Question

【題目】閱讀短文，回答下列問題：

噴氣發動機

隨著航空和航天事業的發展，普通的內燃機已經不能提供足夠的動力，人們迫切需要大功率的發動機以提高飛行器的飛行速度，因此噴氣發動機就應運而生。

噴氣發動機是指靠噴管高速噴出的氣流直接產生反作用推力的發動機。廣泛用作飛行器的動力裝置。按燃料燃燒時所需要的來源，可分為二大類：一類是火箭發動機，另一類是空氣噴氣發動機。火箭發動機根據采用的推進劑又分為固體火箭發動機和液體火箭發動機。空氣噴氣發動機分為無壓氣機式和有壓氣機式二種；無壓氣機式空氣噴氣發動機分為沖壓式和脈動式，有壓式空氣噴氣發動機分為渦輪噴氣發動機、渦輪風扇發動機、渦輪螺旋槳發動機。

如圖甲為渦輪噴氣發動機使壓縮縮后的混合氣體在燃燒室燃燒，燃燒后劇烈膨脹的氣體從尾部高速噴出，其巨大的反沖推力直接成為飛機的推進力。減小發動機的體積和質量，使用高能燃料，可以獲得更大的推進力。

如圖乙為火箭發動機的工作原理圖，火箭發動機和渦輪噴氣發動機十分相似，主要的差別是：火箭自帶燃料和氧化劑，而渦輪噴氣發動機只帶燃料，利用空氣做氧化劑，因此它只能在大氣層內工作。同渦輪噴氣發動機相比較，火箭發動機的最大特點是：它自身既帶燃料，又帶氧化劑，靠氧化劑來助燃，不需要從周圍大氣層中汲取氧氣，所以它不但能在大氣層內也可以在大氣層之外的宇宙真空中工作。火箭發動機可用于航天器推進，也可用于導彈等在大氣層內飛行。迄今為止發射的人造衛星、月球飛船以及各種宇宙飛行器所用的推進裝置，都是火箭發動機。

2019年3月24日，由中國航天科技集團有限公司六院研制的500噸級液氧煤油發動機燃氣發生器-渦輪泵聯動試驗取得圓滿成功（如圖丙），標志著我國500噸級重型運載火箭發動機關鍵技術攻關及方案深化論證達到預期目標，為后續重型運載火箭工程研制打下堅實基礎。

2019年10月5日 02時 51分，我國在太原衛星發射中心用長征四號丙運載火箭，成功將高分十號衛星發射升空，衛星順利進入預定軌道，任務獲得圓滿成功。

（1）噴氣發動機工作過程中燃料的化學能先轉化為內能，內能再轉化為 _________，從而提供動力；

（2） _____（選填渦輪噴氣/火箭）發動機不能在大氣層外工作；

（3）長征四號丙運載火箭使用的燃料主要是液態氫，隨著液態氫的不斷消耗，其熱值將 ________；

A．減小 B．不變 C．增大 D．都有可能

（4）假設我國500噸級重型運載火箭某次發射平均推力約為8×106牛，將起飛質量5000多噸的火箭在100秒的時間內推到約6×104米的高度，同時最大速度達到3千米/秒。則火箭發動機的設計海平面推力的平均功率約為_________W；

（5）噴氣壓縮發動機使混合氣體在燃燒室燃燒直到膨脹的氣體再從尾部高速噴出過程中，燃氣的溫度是不斷變化的，圖丁中能大致反應燃氣溫度隨時間而變化的是_________。

Answer 1

【答案】機械能 渦輪噴氣 B C

【解析】

(1)[1]噴氣發動機工作過程中燃料的化學能先轉化為內能，內能再轉化為機械能。

(2)[2]渦輪噴氣發動機只帶燃料，利用空氣做氧化劑，所以渦輪噴氣發動機不能在大氣層外工作。

(3)[3]熱值是燃料本身的一種性質，與質量無關，故隨著液態氫的不斷消耗，其熱值將不變，故選B。

(4)[4]推力做功為

推力的平均功率約為

(5)[5]從能量轉化的角度看，內燃機在壓縮沖程中，將機械能轉化為內能，所以燃氣的溫度升高；在做功沖程中，氣體推動活塞對外做功，將氣體的內能轉化為活塞的機械能，燃氣溫度降低，所以能大致反應燃氣溫度隨時間而變化的是C。