航空发动机工程通论

图书标准信息

• 作者 甘晓华 薛洪涛 雷友锋 编著
• 出版社 北京理工大学出版社
• 出版时间 2021-12
• 版次 1
• ISBN 9787576301335
• 定价 188.00元
• 装帧 精装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 439页
• 字数 600千字

【内容简介】

航空发动机被誉为“工业皇冠上的明珠”，也是制约我国民航事业、国防装备建设的主要“瓶颈”，是当前国家重点发展的高技术领域。
  目前我国高校中的航空发动机专业教科书中，通常设有航空叶轮机原理、航空发动机结构与强度、燃烧与传热、控制等专业基础课程，能为大学生或研究生毕业后从事专业研究或技术工作打下坚实基础。但是，对于航空发动机的系统工程师、总设计师或高级技术管理人员来说，还需要掌握航空发动机从总体到各部件（子系统）的“全系统”知识，尤其是工程发展过程中涉及从用户需求、产品概念、设计、试验、制造、使用等各环节的“全过程”相关知识。
  因此，本书力图提供航空发动机整个工程发展全过程所涉及的基本要求、程序、理论、方法和途径，以及为理解这些所需要的航空发动机全系统的基本知识，即：全系统全过程“两全”知识，本书适合有一定航空发动机专业知识的高年级本科生或研究生、相关技术人员以及管理人员。目前尚缺少类似的专著，本书能够起到填补空白、引领领域发展的作用。

【作者简介】

甘晓华，航空发动机专业，博士，中国工程院院士。任中国航空学会副理事长、学术委员会主任委员和动力分会主任委员；长期从事航空发动机发展、技术研究和管理工作，主持航空发动机多项基础研究和关键技术研发，提升飞机发动机使用性能和寿命，并用于航天技术领域；作为完成人，获国家科技进步二等奖4项，2009年被评为“全国杰出专业技术人才”，2012年被评为“全国优秀科技工作者”。

薛洪涛，航空发动机专业，硕士，副研究员。长期从事航空发动机发展和技术研究。在航空发动机发展全流程、型号研制综合论证，以及发动机燃烧、控制、使用维护、故障诊断等领域具有丰富研究经历；获省部级科技进步一等奖2项、二等奖5项。

雷友锋，航空发动机专业，博士，正高级工程师，曾任航空动力系统研究室主任。长期从事航空发动机发展和技术研究，在航空动力发展、型号综合论证、结构强度、全寿命管理等技术方面具有丰富研究经历；获省部级科技进步一等奖1项、二等奖8项。

【目录】

第1章 航空发动机概述001

1.1 航空发动机的发展历程001

1.1.1 活塞式发动机001

1.1.2 燃气涡轮发动机003

1.2 涡喷涡扇发动机概述007

1.2.1 组成与工作机理007

1.2.2 发动机性能评定009

1.2.3 发动机划代011

1.3  涡轴涡桨发动机概述014

1.3.1 结构形式和工作特点014

1.3.2 评定性能的指标018

参考文献021

第2章 燃气涡轮发动机原理023

2.1 产生推力的原理023

2.2 热力循环和效率024

2.3 不同类型发动机的热力循环026

2.3.1 涡轮喷气发动机026

2.3.2 涡轮风扇发动机028

2.3.3 涡轮螺旋桨、桨扇和涡轴发动机030

2.3.4 加力涡喷发动机031

2.3.5 几种发动机推进效率的比较031

2.4 进气道033

2.4.1 进气道的类型034

2.4.2 进气道的性能参数037

2.5 风扇和压气机040

2.5.1 压气机的分类040

2.5.2 压气机的工作原理042

2.5.3 压气机的主要性能参数046

2.5.4 压气机系统性能046

2.6 燃烧室047

2.6.1 燃烧室的类型048

2.6.2 燃烧室的工作过程048

2.6.3 燃烧室的主要性能参数051

2.6.4 燃烧室特性052

2.6.5 加力燃烧室053

2.7 涡轮054

2.7.1 涡轮的工作原理055

2.7.2 涡轮的主要性能参数056

2.7.3 涡轮特性057

2.8 喷管058

2.8.1 喷管类型058

2.8.2 喷管性能059

2.8.3 其他功能062

2.9 压气机与涡轮共同工作063

参考文献065

第3章 航空发动机的主要构成068

3.1 压气机（风扇）068

3.1.1 离心式压气机069

3.1.2 轴流式压气机070

3.1.3 材料074

3.2 燃烧室074

3.2.1 单管燃烧室075

3.2.2 环管燃烧室075

3.2.3 环形燃烧室076

3.2.4 材料077

3.3 涡轮077

3.3.1 导向器叶片077

3.3.2 涡轮盘078

3.3.3 涡轮工作叶片078

3.3.4 材料080

3.4 加力燃烧室080

3.4.1 扩压器081

3.4.2 供油装置081

3.4.3 点火装置082

3.4.4 火焰稳定器083

3.5 排气系统084

3.5.1 亚声速喷管085

3.5.2 超声速喷管086

3.5.3 喷管变几何结构087

3.5.4 引射喷管087

3.6附件传动088

3.6.1内部齿轮箱089

3.6.2径向传动轴090

3.6.3外部齿轮箱090

3.7润滑系统090

3.7.1滑油箱091

3.7.2滑油散热器091

3.7.3滑油系统的其他装置092

3.8空气系统093

3.8.1冷却094

3.8.2封严096

3.8.3轴承载荷控制098

3.9控制系统099

3.9.1概述099

3.9.2液压机械式控制系统102

3.9.3数字控制系统104

3.10涡轴涡桨发动机的构造特点107

3.10.1燃烧室107

3.10.2自由涡轮109

3.10.3排气装置110

3.10.4减速器110

3.10.5粒子分离装置110

3.10.6红外抑制装置111

3.10.7螺旋桨和调速系统112

参考文献113

第4章 航空发动机研制发展阶段划分及其特点115

4.1国外航空发动机发展的管理理念演变115

4.2航空发动机的研制阶段117

4.2.1需求分析与论证阶段118

4.2.2方案设计阶段119

4.2.3详细设计阶段122

4.2.4试制与验证阶段123

4.2.5生产与服务阶段123

4.3技术成熟度评价方法123

4.3.1基本概念124

4.3.2发展沿革124

4.3.3技术成熟度评价方法124

4.3.4技术成熟度等级评价流程127

4.3.5评价细则128

4.4我国航空发动机全寿命管理概要139

4.4.1预先研究140

4.4.2工程研制141

4.4.3使用发展142

参考文献143

第5章 航空器对动力的需求分析144

5.1概述144

5.2飞机任务分析145

5.2.1飞机任务需求146

5.2.2约束条件分析150

5.2.3分系统性能参数优化选择153

5.2.4分系统性能参数指标的优化迭代155

5.3发动机能力需求与指标体系156

5.3.1任务飞行能力156

5.3.2作战适用能力156

5.3.3环境适应能力156

5.3.4部署与快速出动能力156

5.3.5生存能力157

5.3.6综合保障能力157

5.3.7经济承受能力157

5.4主要技术指标159

5.4.1性能与适用性159

5.4.2环境适应性167

5.4.3结构完整性168

5.4.4战斗生存力170

5.4.5“五性”171

5.4.6经济可承受性172

5.4.7子系统适应性与完整性173

参考文献174

第6章 发动机初步总体设计175

6.1设计点性能分析176

6.1.1目的176

6.1.2设计点循环分析176

6.1.3举例发动机的选择：设计点分析183

6.2非设计点性能分析191

6.2.1目的191

6.2.2分析计算191

6.2.3非设计点循环分析示例193

6.3确定发动机尺寸：安装性能198

6.3.1概念198

6.3.2分析计算199

6.3.3发动机安装性能和终尺寸确定的实例200

6.3.4AAF发动机性能202

6.4小结206

参考文献206

第7章 部件和系统的设计及要求208

7.1主要部件设计208

7.1.1压缩部件208

7.1.2主燃烧室和加力燃烧室214

7.1.3高压涡轮和低压涡轮219

7.1.4喷管224

7.2发动机总体结构设计225

7.2.1结构布局内容225

7.2.2发动机转子支承方案226

7.2.3发动机承力系统228

7.2.4临界转速估算229

7.2.5重量估算229

7.3发动机控制系统231

7.3.1控制系统要求232

7.3.2控制系统设计流程简介234

7.3.3控制系统的发展237

7.4发动机子系统设计239

7.4.1燃油系统239

7.4.2润滑系统241

7.4.3健康管理系统243

7.4.4电气系统245

7.4.5点火系统246

7.4.6起动系统246

7.4.7防冰系统247

7.4.8尾喷管系统247

参考文献248

第8章 航空发动机通用质量特性250

8.1概述250

8.1.1基本概念250

8.1.2“五性”要求分类和主要提出方法252

8.1.3装备“五性”指标体系简介253

8.2可靠性260

8.2.1航空发动机可靠性的重要性260

8.2.2航空发动机可靠性要求和指标体系261

8.2.3航空发动机可靠性设计267

8.2.4发动机故障模式、影响及危害度分析268

8.2.5发动机故障报告、分析和纠正措施系统（FRACARS）268

8.2.6发动机可靠性的检查与评估269

8.2.7发动机研制阶段的可靠性验证试验272

8.2.8发动机使用阶段的可靠性评定273

8.3维修性274

8.3.1维修性的意义274

8.3.2要求和指标275

8.3.3维修技术要求277

8.3.4维修性评估验证278

8.4测试性279

8.4.1要求与指标279

8.4.2测试性评估验证280

8.4.3持续改进280

8.5保障性280

8.5.1要求与指标280

8.5.2保障性验证要求282

8.6环境适应性283

8.6.1发动机整机要求283

8.6.2发动机附件要求289

参考文献290

第9章 航空发动机适航性292

9.1概述292

9.1.1基本概念292

9.1.2适航法规简介293

9.1.3民用航空器适航性工作294

9.1.4国外军用飞机适航性工作296

9.1.5军用飞机与民用飞机适航性比较298

9.2军用飞机适航性300

9.2.1研制阶段适航性主要工作项目300

9.2.2军用飞机适航性要求301

9.2.3军用飞机适航性验证304

9.2.4军用飞机适航审查306

9.3航空发动机适航性308

9.3.1发动机适航法规308

9.3.2某型航空发动机适航审查基础311

9.3.3适航安全性水平314

9.3.4航空发动机适航性设计315

9.3.5某型发动机适航审查符合性方法316

参考文献317

第10章 航空发动机试验鉴定319

10.1试验鉴定的概念和内涵319

10.2试验鉴定的内容和范围320

10.3试验鉴定特点、流程和要求321

10.3.1试验鉴定特点321

10.3.2试验鉴定的流程322

10.3.3试验鉴定的总体要求与主要规范324

10.4国外航空发动机试验鉴定情况328

10.5技术指标验证需求332

10.5.1性能与适用性332

10.5.2环境适应性334

10.5.3结构完整性334

10.5.4战斗生存力335

10.5.5“五性”335

10.5.6经济性336

10.5.7子系统适应性与完整性336

10.6航空发动机试验考核体系337

10.6.1顶层规范验证试验项目337

10.6.2试验考核体系分析341

参考文献350

第11章 航空发动机使用发展352

11.1概念与内涵352

11.2使用发展的作用意义353

11.2.1改进可靠性和耐久性353

11.2.2提高性能和扩大用途353

11.2.3降低成本和费用354

11.3使用维修与监控354

11.3.1飞机维修活动354

11.3.2发动机的维修工作355

11.3.3发动机健康管理357

11.4可靠性增长365

11.4.1定义365

11.4.2可靠性增长的需求365

11.4.3可靠性增长案例分析366

11.4.4可靠性增长的主要做法367

11.5定寿延寿368

11.5.1航空发动机寿命的内涵368

11.5.2常用定寿方法369

11.5.3结论372

11.5.4某型发动机单机延寿案例372

11.6系列化发展374

11.6.1系列化发展的技术途径374

11.6.2CFM 56发动机的系列化发展案例介绍375

11.6.3AЛ-31Ф系列发动机案例介绍378

参考文献380

第12章 航空发动机标准体系382

12.1概述382

12.1.1定义382

12.1.2标准在国家建设中的地位和作用382

12.1.3军用标准化的历史385

12.1.4我国军用标准化概况386

12.1.5国外先进标准390

12.2军用装备标准化管理391

12.2.1型号标准化工作391

12.2.2型号专用规范393

12.2.3标准化程度评价393

12.2.4军用标准的选用和剪裁394

12.3航空发动机标准体系特点394

12.3.1国外航空发动机标准体系分析395

12.3.2国内航空发动机标准体系分析397

参考文献401

第13章 航空发动机技术状态管理402

13.1概述402

13.1.1技术状态管理发展的历史402

13.1.2定义403

13.1.3技术状态管理405

13.2技术状态标识405

13.2.1定义405

13.2.2主要活动405

13.3技术状态控制408

13.3.1概念408

13.3.2原则409

13.3.3工程更改409

13.3.4偏离/超差411

13.3.5接口控制411

13.4技术状态记实411

13.5技术状态审核412

13.5.1定义412

13.5.2人员412

13.5.3地点412

13.5.4步骤412

13.6监督与实施412

13.7应用案例413

参考文献413

第14章 航空发动机经济可承受性415

14.1概述415

14.1.1装备费用的构成与作用415

14.1.2装备经济可承受性416

14.2经济性研究基础417

14.2.1寿命周期费用分解结构417

14.2.2费用的时间价值418

14.2.3熟练曲线418

14.2.4费用估算程序420

14.2.5费用估算方法424

14.2.6寿命周期费用论证要点427

14.3基于PRICE软件的寿命周期费用论证429

14.4发动机经济性算例分析431

14.4.1某预研计划算例分析431

14.4.2某涡扇发动机全寿命费用分析432

14.5控制发动机全寿命费用的措施434

14.5.1费用作为独立变量的方法434

14.5.2控制发动机费用的途径分析436

参考文献436

符号表438