航空发动机原理 第2版PDF电子书下载

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第1章 热力学和气体动力学基础 1

1.1 气体的成分与状态参数 1

1.1.1 气体的成分 1

1.1.2 气体的基本状态参数 1

1.1.3 理想气体的状态方程 2

思考题 3

1.2 气体能量方程 3

1.2.1 概述 3

1.2.2 气体能量存在的几种形式 3

1.2.3 气体与外界传递的能量形式 3

1.2.4 气体的能量守恒 4

1.2.5 摩擦损失 5

思考题 5

1.3 气体的绝热（压缩或膨胀）过程 5

1.3.1 概述 5

1.3.2 理想绝热（压缩或膨胀）过程 5

1.3.3 理想绝热功 7

1.3.4 实际绝热（压缩或膨胀）过程 8

1.3.5 实际绝热功 10

思考题 12

1.4 理想绝能流动 12

1.4.1 概述 12

1.4.2 气体的总参数与静参数 13

1.4.3 声速和速度系数 13

1.4.4 超声速喷管 14

1.4.5 超声速气流绕外钝角的流动 15

1.4.6 应用气体动力学函数进行气流流动计算 19

习题 20

思考题 20

1.5 附面层概念 21

1.5.1 什么是附面层 21

1.5.2 层流附面层和紊流附面层 22

1.5.3 附面层分离 23

1.6 实际有摩擦的绝能流动 23

1.6.1 摩擦对绝能流动的影响 23

1.6.2 计算用的系数 24

习题 25

1.7 动量守恒定律在气体力学中的运用 25

1.7.1 概述 25

1.7.2 动量方程 25

1.7.3 运用气体动力学函数计算动量 26

习题 27

1.8 激波 27

1.8.1 概述 27

1.8.2 正激波 28

1.8.3 斜激波 29

1.8.4 圆锥激波 33

习题 34

1.9 热力学定律 34

1.9.1 概述 34

1.9.2 热力学第一定律 34

1.9.3 热力学第二定律 34

1.9.4 理想卡诺循环 34

1.9.5 熵 35

1.10 相似理论 37

1.10.1 概述 37

1.10.2 燃气轮机中气体定常流动的相似问题 37

1.10.3 燃气轮机各部件的相似工作 39

1.10.4 燃气轮机的相似工作 44

思考题 45

第2章 航空燃气轮机的工作原理 46

2.1 航空燃气轮机概述 46

思考题 47

2.2 航空燃气轮机的分类 47

2.2.1 概述 47

2.2.2 各类航空燃气轮机简图 48

2.2.3 各类发动机截面划分 49

思考题 50

2.3 航空燃气轮机的热机部分——燃气发生器 51

2.3.1 概述 51

2.3.2 燃气轮机的理想循环分析 51

2.3.3 燃气轮机的实际循环分析 56

2.3.4 压气机最佳增压比和最经济增压比 60

2.3.5 双轴式结构的燃气发生器 60

2.3.6 核心机 61

2.3.7 发展高性能的核心机和燃气发生器的重要意义 61

习题 62

思考题 62

2.4 涡轮喷气发动机的推力计算 63

2.4.1 概述 63

2.4.2 发动机推力公式的推导 63

2.4.3 用气动函数表示的推力公式的推导 64

2.4.4 有效推力Fef 65

习题 67

思考题 67

2.5 航空燃气轮机的推进器部分——尾喷管、螺桨、风扇和喷管 68

2.5.1 概述 68

2.5.2 发动机的推进效率 69

2.5.3 螺旋桨的发展 70

习题 70

思考题 71

2.6 航空燃气轮机的性能指标 71

2.6.1 推力F（或功率P） 71

2.6.2 单位推力Fs 71

2.6.3 单位燃油消耗率sfc和总效率 71

2.6.4 推重比 72

2.6.5 单位迎面推力 72

思考题 73

2.7 航空燃气轮机的能量转变和效率 73

2.7.1 航空燃气轮机热效率 73

2.7.2 发动机推进效率 74

2.7.3 发动机总效率 74

第3章 压气机、涡轮和进气道 75

3.1 压气机 75

3.1.1 离心式压气机 75

3.1.2 轴流式压气机 76

3.1.3 轴流式压气机基元级加功增压原理以及提高压气机基元级增压比的重要性及其途径 78

3.1.4 流动损失和基元级效率 80

3.1.5 超声级和跨声级压气机 82

3.1.6 压气机基元级沿叶高的变化 83

3.1.7 轴流式压气机基元级叶片的攻角和落后角 83

3.1.8 轴流式压气机旋转失速和喘振以及防止喘振发生的方法 84

3.1.9 压气机特性 86

习题 88

思考题 88

3.2 涡轮 89

3.2.1 涡轮结构简介 89

3.2.2 气流通过涡轮基元级膨胀做功原理 91

3.2.3 增大基元级涡轮功的途径 92

3.2.4 流动损失和基元级效率 93

3.2.5 涡轮特性 94

3.2.6 对转涡轮 95

思考题 96

3.3 进气道 96

3.3.1 概述 96

3.3.2 亚声速进气道 97

3.3.3 超声速进气道 98

3.3.4 超声速进气道特性 100

思考题 101

第4章 燃烧室、加力燃烧室和尾喷管 102

4.1 燃烧的基本知识 102

4.1.1 油气比在一定的范围内才能进行燃烧 102

4.1.2 火焰周围气流速度必须低于火焰传播速度 102

4.2 主燃烧室 102

4.2.1 主燃烧室为组织火焰、稳定燃烧所采取的结构措施 102

4.2.2 主燃烧室的点火装置 104

4.2.3 主燃烧室的结构形式 105

4.2.4 主燃烧室的基本性能要求 108

4.2.5 主燃烧室特性 110

思考题 112

4.3 加力燃烧室 112

4.3.1 概述 112

4.3.2 加力燃烧室工作过程和主要零组件 113

4.3.3 振荡燃烧及其消除方法 114

4.3.4 加力燃烧室基本性能要求 115

思考题 115

4.4 尾喷管 115

4.4.1 概述 115

4.4.2 亚声速喷管与超声速喷管 116

4.4.3 喷管流动损失的计算 117

4.4.4 尾喷管的结构形式 118

4.4.5 尾喷管特性 120

思考题 120

第5章 单轴涡轮喷气发动机 121

5.1 稳态工作时各部件的相互制约关系 121

5.1.1 概述 121

5.1.2 压气机与涡轮流量相等的条件 122

5.1.3 压气机功与涡轮功相等的条件 123

5.1.4 通过涡轮与尾喷管流量相等的条件 124

思考题 127

5.2 设计状态下各部件的相互匹配关系 127

5.2.1 什么是部件匹配 127

5.2.2 压气机与涡轮的匹配工作 127

5.2.3 其他部件的匹配工作 129

思考题 129

5.3 单轴涡喷发动机的调节规律 130

5.3.1 概述 130

5.3.2 最大工作状态调节规律 130

5.3.3 被调参数和调节中介 135

5.3.4 巡航状态调节规律 136

思考题 137

5.4 发动机特性 138

5.4.1 概述 138

5.4.2 单轴涡轮喷气发动机的飞行特性 138

5.4.3 单轴涡轮喷气发动机的节流特性 145

思考题 152

5.5 发动机特性的获取方法 153

5.5.1 用试验的方法确定发动机的特性 153

5.5.2 用相似理论换算发动机的特性 155

思考题 164

5.6 过渡工作状态 164

5.6.1 涡轮喷气发动机的起动过程 164

5.6.2 涡轮喷气发动机的加速过程 166

5.6.3 涡轮喷气发动机的减速过程 168

思考题 168

5.7 发动机加力 168

5.7.1 概述 168

5.7.2 喷射液体加力 169

5.7.3 复燃加力 170

5.7.4 复燃喷水加力 178

思考题 178

第6章 双轴涡轮喷气发动机 180

6.1 双轴涡轮喷气发动机防喘原理和性能优点 180

思考题 184

6.2 稳态下各部件的相互制约 184

6.2.1 低压压气机特性图上共同工作线的位置 184

6.2.2 尾喷管临界截面积的大小对双轴发动机工作的影响 185

思考题 185

6.3 设计状态下的部件匹配 185

6.3.1 高压转子 185

6.3.2 低压转子 186

6.4 双轴发动机的调节规律 186

6.5 双轴发动机的特性 188

6.5.1 转速特性 188

6.5.2 速度特性 189

6.5.3 高度特性 190

思考题 191

6.6 双轴发动机的台架调试 191

6.6.1 台架调试的依据——标准发动机 191

6.6.2 台架调试的要求 191

6.6.3 台架调试的具体步骤 192

思考题 192

第7章 涡轮风扇发动机 193

7.1 概述 193

思考题 193

7.2 各类涡轮风扇发动机 194

7.2.1 后风扇涡轮风扇发动机 194

7.2.2 前风扇涡轮风扇发动机 194

7.3 涡轮风扇发动机的性能指标 195

7.4 涡轮风扇发动机的设计参数选择 197

7.4.1 内涵燃气发生器设计参数选择 197

7.4.2 分排涡扇发动机功分配系数x和涵道比B的选择 197

7.4.3 混排涡扇发动机功分配系数x和涵道比B的选择 200

思考题 200

7.5 涡轮风扇发动机部件相互制约和部件匹配 201

7.5.1 分开排气双轴涡轮风扇发动机 201

7.5.2 混合排气双轴涡轮风扇发动机 202

思考题 203

7.6 涡轮风扇发动机特性 203

7.6.1 涡轮风扇发动机的飞行特性 203

7.6.2 涡轮风扇发动机的油门特性 205

思考题 205

第8章 涡轮螺桨发动机 206

8.1 概述 206

思考题 207

8.2 涡轮螺桨发动机的分类 207

8.2.1 单轴式涡轮螺桨发动机 207

8.2.2 分轴式涡轮螺桨发动机 208

思考题 209

8.3 涡轮螺桨发动机的性能指标 209

思考题 210

8.4 涡轮螺桨发动机的可用功分配 210

8.4.1 涡轮螺桨发动机设计参数的选择 210

8.4.2 涡轮螺桨发动机的可用功优化分配 210

思考题 211

8.5 涡轮螺桨发动机的调节规律 211

8.5.1 变矩螺桨 211

8.5.2 最大工作状态调节规律 212

8.5.3 巡航状态调节规律 212

8.6 涡轮螺桨发动机特性 213

8.6.1 涡轮螺桨发动机的飞行特性 213

8.6.2 涡轮螺桨发动机的油门特性 215

思考题 215

第9章 涡轮轴发动机 216

9.1 概述 216

思考题 217

9.2 涡轮轴发动机的结构 217

9.2.1 涡轮轴发动机与涡轮螺桨发动机的比较 217

9.2.2 涡轮轴发动机的结构形式 218

思考题 218

9.3 涡轮轴发动机的性能参数 218

9.4 涡轮轴发动机的部件特点 219

9.4.1 进气道 219

9.4.2 压气机 220

9.4.3 燃烧室 220

9.4.4 涡轮 221

9.4.5 尾喷管 221

9.4.6 减速器 221

思考题 222

9.5 涡轮轴发动机的调节规律和特性 222

9.5.1 涡轮轴发动机燃气发生器设计参数的选择 222

9.5.2 可用功分配 222

9.5.3 涡轮轴发动机的调节规律 222

9.5.4 涡轮轴发动机的节流特性 223

9.5.5 涡轮轴发动机的高度特性 223

思考题 223

第10章 其他航空发动机简介 224

10.1 航空活塞式发动机 224

10.1.1 活塞式发动机的主要组成 224

10.1.2 活塞式发动机的工作原理 225

10.1.3 活塞式航空发动机的辅助工作系统 226

10.2 冲压喷气发动机 226

10.2.1 亚声速冲压发动机 227

10.2.2 超声速冲压发动机 227

10.2.3 高超声速冲压发动机 227

10.3 火箭发动机 227

10.3.1 固体火箭发动机 227

10.3.2 液体火箭发动机 228

10.4 可变循环喷气发动机 228

10.5 齿轮传动式涡扇发动机：下一代民机动力的优先选择 230

第11章 航空发动机发展回顾与展望 233

11.1 引言 233

11.2 发展回顾 233

11.2.1 活塞式发动机——开创动力飞行新纪元 233

11.2.2 燃气涡轮喷气发动机——开创了航空发展的“喷气时代” 235

11.2.3 涡轮风扇发动机——再次改变了航空业的面貌 236

11.2.4 涡桨/涡轴发动机——满足航空动力多样化需求 238

11.2.5 新一代发动机——发展性能更好的发动机 239

11.2.6 航空动力未来展望 240

11.3 航空发动机新技术的发展方向 246

11.3.1 核心机——先进涡轮燃气发生器计划 246

11.3.2 完整性——结构完整性大纲 246

11.3.3 综合化——飞机推进分系统综合计划 246

11.3.4 节能——E3计划 247

11.3.5 超燃——超声速燃烧发动机技术计划 247

11.3.6 3D打印技术 247

11.4 航空发动机新技术发展的支柱 250

附录1美、英、中三国航空涡轮发动机型号命名方法 252

F1.1 美国命名法 252

F1.2 英国命名法 253

F1.3 我国航空发动机命名法 254

附录2世界民用航空发动机制造商及部分产品简介 255

F2.1 三大航空发动机制造商 255

F2.2 新兴发动机制造商 259

参考文献 261

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