本書系統(tǒng)、全面地介紹了航空燃氣渦輪發(fā)動機原理相關的知識, 包括氣動熱力學基礎理論與計算方法、發(fā)動機的力學原理和能量轉(zhuǎn)換原理、熱力循環(huán)分析、總體性能計算方法、穩(wěn)態(tài)與過渡態(tài)特性及其獲取方法、發(fā)動機安裝阻力等使用特性、共同工作機理與控制規(guī)律、新概念發(fā)動機的基本原理與關鍵技術等。重點以渦噴和渦扇發(fā)動機為例給出了設計點性能計算、循環(huán)分析和非設計點特性計算建模的實例。為了方便讀者學習, 書中提供了思考題。
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目錄
叢書序
前言
第1章 航空推進系統(tǒng)的理論基礎 1
1.1 氣動熱力學的理論基礎 001
1.1.1 氣體的狀態(tài)方程、聲速與馬赫數(shù) 001
1.1.2 氣體的總溫總壓 002
1.1.3 總參數(shù)表示的流量公式 003
1.1.4 氣體流動的能量守恒方程 003
1.1.5 氣體流動的動量方程 004
1.1.6 變比熱法 004
1.1.7 有效熱值法 007
1.1.8 相似理論簡介 009
1.2 渦輪發(fā)動機的部件基礎 011
1.2.1 大氣參數(shù) 011
1.2.2 進氣道 013
1.2.3 風扇和壓氣機 019
1.2.4 主燃燒室 023
1.2.5 渦輪 025
1.2.6 外涵道 028
1.2.7 混合室 029
1.2.8 加力燃燒室 030
1.2.9 尾噴管 033
1.3 渦輪發(fā)動機的熱力循環(huán) 040
1.3.1 渦噴發(fā)動機的熱力循環(huán) 040
1.3.2 渦扇發(fā)動機的熱力循環(huán) 048
1.3.3 渦軸/渦槳發(fā)動機的熱力循環(huán) 050
習題 051
第2章 航空燃氣渦輪發(fā)動機的類型與性能參數(shù)60
2.1 渦輪發(fā)動機的基本結構、功能與用途 061
2.1.1 渦輪噴氣發(fā)動機 062
2.1.2 渦輪風扇發(fā)動機 064
2.1.3 渦輪螺旋槳發(fā)動機 067
2.1.4 渦輪軸發(fā)動機 068
2.1.5 渦輪槳扇發(fā)動機 068
2.1.6 其他類型的航空燃氣渦輪發(fā)動機 069
2.2 渦輪發(fā)動機的基本工作原理 071
2.2.1 渦噴發(fā)動機與活塞式發(fā)動機的對比 071
2.2.2 渦噴發(fā)動機的力學原理 071
2.2.3 航空燃氣渦輪發(fā)動機原理的主要研究范圍 075
2.3 渦輪發(fā)動機的性能參數(shù) 076
2.3.1 渦噴、渦扇發(fā)動機的性能參數(shù) 076
2.3.2 渦軸、渦槳發(fā)動機的性能參數(shù) 077
2.3.3 渦輪發(fā)動機性能參數(shù)的發(fā)展趨勢 078
2.4 渦輪發(fā)動機的推力和功率 081
2.4.1 渦噴發(fā)動機的推力公式 081
2.4.2 其他類型的渦輪發(fā)動機推力公式 086
2.4.3 渦軸、渦槳發(fā)動機功率 087
2.5 渦輪發(fā)動機的能量轉(zhuǎn)換和效率 088
2.5.1 渦輪發(fā)動機的熱效率 088
2.5.2 渦噴、渦扇發(fā)動機的推進效率 088
2.5.3 渦噴、渦扇發(fā)動機的總效率 089
2.5.4 關于能量與動量（力）的關系 089
2.5.5 關于能量的量級 094
習題 095
第3章 航空燃氣渦輪發(fā)動機設計點性能計算 100
3.1 渦輪發(fā)動機的設計點 100
3.2 設計點性能計算的假設 101
3.3 渦輪發(fā)動機設計點的性能計算步驟 102
3.3.1 單軸渦噴發(fā)動機設計點性能的平均比熱計算過程 102
3.3.2 單軸渦噴發(fā)動機設計點性能的變比熱計算過程 107
3.3.3 雙軸混排渦扇發(fā)動機設計點性能的平均比熱計算過程 112
3.3.4 雙軸混排渦扇發(fā)動機設計點性能的變比熱計算過程 123
3.4 渦輪發(fā)動機的循環(huán)分析 134
3.4.1 渦噴發(fā)動機的循環(huán)分析 135
3.4.2 渦噴發(fā)動機的敏感性分析 139
3.4.3 渦扇發(fā)動機的循環(huán)分析 140
3.4.4 渦扇發(fā)動機的敏感性分析 145
3.4.5 渦軸發(fā)動機的循環(huán)參數(shù)對性能參數(shù)的影響分析 148
3.5 渦扇發(fā)動機技術參數(shù)的選擇 150
3.5.1 渦扇發(fā)動機技術參數(shù)的限制值 150
3.5.2 渦扇發(fā)動機技術參數(shù)的發(fā)展趨勢 153
習題 155
第4章 航空燃氣渦輪發(fā)動機部件的共同工作和控制規(guī)律 161
4.1 非設計點特性與共同工作 161
4.2 獲得壓氣機特性圖的試驗方法 161
4.3 壓氣機的簡單匹配機理——壓氣機與節(jié)流閥的“共同工作” 164
4.3.1 壓氣機與節(jié)流閥的“簡單匹配”165
4.3.2 壓氣機與節(jié)流閥的“復雜匹配”170
4.4 定幾何單軸渦噴發(fā)動機部件的共同工作 173
4.4.1 共同工作方程 174
4.4.2 共同工作方程組 185
4.5 其他類型渦輪發(fā)動機的共同工作方程（組）189
4.5.1 雙軸渦噴發(fā)動機 189
4.5.2 混排渦扇發(fā)動機 191
4.5.3 分排渦扇發(fā)動機 194
4.5.4 渦軸、渦槳、槳扇發(fā)動機 196
4.6 渦輪發(fā)動機的控制規(guī)律 197
4.6.1 關于控制規(guī)律 197
4.6.2 單軸渦噴發(fā)動機的電子計算機控制簡介 198
4.6.3 單軸渦噴發(fā)動機的最大狀態(tài)控制規(guī)律 199
4.6.4 單軸渦噴發(fā)動機的巡航狀態(tài)控制規(guī)律 203
4.6.5 單軸渦噴發(fā)動機加力狀態(tài)控制規(guī)律 204
4.6.6 其他渦輪發(fā)動機的最大狀態(tài)控制規(guī)律 207
習題 214
第5章 航空燃氣渦輪發(fā)動機特性 221
5.1 渦輪發(fā)動機特性 222
5.1.1 渦輪發(fā)動機特性的定義 222
5.1.2 特性計算的目的 222
5.1.3 渦輪發(fā)動機特性函數(shù)定義 222
5.2 變比熱渦輪發(fā)動機特性計算基礎 223
5.2.1 部件特性圖 223
5.2.2 多元插值法 227
5.2.3 比例系數(shù)（耦合系數(shù)） 227
5.2.4 改善牛頓法的收斂性 228
5.3 渦噴、渦扇發(fā)動機的速度特性 232
5.3.1 渦噴發(fā)動機的速度特性 232
5.3.2 雙軸混排渦扇發(fā)動機的速度特性 239
5.4 渦噴、渦扇發(fā)動機的高度特性 244
5.4.1 渦噴發(fā)動機的高度特性 244
5.4.2 渦扇發(fā)動機的高度特性 245
5.5 渦噴、渦扇發(fā)動機的溫度特性 247
5.5.1 渦噴發(fā)動機的溫度特性 247
5.5.2 渦扇發(fā)動機的溫度特性 249
5.6 渦噴、渦扇發(fā)動機的節(jié)流特性 250
5.6.1 渦噴發(fā)動機的節(jié)流特性 250
5.6.2 渦扇發(fā)動機的節(jié)流特性 250
5.7 渦輪發(fā)動機特性獲取的試驗方法 250
5.7.1 幾何相似 250
5.7.2 流動相似 251
5.7.3 航空燃氣渦輪發(fā)動機的相似工作狀態(tài) 253
5.7.4 發(fā)動機的組合相似參數(shù) 256
5.7.5 發(fā)動機地面試車性能參數(shù)的換算 258
5.8 渦輪發(fā)動機的加、減速特性 261
5.8.1 加、減速特性計算方法 261
5.8.2 加、減速過程的控制規(guī)律設計方法 267
5.9 渦輪發(fā)動機的起動特性 270
習題 273
第6章 航空燃氣渦輪發(fā)動機使用特性 276
6.1 飛行包線與渦輪發(fā)動機的工作包線 276
6.1.1 戰(zhàn)斗機用渦輪發(fā)動機 276
6.1.2 客機/運輸機用渦輪發(fā)動機 278
6.1.3 起動包線 278
6.2 進氣道與渦輪發(fā)動機的匹配 279
6.2.1 進氣道與發(fā)動機流量匹配 280
6.2.2 進氣道與發(fā)動機的流場匹配 286
6.2.3 超聲速進氣道安裝阻力 290
6.3 使用環(huán)境對渦輪發(fā)動機性能的影響 295
6.3.1 大氣溫度對發(fā)動機性能的影響 295
6.3.2 大氣濕度對發(fā)動機性能的影響 295
6.3.3 雷諾數(shù)對發(fā)動機性能的影響 296
6.3.4 引氣和功率提取對發(fā)動機性能的影響 296
6.4 不同飛行器對發(fā)動機的使用特性要求 297
6.4.1 軍用飛機對渦輪發(fā)動機的要求 297
6.4.2 民航飛機對渦輪發(fā)動機的要求 300
習題 307
第7章 新概念發(fā)動機 310
7.1 帶升力風扇的渦扇發(fā)動機 310
7.1.1 基本概念 310
7.1.2 工作原理及結構 310
7.1.3 工作過程 312
7.1.4 關鍵技術 314
7.2 變循環(huán)發(fā)動機 315
7.2.1 基本概念 315
7.2.2 分類及定義 315
7.2.3 性能優(yōu)勢 317
7.3 渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機 319
7.3.1 需求 319
7.3.2 基本原理 320
7.3.3 結構/組成 321
7.3.4 關鍵技術 323
7.3.5 發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 324
7.4 超燃沖壓發(fā)動機 326
7.4.1 需求 326
7.4.2 基本原理 327
7.4.3 結構/組成 328
7.4.4 關鍵技術 329
7.4.5 發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 331
7.5 脈沖爆震渦輪發(fā)動機 334
7.5.1 基本概念 334
7.5.2 分類及定義 335
7.5.3 原理及優(yōu)勢 337
7.5.4 關鍵技術 341
7.6 分布式混合推進系統(tǒng) 341
7.6.1 背景 341
7.6.2 基本原理 343
7.6.3 結構/組成 344
7.6.4 關鍵技術 345
7.6.5 發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 347
7.7 其他新概念發(fā)動機和技術 348
7.7.1 齒輪傳動渦扇發(fā)動機 348
7.7.2 智能發(fā)動機 349
7.7.3 波轉(zhuǎn)子增壓循環(huán)發(fā)動機 351
7.7.4 核能發(fā)動機 354
7.7.5 離子風推進技術 354
7.7.6 航空燃氣渦輪發(fā)動機中的新技術 354
習題 365
參考文獻 367
主要符號表 369
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