航空發動機空氣系統設計

《航空發動機空氣系統設計》是2022年科學出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：航空發動機空氣系統設計
• 出版時間：2022年12月1日
• 出版社：科學出版社
• ISBN：9787030738134

內容簡介

《航空發動機空氣系統設計》針對目前高性能航空發動機空氣系統設計技術需求，重點介紹了空氣系統設計的頂層需求、設計流程、設計原理與方法、設計結果評價準則、設計結果驗證等內容，具體闡述了空氣系統設計範圍、主要設計功能、總體設計方法、典型功能元件工作原理與特性、具體流路的詳細設計與分析、設計結果驗證依據及具體方法，並介紹了空氣系統設計技術發展趨勢與面臨的挑戰。 《航空發動機空氣系統設計》的內容為開展空氣系統設計及相關設計技術研究提供了較為完整的思路和方法，具有重要的學術研究意義和工程套用價值。

圖書目錄

目錄

渦輪機械與推進系統出版項目 序

“兩機”專項：航空發動機技術出版工程 序

前言一

前言二

符號表

第1章航空發動機空氣系統概述001

1.1航空發動機空氣系統功能及組成003

1.1.1空氣系統定義及設計範圍003

1.1.2空氣系統主要功能005

1.2航空發動機空氣系統的重要性013

參考文獻014

第2章空氣系統設計方法015

2.1需求分析015

2.1.1需求識別與利益攸關者016

2.1.2需求整理017

2.1.3需求跟蹤018

2.1.4需求驗證019

2.1.5需求確認021

2.2設計思路022

2.2.1引氣來源和排氣位置022

2.2.2主要結構和技術指標023

2.2.3評價維度024

2.3設計流程026

2.3.1方案設計階段026

2.3.2詳細設計階段028

2.3.3工程設計階段030

2.4設計邊界031

2.5設計準則031

2.5.1子系統流路弱關聯設計032

2.5.2流路壓差設計032

2.5.3燃氣封嚴設計032

2.5.4滑油封嚴設計033

2.5.5軸向力調節設計033

2.5.6引氣量控制033

2.5.7零部件溫度控制034

2.5.8寬廣的適應性034

2.5.9封嚴間隙設計034

2.5.10腔室均壓設計034

2.6分析方法034

2.6.1空氣系統一維網路法034

2.6.2空氣系統二維與三維分析039

2.6.3熱分析方法042

2.6.4防冰分析方法047

2.6.5多維多學科耦合仿真049

參考文獻054

第3章流量與壓力控制元件056

3.1孔元件056

3.1.1孔元件類型和功能056

3.1.2孔元件流動損失056

3.1.3孔元件設計061

3.2管元件061

3.2.1管元件類型和功能061

3.2.2管元件的流動損失061

3.2.3管元件設計066

3.3篦齒066

3.3.1篦齒結構和功能066

3.3.2篦齒元件設計069

3.4活門069

3.4.1壓差式轉換活門070

3.4.2電磁式轉換活門070

參考文獻071

第4章封嚴元件072

4.1靜子封嚴073

4.2渦輪輪緣封嚴075

4.2.1旋轉誘導的燃氣入侵076

4.2.2外流誘導的燃氣入侵082

4.3軸承腔的封嚴083

4.4其他新型轉、靜封嚴結構084

參考文獻086

第5章供氣系統089

5.1預旋供氣系統088

5.1.1預旋供氣系統的典型結構和功能介紹089

5.1.2預旋供氣系統的基本工作機制091

5.1.3預旋供氣系統的分析與設計097

5.2減渦供氣系統103

5.2.1典型減渦供氣系統結構和功能介紹104

5.2.2減渦供氣系統內部流動機制106

5.2.3減渦供氣系統的性能分析與空氣系統匹配設計原則127

5.3外部管路供氣系統138

5.3.1熱端部件冷卻外部供氣138

5.3.2渦輪主動間隙控制系統供氣139

5.3.3防冰供氣140

5.3.4飛機供氣140

參考文獻141

第6章冷卻元部件144

6.1葉片143

6.1.1典型外部冷卻143

6.1.2典型內部冷卻155

6.2旋轉件163

6.2.1簡單旋轉盤163

6.2.2轉靜系旋轉盤176

6.2.3旋轉系盤腔188

6.2.4自然對流占主導地位的旋轉盤腔的199

6.2.5旋轉盤腔的空氣系統元件建模213

6.3靜子件216

6.3.1渦輪導向葉片冷卻供氣流路216

6.3.2渦輪機匣冷卻供氣流路217

6.4熱交換器220

6.4.1熱交換器類型221

6.4.2熱交換器熱力設計228

6.4.3航空發動機用熱交換器具體套用形式236

6.4.4典型航空發動機用熱交換器熱力特性243

6.4.5熱交換器性能評價253

參考文獻256

第7章空氣系統詳細設計267

7.1空氣系統架構設計262

7.1.1功能及物理架構262

7.1.2功能要素263

7.1.3失效分析264

7.1.4空氣系統設計過程264

7.2流路詳細設計265

7.2.1引排氣設計265

7.2.2氣冷葉片供氣流路設計266

7.2.3冷卻設計268

7.2.4渦輪級間封嚴設計270

7.2.5軸承腔封嚴和隔熱設計272

7.2.6轉子軸向力調節275

7.2.7葉尖間隙控制278

7.2.8流動參數設計282

7.2.9飛機引氣284

7.2.10表面放熱285

7.2.11流路集成286

7.3分析與校核287

7.3.1空氣系統流體動力學分析287

7.3.2溫度場分析290

7.3.3葉尖間隙分析295

7.3.4計算模型校核305

第8章防冰系統詳細設計311

8.1結冰環境分析306

8.1.1大氣結冰條件306

8.1.2環境設計點308

8.2水攝取率310

8.3水撞擊特性311

8.4防冰部件外換熱分析314

8.4.1經驗公式法314

8.4.2積分微分法315

8.5結冰特性317

8.5.1結冰類型317

8.5.2影響結凍的主要因素317

8.5.3結冰表面傳熱傳質分析318

8.5.4結冰計算320

8.6一維流動換熱特性分析320

8.7防冰部件溫度分析321

8.8飛行循環分析323

8.8.1初步的飛行循環分析323

8.8.2臨界區域詳細熱平衡分析325

8.8.3需求熱與可供熱比較326

8.9設計關鍵環節327

8.9.1引氣位置327

8.9.2流路布局327

8.9.3控制方案328

8.9.4供氣溫降329

8.9.5傳熱結構329

8.9.6符合性判定準則330

參考文獻330

第9章空氣系統驗證337

9.1元件試驗332

9.1.1孔管元件332

9.1.2篦齒338

9.1.3預旋噴嘴342

9.2部件試驗344

9.2.1預旋供氣系統344

9.2.2減渦供氣系統350

9.2.3旋轉盤腔流動換熱352

9.2.4葉片流量與冷效366

9.2.5機匣傳熱變形372

9.2.6換熱器375

9.2.7防冰系統378

9.3核心機及整機試驗382

9.3.1試車台簡介382

9.3.2空氣系統流體動力學特性385

9.3.3壓力平衡試驗驗證387

參考文獻390

第10章航空發動機空氣系統技術發展與挑戰396

10.1綜合熱管理391

10.1.1飛行器/動力系統的綜合能量管理391

10.1.2空氣系統392

10.1.3燃油系統393

10.1.4滑油系統394

10.2智慧型空氣系統395

10.2.1系統部件集成設計平台395

10.2.2數值仿真疊代設計自動化397

10.2.3人工智慧在空氣系統設計中的套用399

10.3主動間隙控制技術399

10.3.1閉環渦輪葉尖間隙控制399

10.3.2葉尖間隙先進測量技術400

10.3.3採用記憶金屬的葉尖間隙控制400

10.4先進防/除冰技術400

10.4.1記憶合金除冰400

10.4.2熱管防冰401

10.4.3等離子激勵防冰402

10.5先進封嚴結構403

10.5.1柔性被動自適應封嚴技術404

10.5.2柔性金屬箔片封嚴結構407

10.5.3吸氣式封嚴409

10.5.4氣動懸浮式封嚴410

10.6新概念動力空氣系統411

參考文獻414