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第一篇 航空活塞式发动机 3

第1章 航空活塞式发动机概述 3

第1节 航空活塞式发动机类型 3

一、按发动机使用的燃料种类区分 3

二、按形成混合气的方式区分 3

三、按混合气着火的方式区分 3

四、按冷却发动机的方式区分 4

五、按汽缸排列的方式区分 4

六、按空气进入汽缸以前是否增压区分 7

第2节 航空活塞式发动机的组成 7

一、主要机件 7

二、工作系统 8

第3节 航空活塞式发动机的理想循环 10

一、发动机的理想工作过程 10

二、发动机的理想循环 11

第4节 航空活塞式发动机性能的评定 12

一、发动机功率 12

二、燃料消耗率 12

三、发动机比重 13

四、发动机尺寸 13

五、发动机的使用性能 13

第2章 航空活塞式发动机发展简史 15

一、历史概况 15

二、发展现状 17

第3章 航空活塞式发动机基本构造 20

第1节 机匣 20

一、减速机匣 20

二、曲轴止推轴承前盖 22

三、中机匣 23

四、混合气收集器 26

五、后盖 27

第2节 汽缸 31

一、汽缸筒 31

二、汽缸头 32

三、进气管 33

第3节 活塞 34

一、活塞 34

二、活塞销 35

三、活塞涨圈 35

第4节 连杆 36

一、主连杆 36

二、副连杆 37

三、副连杆销 37

第5节 曲轴 38

一、曲轴前半部 40

二、曲轴后半部 41

第6节 分气机构 42

一、凸轮盘传动机构 43

二、凸轮盘 44

三、分气机构的安装 45

四、挺杆和推杆机构 46

五、摇臂机构 47

六、气门机构 48

第7节 减速器 48

一、螺旋桨轴 49

二、游星式减速器 51

三、桨轴上的其他零件 53

第8节 增压器 54

一、增压器叶轮 54

二、扩散器 54

三、增压器叶轮轴 55

四、后盖主动轴 56

五、增压器的传动 57

第9节 燃油系统 58

一、燃油系统概述 58

二、汽油泵 59

三、汽化器 63

第10节 滑油系统 71

一、滑油系统概述 71

二、发动机的润滑油路 71

三、滑油泵 73

四、滑油池 76

第11节 点火系统 77

一、点火系统概述 77

二、磁电机 78

三、电嘴 82

第12节 起动系统 83

一、起动系统概述 83

二、空气压缩机 85

三、冷气起动分布器 88

第4章 航空活塞式发动机工作过程 91

第1节 进气过程 92

一、进气过程的进行情况 92

二、进气门早开和晚关 94

三、进气行程功 95

四、进气过程的压容图 96

第2节 充填量 98

一、理论充填量和实际充填量 98

二、充填系数 98

三、影响充填系数的因素 99

四、影响实际充填量的因素 104

第3节 压缩过程 105

一、压缩过程的进行情况 105

二、压缩比 105

三、压缩过程的热力性质 106

四、压缩行程功 107

五、压缩过程的压容图 107

第4节 燃烧过程 108

一、燃烧过程的进行情况 108

二、燃烧过程的压容图 111

第5节 提前点火 111

一、提前点火的必要性 112

二、影响最有利提前点火角的因素 113

第6节 混合气过分贫油、过分富油燃烧，爆震和早燃 113

一、混合气过分贫油或富油燃烧时，发动机的工作现象和危害 114

二、爆震 116

三、早燃 121

第7节 膨胀过程 122

一、膨胀过程的进行情况 122

二、混合气的残余燃烧 122

三、膨胀过程的热力性质 123

四、膨胀行程功 124

五、膨胀过程的压容图 124

第8节 排气过程 125

一、排气过程的进行情况 125

二、排气门早开和晚关 126

三、气门同开 127

四、排气行程功 127

五、排气过程的压容图 127

第9节 示功图和定时图 128

一、示功图 128

二、定时图 130

第5章 航空活塞式发动机的功率和经济性 132

第1节 航空活塞式发动机的功率 132

一、指示功率 132

二、机械损失消耗的功率 133

三、有效功率 137

第2节 航空活塞式发动机的经济性 138

一、效率 138

二、燃料消耗率 140

第3节 航空活塞式发动机的热平衡 141

第6章 航空活塞式发动机增压 143

第1节 离心式增压器的工作原理 143

一、离心式增压器的增压原理 143

二、增压器功率和增压器功 145

三、影响进气压力和进气温度的因素 147

第2节 离心式增压器的传动 148

一、叶轮由发动机曲轴传动的方法 148

二、叶轮由废气涡轮传动的方法 149

第3节 进气压力的调节 151

一、改变进气压力的方法 151

二、传动式增压器发动机进气压力的调节原理 153

三、废气涡轮增压器发动机进气压力的调节原理 155

第7章 航空活塞式发动机转速调节 159

第1节 调节发动机转速的目的 159

一、调节转速的必要性 159

二、调节转速的方法 161

第2节 转速调节器调节转速的原理 161

一、液压式调速器调节转速的原理 162

二、电动式调速器调节转速的原理 165

第二篇 航空涡轮轴、涡轮螺旋桨发动机 169

第8章 航空涡轮轴、涡轮螺旋桨发动机概述 169

第1节 航空涡轴、涡桨发动机发展简史 169

一、涡轴发动机 169

二、涡桨发动机 171

第2节 航空涡轴、涡桨发动机的定义及分类 172

一、航空涡轴、涡桨发动机的定义 172

二、航空涡轴、涡桨发动机的分类 172

第3节 评定航空涡轴、涡桨发动机性能的指标 179

一、发动机的性能参数 179

二、发动机的轴功率特性 180

三、发动机的经济性 184

四、发动机的外部特性 186

五、涡轴、涡桨发动机的可靠性与维修性 187

六、涡轴、涡桨发动机的振动与噪声级水平 187

第9章 航空涡轴、涡桨发动机的基本结构及特点 188

第1节 基本组成及特点 188

一、基本组成 188

二、工作特点 188

三、可用功分配 192

第2节 基本结构形式说明 198

一、进气装置 198

二、压气机 199

三、燃烧室 202

四、涡轮 204

五、排气装置 205

六、减速器 206

七、涡轴发动机的粒子分离装置 206

八、涡轴发动机的红外抑制装置 209

第3节 涡轴、涡桨发动机的工作系统 213

一、螺旋桨和调速系统 214

二、控制系统 215

三、燃油系统 218

四、滑油系统 219

五、防冰系统 220

六、起动系统 222

第4节 涡轴、涡桨发动机的工作特性 223

一、发动机的基本工作状态 224

二、涡轴发动机的转速特性 225

三、涡轴发动机的高度特性 226

四、涡轴发动机的速度特性 227

五、涡轴发动机最佳工作状态的选择 228

第5节 涡轴、涡桨发动机性能分析 229

一、涡轴发动机试车参数换算 229

二、涡轴发动机循环性能综合分析 230

三、热力计算 231

第6节 涡轴发动机在特殊条件下的使用特点 236

一、涡轴发动机在多灰尘条件下的使用特点 237

二、涡轴发动机在潮湿和盐雾条件下的使用特点 238

三、涡轴发动机在低气温条件下的使用特点 238

四、涡轴发动机在其排出的燃气流受旋翼影响下的工作特点 239

第7节 国内外有代表性涡轮轴发动机数据 240

第10章 航空涡轴、涡桨发动机的发展与现代技术 252

第1节 国际 252

一、国外涡轴发动机主要特点 252

二、技术措施 254

三、国外几种涡轴、涡桨发动机型号介绍 257

第2节 国内 274

第3节 未来发展趋势 283

一、涡轴、涡桨发动机关键技术 285

二、循环方式发展趋势分析 288

三、工艺与材料发展趋势 290

四、新一代机种方案 292

五、美国下一代涡轴发动机几项研究计划 294

六、直升机动力装置的几项革新 296

七、研究中的新技术 297

第三篇 航空涡轮喷气、涡轮风扇发动机 303

第11章 航空涡轮喷气、涡轮风扇发动机概述 303

第1节 航空涡喷、涡扇发动机发展过程 303

第2节 航空涡喷、涡扇发动机分类 304

第3节 航空涡喷、涡扇发动机划代 305

第12章 涡喷、涡扇发动机工作原理及特点 307

第1节 涡喷、涡扇发动机工作原理 307

一、组成 307

二、各部件的功用 307

三、发动机工作原理 308

四、涡扇发动机特点 311

第2节 涡喷、涡扇发动机性能评定 311

一、推力性能指标 311

二、经济性能指标 312

三、发动机的使用性能 312

第3节 涡喷、涡扇发动机的战术技术要求 313

一、主要作战使用性能要求 313

二、战术技术指标 315

第13章 部件及系统 318

第1节 压气机（风扇） 318

一、结构 318

二、工作原理 324

三、材料 325

四、平衡 325

第2节 燃烧室 326

一、结构 326

二、工作原理 327

三、性能 329

四、材料 331

第3节 涡轮 331

一、结构 331

二、工作原理 333

三、材料 335

四、平衡 336

第4节 加力燃烧室 337

一、结构 337

二、工作特点 340

三、振荡燃烧 341

第5节 排气系统 341

第6节 附件传动 343

一、内部齿轮箱 343

二、径向传动轴 345

三、外部齿轮箱 345

四、辅助齿轮箱 346

第7节 滑油系统 347

一、滑油箱 347

二、滑油泵 348

三、滑油喷油装置 349

四、滑油散热器 349

五、磁性探屑器 350

六、离心通风器 350

七、油滤网 350

第8节 空气系统 350

一、冷却 351

二、封严 354

三、轴承载荷控制 356

第9节 控制系统 357

一、概述 357

二、几种典型的液压机械式控制系统 360

三、数字控制系统 369

第14章 涡喷、涡扇发动机特性 373

第1节 控制方案 373

一、控制方案的一般性选择 373

二、主燃油控制方案选择 374

三、发动机变几何控制 375

第2节 节流特性 377

一、发动机主要工作状态的规定 377

二、节流特性 378

第3节 速度特性 379

一、速度特性的一般规律 379

二、双轴涡喷发动机速度特性的特点 380

三、双轴涡扇发动机速度特性的特点 382

第4节 高度特性 382

第5节 发动机的使用限制 383

第15章 涡喷、涡扇发动机试验 386

第1节 概述 386

第2节 发动机试验分类 387

第3节 零部件试验 387

一、压气机试验 387

二、主燃烧室试验 387

三、涡轮试验 388

四、加力燃烧室试验 388

五、喷管试验 388

六、系统和附件试验 388

七、主轴疲劳试验 389

八、部件结构试验 389

第4节 整机地面台架试车 390

一、常规的性能试验 390

二、整机进气畸变试验 390

二、压气机的气动稳定裕度试验 390

四、起动特性试验 391

五、持久试车 391

六、发动机加速任务试验 392

七、低循环疲劳试验 393

八、发动机环境和吞咽试验 394

九、包容试验 396

第5节 高空模拟试验及飞行试验 397

一、高空模拟试验 397

二、飞行试验 401

第16章 新技术及发展趋势 405

第1节 技术发展概述 405

第2节 新技术及发展趋势 406

一、压气机／风扇 406

二、燃烧室／加力燃烧室 409

三、涡轮 412

四、推力矢量喷管 414

五、新型封严技术 415

六、控制系统 416

七、噪声抑制技术 419

八、发动机状态监视和管理（EHM）技术 419

九、主动磁性轴承技术 420

十、内装式整体起动／发电机技术 421

第3节 发动机总体技术的发展趋势 422

一、变循环发动机（VCE） 422

二、多电发动机 423

三、智能发动机 425

四、间冷回热发动机（IRA） 426

五、涡轮—冲压组合发动机 427

第17章 国外典型涡喷、涡扇发动机及第四代发动机简介 428

第1节 国外典型涡喷、涡扇发动机 428

一、P13-300涡喷发动机 428

二、F110-GE-100涡扇发动机 429

三、Aл-31Φ涡扇发动机 432

四、M53-P2涡扇发动机 434

第2节 第四代发动机 436

一、F119涡扇发动机 436

二、M88-2涡扇发动机 438

三、EJ200涡扇发动机 440

附录 发动机常用术语简介 442

1.核心发动机Core Engine 442

2.发动机净（干）质量（重量）Engine Dry Mass（Weight） 442

3.工作包线Operation Envelope 442

4.发动机工作状态Engine Operation Rating 442

（1）最大工作状态Maximum Rating 442

（2）最小加力工作状态Minimum Afterburning Rating 442

（3）部分加力工作状态Intermediate Afterburning Rating 442

（4）中间工作状态Intermediate Rating 442

（5）最大连续工作状态Maximum Continuous Rating 442

（6）推力换向工作状态Thrust Vectoring Regime 442

（7）最大反推力工作状态Maximum Reverse-Thrust Rating 442

（8）地面慢车状态Ground Idle 442

（9）空中慢车状态Flight Idle 443

（10）风车Windmilling 443

（11）过渡工作状态Transient Regime 443

5.发动机空气流量Engine Air Flow 443

6.涵道比Bypass Ratio 443

7.推重比Thrust-Weight Ratio 443

8.加力比Augmentation （of Thrust） Ratio 443

9.耗油率Specific Fuel Consumption 443

10.发动机特性Engine Performance 443

（1）节流特性Throttle Performance 443

（2）高度特性Altitude Performance 443

（3）高度—速度特性Altitude-Velocity Performance 443

11.速度三角形Velocity Triangle 443

12.共同工作线Operating Line 443

13.喘振裕度Surge Margin 443

14.余气系数Excess Air Coefficient 443

15.不可调喷管Fixed-Geometry Nozzle 444

16.可调喷管Variable Area Nozzle 444

17.收敛—扩张喷管Convergent-Divergent Nozzle 444

18.推力转向喷管（矢量喷管）Thrust Vectoring Nozzle 444

19.发动机控制方案Engine Control Program 444

20.液压机械式控制系统Hydromechanical Control System 444

21.电子控制系统Electronic Control System 444

22.模拟式电子控制系统Analog Electronic Control System 444

23.数字式电子控制系统Digital Electronic Control System 444

24.数—模混合式电子控制系统Digital-Analog Hybrid Electronic Control System 444

25.全功能数字式电子控制系统Full Authority Digital Electronic Control System 444

26.结构完整性Structural Integrity 444

27.包容性Containment 444

28.耐久性Durability 444

29.安全系数Factor of Safety 444

30.发动机附件Engine Components 444

31.飞机附件Accessories 445

32.寿命试车Life Test 445

33.持久试车（长期试车）Endurance Test 445

34.加速任务试车Accelerated Mission Test （AMT） 445

35.飞行前规定试验Preliminary Flight Rating Test（PFRT） 445

36.模拟高空试验Simulated Altitude Test 445

参考文献 446