第1章 简介 1
1.1吸气式喷气发动机的历史，20世纪的一项发明——开端 1
1.2航空燃气涡轮发动机中的创新 5
1.2.1多轴结构 5
1.2.2可调静叶 5
1.2.3跨声速压气机 5
1.2.4低排量燃烧室 6
1.2.5涡轮冷却 7
1.2.6排气喷管 8
1.2.7现代材料和制造技术 9
1.3新型发动机的概念 10
1.3.1波转子增压循环 10
1.3.2脉冲爆震发动机（PDE） 12
1.3.3毫米级燃气涡轮发动机：MEMS的成功 12
1.3.4组合循环推进：从起飞到太空的发动机 13
1.4新型飞行器 14
1.5总结 15
1.6本书概貌（Roadmap） 15
参考文献 17
习题 17
第2章 回顾：具有摩擦和热的可压缩流动 19
2.1概述 19
2.2热力学简要回顾 19
2.3等熵过程与等熵流动 24
2.4系统守恒定律与控制体积 25
2.5声速与马赫数 31
2.6滞止状态 34
2.7准一维流动 37
2.8面积-马赫数关系 39
2.9声速喉道 40
2.10超声速流动中的波 43
2.11正激波 44
2.12斜激波 48
2.13圆锥激波 53
2.14膨胀波 55
2.15带热传递的无摩擦、定截面积流动 59
2.16量热完全气体在等截面管道中有摩擦的绝热流动 69
2.17摩擦（阻力）系数Cf与D’Arcy摩擦系数 82
2.18无量纲参数 82
2.19冲量 85
2.20冲量总结 93
参考文献 94
习题 94
第3章 发动机推进和性能参数 102
3.1介绍 102
3.1.1起飞推力 107
3.2安装推力——关于推力和拉力的一些笔记 108
3.3基于冲量总和的发动机推力 112
3.4火箭推进 115
3.5吸气式发动机性能参数 116
3.5.1比推 116
3.5.2耗油率和比冲 117
3.5.3热效率 118
3.5.4推进效率 121
3.5.5发动机的总效率和它对飞机航程和续航性能的影响 123
3.6总结 125
参考文献 126
习题 126
第4章 燃气涡轮循环 134
4.1引言 134
4.2燃气发生器 134
4.3航空燃气轮机发动机 135
4.3.1涡喷发动机 135
4.3.2带加力燃烧的涡喷发动机 175
4.3.3涡扇发动机 186
4.4带加力燃烧室的混合排气式涡扇发动机 199
4.4.1混合器 200
4.4.2循环分析 202
4.5涡桨发动机 215
4.5.1引言 215
4.5.2循环分析 216
4.6总结 226
参考文献 227
习题 227
第5章 航空发动机进气道和喷管 242
5.1引言 242
5.2飞行马赫数及其对进气道几何形状的影响 243
5.3扩压器 243
5.4理想扩压器 244
5.5实际扩压器及其失速特性 245
5.6亚声速扩压器性能 248
5.7亚声速巡航进气道 252
5.8过渡管道 261
5.9亚声速进气道中期总结 261
5.10超声速进气道 263
5.10.1等熵收敛-扩张进气道 263
5.10.2起动超声速收敛-扩张进气的方法 265
5.11正激波进气道 271
5.12外部压缩进气道 273
5.12.1最优斜面角 276
5.12.2设计及非设计操作 277
5.13可变几何外形——外部压缩进气道 279
5.14混合压缩进气道 279
5.15超声速进气道类型及其性能总结 281
5.16超声速进气恢复的标准 282
5.17排气喷管 283
5.18总推力 284
5.19喷管绝热效率 284
5.20喷管总压比 285
5.21喷管压力比（NPR）和临界喷管压力比（NPRcrit ） 285
5.22喷管性能参数，ηn和πn之间的关系 286
5.23收敛喷管或收敛-扩张喷管 287
5.24边界层形态对喷管内部性能的影响 289
5.25喷管出口速度系数 289
5.26流动方向对总推力的影响 291
5.27喷管总推力系数 294
5.28过膨胀喷管流动——激波损失 295
5.29喷管面积的设定，A8和A9/A8 298
5.30喷管出口面积的设定，A9/A8 300
5.31喷管冷却 302
5.32推力反向和推力矢量技术 304
5.33高超声速喷管 309
5.34混合排气涡扇发动机的排气混合器和总推力增益 312
5.35喷管-涡轮（结构）一体化 313
5.36排气系统总结 314
参考文献 315
习题 318
第6章 燃烧室和加力燃烧室 329
6.1介绍 329
6.2气体混合定律 330
6.3化学反应和火焰温度 334
6.4化学平衡和化学组分 343
6.4.1质量作用定律 344
6.4.2平衡常数Kp 347
6.5化学动力学 357
6.5.1点火和再点火包线 358
6.5.2反应时间 358
6.5.3可燃极限 359
6.5.4火焰传播速度 361
6.5.5火焰稳定性 363
6.5.6爆燃感应期 366
6.5.7燃烧的污染排放 368
6.6燃烧室 368
6.6.1燃烧室总压损失 370
6.6.2燃烧室流动和温度分布 377
6.6.3燃烧室衬筒及其冷却 379
6.6.4燃烧效率 381
6.6.5一些燃烧室的校准和模化法则 383
6.6.6加力燃烧室 386
6.7燃烧产生的污染物 390
6.7.1温室气体，CO2和H2O 391
6.7.2一氧化碳（CO）和未燃烧碳氢化合物（UHC） 391
6.7.3氮氧化合物NO和NO2 392
6.7.4烟 393
6.7.5发动机排放标准 394
6.7.6低排放燃烧室 394
6.7.7 NO对臭氧层的影响 397
6.8航空燃料 399
6.9燃烧不稳定性：啸叫声 404
6.10总结 405
参考文献 405
习题 408
第7章 轴流压气机空气动力学 412
7.1引言 412
7.2几何 413
7.3动叶参照系和静叶参照系 413
7.4欧拉涡轮方程 415
7.5轴流与径流叶轮机械 416
7.6轴流压气机和轴流风扇 418
7.6.1流动角度的定义 419
7.6.2级参数 421
7.6.3叶栅空气动力学 433
7.6.4压气机叶片的气动力 446
7.6.5三维流动 453
7.7压气机性能曲线 471
7.8压气机不稳定性——失速和喘振 474
7.9多级压气机及其运行线 478
7.10多级压气机的失速压升和失速裕度 483
7.11多级压气机的起动问题 491
7.12进口流动条件对压气机性能的影响 493
7.13轴流压气机的硬件等视图和剖面图 496
7.14压气机设计参数和准则 498
7.14.1叶片设计——叶片的选取 501
7.14.2压气机环面设计 503
7.14.3压气机失速裕度 503
7.15总结 514
参考文献 517
习题 519
第8章 离心压气机空气动力学 529
8.1引言 529
8.2离心压气机 530
8.3径向扩压器 544
8.4导风轮 548
8.5进口导向叶片（IGVs）和无导风轮转子 551
8.6叶轮出口流和壅塞效应 552
8.7效率和性能 553
8.8总结 555
参考文献 556
习题 557
第9章 燃气涡轮的气动热力学 561
9.1简介 561
9.2轴流式涡轮 561
9.2.1最佳喷管出口旋转马赫数Mθ2 573
9.2.2涡轮叶片损失 577
9.2.3最佳稠度 588
9.2.4 涡轮冷却 592
9.3涡轮性能曲线 604
9.4冷却对涡轮效率的影响 605
9.5涡轮叶片型面设计 606
9.5.1角度 607
9.5.2叶片的其他几何参数 608
9.5.3喉道尺寸 608
9.5.4喉道雷诺数Re0 609
9.5.5涡轮翼型设计 609
9.5.6叶片振动和坎贝尔图 610
9.5.7涡轮叶片和轮盘材料选择和设计标准 611
9.6涡轮叶片和轮盘的应力及使用寿命估算 613
9.7轴流式涡轮设计与实践 616
9.8燃气涡轮设计总结 628
9.9总结 629
参考文献 630
习题 632
第10章 航空发动机部件匹配和非设计状态分析 639
10.1引言 639
10.2发动机（稳定工作状态）部件匹配 639
10.2.1发动机换算参数 640
10.2.2进气道-压气机匹配 641
10.2.3压气机-燃烧室匹配 642
10.2.4压气机-涡轮的匹配 644
10.2.5压气机-涡轮匹配和燃气发生器抽运特性 645
10.2.6涡轮-加力燃烧室-（可变几何）喷管的匹配 654
10.3发动机非设计状态分析 656
10.3.1涡轮喷气发动机的非设计状态分析 657
10.3.2带加力燃烧室的涡轮喷气发动机的非设计状态分析 660
10.3.3分别排气涡轮风扇（双转子）发动机的非设计状态分析 664
10.4未壅塞喷管和其他非设计状态的迭代方法 670
10.4.1未壅塞的尾喷管 670
10.4.2没有出现壅塞的涡轮导向器 671
10.4.3非设计状态的涡轮效率 672
10.4.4可变的气体特性 672
10.5总结 673
参考文献 674
习题 675
第11章 化学火箭和高超声速推进 683
11.1简介 683
11.2起飞至地球轨道 684
11.3化学火箭 685
11.4化学火箭应用 687
11.4.1运载火箭发动机 687
11.4.2加力发动机 688
11.4.3空间机动发动机 688
11.4.4姿态控制火箭 688
11.5描述火箭推进的新参数 688
11.6推力系数CF 691
11.7特征排气速度c 693
11.8飞行性能 695
11.9多级火箭 703
11.10推进及总效率 705
11.11化学火箭燃烧室 707
11.11.1液体推进剂燃烧室 707
11.11.2固体推进燃烧室 712
11.12推力室冷却 718
11.12.1液体推进剂推力室 718
11.12.2固体推进剂推力室 723
11.13燃烧体积和形状 724
11.14火箭喷管 725
11.14.1喷管中的多相流 728
11.14.2喷管中的流动膨胀 735
11.14.3推力矢量喷管 735
11.15高速吸气式发动机 736
11.15.1进气道分析 742
11.15.2超燃发动机燃烧室 743
11.15.3超燃发动机喷管 744
11.16箭基吸气式推进装置 745
11.17总结 746
参考文献 746
习题 747
附录 751