航空发动机组合压气机设计

本书从产品研发角度介绍航空发动机组合压气机设计，具有比较强的针对性。本书内容涉及航空发动机组合压气机设计的主要环节，包括设计要求与分析、气动设计、结构设计、热分析、强度设计、试验验证与典型故障介绍等。本书旨在通过对组合压气机设计方法及设计流程的介绍，使读者对组合压气机的设计有一个系统的概念，有利于从事航空发动机组合压气机研发的相关人员更好地开展工作。

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章绪论
1.1组合压气机简介003
1.2采用组合压气机的原因004
1.3组合压气机如何设计007
1.4组合压气机设计要求007
1.4.1气动设计要求007
1.4.2结构设计要求008
第2章组合压气机气动设计
2.1平均参数设计010
2.1.1平均参数设计原理011
2.1.2平均参数设计与分析016
2.2S2流面设计019
2.2.1S2流面反问题设计原理019
2.2.2S2流面反问题设计与分析023
2.3叶片设计027
2.3.1叶片设计原理027
2.3.2叶片参数选取与造型032
2.4三维数值计算分析041
2.4.1三维数值计算方法041
2.4.2三维数值计算结果分析044
2.5气动扩稳设计049
2.5.1非设计工况下的级间不协调性049
2.5.2气动扩稳原理050
2.5.3气动扩稳设计与分析053
第3章组合压气机结构设计
3.1结构特点及设计准则058
3.2结构布局设计059
3.2.1结构布局介绍059
3.2.2转子及支承结构060
3.2.3承力结构060
3.2.4调节机构061
3.2.5滑油系统和空气系统061
3.2.6选材及工艺性分析061
3.3转子结构设计063
3.3.1整体轴流叶轮064
3.3.2离心叶轮066
3.3.3中心拉杆067
3.3.4转动密封件068
3.4静子结构设计071
3.4.1轴流机匣072
3.4.2静子叶片076
3.4.3叶轮外罩078
3.4.4扩压器079
3.4.5扩压器机匣080
3.4.6静子叶片角度调节机构082
3.5零件选材084
3.5.1选材原则084
3.5.2常用材料084
3.6结构设计分析085
3.6.1叶尖间隙设计及分析085
3.6.2径向配合关系选择及分析087
3.6.3轴向尺寸关系确定及分析088
第4章组合压气机热分析
4.1概述089
4.2热分析基本原理089
4.2.1热传递的基本方式089
4.2.2热传递的基本定律093
4.3热分析方法098
4.3.1数学分析求解方法098
4.3.2离散数值求解方法099
4.4温度场计算与分析101
4.4.1计算输入101
4.4.2计算流程102
4.4.3温度场计算103
第5章组合压气机强度设计
5.1静强度分析107
5.1.1分析方法107
5.1.2静强度评估111
5.2振动分析111
5.2.1设计方法111
5.2.2振动评估114
5.3寿命分析115
5.3.1低循环疲劳寿命116
5.3.2高周疲劳强度117
5.3.3蠕变/持久寿命117
5.3.4损伤分析118
5.4机匣包容性分析119
5.5外物损伤分析119
5.6刚度/变形分析120
第6章组合压气机试验验证
6.1组合压气机气动性能试验121
6.1.1叶栅性能试验121
6.1.2低速模拟压气机性能试验122
6.1.3组合压气机部件性能试验123
6.2组合压气机结构强度试验130
6.2.1转子强度试验130
6.2.2低循环疲劳寿命试验131
6.2.3机匣强度试验132
6.2.4叶片振动疲劳试验133
第7章组合压气机典型故障及分析
7.1转静子碰磨故障135
7.1.1整体叶片盘叶片刮磨裂纹故障135
7.1.2间隔环刮磨断裂故障136
7.1.3离心叶轮刮磨钛火故障136
7.2组合压气机转静子件裂纹/掉块故障137
7.2.1离心叶轮盘体掉块故障137
7.2.2离心叶轮叶片裂纹故障138
7.2.3间隔环裂纹故障139
7.2.4扩压器叶片根部裂纹故障139
第8章组合压气机未来发展
8.1优选气动设计技术141
8.1.1复合弯掠叶片设计技术141
8.1.2基于变系数对流扩散方程的叶片设计方法143
8.1.3曲率连续前缘叶型设计技术146
8.1.4优选离心叶轮设计技术148
8.1.5优选扩压器设计技术150
8.2优选结构设计技术152
8.2.1功能、性能、强度多学科智能优化设计技术152
8.2.2基于新材料、新工艺的优选结构设计技术153
8.3未来发展趋势160
参考文献162