第1章 绪论 1
1.1 开式循环单转子和双转子的布局 4
1.2 多转子布局 6
1.3 闭式循环 7
1.4 飞机推进系统 9
1.5 工业应用 13
1.6 船舶和陆路运输 20
1.7 环境污染问题 24
1.8 未来的几种可能形式 25
1.9 燃气涡轮设计过程 28
参考文献 32
第2章 轴功率循环 33
2.1 理想循环 33
2.1.1 简单燃气涡轮循环 33
2.1.2 换热循环 35
2.1.3 再热循环 37
2.1.4 带换热的再热循环 38
2.1.5 带间冷压缩的循环 39
2.2 部件损失计算方法 39
2.2.1 滞止特性 40
2.2.2 压气机和涡轮的效率 42
2.2.3 压力损失 46
2.2.4 换热器效率 47
2.2.5 机械损失 49
2.2.6 比热的变化 50
2.2.7 燃油／空气比、燃烧效率和循环效率 51
2.2.8 引气 53
2.3 设计点的性能计算 55
2.4 实际循环性能比较 62
2.4.1 燃气涡轮的简单循环 62
2.4.2 换热（或回热）循环 63
2.4.3 带再热或间冷的换热（回热）循环 63
2.5 组合循环和热电联供方案 66
2.5.1 组合循环装置 66
2.5.2 热电联供装置 68
2.5.3 重新提供动力 69
2.6 闭式循环燃气涡轮 69
参考文献 72
第3章 飞机推进系统的燃气涡轮循环 74
3.1 性能评估标准 74
3.1.1 截面编号 76
3.2 进气道和推进喷管效率 78
3.2.1 进气道 78
3.2.2 推进喷管 81
3.3 简单涡轮喷气发动机循环 85
3.3.1 涡轮喷气发动机循环优化 88
3.3.2 发动机推力和耗油率随飞行条件的变化 89
3.3.3 推力的表示 91
3.4 涡轮风扇发动机 92
3.4.1 内外涵混合排气 96
3.4.2 涡轮风扇发动机循环的优化 99
3.4.3 推力的表示 102
3.4.4 涡轮风扇发动机结构 103
3.5 涡轮螺旋桨发动机 105
3.6 涡轮轴发动机 107
3.7 辅助动力装置 108
3.8 加力 111
3.9 其他主题 113
3.9.1 通用核心机 113
3.9.2 垂直起降（VTOL）飞行器的发动机 114
参考文献 117
第4章 离心压气机 118
4.1 工作原理 119
4.2 做功和压力上升 120
4.3 扩压器 126
4.4 压缩效应 130
4.4.1 叶轮和扩压器的进口马赫数 130
4.5 绘制压气机特性的无因次量 133
4.6 压气机特性 135
4.7 电脑设计程序 137
参考文献 138
第5章 轴流压气机 140
5.1 基本工作原理 140
5.2 基本理论 143
5.3 影响级压比的因素 145
5.3.1 叶尖切线速度 145
5.3.2 轴向速度 146
5.3.3 转子气流转折角 147
5.4 压气机流道的阻塞 149
5.5 反力度 151
5.6 三维流动 153
5.7 设计过程 160
5.7.1 确定旋转速度和流道尺寸 161
5.7.2 估算压气机级数 163
5.7.3 逐步设计 164
5.7.4 叶根到叶尖空气角的变化 169
5.8 叶片设计 177
5.8.1 压气机叶片叶栅风洞和典型试验结果 178
5.8.2 叶型的构造 183
5.9 级性能计算 185
5.10 压缩效应 192
5.11 非设计点性能 196
5.12 轴流式压气机特性 199
5.12.1 压气机特性的一些推论 201
5.12.2 双转子压气机 202
5.12.3 可变几何结构压气机 202
5.13 小结 204
参考文献 204
第6章 燃烧系统 207
6.1 工作要求 208
6.2 燃烧系统的类型 209
6.3 影响燃烧室设计的重要因素 210
6.4 燃烧过程 212
6.5 燃烧室性能 215
6.5.1 压力损失 215
6.5.2 燃烧效率 217
6.5.3 稳定性边界 219
6.5.4 容热强度 220
6.6 一些应用问题 221
6.6.1 火焰筒冷却 221
6.6.2 燃油喷射 222
6.6.3 起动和点火 224
6.6.4 廉价燃料的使用 225
6.7 燃气涡轮排放 226
6.7.1 操作注意事项 227
6.7.2 污染物的生成 228
6.7.3 减少排放的方法 229
6.7.4 干低NOx系统的设计 230
6.7.5 燃烧噪声 234
6.8 煤的气化 234
参考文献 237
第7章 轴流和径流涡轮 239
7.1 轴流涡轮的基本理论 239
7.2 涡流理论 252
7.2.1 自由涡流设计 253
7.2.2 等导向器角度设计 256
7.3 叶型、叶间距和弦长的选择 257
7.3.1 常规叶型 258
7.3.2 确定叶片型线和叶片栅距／弦长比的理论方法 262
7.4 级性能预估 266
7.4.1 涡轮设计中的限制因素 266
7.4.2 设计点性能预估 268
7.5 涡轮总性能 273
7.6 冷却涡轮 274
7.7 径流涡轮 282
参考文献 287
第8章 燃气涡轮发动机结构设计 289
8.1 设计过程 289
8.1.1 设计标准及其发展 290
8.1.2 燃气涡轮研发周期 290
8.2 燃气涡轮体系 291
8.2.1 设计要求和用途 291
8.2.2 飞机发动机——民用和军用 292
8.2.3 航空改型发动机 292
8.2.4 工业燃机 292
8.3 载荷及失效模式 293
8.3.1 燃气涡轮载荷 293
8.3.2 部件失效模式 294
8.4 燃气涡轮材料 295
8.4.1 材料特性和失效模式 295
8.4.2 其他材料特性 303
8.4.3 关键的燃气涡轮材料 303
8.4.4 使用中的材料 305
8.4.5 涂层 307
8.4.6 材料的新发展 308
8.5 防失效设计和寿命估算 309
8.5.1 防失效设计 309
8.5.2 寿命估算（定寿） 310
8.6 叶片 313
8.6.1 叶片设计准则 313
8.6.2 叶片应力计算 314
8.6.3 叶片离心应力 314
8.6.4 气动弯曲（应力） 316
8.6.5 离心扭转恢复 318
8.6.6 叶片特征 318
8.6.7 叶片与轮盘的连接 319
8.6.8 热应力 320
8.6.9 涡轮叶片冷却 321
8.7 带叶片的轮盘 321
8.7.1 转子设计准则、设计理念和类型 321
8.7.2 带叶片轮盘的应力状态 322
8.8 叶片和轮盘振动 326
8.8.1 共振 326
8.8.2 危险振动的预防 326
8.8.3 叶片颤振 328
8.8.4 典型的弯－扭耦合颤振 329
8.8.5 系统颤振 329
8.8.6 防颤振设计 330
8.8.7 鸟撞 330
8.9 发动机振动 331
8.9.1 临界转速 331
8.9.2 临界转速的计算 333
8.9.3 发动机系统振动 333
8.10 其他部件 335
8.10.1 轴承 335
8.10.2 密封 338
8.11 结束语 339
参考文献 340
第9章 简单燃气涡轮的性能预测 342
9.1 部件特性 344
9.2 单转子燃气涡轮非设计工作 345
9.3 燃气发生器的共同工作 348
9.4 动力涡轮发动机非设计工作 351
9.4.1 燃气发生器与自由涡轮的匹配 351
9.4.2 两个涡轮的串联匹配 352
9.4.3 输出功率、耗油率随输出转速的变化 353
9.4.4 单转子发动机与双转子发动机对比 355
9.5 喷气发动机非设计工作 359
9.5.1 推进喷管特性 359
9.5.2 燃气发生器与喷管的匹配 360
9.5.3 推力随转速、飞行速度和高度的变化 361
9.5.4 随转速、飞行速度和高度变化的耗油量和耗油率（SFC）变化 363
9.6 改变共同工作线的方法 365
9.7 考虑压力损失变化 367
9.8 功率提取 368
参考文献 369
第10章 性能预测——进一步讨论 370
10.1 部分载荷性能的改进方法 370
10.1.1 可调面积动力涡轮静子 372
10.1.2 再热燃烧 373
10.2 双转子发动机的匹配 374
10.3 双转子发动机特性的一些说明 377
10.3.1 转子转速的气动耦合 377
10.3.2 可调面积推进喷管的影响 378
10.3.3 以恒定的低压转速工作 379
10.3.4 性能描述 379
10.4 涡扇发动机的匹配步骤 380
10.5 燃气轮机的瞬态特性 381
10.5.1 瞬态性能预测 382
10.5.2 单转子发动机与自由涡轮发动机对比 385
10.5.3 双转子发动机瞬态工作线 385
10.5.4 瞬态响应仿真 386
10.6 性能恶化 387
10.7 控制系统原理 389
参考文献 392
附录A 关于气体动力学的一些注解 394
A.1 压缩作用（定性处理） 394
A.2 管道中理想空气的稳态一维可压缩流基本公式 397
A.3 可变面积管道里的等熵流动 399
A.4 恒定面积、换热管道中的无摩擦流 401
A.5 恒定面积、带摩擦管道中的绝热流 402
A.6 平面正激波 403
A.7 斜激波 407
A.8 二维超声速等熵膨胀和压缩 409
附录A参考文献 411
附录B 问题 412
附录B参考文献 427
补充参考文献 428