2025年大學(xué)《航空運(yùn)動》專業(yè)題庫——航空航天領(lǐng)域的飛行器飛行器發(fā)動機(jī)設(shè)計考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪種發(fā)動機(jī)主要用于現(xiàn)代噴氣式飛機(jī)？A.活塞式發(fā)動機(jī)B.渦輪噴氣發(fā)動機(jī)C.渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)D.渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)2.在航空發(fā)動機(jī)中，將氣體壓縮以提高其壓力和溫度的部件是？A.燃燒室B.噴管C.壓氣機(jī)D.渦輪3.對于同一臺渦輪噴氣發(fā)動機(jī)，在進(jìn)氣量、總壓比和燃燒溫度一定的情況下，增大渦輪前溫度主要會帶來什么影響？A.減少推力B.增加油耗C.提高熱效率D.降低排氣速度4.活塞式航空發(fā)動機(jī)將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的主要場所是？A.壓氣機(jī)B.燃燒室C.活塞D.曲軸5.發(fā)動機(jī)性能參數(shù)中，“比油耗”是指？A.每產(chǎn)生單位推力消耗的燃油質(zhì)量B.每產(chǎn)生單位功率消耗的燃油質(zhì)量C.發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一小時消耗的燃油量D.發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的推力大小6.發(fā)動機(jī)熱力循環(huán)中，奧托循環(huán)主要應(yīng)用于？A.渦輪噴氣發(fā)動機(jī)B.渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)C.活塞式發(fā)動機(jī)D.加力燃燒室7.為了減少空氣在進(jìn)氣道中產(chǎn)生的損失，航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道常采用什么形狀？A.收斂形B.擴(kuò)張形C.拉瓦爾形（先收斂后擴(kuò)張）D.等截面直管8.渦輪發(fā)動機(jī)中，通常采用多級壓氣機(jī)和渦輪的主要目的是？A.提高發(fā)動機(jī)總壓比B.減少單級壓比，降低損失C.增加發(fā)動機(jī)長度D.減少發(fā)動機(jī)重量9.航空運(yùn)動中常用的Rotax系列發(fā)動機(jī)屬于哪種類型？A.渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)B.渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)C.活塞式發(fā)動機(jī)D.渦輪噴氣發(fā)動機(jī)10.發(fā)動機(jī)燃燒室設(shè)計中，需要嚴(yán)格控制湍流強(qiáng)度的主要目的是？A.提高燃燒效率B.產(chǎn)生更大的推力C.避免火焰熄火D.降低排氣溫度二、填空題（每空1分，共15分）1.航空發(fā)動機(jī)的主要性能指標(biāo)包括推力（或功率）、______、______和可靠性等。2.渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的核心機(jī)主要由______、______和______組成。3.活塞式發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣沖程和做功沖程分別發(fā)生在______和______的上下死點(diǎn)之間。4.噴管的主要作用是將燃?xì)獾囊徊糠謃_____轉(zhuǎn)化為______，以產(chǎn)生推力。5.影響活塞式發(fā)動機(jī)效率的主要因素有燃燒過程、機(jī)械損失和______損失。6.對于渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)，涵道比是指______的比值。7.航空運(yùn)動對發(fā)動機(jī)的要求通常側(cè)重于______、______和較低的維護(hù)成本。8.發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)產(chǎn)生的壓力升高主要是通過氣體被______而實(shí)現(xiàn)的。三、名詞解釋（每題3分，共12分）1.壓力比2.熱效率3.涵道比4.比油耗四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的基本工作原理。2.與活塞式發(fā)動機(jī)相比，渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的主要優(yōu)缺點(diǎn)是什么？3.簡述航空發(fā)動機(jī)燃燒室設(shè)計中需要考慮的主要問題。4.為什么現(xiàn)代高性能航空發(fā)動機(jī)多采用多級壓氣機(jī)和渦輪？五、計算題（共8分）已知某渦輪噴氣發(fā)動機(jī)在額定工況下，空氣進(jìn)入壓氣機(jī)的總壓為100kPa，總溫為280K；經(jīng)過壓氣機(jī)壓縮后，出口總壓為1000kPa，總溫為450K。燃?xì)庠谌紵抑腥紵紵鬁囟壬叩?800K。假設(shè)燃?xì)獗葻崛轂槌?shù)，Cp=1004J/(kg·K)，絕熱指數(shù)γ=1.4。忽略壓氣機(jī)和渦輪的損失，計算該發(fā)動機(jī)在額定工況下的理論推力（使用簡化的推力公式：推力=質(zhì)量流率×(排氣速度-進(jìn)氣速度)）。排氣速度可近似按等熵膨脹計算。六、論述題（10分）結(jié)合航空運(yùn)動的特點(diǎn)，論述發(fā)動機(jī)的可靠性、維護(hù)便利性和成本效益為何尤為重要。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.C4.C5.A6.C7.C8.B9.C10.A二、填空題1.燃油效率（比油耗），可靠性2.壓氣機(jī)，燃燒室，渦輪3.活塞，向上；活塞，向下4.內(nèi)能，動能5.流體力學(xué)6.外涵道氣流質(zhì)量流量與核心道氣流質(zhì)量流量的7.功率/推力，可靠性/壽命8.壓縮三、名詞解釋1.壓力比：發(fā)動機(jī)出口總壓與進(jìn)口總壓之比。2.熱效率：發(fā)動機(jī)有效功與燃料完全燃燒釋放的熱量之比。3.涵道比：渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)外涵道氣流質(zhì)量流量與核心道氣流質(zhì)量流量的比值。4.比油耗：產(chǎn)生單位推力（或功率）所消耗的燃油質(zhì)量。四、簡答題1.渦輪噴氣發(fā)動機(jī)工作原理：空氣被壓氣機(jī)壓縮，然后在燃燒室中加熱，高溫高壓氣體驅(qū)動渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪帶動壓氣機(jī)工作，做功后的氣體通過噴管膨脹加速，高速噴出的氣體產(chǎn)生推力。2.活塞式發(fā)動機(jī)優(yōu)點(diǎn)：燃油效率高，結(jié)構(gòu)相對簡單，功率重量比高，運(yùn)行可靠。缺點(diǎn)：功率重量比低于渦輪發(fā)動機(jī)，維護(hù)相對復(fù)雜，存在振動和噪聲。渦輪噴氣發(fā)動機(jī)優(yōu)點(diǎn)：功率重量比高，結(jié)構(gòu)相對緊湊，高空高速性能好。缺點(diǎn)：燃油效率較低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，對空氣密度變化敏感，低轉(zhuǎn)速性能差。3.燃燒室設(shè)計需考慮：燃燒效率（保證充分燃燒），燃燒穩(wěn)定性（避免回火和爆震），排放（滿足環(huán)保要求），耐久性（高溫高壓環(huán)境下的材料性能和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度），冷卻（防止過熱），維護(hù)方便性。4.采用多級壓氣機(jī)和渦輪原因：提高總壓比和總溫升，可以產(chǎn)生更大的功率或推力；降低單級壓比，有利于減小氣流參數(shù)變化帶來的損失，提高效率；可以適應(yīng)更寬的飛行包線。五、計算題解：首先計算壓氣機(jī)增壓比η_c=P2/P1=1000/100=10?？諝膺M(jìn)入燃燒室的總溫T3=1800K。假設(shè)壓氣機(jī)可逆絕熱（等熵）壓縮，則出口總溫T2s可由T2s/T1=(P2/P1)^((γ-1)/γ)計算得出：T2s=280*(10)^((1.4-1)/1.4)≈280*2.639≈743.9K。燃?xì)庠谌紵抑屑訜?，忽略燃燒過程的壓強(qiáng)變化，則T3=T2，取T2=1800K。排氣在渦輪中絕熱膨脹至進(jìn)氣溫度T1=280K，假設(shè)渦輪可逆絕熱（等熵）膨脹，則排氣溫度T4s=T3*(T1/T3)^((γ-1)/γ)：T4s=1800*(280/1800)^((1.4-1)/1.4)≈1800*0.593≈1067.4K。排氣實(shí)際溫度T4通常略高于T4s，假設(shè)T4≈1100K。燃?xì)獗葻崛軨p=1004J/(kg·K)，絕熱指數(shù)γ=1.4。排氣速度V4可近似按等熵膨脹功計算：V4≈sqrt(2*Cp*(T4-T1))=sqrt(2*1004*(1100-280))≈sqrt(2*1004*820)≈sqrt(1646560)≈1283m/s。進(jìn)氣速度V1通常較低，可忽略不計或取V1≈100m/s。理論推力F≈ρ*A*(V4-V1)≈m_dot*(V4-V1)。假設(shè)發(fā)動機(jī)質(zhì)量流率m_dot為單位質(zhì)量流率1kg/s：F≈1kg/s*(1283m/s-100m/s)=1183N。（注：此計算為簡化模型，實(shí)際推力計算更復(fù)雜，需考慮真實(shí)損失和流量分配等因素。）六、論述題航空運(yùn)動（如輕型飛機(jī)、運(yùn)動飛機(jī)、無人機(jī)）對發(fā)動機(jī)的要求與大型商業(yè)運(yùn)輸機(jī)或軍用飛機(jī)有所不同。航空運(yùn)動領(lǐng)域通常飛機(jī)尺寸較小，載荷較輕，對發(fā)動機(jī)的功率和推力要求相對不高，但更注重發(fā)動機(jī)的功率重量比?？煽啃允呛娇者\(yùn)動安全性的核心保障，發(fā)動機(jī)的故障會導(dǎo)致嚴(yán)重后果，因此高可靠性至關(guān)重要。維護(hù)便利性直接影響飛行成本和