火箭发动机燃烧室冷却通道设计工程师岗位招聘考试试卷及答案

火箭发动机燃烧室冷却通道设计工程师岗位招聘考试试卷及答案火箭发动机燃烧室冷却通道设计工程师岗位招聘考试试卷一、填空题（每题1分，共10分）1.火箭发动机燃烧室最常用的冷却剂是______（煤油/液氢）。2.再生冷却的核心是利用______作为冷却介质。3.发汗冷却依赖______材料实现冷却剂渗透。4.冷却通道的水力直径计算公式为______（4×截面积/湿周）。5.燃烧室壁面与冷却剂之间的主要传热方式是______。6.辐射冷却主要适用于______工作时间的发动机。7.冷却通道结焦的主要原因是______过高。8.再生冷却中，冷却剂流动方向通常与燃气流动方向______（相反）。9.燃烧室壁面常用的高温材料是______（高温合金）。10.烧蚀冷却属于______（被动）冷却方式。二、单项选择题（每题2分，共20分）1.火箭发动机燃烧室最常用的冷却方式是（）A.再生冷却B.发汗冷却C.辐射冷却D.烧蚀冷却2.以下哪种冷却通道截面换热系数最高？（）A.窄高矩形B.圆形C.梯形D.三角形3.冷却剂在再生冷却通道内的流动状态多为（）A.层流B.湍流C.过渡流D.不确定4.燃烧室壁温过高不会导致的失效是（）A.熔化B.氧化C.热疲劳D.硬化5.发汗冷却的冷却剂进入燃烧室的方式是（）A.通道喷注B.多孔渗透C.缝隙喷射D.导管输送6.冷却通道压降过大将直接导致（）A.推力增大B.推力减小C.燃烧室压力升高D.冷却效果提升7.以下不属于再生冷却系统组成的是（）A.冷却通道B.涡轮泵C.多孔材料D.燃烧室壁8.液氧煤油发动机需重点控制壁温低于（）以避免结焦A.300℃B.500℃C.700℃D.900℃9.冷却通道肋片的主要作用是（）A.增加换热面积B.减小重量C.降低强度D.减少压降10.辐射冷却的传热途径不包括（）A.壁面辐射B.内部传导C.冷却剂对流D.外界吸收三、多项选择题（每题2分，共20分）1.火箭发动机燃烧室冷却方式包括（）A.再生冷却B.发汗冷却C.辐射冷却D.烧蚀冷却2.再生冷却设计需考虑的因素有（）A.换热系数B.压降C.壁温分布D.材料强度3.发汗冷却的优点是（）A.壁温均匀B.换热效率高C.结构简单D.无额外压降4.冷却剂常用类型包括（）A.液氢B.煤油C.酒精D.水5.燃烧室壁温过高的危害有（）A.熔化B.氧化C.破裂D.凝露6.冷却通道截面设计参数包括（）A.宽度B.高度C.肋片间距D.水力直径7.再生冷却中冷却剂的流动方向可能是（）A.轴向B.径向C.与燃气同向D.与燃气反向8.辐射冷却适用的发动机类型（）A.短时间工作B.小推力C.可重复使用D.液体火箭9.冷却通道优化目标包括（）A.最小化壁温B.最小化压降C.最大化换热D.最大化重量10.烧蚀冷却的特点是（）A.被动冷却B.消耗壁面材料C.适用一次性发动机D.壁温稳定四、判断题（每题2分，共20分）1.再生冷却利用推进剂作为冷却剂（√）2.圆形通道换热系数高于矩形通道（×）3.发汗冷却需要多孔材料（√）4.壁温越低冷却效果越好（×）5.辐射冷却适用于所有发动机（×）6.冷却通道压降与长度成正比（√）7.高温合金是燃烧室壁面常用材料（√）8.烧蚀冷却属于主动冷却（×）9.湍流流动换热系数高于层流（√）10.肋片越高换热效果越好（×）五、简答题（每题5分，共20分）1.简述再生冷却的工作原理答案：再生冷却利用火箭推进剂（煤油、液氢等）作为冷却剂，通过燃烧室壁内的封闭通道，吸收壁面从高温燃气传递的热量；冷却剂升温后进入燃烧室参与燃烧，实现热量回收与壁面冷却的双重目的，是液体火箭发动机最常用的冷却方式。2.发汗冷却与再生冷却的主要区别答案：①输送方式：再生冷却通过封闭通道，发汗冷却通过多孔材料渗透；②换热方式：再生冷却为通道内对流，发汗冷却为渗透+对流；③壁温控制：发汗冷却壁温更均匀，再生冷却易局部高温；④结构复杂度：发汗冷却需多孔材料，结构更复杂。3.如何平衡冷却通道的换热系数与压降答案：①优化截面（窄高矩形、带肋片）提升换热；②控制通道长度、肋片间距避免压降过大；③采用湍流促进结构（扰流柱）增强换热但核算压降；④选择合适流速（湍流但不过高）；⑤用CFD耦合计算找到最优设计点。4.燃烧室壁温过高的危害及控制措施答案：危害：壁面熔化、氧化、热疲劳破裂，影响发动机寿命与安全。控制措施：①选再生冷却等高效方式；②优化通道结构（增大换热面积、提高流速）；③用高温合金材料；④控制燃气温度；⑤短时间发动机加辐射/烧蚀辅助。六、讨论题（每题5分，共10分）1.液氧煤油发动机再生冷却通道设计的特殊考虑答案：需重点控制壁温低于煤油裂解温度（~500℃）避免结焦；优化通道截面适应煤油粘度随温度变化；注意高压差下的通道强度与密封；避免气塞问题；结合煤油换热特性设计合适流速（湍流）。2.发汗冷却的应用前景与挑战答案：前景：可实现均匀壁温，适配高推力、长时间工作发动机（如可重复使用火箭）。挑战：多孔材料加工精度与高温寿命；冷却剂渗透均匀性控制；材料与冷却剂相容性；系统复杂度高；成本较高。突破材料与控制技术后有望成为下一代关键冷却技术。参考答案一、填空题1.煤油/液氢2.推进剂3.多孔4.4×截面积/湿周5.对流6.短7.壁温8.相反9.高温合金10.被动二、单项选择题1.A2.A3.B4.D5.B6.B7.C8.B9.A10.C三、