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内容简介
本书是一本为工科院校高年级学生和研究生编写的航空涡轮发动机设计的教科书，它是按教授设计课程的特殊要求编排的。全书分为两篇及一个附录。第一篇为发动机循环设计，主要介绍设计过程、飞机/发动机系统的约束条件分析、任务分析、设计点和非设计点的循环分析以及安装性能；第二篇为发动机部件设计，主要涉及叶轮机、燃烧系统和进气道/尾喷管等部件。附录中给出发动机的设计公式及设计实例。
本书可供工科院校航空发动机专业高年级学生和研究生，以及从事航空发动机专业及相关专业的工程技术人员阅读。
目录
- 符号表
第一篇 发动机循环设计
第一章 设计过程
1.1 引言
1.2 设计是各种各样的
1.3 需求
1.4 我们的途径
1.5 道路已铺平
1.6 设计过程图
1.7 计量单位
1.8 标准大气条件
1.9 可压缩流函数
1.10 展望
1.11 招标书举例
1.12 任务术语
第二章 飞机/发动机系统的约束条件分析
2.1 概念
2.2 设计手段
2.2.1 情况1：水平等速巡航
2.2.2 情况2：等速爬升
2.2.3 情况3：水平等速盘旋
2.2.4 情况4：水平加速
2.2.5 情况5：当TSL＞＞（D＋R）时的起飞滑跑（SG）
2.2.6 情况6：起飞滑跑（SG）
2.2.7 情况7：制动滑跑（SB）
2.2.8 情况8：实用升限
2.3 约束条件分析的初步估算
2.3.1 空气动力学
2.3.2 推进器
2.3.3 重量比
2.4 约束条件分析举例
2.4.1 约束条件边界分析
2.4.2 空战战斗机设计点的选择
2.4.3 AAF约束条件边界的全过程计算
2.4.3.1 任务航段1-2：起飞
2.4.3.2 任务航段6-7和8-9：超音速突防和脱离冲刺
2.4.3.3 任务航段7-8：作战盘旋1
2.4.3.4 任务航段7-8：作战盘旋2
2.4.3.5 任务航段7-8：水平加速
2.4.3.6 任务航段13-14：着陆
2.4.3.7 最大马赫数
第三章 任务分析
3.1 概念
3.2 设计手段
3.2.1 情况1：等速爬升
3.2.2 情况2：水平加速
3.2.3 情况3：爬升和加速
3.2.4 情况4：起飞加速
3.2.5 情况5：水平等速巡航
3.2.6 情况6：水平等速盘旋
3.2.7 情况7：最佳巡航马赫数和高度
3.2.8 情况8：待机
3.2.9 情况9：暖机
3.2.10 情况10：起飞抬前轮
3.2.11 情况11：等能量高度机动
3.2.12 计算WTO
3.3 飞机重量和燃油消耗数据
3.3.1 飞机空重比
3.3.2 安装耗油率
3.4 示范性任务分析
3.4.1 重量比分析
3.4.2 WTO，TSL和S的确定
3.4.3 第一次重算
3.4.4 AAF的全重量比计算
3.4.4.1 任务航段1-2：暖机和起飞
3.4.4.2 任务航段2-3：加速和爬升
3.4.4.3 任务航段3-4：亚音速巡航爬升
3.4.4.4 任务航段4-5：下降
3.4.4.5 任务航段5-6：作战空中巡逻
3.4.4.6 任务航段6-7：超音速突防
3.4.4.7 任务航段7-8：作战
3.4.4.8 投放消耗品
3.4.4.9 任务航段8-9：脱离冲刺
3.4.4.10 任务航段9-10：最小时间爬升
3.4.4.11 任务航段10-11：亚音速巡航爬升
3.4.4.12 任务航段11-12：下降
3.4.4.13 任务航段12-13：待机
3.4.4.14 任务航段13-14：下降和着陆
3.4.4.15 最少燃油爬升路线
第四章 发动机选择：设计点循环分析
4.1 概念
4.2 设计手段
4.2.1 截面的编号
4.2.2 总参数比
4.2.3 质量流量
4.2.4 部件效率
4.2.5 假设
4.2.6 发动机性能分析
4.2.7 计算输入和输出
4.3 寻求有希望的解
4.3.1 非安装耗油率
4.3.2 非安装单位推力
4.3.3 设计点与非设计点对比
4.3.4 混合器的影响
4.3.5 好消息
4.4 设计点循环分析举例
4.4.1 选择合适的设计点参数的范围
4.4.2 部件设计点性能参数
4.4.3 结果分析
4.4.3.1 0.9M/43000英尺下的BCM/BCA亚音速巡航爬升
4.4.3.2 1.5M/30000英尺下的超音速突防和脱离冲刺
4.4.3.3 1.2M/30000英尺下的超音速加速
4.4.4 综合结果——设计选择的范围
4.4.5 敏感性分析
第五章 发动机选择：非设计点循环分析
5.1 概念
5.2 设计手段
5.2.1 非设计点问题
5.2.2 假设
5.2.3 基准和质量流量参数（MFP）
5.2.4 高压涡轮和冷却气的混合器——非设计点性能
5.2.5 部件性能分析
5.2.6 迭代求解方案
5.2.7 计算的输入和输出
5.3 部件特性
5.3.1 无因次的和换算的性能参数
5.3.2 风扇和压气机特性图
5.3.3 燃烧特性图
5.3.4 涡轮特性图
5.3.5 部件匹配
5.3.6 非设计点程序的估算
5.4 示范性发动机的选择：非设计点循环分析
5.4.1 关键飞行状态
5.4.2 任务油耗
5.4.3 开始
5.4.4 基线发动机
5.4.5 搜索
5.4.6 AAF发动机：工作包线和非设计点性能
5.4.7 第二次重算
第六章 确定发动机尺寸：安装性能
6.1 概念
6.2 设计手段
6.2.1 亚音速进气道阻力
6.2.2 超音速进气道阻力
6.2.3 尾喷管阻力
6.2.4 确定进气道截面
6.2.5 确定尾喷管尺寸
6.3 发动机尺寸确定的举例
6.3.1 用于确定尺寸的关键任务
6.3.2 发动机台数
6.3.3 A100发动机的需用与可用推力比
6.3.3.1 进气道和尾喷管参数——A100发动机
6.3.3.2 安装损失——A100发动机
6.3.4 对A95和A94.5发动机的估算
6.4 AAF发动机性能
6.4.1 AAF发动机的安装性能
6.4.2 最后的重算
6.4.3 发动机非安装性能简介
第二篇 发动机部件设计
第七章 发动机部件设计：总体参数及界面参数
7.1 概念
7.2 设计手段
7.2.1 总温和总压
7.2.2 换算质量流量
7.2.3 静压、静温和速度
7.2.4 一维流面积（环形面积）
7.2.5 流路内作用到部件上的力
7.3 发动机系统的设计
发动机静止构件
轴和轴承
润滑系统
燃油系统
冷却及引气
起动
小结
7.4 举例发动机的总体和界面参数
7.4.1 发动机设计气流参数
7.4.2 预估的部件性能
7.4.3 部件工作线
第八章 发动机部件设计：旋转叶轮机械
8.1 概念
8.2 设计手段
8.2.1 风扇和压气机气动力学
重复级，重复叶片排，平均半径设计
扩散因子
轴向变化（多级）
径向变化（自由涡流动）
8.2.2 涡轮气动力学
轴向排气，等轴向速度，平均半径级设计
涡轮设计的其他考虑
8.2.3 发动机寿命
转子叶片离心应力
缘板厚度（WDR）
均匀应力的盘
盘的扭应力（τD）
盘的热应力
叶片展弦比
8.3 发动机部件设计举例：旋转叶轮机械
8.3.1 风扇设计——AAF发动机
8.3.2 高压涡轮设计——AAF发动机
8.3.3 高压压气机设计——AAF发动机
8.3.4 低压涡轮设计——AAF发动机
8.3.5 结束语
第九章 发动机部件设计：燃烧系统
9.1 概念
9.1.1 燃烧过程
9.1.2 点火
9.1.3 燃烧稳定性
9.1.4 长度的确定
9.1.5 燃烧系统总压比估计
9.1.6 扩压器
9.1.7 燃油
9.2 设计手段——主燃烧室
9.2.1 类型
9.2.2 主燃烧室部件
9.2.3 空气的分配和冷却空气
9.2.4 性能参数
燃烧效率
总的总压损失
出口温度分布
点火
9.2.5 主燃烧室设计参数
9.3 设计手段——加力燃烧室
9.3.1 引言
9.3.2 加力燃烧室部件
扩压器
燃油喷射、雾化和蒸发
点火
火焰稳定
多火焰稳定器的排列
火焰传播
加力燃烧室衬筒
总压损失
9.3.3 加力燃烧室设计参数
9.4 发动机部件设计举例：燃烧系统
9.4.1 主燃烧室设计——AAF发动机
9.4.2 加力燃烧室设计——AAF发动机
9.4.3 结束语
第十章 发动机部件设计：进气道和尾喷管
10.1 概念
10.2 进气道
10.2.1 引言
10.2.2 设计手段——亚音速进气道
进气道总压比（πd）
确定进气道尺寸——喉部直径（πth）
飞机姿态和侧风的影响
进气道气流畸变
进气道阻力和发动机熄火阻力
发动机舱和干扰阻力
扩压段
零飞行速度
10.2.3 设计手段——超音速进气道
进气道类型
总压恢复系数（ηR）
外压气式进气道举例（第一部分）
质量流量特性
附面层控制
进气道设计和尺寸确定
外压式进气道举例（第二部分）
进气道-飞机机体相互干扰对进气道畸变的影响
亚音速扩压段
现有进气道设计举例
兴唇口进气道的气流分离
10.3 尾喷管
10.3.1 喷管类型
10.3.2 喷管功能
发动机反压控制
尾喷管面积比
反推力和矢量推力
10.3.3 设计手段——尾喷管
总压损失
喷管的各种系数
预测的非设计性能
10.4 发动机部件设计举例：进气道和尾喷管
10.4.1 进气道设计——AAF发动机
10.4.2 尾喷管设计——AAF发动机
10.4.3 结束语
附录
附录A．单位和换算系数
气体常数与比热的名义值
附录B．标准大气特性
附录C．可压缩流函数
γ＝1.4
γ＝1.33
γ＝1.3
附录D．等截面混合器分析
结果举例
方程汇总——等截面混合器
附录E．混排式涡轮风扇发动机设计点循环分析方程
附录F．混排式涡轮风扇发动机非设计点循环分析方程
附录G．大涵道比涡扇发动机
设计点分析
大涵道比涡扇发动机设计点循环分析方程汇总
设计点结果举例
最佳涵道比（α*）
设计点结果举例——最佳涵道比
非设计点分析
大涵道比涡扇发动机非设计点循环分析方程汇总
非设计点结果举例
附录H．涡桨发动机
设计点分析
涡桨发动机设计循环分析方程汇总
设计点结果举例
低压涡轮的最佳总温比（τtL）*）
设计点结果举例——最佳τtL
非设计点分析
涡桨发动机非设计循环分析方程汇总
非设计点结果举例
附录I．螺旋桨设计手段
螺旋桨动量和激盘理论
螺旋桨桨叶基元或分层理论
径向变化
实际螺旋桨特性
结构设计
变速与恒速对比
涡桨发动机循环性能特性
附录J．冲压发动机
设计点分析
冲压发动机设计点循环分析方程汇总
设计点结果举例
非设计点分析
冲压发动机非设计点循环分析方程汇总
非设计点结果举例
附录K．材料特性实例
2124铝合金
6246钛合金
INCONEL 601
Hastelloy X
MAR-M509
Rene 80
Mimonic 105
参考文献
京公网安备 11010102004214号