2025年航空动力装置理论知识考试题（附答案）

2025年航空动力装置理论知识考试题（附答案）一、单项选择题（每题2分，共30分）1.现代高推重比涡扇发动机中，高压涡轮通常采用的冷却技术是（）。A.对流冷却+冲击冷却B.气膜冷却+发散冷却C.对流冷却+气膜冷却D.发散冷却+蒸发冷却2.布雷顿循环的完整热力过程是（）。A.等熵压缩→等压加热→等熵膨胀→等压放热B.等压压缩→等熵加热→等压膨胀→等熵放热C.等熵压缩→等容加热→等熵膨胀→等容放热D.等压压缩→等容加热→等压膨胀→等容放热3.轴流式压气机中，“级增压比”的定义是（）。A.单级出口总压与进口总压的比值B.单级出口静压与进口静压的比值C.单级出口总温与进口总温的比值D.单级出口密度与进口密度的比值4.关于燃烧室的“余气系数”，正确的描述是（）。A.实际空气量与理论空气量的比值B.理论空气量与实际空气量的比值C.燃料质量与空气质量的比值D.空气质量与燃料质量的比值5.大涵道比涡扇发动机中，风扇的主要作用是（）。A.提高核心机效率B.增加外涵道空气质量流量，降低排气速度C.直接驱动低压涡轮D.提高燃烧室进口压力6.涡轮叶片采用“复合倾斜叶顶”设计的主要目的是（）。A.减少叶顶间隙泄漏损失B.提高叶片强度C.降低制造成本D.改善气动弹性7.航空发动机“推重比”的计算基准是（）。A.发动机最大推力与干质量的比值B.发动机巡航推力与湿质量的比值C.发动机加力推力与燃油质量的比值D.发动机起飞推力与总重量（含燃油）的比值8.下列哪项不属于涡轴发动机的典型性能参数？（）A.轴功率B.耗油率（SFC）C.压气机喘振裕度D.涵道比9.陶瓷基复合材料（CMC）在涡轮部件中的应用优势不包括（）。A.耐高温性能优于镍基合金B.密度低，可减轻重量C.抗热震性好D.加工成本低10.发动机“空中停车”后，“风车重启”的关键条件是（）。A.发动机转速高于慢车转速B.气流通过压气机驱动涡轮，维持转子转动C.燃油系统未完全失效D.大气温度低于50℃11.关于压气机“喘振”的描述，错误的是（）。A.是一种周期性的气流振荡现象B.发生时压气机出口压力大幅下降C.会导致涡轮前温度异常升高D.可通过增加进口导叶角度完全避免12.氢燃料航空发动机与传统煤油发动机的核心差异是（）。A.热力循环类型不同B.燃烧室需要更高的点火能量C.燃料储存需要低温高压容器D.涡轮材料需耐更高温度13.电推进系统中，“功率密度”的定义是（）。A.电机输出功率与电机质量的比值B.电池能量与电池质量的比值C.推进器推力与电机功率的比值D.发电系统功率与燃油消耗率的比值14.发动机“健康管理系统（PHM）”的核心功能是（）。A.实时监测部件性能退化，预测剩余寿命B.调整燃油分配以提高效率C.控制发动机启动与停车程序D.优化气动设计以降低噪声15.超音速客机用涡喷发动机与亚音速涡扇发动机的主要设计差异是（）。A.前者压气机级数更多，后者更少B.前者涵道比小（或无涵道），后者涵道比大C.前者涡轮前温度更低，后者更高D.前者采用离心式压气机，后者采用轴流式二、填空题（每空1分，共20分）1.航空燃气涡轮发动机的基本组成部件包括进气道、压气机、______、涡轮和尾喷管。2.衡量压气机气动性能的关键指标是______和效率。3.燃烧室的主要性能要求包括燃烧效率高、出口温度场均匀、______低（污染物排放）和稳定工作范围宽。4.涡轮的作用是将燃气的______能转化为机械功，驱动压气机和附件。5.涡扇发动机的总推力由______推力和外涵道推力共同组成。6.发动机“热效率”的定义是循环功与______的比值。7.压气机“喘振裕度”的计算公式为（______-稳定工作点压比）/稳定工作点压比×100%。8.涡轮叶片的冷却方式可分为内部冷却和______冷却（如气膜冷却）。9.电混合推进系统中，“功率分流”技术的核心是通过______分配发动机与电机的输出功率。10.氢燃料发动机的理论燃烧温度约为______K（传统煤油约2200K），需采用更高效的冷却技术。11.航空发动机“适航标准”中，对燃烧室出口温度分布的要求是______（中心区域温度低于周边），以保护涡轮叶片。12.轴流式压气机中，“攻角”是指______与叶片弦线的夹角。13.发动机“慢车状态”是指______（最低稳定工作转速），此时燃油消耗率较高。14.陶瓷基复合材料（CMC）的使用可使涡轮前温度提高至______K以上（传统镍基合金约1900K）。15.涡桨发动机的推进效率高于涡扇发动机，主要因为______（桨叶直径大，加速空气少）。16.发动机“振动监测”的关键参数是______（如1倍频、2倍频振动幅值）。17.超音速飞行时，进气道需通过______（激波）调整气流速度，使进入压气机的气流接近亚音速。18.航空煤油的“热值”约为______MJ/kg（氢燃料约142MJ/kg）。19.电推进系统中，“超级电容器”的优势是______（高功率密度），但能量密度低。20.未来航空动力的发展趋势包括______（如氢燃料、合成燃料）、高效率循环（如间冷回热）和智能化控制。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述轴流式压气机“级”的组成及各部件的作用。2.说明燃烧室“贫油熄火边界”的定义及其对发动机性能的影响。3.比较涡扇发动机“混合排气”与“分开排气”的优缺点。4.解释涡轮叶片“热障涂层（TBC）”的功能及典型结构。5.分析电混合推进系统在支线客机上的应用优势。四、分析计算题（每题10分，共20分）1.某涡扇发动机的核心机流量为150kg/s，外涵道流量为900kg/s，总推力为150kN。已知外涵道排气速度为450m/s，核心机排气速度为600m/s，大气速度为250m/s（飞行马赫数0.8，高度10km），忽略燃油流量。计算：（1）涵道比；（2）外涵道推力；（3）核心机推力；（4）验证总推力是否符合给定值（g=9.81m/s²）。2.某单级轴流压气机的进口总温为300K，总压为100kPa，出口总温为420K，效率为0.85。假设空气比热容比γ=1.4，定压比热容cp=1005J/(kg·K)，计算：（1）级增压比；（2）理论耗功（理想情况下）；（3）实际耗功。五、论述题（20分）结合当前航空动力技术发展趋势，论述“高效率、低排放”目标下，未来航空发动机在热力循环、材料、控制技术方面的关键突破方向。答案一、单项选择题1.C2.A3.A4.A5.B6.A7.A8.D9.D10.B11.D12.C13.A14.A15.B二、填空题1.燃烧室2.增压比3.污染排放4.热能（或内能）5.核心机（内涵道）6.燃料释放的热量7.喘振边界压比8.外部（或表面）9.动力分配装置（或行星齿轮机构）10.2400-260011.温度分布系数（或TET分布）12.气流相对速度方向13.最低稳定转速14.220015.桨叶推进效率高16.振动频率与幅值17.激波压缩18.43-4419.快速充放电20.低碳燃料三、简答题1.轴流式压气机“级”由静子（导向器）和转子（动叶栅）组成。静子的作用是将动叶栅出口气流的动能转化为压力能，并引导气流以合适角度进入下一级动叶；转子动叶栅通过旋转对空气做功，增加空气的压力和速度。2.贫油熄火边界是指燃烧室在给定进口条件下，能稳定燃烧的最小余气系数（或最大油气比）。若实际余气系数超过此边界，燃烧会因燃料过稀而熄灭，导致发动机停车；设计时需扩大该边界以提高发动机在高空、低转速等恶劣条件下的工作可靠性。3.混合排气：优点是内外涵气流混合后排气速度均匀，降低噪声，且可能通过引射效应增加推力；缺点是结构复杂，需混合器，重量增加。分开排气：优点是结构简单，维护方便，适用于大涵道比发动机；缺点是排气速度差异大，噪声较高，推力利用效率略低。4.热障涂层（TBC）的功能是降低涡轮叶片金属基体的温度（约100-300℃），延长叶片寿命。典型结构为“粘结层+陶瓷层”：粘结层（如MCrAlY）用于提高涂层与基体的结合力及抗氧化性；陶瓷层（如氧化钇稳定氧化锆，YSZ）具有低导热性和耐高温特性。5.电混合推进优势：（1）低功率需求时（如滑行、降落）可关闭发动机，由电机驱动，降低燃油消耗；（2）电机辅助起飞，减少发动机尺寸，优化推重比；（3）回收制动能量（如滑行时），提高能源利用率；（4）降低起降阶段噪声（电机驱动时），符合机场环保要求。四、分析计算题1.（1）涵道比B=外涵流量/内涵流量=900/150=6；（2）外涵道推力F外=外涵流量×(外涵排气速度-大气速度)=900×(450-250)=180000N=180kN；（3）核心机推力F内=内涵流量×(核心排气速度-大气速度)=150×(600-250)=52500N=52.5kN；（4）总推力F总=F外+F内=180+52.5=232.5kN≠150kN（题目中总推力给定值可能存在假设条件，如考虑动量变化或压力推力，实际计算需修正）。2.（1）级增压比π=（T2/T1）^(γ/(γ-1)/ηc)=（420/300）^(1.4/0.4/0.85)=（1.4）^(4.1176)≈2.15；（2）理论耗功W理=cp×(T2理-T1)，由ηc=(T2理-T1)/(T2-T1)，得T2理=T1+ηc×(T2-T1)=300+0.85×(420-300)=402K，故W理=1005×(402-300)=102510J/kg；（3）实际耗功W实=cp×(T2-T1)=1005×(420-300)=120600J/kg。五、论述题未来航空发动机需围绕“高效率、低排放”目标，在以下方向突破：1.热力循环创新：开发间冷回热循环（ICR），通过中间冷却降低压气机耗功，利用涡轮排气余热加热压气机出口空气，提高热效率；探索闭式布雷顿循环（结合CO₂工质），适用于电动/混合推进系统，减少排放。2.先进材料应用：推广陶瓷基复合材料（CMC）在涡轮、燃烧室的应用，耐受2200K以上高温，减少冷却空气需求；发展金属间化合物（如TiAl）用于低压涡轮叶片，降低重量；研发自修复涂层，延长部件寿命。3.智能化控制技术：集成AI算法的发