高考申論題
113年
[航空器維修] 航空發動機基本原理
第 一 題
📖 題組:
根據 ARP 755A 定義渦輪發動機各站位定義如下: 請試說明: 註:站位定義阿拉伯數字乃依主要組件介面而訂定,如有不足,如第 1 級渦輪葉片的位置可加註為 4.1 站。
根據 ARP 755A 定義渦輪發動機各站位定義如下: 請試說明: 註:站位定義阿拉伯數字乃依主要組件介面而訂定,如有不足,如第 1 級渦輪葉片的位置可加註為 4.1 站。
📝 此題為申論題,共 4 小題
小題 (一)
渦輪發動機最高溫度的位置(以「X 組件進口/出口+站位」來描述)。(5 分)
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回想渦輪發動機的熱力學循環(布雷頓循環),熱能的輸入集中於燃燒室。氣流在燃燒完成準備進入渦輪作功前會達到最高溫,對照 ARP 755A 站位圖即可鎖定燃燒室與高壓渦輪的交界處(站位 4)。
小題 (二)
渦輪發動機最高壓力的位置(以「X 組件進口/出口+站位」來描述)。(5 分)
思路引導 VIP
回想燃氣渦輪引擎的實際熱力循環過程,氣流在經過壓縮機階段時壓力會持續上升,並在壓縮系統的末端達到峰值;進入燃燒室後,因流體摩擦阻力會產生微小的壓降,隨後在渦輪階段膨脹降壓。對照附圖的站位標示,找出壓縮機的最後一級位置即可解答。
小題 (三)
渦輪發動機最高氣流速度的位置(以「X 組件進口/出口+站位」來描述)。(5 分)
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首先理解渦輪發動機中各組件的氣動力學功能。排氣噴嘴(Nozzle)的作用是將氣流剩餘的壓力能與熱能轉換為動能以產生推力,因此氣流在完全膨脹離開發動機時速度最快。接著對照圖片中 ARP 755A 的站位定義,尋找排氣噴嘴最終出口的站位編號即可得出答案。
小題 (四)
渦輪發動機若具有後燃器時,其可能最高溫度與速度的位置是否發生變化?(請以「X 組件進口/出口+站位」來描述)(10 分)
思路引導 VIP
考生看到此題應先回想布雷頓循環中各站位的熱力學狀態,並區分『開啟後燃器』與『未開啟後燃器』的差異。思考核心在於:渦輪機有材料耐溫限制,而後燃器沒有渦輪葉片限制,可達到更高溫度;而速度最大值必定發生在氣體完全膨脹的排氣終端。