Flygmotorteknik Akademin för innovation, design och teknik

Mälardalens Högskola
Flygmotorteknik
Akademin för innovation, design och teknik
1(8)
Omtentamen i flygmotorteknik MFL009
Tid: måndag den 16 augusti 2010 kl.14.10-18.30.
Hjälpmedel: miniräknare, räknesticka, tabellsamling i Flygmotorteknik (egen
utan anteckningar får användas) SI-guide och matematiska tabeller (TE-FY-MA
etcetera).
Tentamen (4 högskolepoäng) består av 8 beskrivande uppgifter à 5 tentamenspoäng,
30 flervalsuppgifter à 1 tentamenspoäng.
Tillsammans kan den således ge maximala poängsumman 70. För att få betyget 3
krävs minst 50 % rätt på del 1 och del 2 eller 60 % på totalpoängen. För betyget 4
krävs minst 75 % rätt och för betyget 5 krävs minst 90 % rätt.
OBS! Skriv tydligt! Uppgiften ger 0 poäng om jag inte kan tyda det du har
skrivit.
Examinator: M. Senkovski
Tfn 021-10 16 61
Del 1
1.
a) Beräkna inloppsmachtalet för följande munstycke, om M*=1.
*
1
A1=A2 M2=2
2.
2
T0=290 K
P02=8 bar
P01=8,2 bar
a) Skissa en enkel ideal gasturbincykel i ett hs –diagram.
Vad sker och vilken parameter hålles konstant under respektive delprocess?
b) Definiera och beskriv en isentropisk strömning!
3.
a) Rita och beskriv förgasarprincipen!
b) Varför har man förtändning?
c) Hur upptäcker piloten att ena tändkabeln har lossnat från cylinder på en motor med
dubbel magnettändning? Motorn har ej konstant speed propeller reglering.
Mälardalens Högskola
Flygmotorteknik
Akademin för innovation, design och teknik
4.
2(8)
En turbofläktmotor med pitotintag och blandade utlopp flyger med machtalet 1,6 på
höjden 11 km.
Beräkna dragkraften!
Π0k=15
Π0t=0,24
ma=90 kg/s
f«1
κ=1,4
Inga tryckförluster i luftintag, brännkammare och utlopp. I utloppet råder T0=850 K
(efter blandning) och ideal expansion.
Tips: Studera uppgiften ordentligt. Räkningarna blir inte så omfattande som det ser ut!
5
Vad mäts genom angivelse av bränslets oktantal och hur fastställs det?
6
Varför utrustas flygplan med reversering? Beskriv även 2 stycken tekniska utföranden!
7
När använder man följande formel? (se nedan) Beskriv med ord vad den består av.
OBS! Varje del ska tydligt förklaras.
ho3  H B  f  ( 1  f)h04
8
Nämn tre faktorer som kan påverka luftintagets strömning. Motivera faktorernas
påverkan på motorn.
Mälardalens Högskola
Flygmotorteknik
Akademin för innovation, design och teknik
3(8)
Del 2
Nummer____________________________________________________________________
Flervalsfrågor. Denna blankett fylls i och lämnas in. Sätt kryss för rätt alternativ.
Fråga
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
A
B
C
Rättningsruta
Mälardalens Högskola
Flygmotorteknik
Akademin för innovation, design och teknik
4(8)
1) Av vilken anledning har kolvmotorflygplan normalt dubbla tändsystem
a) Ökad säkerhet och ökad motoreffekt.
b) Ökad säkerhet och minskad ljudnivå.
c) Ökad säkerhet och möjlighet till ökad startvikt.
2) Vilken utformning har turbinen i en modern jetmotor?
a) Impulsturbin
b) Reaktionsturbin
c) En kombination av båda.
3) Simplexspridarens används mestadels på
a) Små turboaxelmotorer
b) Stora turbofläktmotorer
c) Är den mest använda bränslespridaren för gasgeneratorer.
4) En pneumatiska starter
a) Sitter generellt på APU:n för att möjliggöra start på marken.
b) Sitter oftast på moderna turbopropmotorer med friturbin.
c) Sitter generellt på större turbofan.
5) Hur kan man öka verkningsgraden på en turbojetmotor genom att använda en
axialkompressor med dubbla rotorer?
a) Man kan utnyttja flera turbinsteg.
b) Man kan ha högre tryckförhållande på kompressorsektionen
c) Man kan öka luftens inloppshastighet till brännkammaren.
6)
Dynamiska dämpare är installerade i vissa flygkolvmotorer för att:
a) Balansera vevaxeln
b) Absorbera torsionen.
c) Överföra kraften till vevaxeln i en serier av pulser.
7) Jetstrålens hastighet i ett konvergent utloppsmunstycke:
a) är över Mach 1 vid expansion i utloppet.
b) kan bara uppnå ca 700 m/s.
c) blir alltid Mach 1.
8) ”Swirl vanes” eller turbulator har till uppgift att:
a) Öka axiella flödeshastigheten på primärluften, minska bränsletrycket för att behålla
blandningsförhållandet till 15:1.
b) Minska den axiella flödeshastigheten på primärluften, centrera lågan i flamröret och
hjälpa till att sönderdela bränslet.
c) Öka den axiella flödeshastigheten på primärluften, centrera lågan i flamröret och
hjälpa till att sönderdela bränslet.
Mälardalens Högskola
Flygmotorteknik
Akademin för innovation, design och teknik
5(8)
9) Vad gäller för thrust reversers?
a) På turbojetmotor vänder man på fläktströmmen i färdriktningen och erhåller därmed
en bromsande effekt av flygplanet.
b) På turbofanmotor är det i huvudsak gasgeneratorns avgasflöde som riktas framåt i
färdriktningen. Det ger bäst effekt på reverseringen.
c) På turbofanmotor är det vanligast att vända fläktströmmen framåt i färdriktningen
eftersom fläkten bidrar till den större delen av dragkraften.
10) För att dämpa buller på motorns utloppsdel:
a) Blandar man vanligen det kalla luftflödet från fläktkanalen med det varma luftflödet
från grundmotorn genom en mixer.
b) Klär man in utloppsdelen från gasgeneratorns med akustiska paneler utförda som
honeycombelement.
c) Se till att hålla utloppsarean i utloppsmunstycket så liten som möjligt för att minska
flödeshastigheten på avgaserna.
11) Kompressorn är lagrad med en kombination av rullningslager.
a) Spårkullager och rullager för att tillåta värmeexpansion.
b) Spårkullager och vinkelkontaktkullager för att ta upp dragkraftsbelastningar.
c) Spårkullager och koniska rullager i den tunna ändan för att rullager klara större
belastningar.
12) Varför är det optimalt att operera en turbofläktmotor på 10 000 meters höjd?
a) Det är låg densitet på luften vilket ger mindre motstånd.
b) Den låga temperaturen ger en bra dragkraft och en lägre bränsleförbrukning.
c) Den låga densiteten gör det möjligt att flyga snabbt.
13) En Diesel-motors termodynamiska cykel arbetar efter konstant:
a) Temperatur
b) Tryck
c) Volym
14) I en fyrtaktsmotor genomförs ett arbetsförlopp vid:
a) Två rotationsvarv på vevaxeln och ett varv på kamaxeln.
b) Ett rotationsvarv på vevaxeln och två varv på kamaxeln.
c) Två rotationsvarv på vevaxeln och två varv på kamaxeln.
15) ’Chipdetector ges vanligen en utformning som..
a) En liten permanentmagnet som sticker in i oljeledningen eller i växellådan och drar
till sig magnetiska partiklar.
b) Ett ”Last chance filter” som sitter exempelvis i smörjoljefiltren. Dessa besiktas på
tillsyner för spånförekomst.
c) En liten permanentmagnet med spole som generar en sinuskurva i händelse att ett
magnetiskt spån passerar detektorn.
Mälardalens Högskola
Flygmotorteknik
Akademin för innovation, design och teknik
6(8)
16) Vad skulle hända om samma varvtal skulle hållas vid varm som kall OAT (Outer Air
Temperature). Gäller vid havsnivå.
a) Turbintempen skulle bli för hög vid kalla väderförhållanden.
b) Turbintempen skulle inte påverkas
c) Turbintempen skulle bli för låg vid kalla väderförhållanden.
17) Vid vilken punkt i en turbojetmotor med axialkompressor råder det högsta gastrycket?
a) I brännkammaren
b) Vid diffusorn
c) I utloppsmunstycket
18) Vad påverkar tryckökningen i en axialkompressor?
a) Tryckökningen erhålls genom diffusion vid luftens passage både genom statorbladet.
b) Tryckökningen åstadkoms genom luftens omlänkning och rotorns rotationshastighet.
c) Trycket erhålls genom att luften tvingas bakåt i kompressorn mot kortare och kortare
rotor och statorblad och därmed mindre och mindre volym.
19) Vad innebär förtändning?
a) Att tändstiftet tänder bränsleluftblandningen vid ÖD.
b) Att tändstiftet tänder bränsleluftblandningen 30o innan ND.
c) Att tändstiftet tänder bränsleluftblandningen 30o innan ÖD.
20) Vad är riktigt påstående om Engine Pressure Ratio (EPR)?
a) Förhållandet mellan statiskt tryck i brännkammarinlopp och utlopp, vilket bör vara c:a
1,9:1 för att uppnå choked nozzle condition.
b) Förhållandet mellan totaltryck mätt vid kompressorinloppet och vid jet nozzle
(utloppet).
c) Förhållande mellan de trycken mätt mellan turbinutloppet och kompressorinloppet
21) När man startar upp en gasturbinmotor är det i huvudsak följande motorparametrar som
skall hållas under uppsikt:
a) Oljetemperatur, varvtalsökning samt avgastemp (EGT) inte blir för låg.
b) Varvtalsökningen, att avgastemperaturen (EGT) inte överskrids samt oljetrycket.
c) Att inte avgastemperaturen (EGT) överskrids, oljetrycket samt oljetemperaturen.
22) Vilken av följande temperaturmätningar mäter turbinutloppstemperaturen?
a) TGT
b) TIT
c) ITT
23) Kompressortvätt utförs:
a) När man upptäcker beläggningar och missfärgning på turbinbladen vid daglig tillsyn.
b) När trendanalysen tyder på dålig kompressorverkningsgrad i form av ökad
avgastemperatur (EGT) och fuel flow.
c) Så fort piloten skriver en anmärkning i flightlog att motorn inte ger tillräckligt med
effekt.
Mälardalens Högskola
Flygmotorteknik
Akademin för innovation, design och teknik
7(8)
24) Kompressionsförhållandet över kompressorsektionen
a) Räknas fram genom att multiplicera utloppstrycket med antal steg i kompressorn.
b) Är beroende av rotationshastigheten.
c) Räknas fram genom att multiplicera trycket per steg med antal steg i kompressorn.
25) Motorns ställbara inloppsledskenor är installerade för:
a) att hindra isbildning i luftintaget.
b) att förhindra överstegring av kompressorn (compressor stall)
c) att öka inloppshastigheten på luften och därigenom få ut mer dragkraft.
26) Yttre kylning av motorn är av stor betydelse.
a) Kylning sker i huvudsak med fartvinden (RAM Air) och kyler motorinstallationen.
Dessutom ventileras brännbara gaser bort.
b) Kylning sker i huvudsak med kompressorluften (Bleed Air) och kyler
motorinstallationen. Dessutom ventileras brännbara gaser bort.
c) Kylning sker i huvudsak med fläktluften (Fan Air) och kyler motorinstallationen.
Dessutom ventileras brännbara gaser bort.
27) Luftintaget till en motor som flyger i det subsoniska området ges vanligen en utformning
som är en ?
a) Divergent kanal
b) Konvergent kanal
c) Konvergent-divergent kanal
28) Avgas- och insugningsventilen är av typen tallriksventil (Poppet valve), vilket påstående
är rätt:
a) Insugningsventilen har samma tallriks diameter som avgasventilen och båda är
natriumkylda.
b) Avgasventilen, som är natriumkyld, har större tallriks diameter än insugningsventilen.
c) Insugningsventilen har större tallriks diameter än avgasventilen, som är natriumkyld.
29) Förbränningsförloppet i en turbojetmotor sker i princip under:?
a) Stigande tryck och ökande volym
b) Konstant tryck och ökande volym
c) Sjunkande tryck och ökande volym
30) Vad innebär förtändning?
a) Att tändstiftet tänder bränsleluftblandningen vid ÖD.
b) Att tändstiftet tänder bränsleluftblandningen 30o innan ND.
c) Att tändstiftet tänder bränsleluftblandningen 30o innan ÖD.
Lycka till!
M. Senkovski
Per Schlund
Mälardalens Högskola
Flygmotorteknik
Akademin för innovation, design och teknik
Formelsamling Flygmotorteknik
m
= X (M )  A 
P0
R  T0
T = m a((1+f)Ue –Ua )+(Pe –Pa )Ae
 a  hoK  Pprop  m
 a( 1  f)mek  h0T
m
ho3  H B  f  ( 1  f)h04

 oK 
P 03
Tok  1
 (1  k
)
P 02
To 2
oT 
P05
1 ToT  1
 (1 
)
P04
T To 4

8(8)