本书从系统工程、飞行性能、飞机总体设计、发动机总体设计四个方面介绍飞发一体化设计的工作目的、工程概念和方法；以飞行器与组合动力一体化总体设计、飞行器与组合动力一体化气动设计、进发匹配特性的评价方法、推力矢量技术的研究与验证四个设计实践介绍飞发一体化设计的应用，包括力学原理、CFD技术，以及结果分析、评价和验证。本书力争为读者提供系统性的飞发一体化设计参考。
样章试读
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涡轮机械与推进系统出版项目·序
“两机”专项:航空发动机技术出版工程·序
前言
第一篇 基础知识
第1章 飞发一体化设计应知悉的系统工程学概念
1.1 系统与系统内部的层级结构 004
1.2 项目流程 008
1.2.1 系统工程学中的项目流程概念 008
1.2.2 飞机项目研发的流程 010
1.2.3 航空燃气涡轮发动机项目研发的流程 013
1.2.4 飞发一体化设计的流程概念 017
1.3 需求分析 019
1.3.1 利益攸关者 019
1.3.2 需求定义 022
1.3.3 需求分析的过程 023
1.4 验证与认证 025
1.5 风险管理 027
本章小结 031
参考文献 032
第2章 飞行性能计算中的发动机性能分析
2.1 飞行性能分析中的推进系统模型定义 034
2.1.1 发动机性能级别 034
2.1.2 发动机使用时间 034
2.1.3 发动机工作状态设置 034
2.1.4 航空发动机使用的燃油标准 035
2.1.5 发动机安装性能 035
2.2 飞机飞行性能分析方法 039
2.2.1 飞机运动学方程 039
2.2.2 飞机的空气动力学 040
2.2.3 飞机的重量特性 045
2.3 飞机典型飞行能力分析 046
2.3.1 单位剩余功率Ps 046
2.3.2 飞行包线 047
2.3.3 飞机起飞需要的跑道长度 050
2.4 不同飞行任务段的飞行性能分析 051
2.4.1 飞行任务段的设置特点 051
2.4.2 起飞 052
2.4.3 巡航 054
2.4.4 作战 056
本章小结 057
参考文献 058
第3章 飞机总体方案中的推进系统设计
3.1 飞机对发动机的设计要求 060
3.1.1 产品图像不清楚时飞机总体对发动机的要求 060
3.1.2 产品图像部分清楚时飞机总体对发动机的要求 067
3.1.3 产品图像基本明确时飞机总体对发动机的要求 072
3.2 飞机推进系统的设计 073
3.2.1 飞机推进系统的组成与交联关系 073
3.2.2 发动机在飞机上的布置方案设计 078
3.3 发动机安装方案的设计 085
3.3.1 发动机的安装要求与安装方案 085
3.3.2 发动机的维护、检查通道设计 087
本章小结 087
参考文献 088
第4章 新研航空发动机总体设计指标可行性分析方法
4.1 QFD推进系统指标分析方法 092
4.1.1 QFD1从飞机任务到推进系统能力要求的转化 093
4.1.2 QFD2从推进系统能力到发动机关键循环参数要求的转化 095
4.1.3 QFD3从发动机关键循环参数到发动机整机设计要求的转化 097
4.1.4 QFD4从发动机整机设计要求到发动机部件设计要求的转化 098
4.2 评价航空发动机指标体系的层次分析法 100
4.2.1 航空发动机指标先进性评价准则 100
4.2.2 评价算例 107
4.3 评价航空发动机使用性能的场景分析法 111
4.3.1 发动机综合效能评估可视化运行场景模型 112
4.3.2 发动机外部环境状态建模 114
4.3.3 飞行性能与飞机总体参数建模 115
4.3.4 发动机整机及部件计算建模 116
4.3.5 仿真计算结果评估 122
4.3.6 本节小结 125
本章小结 125
参考文献 126
第二篇 飞发一体化设计的工作实践
第5章 飞行器与组合动力一体化总体设计
5.1 技术发展趋势分析 131
5.1.1 美国的相关研究 131
5.1.2 欧洲、英国、俄罗斯、日本的相关研究 133
5.1.3 技术发展趋势分析 135
5.2 一体化总体设计的约束 135
5.2.1 设定一体化总体设计的工作目标 135
5.2.2 一体化总体设计的工作流程 136
5.2.3 一体化总体设计的任务剖面 137
5.3 飞行器一体化建模分析与优化 137
5.3.1 高超声速飞行器布局方案设计 137
5.3.2 飞行器气动特性分析 140
5.3.3 乘波体飞行器方案的优化设计 142
5.4 发动机建模分析 147
5.4.1 组合动力发动机的工作模态 147
5.4.2 涡轮基发动机性能建模 148
5.4.3 冲压发动机建模 154
5.5 飞行器飞行性能的计算分析 155
5.5.1 飞行性能计算方法 155
5.5.2 飞行性能计算结果分析 156
本章小结 159
参考文献 160
第6章 飞行器与组合动力一体化气动设计
6.1 一体化气动设计的任务设定 162
6.1.1 飞行器与组合动力一体化气动设计工作项 162
6.1.2 任务规划与约束要求 163
6.1.3 飞行器概念方案 163
6.1.4 组合动力概念方案 164
6.1.5 数值仿真方法和计算边界条件 165
6.2 不含动力系统内部流动对飞行器气动特性的影响分析 165
6.2.1 计算网格设计 165
6.2.2 气动特性计算结果分析 166
6.2.3 飞行器各部件升阻特性在全机上的占比 167
6.3 进排气系统参数的改进设计 168
6.3.1 组合动力进排气系统分析与改进 168
6.3.2 进气道的改进设计 170
6.3.3 尾喷管的改进设计 172
6.4 动力系统不同状态下飞行器流场特性和对气动特性的影响 174
6.4.1 动力系统不同状态下的飞行器流场特性 174
6.4.2 动力系统不同状态对飞行器气动特性的影响 178
6.5 组合动力模态转换过程的力学特性 179
6.5.1 动力系统模态转换的计算模型设计 179
6.5.2 模态转换过程的流场特性分析 181
6.5.3 模态转换过程的气动特性分析 181
本章小结 186
参考文献 186
第7章 进发匹配特性的评价方法
7.1 进发匹配设计的特征性问题 189
7.1.1 进气道与发动机的流动匹配 190
7.1.2 进气道出口流场畸变 194
7.2 从缩比到全尺寸的进气畸变研究 196
7.2.1 F111飞机的进发匹配研究与SAE ARP 1420 196
7.2.2 F15飞机的进发匹配研究 201
7.2.3 B1A飞机的进发匹配研究203
7.2.4 F22飞机的进发匹配研究 205
7.3 畸变的综合评价技术 208
7.3.1 畸变综合指数评价方法介绍 208
7.3.2 发动机地面台全尺寸进发联合试验 210
7.3.3 发动机台架和飞行的稳定性试验与评估 215
7.4 温度畸变的评价方法 219
7.4.1 温度畸变的发生来源与流动机理 219
7.4.2 温度畸变对发动机稳定性的影响 222
7.4.3 评价温度畸变的试验方法 226
7.4.4 提升发动机抗温度畸变能力的方法 228
7.5 平面波畸变的评价方法 229
7.5.1 平面波畸变现象 229
7.5.2 平面波畸变的评定标准 230
7.5.3 F18E飞机的进发匹配研究 230
7.6 旋流畸变的评价方法 232
7.6.1 旋流畸变现象 232
7.6.2 旋流畸变的评定 233
本章小结 236
参考文献 237
第8章 推力矢量技术的研究与验证
8.1 推力矢量喷管的设计与试验 241
8.1.1 推力矢量喷管的设计要求 241
8.1.2 推力矢量喷管的气动/性能/设计 243
8.1.3 推力矢量喷管的结构/运动机构设计 249
8.2 带有推力矢量喷管的发动机整机匹配设计 253
8.2.1 推力矢量发动机的整机集成 253
8.2.2 推力矢量发动机的性能匹配设计与验证 255
8.2.3 发动机推力矢量控制系统设计与验证 256
8.3 推力矢量技术的飞发综合设计与验证 258
8.3.1 推力矢量技术验证飞机的系统集成 258
8.3.2 推力矢量技术对飞发工作包线的拓展 262
本章小结 264
参考文献 265
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