现代航空发动机技术与发展

第1章 航空发动机发展概述
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RTM103
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
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 АЛ—31Ф涡扇发动机133
5.5.2 РД—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 PW4000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
参考文献