2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、以MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術(shù)為基礎(chǔ)的微飛行器是目前航空航天領(lǐng)域最具吸引力的產(chǎn)品之一,而動(dòng)力裝置的微型化問(wèn)題則是性能更強(qiáng)更靈活的新型微飛行器的關(guān)鍵技術(shù)。近年來(lái),在國(guó)外,尤其是美國(guó),相繼開(kāi)展了微動(dòng)力機(jī)電系統(tǒng)和微發(fā)動(dòng)機(jī)的研究工作。目前硅刻蝕技術(shù)已經(jīng)成功的應(yīng)用于微型發(fā)動(dòng)機(jī)的研制中。微型發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展也從平面的二維結(jié)構(gòu)到復(fù)雜的三維自由曲面,從MEMS傳統(tǒng)的硅基材料到具有更高性能的合金材料,這都迫

2、切地需要更加多樣化的微細(xì)加工方法。微細(xì)加工技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了微型發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的進(jìn)步,同時(shí)微型發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展也同樣對(duì)加工技術(shù)提出了更高的要求。
  本文分析了微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理,論述了其工作過(guò)程和熱循環(huán)模式。通過(guò)比較微型發(fā)動(dòng)機(jī)與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程,針對(duì)微型發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)和技術(shù)難點(diǎn),提出了一種新型的分布式微型發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu),將燃燒腔與渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)本體分離,可由一個(gè)燃燒腔提供動(dòng)力,供給多個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng),大大簡(jiǎn)化了微型發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì),燃燒室內(nèi)

3、空氣與燃料混合燃燒后傳遞給渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)部件的熱量大大減少,使得轉(zhuǎn)子的工作環(huán)境改善,使用壽命增加。
  為了使得轉(zhuǎn)子獲得更好的轉(zhuǎn)動(dòng)性能和氣動(dòng)特性,本文設(shè)計(jì)了具有微三維結(jié)構(gòu)的微型壓氣機(jī)和渦輪結(jié)構(gòu),并通過(guò)流體力學(xué)仿真軟件對(duì)壓氣機(jī)和渦輪的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了分析。在微型發(fā)動(dòng)機(jī)中,由于尺寸很小,使得裝配的難度大大增加,尤其是對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)部件,在裝配后,由于存在著裝配誤差,使得旋轉(zhuǎn)的精度降低,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定性減小,轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)子偏心的影響大大制約了微型發(fā)動(dòng)

4、機(jī)的性能,所以提高轉(zhuǎn)動(dòng)軸與渦輪和壓氣機(jī)葉輪的同軸度是微型發(fā)動(dòng)機(jī)研究中的一個(gè)難題。本文對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件采用渦輪壓氣機(jī)一體式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),中間的旋轉(zhuǎn)軸與渦輪和壓氣機(jī)葉輪是一體的,這樣既能減少發(fā)動(dòng)機(jī)部件的數(shù)量,又可保證軸與轉(zhuǎn)動(dòng)部件的同軸度,可大大提高動(dòng)葉輪在高速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的穩(wěn)定性。同時(shí),渦輪和壓氣機(jī)與旋轉(zhuǎn)軸的連接強(qiáng)度增大,可靠性大大增加。
  由于微型發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸半徑尺寸很小,并且轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),普通的滾動(dòng)軸承已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足需要

5、,本文設(shè)計(jì)了一種新型的微型徑向動(dòng)壓氣浮軸承結(jié)構(gòu),將氣浮軸承與微型發(fā)動(dòng)機(jī)外殼集成在一起,即簡(jiǎn)化了總體結(jié)構(gòu),又降低了裝配時(shí)的難度。通過(guò)使用 FLUENT軟件,建立了微型徑向動(dòng)壓氣浮軸承的軸間氣體流動(dòng)的仿真模型,對(duì)氣體在氣浮軸承內(nèi)部的流動(dòng)情況進(jìn)行了仿真與分析,驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)微型徑向動(dòng)壓氣浮軸承結(jié)構(gòu)的合理性,并進(jìn)一步根據(jù)仿真計(jì)算的結(jié)果對(duì)所設(shè)計(jì)的微型徑向動(dòng)壓氣浮軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。
  由于傳統(tǒng) MEMS加工技術(shù)的限制,目前在微型發(fā)動(dòng)機(jī)的

6、研究中,其關(guān)鍵部件渦輪和壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的葉片造型通常為二維結(jié)構(gòu),并且通常只能使用硅基材料,這大大限制了微型發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展和潛力。由于微型發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸只有幾厘米甚至幾毫米大小,傳統(tǒng)的 MEMS技術(shù)目前還很難加工出具有自由曲面的微細(xì)結(jié)構(gòu)。而微細(xì)電火花加工技術(shù)其具有無(wú)宏觀切削作用力、設(shè)備簡(jiǎn)單和真三維加工能力等特點(diǎn),同時(shí)其所能處理的材料非常廣泛,不僅可以加工各種性能優(yōu)良的金屬、合金,還可以加工硅等半導(dǎo)體材料、陶瓷等,使得微細(xì)電火花加工技術(shù)成為最適合加

7、工本文所提出的微三維結(jié)構(gòu)的微型發(fā)動(dòng)機(jī)的方法。
  目前微細(xì)電火花銑削加工中不可避免的問(wèn)題是電極的損耗,這也是限制微細(xì)電火花銑削能力的主要因素之一,為此,本文將深入分析微細(xì)電火花銑削加工過(guò)程中電極損耗的特點(diǎn),提出了在線實(shí)時(shí)測(cè)量補(bǔ)償策略,并以此為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)出微細(xì)電火花銑削專(zhuān)用的 CAM(Computer Aided Manufacturing)系統(tǒng),解決使用微細(xì)電火花銑削技術(shù)加工制造微型發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子所遇到的問(wèn)題。
  在充分挖掘微細(xì)

8、電火花加工技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,根據(jù)微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),采用微細(xì)電火花加工技術(shù)為主要的加工手段對(duì)微型發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件進(jìn)行加工制造。使用微細(xì)電火花磨削技術(shù)加工渦輪壓氣機(jī)一體式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸;使用微細(xì)電火花銑削技術(shù)在高溫鎳合金材料上加工出了具有微三維結(jié)構(gòu)的壓氣機(jī)和渦輪葉片;使用微細(xì)電火花線切割技術(shù)加工出了微型氣浮軸承。
  通過(guò)外部氣源模擬微型燃燒室提供動(dòng)力,本文所設(shè)計(jì)并加工制造的微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)可以最高達(dá)到4×104RPM的轉(zhuǎn)速,

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