航空燃气轮机总体结构设计

航空燃气轮机是各种航空器尤其是大型航空器的主要动力装置,总体结构设计是航空燃气轮机设计的核心内容,对整机的优选性、可靠性、经济性、维护性、可持续发展等有至关重要的作用。本书主要介绍航空燃气轮机总体结构设计的主要内容、设计流程和基本设计方法,并融入工程研制的背景和相关科研经验,与现有教材和专著合理衔接,力求达到学科基本理论与工程实践相结合的目的,希望为读者提供系统、细致的总体结构设计参考。本书主要面向我国航空燃气轮机研制单位总体结构设计人员和即将成为结构设计人员的高等院校毕业生,可以作为设计中的入门级工具书,也可以为高等院校从事相关专业和课题研究的师生提供参考。

涡轮机械与推进系统出版项目·序
“两机”专项：航空发动机技术出版工程·序
前言
第1章 总体结构设计
1.1 引言 001
1.2 设计基本原则 006
1.3 设计基本流程 007
1.3.1 需求分析 008
1.3.2 设计活动 008
第2章 整机结构布局设计
2.1 结构布局设计 013
2.1.1 概念与内涵 013
2.1.2 设计内容 013
2.1.3 设计要求 014
2.1.4 设计重点 015
2.2 转子变形控制 016
2.2.1 结构力学基础 017
2.2.2 横向过载变形控制 019
2.2.3 旋转激励变形控制 020
2.3 典型结构布局 022
2.3.1 小涵道比发动机 022
2.3.2 高涵道比发动机 032
2.4 系统布局设计 037
2.4.1 传动系统 037
2.4.2 滑油系统 039
2.4.3 空气系统 041
第3章 静子结构及承力系统
3.1 结构组成与功能 048
3.1.1 结构组成 048
3.1.2 设计要求 049
3.1.3 承力系统的设计边界与接口 056
3.2 载荷分布 057
3.2.1 整机受力分析 057
3.2.2 转子轴向力与卸荷 061
3.2.3 传力路线 064
3.2.4 典型承力系统 066
3.3 支承结构 070
3.3.1 支承结构的设计边界与接口 070
3.3.2 设计要求 071
3.3.3 典型发动机支承结构 076
3.4 承力框架及承力机匣 083
3.4.1 承力机匣的设计边界和接口 083
3.4.2 典型承力框架及机匣 085
3.4.3 机匣连接结构密封性 090
3.5 飞发安装结构 092
3.5.1 结构组成 092
3.5.2 飞发安装结构的功能 093
3.5.3 设计边界和接口关系分析 093
3.5.4 设计原则 094
3.5.5 设计要素 094
3.5.6 典型飞发安装系统 102
第4章 转子系统及连接结构设计
4.1 结构系统与界面损伤 108
4.1.1 结构系统非连续性 108
4.1.2 连接界面损伤 110
4.2 连接结构稳健性 111
4.2.1 法兰螺栓连接结构 111
4.2.2 套齿连接结构 125
4.3 转子系统稳健设计 134
4.3.1 转子结构对动力特性的影响 135
4.3.2 连接结构刚度损失对稳健性的影响 138
4.3.3 共振转速分布 140
4.4 防错设计 141
4.4.1 机匣配合防错设计 141
4.4.2 偏心防错安装结构 143
4.4.3 安装座防错设计 144
4.4.4 管路防错设计 144
4.4.5 附件安装防错设计 144
第5章 整机单元体设计及重量控制
5.1 单元体设计概念及划分原则 146
5.1.1 概念 146
5.1.2 单元体分类及划分原则 146
5.1.3 典型示例分析 148
5.2 整机装配设计 152
5.2.1 整机装配规划 152
5.2.2 典型示例分析 155
5.3 尺寸控制 164
5.3.1 定位基准 164
5.3.2 整机同轴度 167
5.3.3 整机间隙 171
5.3.4 补偿结构及接口控制 184
5.4 重量控制 193
5.4.1 结构重量预估与分配 193
5.4.2 重量特性计算 201
5.4.3 结构重量测量控制 202
第6章 结构效率评估与安全性设计
6.1 结构效率评估 205
6.1.1 结构特征及结构效率 205
6.1.2 转子系统结构效率评估 208
6.1.3 承力系统结构效率评估 217
6.1.4 整机结构效率评估 219
6.2 转子支承结构安全性设计225
6.2.1 结构安全性 225
6.2.2 转子防断轴安全性设计 227
6.2.3 支承结构安全性设计 237
6.3 发动机安装结构安全性设计 248
6.3.1 结构安全性 249
6.3.2 安装结构安全性设计 251
第7章 外部结构
7.1 概述 260
7.2 外部成附件布局 261
7.2.1 外部成附件 261
7.2.2 布局设计要求 261
7.2.3 主要影响因素 263
7.2.4 外部成附件布局设计 267
7.3 外部管路及支架设计 275
7.3.1 外部结构数字样机 275
7.3.2 外部数字样机设计原则和流程 277
7.3.3 外部数字样机搭建 277
第8章 结构材料与制造工艺
8.1 概述 286
8.2 风扇、压气机材料与工艺 287
8.2.1 叶片 287
8.2.2 轮盘 290
8.2.3 机匣 292
8.3 燃烧室、喷管材料与工艺 293
8.3.1 燃烧室 293
8.3.2 喷管 294
8.4 涡轮部件材料与工艺 295
8.4.1 叶片 295
8.4.2 轮盘 296
8.4.3 机匣 297
8.5 外涵机匣材料与工艺 298
8.5.1 金属材料外涵机匣 298
8.5.2 复合材料外涵机匣 299
8.6 新材料、新工艺应用及发展 300
8.6.1 新材料 300
8.6.2 新工艺 311
第9章 技术发展与展望
9.1 航空燃气轮机发展 315
9.2 未来变循环发动机 317
参考文献 322