现代航空发动机技术与发展PDF电子书下载

第1章 航空发动机发展概述 1

1.1 航空发动机的组成和工作过程 1

1.2 航空发动机的主要性能指标 1

1.2.1 推力 1

1.2.2 单位推力 3

1.2.3 耗油率 3

1.2.4 推重比和功重比 4

1.2.5 热效率、推进效率和总效率 4

1.2.6 发动机总效率对飞机燃油利用率的影响 5

1.3 航空发动机发展的回顾 6

1.3.1 涡轮喷气发动机使飞机性能大幅度提高 6

1.3.2 涡轮风扇发动机再次改变航空业的面貌 7

1.3.3 大型远程飞机要求发展高涵道比涡轮风扇发动机 9

1.3.4 新型客机要求更可靠的高性能发动机 10

1.3.5 新型战斗机要求发展高推重比发动机 10

1.4 现代军用航空发动机发展 11

1.4.1 军用航空发动机发展 11

1.4.2 第三代战斗机及其发动机 12

1.4.3 第四代战斗机及其发动机 13

1.4.4 第五代发动机的发展 15

思考和练习题 16

第2章 发动机部件工作特点及其特性2.1 压气机和风扇 17

2.1.1 压气机的功能和主要性能指标 17

2.1.2 压气机的工作原理及主要类型 18

2.1.3 压气机出口气流参数计算 20

2.1.4 压气机特性 20

2.1.5 轴流式压气机和风扇的发展趋势 22

2.2 涡轮 22

2.2.1 涡轮的功能和主要性能指标 22

2.2.2 涡轮的工作原理及主要类型 23

2.2.3 涡轮出口气流参数计算 23

2.2.4 涡轮特性 23

2.2.5 涡轮的关键技术和发展趋势 24

2.3 燃烧室 25

2.3.1 燃烧室的功能和主要性能指标 25

2.3.2 燃烧室出口气流参数计算 26

2.3.3 燃烧室特性 27

2.4 喷管 28

2.4.1 喷管的功能和主要性能指标 28

2.4.2 喷管的不同工作状态 29

2.4.3 喷管出口气流参数计算 31

思考和练习题 31

第3章 航空发动机总体性能及其发展趋势3.1 发动机主要设计参数及其对设计点性能参数的影响 32

3.1.1 发动机的热力循环参数 32

3.1.2 空气流量 33

3.1.3 发动机主要设计参数对发动机设计点性能参数的影响 33

3.2 双轴涡喷和涡扇发动机部件的共同工作 36

3.2.1 发动机稳定工作状态的共同工作条件 36

3.2.2 双轴涡喷发动机共同工作方程和共同工作线 36

3.2.3 双轴分排涡扇发动机部件共同工作特点 41

3.2.4 双轴混排涡扇发动机部件共同工作特点 43

3.3 发动机的主要工作状态 44

3.4 双轴涡喷和涡扇发动机的控制规律 46

3.4.1 双轴加力涡喷发动机的控制规律 47

3.4.2 双轴加力涡扇发动机的典型控制规律 50

3.5 双轴涡喷和涡扇发动机的稳态性能 54

3.5.1 共同工作点和发动机性能参数的确定 55

3.5.2 发动机的基本特性 57

3.5.3 影响发动机特性的各种因素 62

3.6 发动机过渡工作状态 71

3.6.1 发动机的加速和减速过程 71

3.6.2 加力接通和切断过程 74

3.6.3 发动机地面启动和空中启动 75

3.7 发动机工作适应性 76

思考和练习题 77

第4章 推进系统性能及其新技术和新进展4.1 推进系统的组成 78

4.2 进气道和喷管／后体特性 78

4.2.1 进气道特性 78

4.2.2 喷管／后体特性 81

4.3 进气道与发动机的相容性 82

4.3.1 进气道与发动机的流量匹配 82

4.3.2 进气道与发动机的流场匹配 84

4.4 进气道-发动机-喷管的性能匹配与推进系统性能分析 86

4.4.1 飞行条件和发动机工作状态对推进系统性能的影响 87

4.4.2 捕获面积Ac的选择对安装推力的影响 88

4.4.3 不同进气道对安装推力的影响 88

4.5 提高推进系统性能的新技术和新进展 89

4.5.1 飞机对发动机性能的要求 89

4.5.2 发动机总体性能的发展趋势 90

4.5.3 循环参数及任务分析 92

4.5.4 变循环发动机 95

4.5.5 推力矢量应用及其对发动机的影响 98

4.5.6 快速推力调节RTM 103

4.5.7 发动机数字仿真和虚拟技术 103

4.5.8 发动机状态监视与故障诊断 104

4.5.9 经济可承受的通用先进涡轮发动机 106

思考和练习题 108

第5章 典型发动机结构分析 109

5.1 F100系列涡扇发动机 109

5.1.1 F100系列发动机的发展 109

5.1.2 结构分析 110

5.2 F110—GE—129 EFE的发展与设计特点 112

5.2.1 F110系列发动机的发展 112

5.2.2 结构设计分析 113

5.3 F404系列涡扇发动机 119

5.3.1 F404系列发动机 119

5.3.2 F414发动机设计与研制特点 120

5.4 M88发动机系列 124

5.4.1 研制概况 124

5.4.2 结构设计分析 126

5.4.3 部件试验和整机试验 130

5.4.4 M88系列的发展 131

5.5 苏联第三代军用涡扇发动机 133

5.5.1 AЛ—31Ф涡扇发动机 133

5.5.2 PД—33涡扇发动机 137

5.6 推重比10一级军用涡扇发动机 139

5.6.1 F119—PW—100涡扇发动机 139

5.6.2 联合攻击机（JSF）计划 146

5.7 FW4000大涵道比涡扇发动机 147

5.7.1 发展概述 147

5.7.2 结构分析 149

5.8 RB211—535E4大涵道比涡扇发动机 152

5.8.1 发展概述 152

5.8.2 结构分析 153

5.9 GE90大涵道比涡扇发动机 158

5.9.1 研制背景 158

5.9.2 总体性能 159

5.9.3 发动机设计特点 160

5.9.4 GE90的可靠性与维修性 165

思考和练习题 166

第6章 新技术、新结构、新材料在发动机上的应用6.1 风扇 167

6.1.1 空心风扇叶片 167

6.1.2 复合材料的风扇叶片 168

6.1.3 圆弧形榫槽 169

6.1.4 盘-鼓组合式大轮毂 169

6.1.5 风扇包容环 170

6.1.6 复合材料的外涵机匣 170

6.2 高压压气机 171

6.2.1 端弯叶片 171

6.2.2 整体叶盘 171

6.2.3 环形燕尾槽 172

6.2.4 钛合金机匣 172

6.2.5 全钛转子 172

6.2.6 正交叶片 173

6.2.7 机匣开斜槽 174

6.3 燃烧室 175

6.4 涡轮 176

6.5 转子支承系统 177

6.5.1 挤压油膜 177

6.5.2 弹性支座 178

6.5.3 滚珠、滚棒轴承并列使用 179

6.5.4 防止轴承打滑 180

6.5.5 封严环 181

6.5.6 调整转子轴向力的液压系统 184

6.6 先进发动机润滑系统设计特点 184

6.6.1 传统的润滑系统 185

6.6.2 先进发动机的润滑系统 186

6.7 发动机指示与机组报警系统 188

6.7.1 概述 188

6.7.2 系统简介 188

6.7.3 告警功能 190

6.7.4 发动机参数显示 190

6.7.5 发动机备用指示器 191

6.7.6 其他 191

6.8 人素工程在航空发动机维修性设计中的应用 192

6.8.1 HFE／维修性对发动机设计的影响 192

6.8.2 人口统计学在HFE中的应用 193

6.8.3 计算机辅助HFE分析技术 194

6.8.4 动态模拟模型和实验研究 196

思考和练习题 197

第7章 航空发动机典型结构故障分析7.1 故障分析的基本原则和方法 198

7.1.1 基本概念 199

7.1.2 故障分析的原则 199

7.1.3 故障分析工作的内容与方法 200

7.2 航空发动机的几个典型故障分析 203

7.2.1 图—154发动机非包容低压涡轮转子破裂故障 203

7.2.2 RB211—22B风扇盘非包容破裂故障 205

7.2.3 WP7乙涡轮二导叶片变形、烧蚀故障 208

7.2.4 B—1B的卡环故障 210

7.2.5 F—16飞机发动机篦齿环断裂 212

7.2.6 F—16飞机近年发生的故障 213

思考和练习题 217