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:
對一個渦輪軸發動機,其結構如下圖所示:
對一個渦輪軸發動機,其結構如下圖所示:
📝 此題為申論題,共 3 小題
小題 (一)
其壓縮器渦輪與低壓渦輪(自由渦輪或動力渦輪)是否相連接?(7 分)
思路引導 VIP
考生看到此題應先觀察圖中的機械軸結構(綠色軸與藍色軸是否相連),並回想「自由渦輪(Free Turbine)」的定義。自由渦輪顧名思義即為與核心引擎(燃氣產生器)在物理機械上分離的渦輪,兩者僅靠氣動力傳遞能量,從而推導出兩者不相連的結論。
小題 (二)
其熱力循環與渦輪噴射發動機是否有不同?(7 分)
思路引導 VIP
看到這題,考生應首先確立兩種發動機均屬燃氣渦輪引擎,基本熱力循環皆為「布雷頓循環(Brayton cycle)」。接著,需進一步點出兩者在熱力學應用上最大的差異在於「膨脹過程的能量提取與輸出形式」(產生氣流推力 vs. 輸出機械軸功率)。
小題 (三)
渦輪噴射發動機與渦輪軸發動機之主要產生推力的方式有何不同?試以其 T-S 循環圖輔助說明之。(11 分)
思路引導 VIP
看到此題,應立即聯想到布雷頓循環(Brayton Cycle)中「燃氣能量分配」的差異。解題關鍵在於說明渦輪噴射發動機將剩餘熱能轉化為排氣動能(靠噴嘴),而渦輪軸發動機則透過動力渦輪將熱能極大化轉化為機械軸功。T-S圖的輔助重點應放在「等熵膨脹段」的區段劃分與排氣狀態點的差異。