒效率，以充分利用燃油的能量，提高發(fā)動機的經(jīng)濟性和性能。3.渦輪葉片的材料需要具有良好的高溫強度和抗氧化性能。（√）解析：渦輪工作在高溫燃氣環(huán)境中，葉片承受著高溫、高壓和高轉速的作用。因此，渦輪葉片的材料必須具有良好的高溫強度，以保證在高溫下不會發(fā)生變形和損壞；同時還需要有良好的抗氧化性能，防止葉片在高溫下被氧化腐蝕。4.航空發(fā)動機的滑油系統(tǒng)只需要對軸承進行潤滑。（×）解析：滑油系統(tǒng)除了對軸承進行潤滑外，還需要對發(fā)動機內的其他轉動部件如齒輪等進行潤滑，同時起到冷卻和密封等作用。5.收斂噴管適用于所有飛行速度的航空發(fā)動機。（×）解析：收斂噴管適用于亞音速和高亞音速飛行的發(fā)動機。對于超音速飛行的發(fā)動機，收斂-擴張噴管能夠更好地利用燃氣能量，提高推力，因此收斂噴管并不適用于所有飛行速度。6.軸流式壓氣機的靜子葉片和動葉葉片形狀相同。（×）解析：軸流式壓氣機的靜子葉片和動葉葉片的作用不同，靜子葉片主要是改變氣流方向，動葉葉片主要是對空氣進行壓縮做功，因此它們的形狀和設計是不同的。7.航空發(fā)動機的轉子在臨界轉速附近可以長時間工作。（×）解析：在臨界轉速下，轉子會發(fā)生共振，產(chǎn)生劇烈振動，可能會導致發(fā)動機部件損壞。因此，發(fā)動機應盡快通過臨界轉速，不能在臨界轉速附近長時間工作。8.加力燃燒室可以提高航空發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性。（×）解析：加力燃燒室是通過在渦輪后再次噴油燃燒來增加推力，但它會消耗大量的燃油，降低了發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性，一般只在需要短時間增加推力時使用，如起飛、超音速飛行等情況。9.航空發(fā)動機的進氣道在亞音速飛行和超音速飛行時的工作原理相同。（×）解析：亞音速進氣道主要是將外界空氣順利引入發(fā)動機，其設計相對簡單。而超音速進氣道需要通過特殊的設計，如激波調節(jié)等，來控制氣流的速度和壓力，以適應超音速飛行的要求，兩者工作原理不同。10.航空發(fā)動機的燃燒室出口溫度越高越好。（×）解析：雖然較高的燃燒室出口溫度可以提高發(fā)動機的熱效率和推力，但過高的溫度會對渦輪葉片等部件造成嚴重的熱負荷，降低部件的使用壽命，甚至導致部件損壞。因此，需要在保證發(fā)動機性能的前提下，合理控制燃燒室出口溫度。四、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述軸流式壓氣機的工作原理。軸流式壓氣機由轉子和靜子組成，轉子上安裝有動葉，靜子上安裝有靜葉。工作時，發(fā)動機進氣道將外界空氣引入壓氣機。高速旋轉的動葉對空氣做功，使空氣的速度和壓力增加。動葉相當于一個旋轉的機翼，在旋轉過程中，空氣在動葉通道中受到擠壓和加速，速度增大?？諝饨?jīng)過動葉后進入靜葉，靜葉的作用是將動葉出口處速度較高的氣流引導到合適的方向，同時使氣流的速度降低，根據(jù)伯努利原理，速度降低會使壓力進一步升高。這樣，空氣依次通過多級動葉和靜葉，每一級都對空氣進行一次壓縮和增壓，經(jīng)過多級壓縮后，空氣的壓力得到顯著提高，為燃燒室提供高壓空氣，以保證發(fā)動機能夠高效燃燒并產(chǎn)生足夠的推力。2.說明航空發(fā)動機燃燒室的工作過程。航空發(fā)動機燃燒室的工作過程主要包括以下幾個步驟：首先是進氣過程，經(jīng)過壓氣機壓縮后的高壓空氣進入燃燒室。一部分空氣通過火焰筒頭部的旋流器進入火焰筒內部，形成旋轉氣流，這有助于形成穩(wěn)定的回流區(qū)。接著是燃油噴射與霧化，燃油通過噴油嘴噴入火焰筒，在高溫高壓的空氣中迅速霧化成細小的油滴。然后是混合與點火，霧化后的燃油與進入火焰筒的空氣混合形成可燃混合氣。在發(fā)動機啟動時，點火裝置產(chǎn)生電火花，點燃混合氣，形成穩(wěn)定的火焰。燃燒過程中，可燃混合氣在火焰筒內持續(xù)燃燒，釋放出大量的熱能，使燃氣溫度急劇升高。最后是燃氣流出，燃燒后的高溫燃氣從火焰筒出口流出，進入渦輪，推動渦輪旋轉，進而帶動壓氣機等部件工作。同時，另一部分未進入火焰筒的空氣從火焰筒外部流過，起到冷卻火焰筒壁的作用，并在火焰筒出口處與高溫燃氣混合，使燃氣溫度均勻化，以滿足渦輪對燃氣溫度的要求。3.分析渦輪葉片損壞的主要原因。渦輪葉片損壞的主要原因有以下幾個方面：高溫影響：渦輪葉片工作在高溫燃氣環(huán)境中，長期受到高溫作用，材料的強度和性能會下降。高溫可能導致葉片發(fā)生蠕變，即葉片在長時間的恒定載荷作用下逐漸產(chǎn)生塑性變形，最終可能導致葉片斷裂。同時，高溫還會加速葉片材料的氧化和熱腐蝕，使葉片表面的防護涂層失效，降低葉片的使用壽命。機械載荷：渦輪葉片在高速旋轉過程中，會承受巨大的離心力。此外，燃氣的沖擊力也會作用在葉片上。這些機械載荷會使葉片內部產(chǎn)生應力，當應力超過葉片材料的疲勞極限時，葉片會發(fā)生疲勞裂紋，隨著裂紋的擴展，最終導致葉片斷裂。振動：發(fā)動機在工作過程中會產(chǎn)生各種振動，渦輪葉片也會受到振動的影響。如果振動頻率與葉片的固有頻率接近，會發(fā)生共振現(xiàn)象，使葉片的振動幅度急劇增大，從而加速葉片的損壞。外物撞擊：在發(fā)動機工作時，可能會有外來的物體如砂石、飛鳥等進入發(fā)動機，撞擊渦輪葉片。這些外物撞擊會使葉片表面產(chǎn)生損傷，如凹坑、裂紋等，降低葉片的強度和性能。制造缺陷：如果渦輪葉片在制造過程中存在缺陷，如材料內部的氣孔、夾雜，加工精度不夠等，會導致葉片的局部應力集中，在工作過程中更容易發(fā)生損壞。五、論述題（15分）論述航空發(fā)動機結構設計對其性能和可靠性的影響。航空發(fā)動機的結構設計是一個復雜的系統(tǒng)工程，它對發(fā)動機的性能和可靠性有著至關重要的影響。對性能的影響壓氣機結構設計：軸流式壓氣機通過多級壓縮可以實現(xiàn)較高的增壓比，提高發(fā)動機的熱效率和推力。合理的動葉和靜葉設計可以優(yōu)化氣流的流動，減少流動損失，提高壓氣機的效率。例如，采用先進的葉片造型技術，如彎掠葉片，可以改善葉片表面的壓力分布，提高壓氣機的喘振裕度和效率。離心式壓氣機結構緊湊，單級增壓能力強，但效率相對較低。在一些小型發(fā)動機或對結構尺寸有嚴格要求的場合，離心式壓氣機的結構設計可以滿足特定的性能需求。燃燒室結構設計：燃燒室的結構設計直接影響燃燒效率和出口溫度場的均勻性。合理的火焰筒形狀和尺寸設計可以保證燃油與空氣的充分混合和穩(wěn)定燃燒，提高燃燒效率。例如，采用旋流器和分區(qū)燃燒技術可以形成穩(wěn)定的回流區(qū)，促進燃油的霧化和燃燒。同時，燃燒室的冷卻結構設計也很關鍵，良好的冷卻設計可以降低火焰筒壁的溫度，保證燃燒室在高溫環(huán)境下的正常工作，提高燃燒效率。出口溫度場的均勻性對渦輪葉片的壽命和性能有重要影響，通過合理的摻混設計可以使燃氣溫度均勻化，提高發(fā)動機的整體性能。渦輪結構設計：渦輪葉片的形狀和材料選擇對渦輪的效率和功率輸出有重要影響。先進的葉片造型可以優(yōu)化燃氣的流動，提高渦輪的做功能力。例如，采用三維彎扭葉片可以改善燃氣在葉片通道中的流動特性，減少二次流損失。渦輪的冷卻結構設計也是提高渦輪性能的關鍵，有效的冷卻方式可以使渦輪葉片在高溫燃氣環(huán)境下保持良好的性