航空燃气涡轮发动机原理/航空发动机基础与教学丛书

目录

丛书序

前言

第1章 航空推进系统的理论基础 1

1.1 气动热力学的理论基础 001

1.1.1 气体的状态方程、声速与马赫数 001

1.1.2 气体的总温总压 002

1.1.3 总参数表示的流量公式 003

1.1.4 气体流动的能量守恒方程 003

1.1.5 气体流动的动量方程 004

1.1.6 变比热法 004

1.1.7 有效热值法 007

1.1.8 相似理论简介 009

1.2 涡轮发动机的部件基础 011

1.2.1 大气参数 011

1.2.2 进气道 013

1.2.3 风扇和压气机 019

1.2.4 主燃烧室 023

1.2.5 涡轮 025

1.2.6 外涵道 028

1.2.7 混合室 029

1.2.8 加力燃烧室 030

1.2.9 尾喷管 033

1.3 涡轮发动机的热力循环 040

1.3.1 涡喷发动机的热力循环 040

1.3.2 涡扇发动机的热力循环 048

1.3.3 涡轴/涡桨发动机的热力循环 050

习题 051

第2章 航空燃气涡轮发动机的类型与性能参数60

2.1 涡轮发动机的基本结构、功能与用途 061

2.1.1 涡轮喷气发动机 062

2.1.2 涡轮风扇发动机 064

2.1.3 涡轮螺旋桨发动机 067

2.1.4 涡轮轴发动机 068

2.1.5 涡轮桨扇发动机 068

2.1.6 其他类型的航空燃气涡轮发动机 069

2.2 涡轮发动机的基本工作原理 071

2.2.1 涡喷发动机与活塞式发动机的对比 071

2.2.2 涡喷发动机的力学原理 071

2.2.3 航空燃气涡轮发动机原理的主要研究范围 075

2.3 涡轮发动机的性能参数 076

2.3.1 涡喷、涡扇发动机的性能参数 076

2.3.2 涡轴、涡桨发动机的性能参数 077

2.3.3 涡轮发动机性能参数的发展趋势 078

2.4 涡轮发动机的推力和功率 081

2.4.1 涡喷发动机的推力公式 081

2.4.2 其他类型的涡轮发动机推力公式 086

2.4.3 涡轴、涡桨发动机功率 087

2.5 涡轮发动机的能量转换和效率 088

2.5.1 涡轮发动机的热效率 088

2.5.2 涡喷、涡扇发动机的推进效率 088

2.5.3 涡喷、涡扇发动机的总效率 089

2.5.4 关于能量与动量（力）的关系 089

2.5.5 关于能量的量级 094

习题 095

第3章 航空燃气涡轮发动机设计点性能计算 100

3.1 涡轮发动机的设计点 100

3.2 设计点性能计算的假设 101

3.3 涡轮发动机设计点的性能计算步骤 102

3.3.1 单轴涡喷发动机设计点性能的平均比热计算过程 102

3.3.2 单轴涡喷发动机设计点性能的变比热计算过程 107

3.3.3 双轴混排涡扇发动机设计点性能的平均比热计算过程 112

3.3.4 双轴混排涡扇发动机设计点性能的变比热计算过程 123

3.4 涡轮发动机的循环分析 134

3.4.1 涡喷发动机的循环分析 135

3.4.2 涡喷发动机的敏感性分析 139

3.4.3 涡扇发动机的循环分析 140

3.4.4 涡扇发动机的敏感性分析 145

3.4.5 涡轴发动机的循环参数对性能参数的影响分析 148

3.5 涡扇发动机技术参数的选择 150

3.5.1 涡扇发动机技术参数的限制值 150

3.5.2 涡扇发动机技术参数的发展趋势 153

习题 155

第4章 航空燃气涡轮发动机部件的共同工作和控制规律 161

4.1 非设计点特性与共同工作 161

4.2 获得压气机特性图的试验方法 161

4.3 压气机的简单匹配机理——压气机与节流阀的“共同工作” 164

4.3.1 压气机与节流阀的“简单匹配”165

4.3.2 压气机与节流阀的“复杂匹配”170

4.4 定几何单轴涡喷发动机部件的共同工作 173

4.4.1 共同工作方程 174

4.4.2 共同工作方程组 185

4.5 其他类型涡轮发动机的共同工作方程（组）189

4.5.1 双轴涡喷发动机 189

4.5.2 混排涡扇发动机 191

4.5.3 分排涡扇发动机 194

4.5.4 涡轴、涡桨、桨扇发动机 196

4.6 涡轮发动机的控制规律 197

4.6.1 关于控制规律 197

4.6.2 单轴涡喷发动机的电子计算机控制简介 198

4.6.3 单轴涡喷发动机的*大状态控制规律 199

4.6.4 单轴涡喷发动机的巡航状态控制规律 203

4.6.5 单轴涡喷发动机加力状态控制规律 204

4.6.6 其他涡轮发动机的*大状态控制规律 207

习题 214

第5章 航空燃气涡轮发动机特性 221

5.1 涡轮发动机特性 222

5.1.1 涡轮发动机特性的定义 222

5.1.2 特性计算的目的 222

5.1.3 涡轮发动机特性函数定义 222

5.2 变比热涡轮发动机特性计算基础 223

5.2.1 部件特性图 223

5.2.2 多元插值法 227

5.2.3 比例系数（耦合系数） 227

5.2.4 改善牛顿法的收敛性 228

5.3 涡喷、涡扇发动机的速度特性 232

5.3.1 涡喷发动机的速度特性 232

5.3.2 双轴混排涡扇发动机的速度特性 239

5.4 涡喷、涡扇发动机的高度特性 244

5.4.1 涡喷发动机的高度特性 244

5.4.2 涡扇发动机的高度特性 245

5.5 涡喷、涡扇发动机的温度特性 247

5.5.1 涡喷发动机的温度特性 247

5.5.2 涡扇发动机的温度特性 249

5.6 涡喷、涡扇发动机的节流特性 250

5.6.1 涡喷发动机的节流特性 250

5.6.2 涡扇发动机的节流特性 250

5.7 涡轮发动机特性获取的试验方法 250

5.7.1 几何相似 250

5.7.2 流动相似 251

5.7.3 航空燃气涡轮发动机的相似工作状态 253

5.7.4 发动机的组合相似参数 256

5.7.5 发动机地面试车性能参数的换算 258

5.8 涡轮发动机的加、减速特性 261

5.8.1 加、减速特性计算方法 261

5.8.2 加、减速过程的控制规律设计方法 267

5.9 涡轮发动机的起动特性 270

习题 273

第6章 航空燃气涡轮发动机使用特性 276

6.1 飞行包线与涡轮发动机的工作包线 276

6.1.1 战斗机用涡轮发动机 276

6.1.2 客机/运输机用涡轮发动机 278

6.1.3 起动包线 278

6.2 进气道与涡轮发动机的匹配 279

6.2.1 进气道与发动机流量匹配 280

6.2.2 进气道与发动机的流场匹配 286

6.2.3 超声速进气道安装阻力 290

6.3 使用环境对涡轮发动机性能的影响 295

6.3.1 大气温度对发动机性能的影响 295

6.3.2 大气湿度对发动机性能的影响 295

6.3.3 雷诺数对发动机性能的影响 296

6.3.4 引气和功率提取对发动机性能的影响 296

6.4 不同飞行器对发动机的使用特性要求 297

6.4.1 军用飞机对涡轮发动机的要求 297

6.4.2 民航飞机对涡轮发动机的要求 300

习题 307

第7章 新概念发动机 310

7.1 带升力风扇的涡扇发动机 310

7.1.1 基本概念 310

7.1.2 工作原理及结构 310

7.1.3 工作过程 312

7.1.4 关键技术 314

7.2 变循环发动机 315

7.2.1 基本概念 315

7.2.2 分类及定义 315

7.2.3 性能优势 317

7.3 涡轮基组合循环发动机 319

7.3.1 需求 319

7.3.2 基本原理 320

7.3.3 结构/组成 321

7.3.4 关键技术 323

7.3.5 发展现状与趋势 324

7.4 超燃冲压发动机 326

7.4.1 需求 326

7.4.2 基本原理 327

7.4.3 结构/组成 328

7.4.4 关键技术 329

7.4.5 发展现状与趋势 331

7.5 脉冲爆震涡轮发动机 334

7.5.1 基本概念 334

7.5.2 分类及定义 335

7.5.3 原理及优势 337

7.5.4 关键技术 341

7.6 分布式混合推进系统 341

7.6.1 背景 341

7.6.2 基本原理 343

7.6.3 结构/组成 344

7.6.4 关键技术 345

7.6.5 发展现状及趋势 347

7.7 其他新概念发动机和技术 348

7.7.1 齿轮传动涡扇发动机 348

7.7.2 智能发动机 349

7.7.3 波转子增压循环发动机 351

7.7.4 核能发动机 354

7.7.5 离子风推进技术 354

7.7.6 航空燃气涡轮发动机中的新技术 354

习题 365

参考文献 367

主要符号表 369