航空發(fā)動機整機振動問題嚴重影響現役飛機的飛行可靠性和安全性，也制約著在研發(fā)動機的研制目標和周期。在發(fā)動機結構可靠性的故障中，整機振動方面的故障占相當高的比例。
《航空燃氣渦輪發(fā)動機振動抑制容差設計》針對現代航空發(fā)動機在研制、生產和使用過程中，裝配狀態(tài)和載荷環(huán)境變化等非確定性因素對整機振動特性的影響，將非確定性分析方法引入航空發(fā)動機整機振動設計和分析中，對結構系統(tǒng)的非連續(xù)及其對航空發(fā)動機整機振動特性的影響進行了理論研究，構建出包括結構系統(tǒng)界面接觸狀態(tài)、連接結構力學特性、轉子結構系統(tǒng)振動特性的非確定容差設計理論方法。通過系統(tǒng)研究典型航空發(fā)動機及其轉子結構、支承剛度、連接剛度、不平衡量和不同心等結構力學特征參數的分布特性及其對整機振動特性的影響規(guī)律，為現代先進航空發(fā)動機整機動力學設計和控制裝配過程引發(fā)的整機振動問題提供了新的解決方案。
《航空燃氣渦輪發(fā)動機振動抑制容差設計》是在國家重大基礎研究項目、預研項目、型號研制和國家自然基金的支持下，在多年研究成果的基礎上將具有普適性的先進設計理念、設計理論、設計方法結合工程應用編寫而成的。
《航空燃氣渦輪發(fā)動機振動抑制容差設計》的使用對象是航空宇航推進理論與工程學科的本科生、研究生和具有一定專業(yè)知識的科技工作者。
航空燃氣渦輪發(fā)動機（簡稱航空發(fā)動機）是一種結構復雜、載荷惡劣、環(huán)境多變的旋轉機械。為了滿足“輕質重載”的設計要求，其結構系統(tǒng)一般是由不同構形和材料的構件通過界面連接組成的。隨著結構負荷的不斷提高，在工作過程中，結構系統(tǒng)的界面接觸狀態(tài)隨著載荷的變化而發(fā)生變化，并使其力學特性表現出一定的分散性。為了有效控制整機結構系統(tǒng)動力學特性在使用過程中的變化區(qū)間，需要在設計、裝配和調試過程中確定關鍵特征參數并進行綜合平衡，即容差設計。
本書針對航空發(fā)動機結構系統(tǒng)的界面連接特征和不同工作載荷環(huán)境下的力學特性，深入分析了結構特征、力學特性和損傷失效之間的內在關聯(lián)性：系統(tǒng)介紹了航空發(fā)動機結構系統(tǒng)的振動抑制容差設計的概念和基本理論方法；重點講述了界面連接結構系統(tǒng)在復雜多變載荷環(huán)境下的動力學特性區(qū)間分布特點，以及結構系統(tǒng)動力學特性的容差設計方法。
隨著現代航空發(fā)動機的發(fā)展，對結構系統(tǒng)可靠性的要求不斷提高，呈現出多目標、多參數及區(qū)間分布等特點，從而使結構系統(tǒng)設計和優(yōu)化的復雜性加大。研究表明，以“降低結構系統(tǒng)力學性能對載荷環(huán)境影響因素的敏感度”為核心思想的穩(wěn)健設計，可以有效降低結構系統(tǒng)力學性能的分散性，適合建立影響因素眾多且復雜的力學模型，并具有優(yōu)化設計與試驗驗證相結合，以及節(jié)約資源和降低成本的優(yōu)勢。因此，針對航空發(fā)動機中由眾多不同材料和構形的構件組成的復雜結構系統(tǒng)，建立整機結構系統(tǒng)振動抑制容差設計方法，對于現代高負荷、高效率、高可靠性航空發(fā)動機結構系統(tǒng)設計具有重要意義。
劉永泉，博士，研究員，博士生導師，現任中國航空發(fā)動機集團專職型號總師，中國航發(fā)沈陽發(fā)動機研究所總設計師、科技委主任，享受國務院政府特殊津貼。長期從事航空發(fā)動機研制、先進技術預研和基礎研究工作。作為我國航空發(fā)動機領域的技術專家和領軍人物，擔任國家多個重點型號總設計師，國家“兩機”重大專項多個重點項目技術負責人。獲國家技術發(fā)明獎1項，省部級科技進步獎6項，授權發(fā)明專利35項，發(fā)表論文30余篇，出版著作5部。
洪杰，1965年11月生，北京航空航天大學教授，博士生導師。1990年考入北京航空航天大學并被教育部選送俄羅斯中央動力研究院（CIAM）聯(lián)合培養(yǎng)攻讀博士學位，1996年1月獲工學博士學位并在北京航空航天大學任教。教育部跨世紀優(yōu)秀人才，北京市教學名師，主講的“航空燃氣渦輪發(fā)動機結構設計”被評為國家精品在線開發(fā)課程和首批***本科課程。長期從事航空發(fā)動機結構系統(tǒng)及動力學研究，近年來，承擔“兩機”等多項國家重大基礎研究項目，發(fā)表論文200余篇，培養(yǎng)博士40余名，碩士100余名。
馬艷紅，北京航空航天大學教授，博士生導師，北京市高等學校青年教學名師。1994年考入北京航空航天大學攻讀本科、碩士和博士研究生，2005年12月留校任教，2011年受國家留學基金委委派在美國密歇根大學作訪問學者1年。曾獲寶鋼教育獎的優(yōu)秀教師獎、北京青年教師教學基本功比賽一等獎和教案獎。主要從事航空發(fā)動機結構系統(tǒng)動力學與穩(wěn)健性、新型阻尼材料／智能結構與振動控制研究，現任某國家重點型號“整機結構系統(tǒng)及動力學支攆團隊”核心專家，承擔國家自然科學基金、“兩機”等多項國家重大基礎研究項目，曾獲國防科技進步二等獎。
第1章 結構系統(tǒng)與整機振動
1.1結構系統(tǒng)及其損傷失效
1.1.1結構與結構系統(tǒng)
1.1.2結構系統(tǒng)特征描述
1.1.3結構系統(tǒng)損傷失效
1.2結構系統(tǒng)非連續(xù)性與非確定性
1.2.1結構系統(tǒng)非連續(xù)性
1.2.2結構系統(tǒng)參數非確定性
1.3結構系統(tǒng)穩(wěn)健性
1.3.1連接界面損傷
1.3.2連接結構力學特性
1.3.3結構系統(tǒng)振動特性
1.4本章小結
第2章結構非連續(xù)性與力學特性穩(wěn)健性
2.1連接界面與損傷
2.1.1連接界面
2.1.2界面損傷
2.2連接結構穩(wěn)健性
2.2.1非連續(xù)梁彎曲剛度及力學模型
2.2.2連接界面阻尼模型與能量耗散特性
2.2.3連接界面變形及力學效應
2.3轉子系統(tǒng)穩(wěn)健性
2.3.1力學特征參數
2.3.2固有振動特性
2.3.3振動響應特性
2.4本章小結
第3章 結構系統(tǒng)力學特性區(qū)間分析方法
3.1區(qū)間數與區(qū)間數運算
3.1.1區(qū)間數學基本概念
3.1.2區(qū)間運算規(guī)則
3.1.3區(qū)間擴張問題
3.1.4工程算例
3.2子區(qū)間組合法及應用
3.2.1子區(qū)間組合法
3.2.2轉子結構系統(tǒng)動力特性計算流程
3.2.3工程算例
3.3轉子系統(tǒng)振動特性區(qū)間分析
3.3.1固有特性區(qū)間分析
3.3.2穩(wěn)態(tài)響應區(qū)間分析
3.3.3瞬態(tài)響應區(qū)間分析
3.4本章小結
第4章結構系統(tǒng)力學特性容差設計方法
4.1基本概念
4.2響應面法
4.2.1響應面(試驗設計)確定
4.2.2多項式響應面模型
4.2.3雙響應面模型
4.2.4轉子系統(tǒng)臨界轉速優(yōu)化設計(算例)
4.3容差模型法
4.3.1容差分析原理
4.3.2容差模型建立方法
4.3.3容差模型的解法
4.3.4容差模型法優(yōu)化轉子動力學設計(算例1)
4.3.5容差模型法優(yōu)化接觸特性設計(算例2)
4.4本章小結
第5章 轉子連接結構及其力學特性穩(wěn)健設計
5.1典型轉子連接結構
5.1.1剛性轉子
5.1.2柔性轉子
5.2法蘭—螺栓連接結構穩(wěn)健設計
5.2.1穩(wěn)健設計方法
5.2.2鼓筒輪盤螺栓連接
5.2.3鼓筒錐殼螺栓連接
5.2.4錐殼輪盤螺栓連接
5.3套齒連接結構穩(wěn)健設計
5.3.1套齒連接結構剛度損失機理
5.3.2渦輪盤軸套齒連接結構
5.3.3渦輪壓氣機轉子套齒連接結構
5.4止口連接結構穩(wěn)健設計
5.4.1連接界面受力狀態(tài)分析
5.4.2穩(wěn)健設計方法
5.4.3穩(wěn)健設計范例
5.5本章小結
第6章轉子結構系統(tǒng)振動特性穩(wěn)健設計
6.1轉子—支承結構系統(tǒng)剛度特性
6.1.1兩支點轉子系統(tǒng)
6.1.2三支點轉子系統(tǒng)
6.1.3懸臂支承轉子系統(tǒng)
6.2轉子系統(tǒng)的臨界轉速敏感度及分散度
6.2.1兩支點轉子系統(tǒng)
6.2.2三支點轉子系統(tǒng)
6.2.3雙轉子系統(tǒng)
6.3轉子結構系統(tǒng)振動響應容差設計
6.3.1兩支點轉子系統(tǒng)
6.3.2多支點轉子系統(tǒng)
6.3.3雙轉子系統(tǒng)
6.4本章小結
第7章整機振動容差控制技術
7.1靜子支承同心度容差控制技術
7.1.1定義
7.1.2誤差來源與計算模型
7.1.3測量與控制技術
7.1.4容差控制效果
7.1.5本節(jié)小結
7.2轉子堆疊優(yōu)化技術
7.2.1定義
7.2.2誤差來源與計算模型
7.2.3測量與控制技術
7.2.4容差控制效果
7.2.5本節(jié)小結
7.3轉子不平衡量優(yōu)化技術
7.3.1定義
7.3.2誤差來源與計算模型
7.3.3測量與控制技術
7.3.4容差控制效果
7.3.5本節(jié)小結
7.4本章小結
附錄轉子不平衡量分布特征
參考文獻
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