航空发动机结构分析与设计
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课程评价
spContent=该学科是一门集工程热物理、流体、传热、固体、机械、控制科学与工程为一体有较强工程应用背景的学科。通过对典型部件结构的分析,讲授结构所处的载荷环境、结构设计要求、结构设计需要解决的主要矛盾、结构设计特点以及发展趋势,以培养学生综合运用所学过的专业基础知识进行复杂问题分析的能力
—— 课程团队
课程概述

航空燃气涡轮发动机是高度复杂的机电产品,其设计涉及到气体动力学、热力学、燃烧学、传热学、控制科学、固体力学、材料科学与制造等多学科,航空发动机结构就是上述多学科设计的最终体现。本课程以典型航空燃气涡轮发动机为例,分析研究总体结构、部件结构、附件系统的工作原理及组成;通过对典型部件结构的分析,讲授结构所处的载荷环境、结构设计要求、结构设计需要解决的主要矛盾、结构设计特点以及发展趋势。本课程是飞行器动力工程专业的必修课,是本专业课程体系和学生能力培养中不可缺少的部分。

本课程主要培养学生综合运用所学过的专业基础知识进行复杂问题分析的能力,通过本课程的学习,要求学生:

1.掌握典型航空发动机零部件组成、总体结构特点及发展趋势;

2.掌握航空发动机典型零部件结构的工作载荷/环境、结构设计基本要求、需要解决的主要矛盾、结构型式与特点、新材料结构及发展趋势;

    3.掌握航空发动机附件传动系统、滑油系统、空气冷却系统、点火/启动系统和控制系统等的工作原理及基本组成。

授课目标
本课程主要培养学生运用所学过的专业基础知识进行复杂问题分析的能力,要求学生: 1.掌握典型航空发动机零部件组成、总体结构特点及发展趋势; 2.掌握航空发动机典型零部件结构的工作载荷/环境、结构设计基本要求、需要解决的主要矛盾及发展趋势; 3.掌握航空发动机附件系统的工作原理及基本组成。
课程大纲

1、课程涉及的学科知识领域和知识单元说明

课程分为四个知识单元:

(1)、航空发动机类型及发展(课堂教学2学时)

l  航空发动机的类型

l  航空燃气涡轮发动机的做功特点及分类(*,1学时)

l  航空发动机发展简史(Δ)

(2)航空发动机载荷及结构设计基本要求(4学时)

l  气体力与力矩(*,1学时)

l  发动机推力与卸荷(*,1学时)

l  外部作用力(*,1学时)

l  发动机结构设计基本要求(*,1学时

l  航空发动机载荷谱(Δ)

(3)压气机(12学时,其中课堂教学8学时、现场教学4小时)

l  压气机载荷/环境及设计要求

l  轴流式压气机转子类型及受力分析(*,3学时)

l  轴流式压气机静子(*,2学时)

l  压气机附属装置,包括进气、防冰装置与防喘系统(*,1学时)

l  现场教学(*,4学时)

l  离心压气机

l  压气机材料

l  先进复合材料(Δ

(4)燃气涡轮(13学时,其中课堂教学8学时、现场教学3小时)

l  涡轮部件载荷/环境及设计要求

l  涡轮转子及其联接(*,2学时)

l  涡轮静子机匣结构及叶尖间隙(*,2学时)

l  涡轮导向器(*,1学时)

l  涡轮部件的冷却及系统(*,2学时)

l  涡轮部件材料

l  先进涡轮部件高温合金及复合材料(Δ

(5)燃烧室、加力燃烧室和排气装置(10学时,其中课堂教学8学时、现场教学2小时)

l  燃烧室基本类型(*,1学时)

l  燃烧室基本构件的构造(*,1学时)

l  加力燃烧室的工作特点和构造

l  尾喷管结构

l  反推力装置

l  排气污染与噪声

l  燃烧室和加力燃烧室材料

(6)总体结构(10学时,其中:理论授课8学时,现场课2学时)

l  转子支承方案(*,1学时)

l  联轴器(*,1学时)

l  支承结构(*,1学时)

l  静子承力系统 (*,1学时)

l  安装节(*,2学时)

l  典型发动机总体结构分析 (*,4学时)

l  世界先进航空发动机转子支撑方案对比分析(Δ)

 (7)附件系统(7学时,其中课堂授课6学时,现场课1学时)

l  附件传动系统(*,2学时)

l  滑油系统(*,2学时)

l  起动系统(*,1学时)

l  控制系统 (*,1学时)

l  辅助动力装置(Δ

2、现场教学

(1)、压气机*,4学时

(2)、燃气涡轮*,3学时

(3)、燃烧室、加力燃烧室和排气装置*,2学时

(4)、总体结构(*,2学时

(5)、附件系统(*,1学时)

预备知识

本课程的主要先修课程主要有:材料力学、理论力学、机械原理、金属工艺学、工程材料学、流体力学、工程热力学、叶轮机原理、燃烧室原理以及航空发动机原理等。本课程学生应熟练掌握前修课程中的基本物理概念,具有结构受力分析、机构自由度分析、气体力计算等能力。


证书要求

需要有学生的姓名、所修学时、所修课程、修读学期,获得的成绩。

参考资料

1.  刘长福,邓明主编.航空发动机结构分析,西北工业大学出版社,2006

2.  陈光主编,航空燃气涡轮发动机结构设计,北京航空航天大学出版社,1988

    3. 航空发动机图册(自编)