《航空叶片机原理(第3版)》系统介绍了航空叶片机的工作原理、工作特性以及基本的设计理论和设计方法,包括航空叶片机的基本设计体系、研究方法和发展方向。全书分为3篇,共15章:第一篇为叶片机中的气动热力学基础,包括第1章绪论、第2章叶片机中气体流动的性质和控制方程、第3章一维定常流动的基本方程和热力学图示;第二篇为压气机,包括第4章轴流式压气机的工作原理、第5章基元级的基本理论、第6章级的基本理论、第7章多级轴流式压气机、第8章离心式压气机、第9章压气机的特性和调节;第三篇为轴流式涡轮,包括第10章轴流式涡轮的工作原理、第11章基元级的基本理论、第12章级的基本理论、第13章多级轴流涡轮、第14章涡轮特性、第15章涡轮冷却。
《航空叶片机原理(第3版)》主要是为飞行器动力工程专业相关课程教学编写的,也可作为电力、石油、化工、建筑等行业相关专业本科生和研究生的教学参考书。
人类实现有动力飞行已近120年的历史,飞机的发明、应用和迅速发展有力地推动了人类文明的进步,改善着人类生活的时空。作为飞机的“心脏”,航空发动机同样经历了辉煌的发展历程,每一次航空技术的重大进展,无不与航空发动机技术的突破相关。
目前,航空飞行器广泛使用的是带有压气机的燃气涡轮发动机。在燃气涡轮发动机中,风扇、压气机、涡轮和螺旋桨均属于叶片机。简单地从组成燃气涡轮发动机的主要部件中叶片机所占的比例,就不难理解叶片机是燃气涡轮发动机的主要部件。对于燃气涡轮发动机来说,叶片机很重要且更为实质的含义在于叶片机的性能好坏对燃气涡轮发动机的性能影响很大,而且叶片机的设计难度大,往往是发动机中设计难度最大的部件。本书的主要研究对象是航空燃气涡轮发动机采用的风扇、压气机和涡轮。
半个多世纪以来,航空燃气涡轮发动机技术始终沿着高推重比、低油耗、长寿命和高可靠性的方向飞速发展。航空燃气涡轮发动机的最大推力已由最初的2~3kN发展到现在的570~600kN,几乎增大了200倍;耗油率由最初的大于O.1kg/(N·h)降到了0.035kg/(N·h),降低了约2/3;发动机的寿命也由最初的几十小时发展到了20000~30000h,而推重比则由最初的小于1发展到了大于10。
为了满足航空燃气涡轮发动机的发展需要,航空叶片机的风扇/压气机始终沿着高压比、高速度和高效率的方向不断发展,而涡轮沿着高进口温度、高速度和高效率的方向不断发展。风扇/压气机的总增压比已从20世纪40年代初的3~4发展到现在的25~60。为了减少轴向长度和质量,风扇/压气机的级负荷不断增大。涡轮的进气温度从20世纪40年代初的1073K发展到现在的1900~2000K,并且还出现了超声速涡轮级。
作为以流体为介质的能量传输和转换的旋转机械,叶片机在国民经济的其他众多领域内也有着广泛的应用,如地面燃气轮机、汽轮机、水轮机以及各类泵、鼓风机和通风机等。
正是在这种背景下,为了适应新技术的发展对于人才培养的要求,编者基于多年来从事飞行器动力工程专业教学和科研的经验,并综合了大量的国内外的相关教材和最新科研成果编写了本书。
本书以航空叶片机(压气机与涡轮)为对象,系统地介绍了压气机和涡轮的结构与工作原理。本书结合国内、外现代航空叶片机的发展特点,深入地介绍了压气机和涡轮基元级的工作原理,以及完全径向平衡方程及其工程应用,对单级和多级压气机,涡轮的特性及调节规律进行了深入的阐述。由于压气机与涡轮的内部流动规律存在许多类似之处,所以本书中主要的章节是压气机,在讲授涡轮时,应该适当地参阅压气机章节中内容。各章节附有若干思考题和习题,使学习者在学习有关理论的同时,得以一定的练习,牢固地掌握学到的知识。
本书可作为飞行器动力工程专业本科学生的必修课教材,也可作为航空发动机设计、试验和维护的有关专业人员的参考书,同时,对燃气轮机、汽轮机、水轮机以及各类泵、鼓风机和通风机等专业的研究人员具有一定的参考作用。
本书由胡骏主编,王英锋、王志强、屠宝锋参加编写。全书分为3篇,共15章,第1章~第7章由胡骏编写,第8章和第9章由王英锋编写,第10章~第12章由王志强编写,第13章~第15章由屠宝锋编写,全书由胡骏统一汇编。
由于编者水平有限,难免有不妥之处,敬请读者不吝批评指正。