推进原理与设计

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出版者:上海交通大学出版社
作者:滕金芳
出品人:
页数:418
译者:
出版时间:2015-12
价格:98
装帧:精装
isbn号码:9787313142801
丛书系列:
图书标签:
  • 航空航天
  • 推进原理
  • 工程设计
  • 航空技术
  • 机械原理
  • 动力系统
  • 流体力学
  • 系统优化
  • 创新设计
  • 性能分析
  • 结构设计
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具体描述

滕金芳、羌晓青、马威编*的《推进原理与设计 (精)》共分10章和1个附录。前9章讲解航空燃气轮机发动机的原理与设计,包括航空燃气涡轮发动机综述、气动热力学基础、航空燃气涡轮发动机的基本工作原理、部件工作原理及其特性、发动机共同工作和控制规律、发动机稳态特性和过渡态特性、发动机总体性能方案设计、发动机结构设计以及发动机部件设计等内容。**0章讲解火箭发动机原理,包括火箭发动机概述、主要参数、热力学关系式和喷管理论、液体火箭发动机以及固体火箭友动机等内容。附录讲解叶轮机气动热力学基本方程。

本书可作为航空航天工程专业高年级本科生和航空宇航科学与技术专业研究生的教材使用,亦可供有关专业技术人员参考。

《航空动力学与飞行器推进系统》 本书深入探讨了支撑现代航空器腾飞的奥秘,重点聚焦于航空动力学的基础理论及其在飞行器推进系统设计中的实际应用。我们将从空气动力学这一核心学科出发,循序渐进地解析空气与物体相互作用时产生的力学原理,包括升力、阻力、推力和重力的生成机制,以及马赫数、雷诺数等关键参数对飞行性能的影响。 在空气动力学部分,我们将详细阐述不同翼型在不同攻角下的表现,分析层流与湍流的特性及其对气动效率的制约。章节将涵盖跨音速和超音速流动的复杂现象,如激波的产生与传播、跨音速面积律以及超音速飞行的气动加热等问题。此外,我们还将探讨飞行器姿态控制所涉及的空气动力学原理,如副翼、升降舵和方向舵的作用。 紧接着,本书将全面剖析飞行器推进系统的构成、原理与设计。我们将首先回顾历史,简要介绍喷气推进技术的发展历程,重点讲解涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机以及冲压发动机等不同类型发动机的工作原理,包括吸气、压缩、燃烧和排气等核心环节。 在涡轮发动机部分,我们将深入剖析压气机、燃烧室和涡轮的详细设计考量。关于压气机,我们会讨论轴流压气机和离心压气机在结构、性能和效率上的差异,以及叶片设计、气动载荷和喘振控制等关键技术。燃烧室的设计将聚焦于燃料的雾化、混合、燃烧过程的稳定性、污染物排放的控制以及耐高温材料的应用。涡轮部分则会详细阐述叶片气动设计、热管理、材料科学以及耐久性评估。 对于风扇发动机,本书将重点分析高涵道比和低涵道比风扇在性能上的权衡,以及风扇叶片载荷、气流分离和噪声控制的设计挑战。我们将深入研究发动机推力矢量控制技术,探讨其对飞行器机动性的提升作用。 本书还将详细介绍火箭发动机的类型,包括液体火箭发动机和固体火箭发动机。对于液体火箭发动机,我们将分析其推进剂配方、燃烧室设计、喷管膨罗设计、推进剂供应系统以及制冷技术。对于固体火箭发动机,我们将讨论推进剂的组分、燃面设计、点火系统和壳体结构。 在推进系统集成与性能分析方面,本书将阐述如何将发动机与飞行器结构有机结合,以及如何优化整体推进效率。我们将介绍发动机推力性能的仿真与测试方法,包括在不同高度、速度和大气条件下的性能曲线分析。此外,我们还将探讨先进推进技术,如电推进(离子推进、霍尔推进)和核动力推进在未来航空航天领域的应用潜力。 全书贯穿了大量的工程实例和案例分析,旨在帮助读者将理论知识转化为解决实际工程问题的能力。从大型客机的巡航效率到战斗机的超音速机动,从无人机的长航时任务到未来空天飞机的设计构想,本书都将提供深刻的洞察。 本书适合航空航天工程、机械工程、动力工程等相关专业的本科生、研究生以及从事航空器设计、研发和制造的工程师阅读。通过学习本书,读者将能够系统掌握航空动力学和飞行器推进系统的核心原理,为理解和创新飞行器技术奠定坚实的基础。

作者简介

目录信息

第1章 航空燃气涡轮发动机综述
1.1 航空发动机的分类与工作特点
1.1.1 航空发动机的分类
1.1.2 航空燃气涡轮发动机的工作特点
1.2 民用客机发动机简介
1.3 航空燃气涡轮发动机研制特点与设计概况
1.3.1 航空燃气涡轮发动机的研制特点
1.3.2 航空燃气涡轮发动机的设计概况
参考文献
思考和练习题
第2章 气动热力学基础
2.1 热力学第一定律
2.2 热力学第二定律
2.3 气体动力学基本方程
参考文献
思考和练习题
第3章 航空燃气涡轮发动机的基本工作原理
3.1 航空发动机的主要性能指标
3.1.1 推力
3.1.2 单位推力
3.1.3 推重比和功重比
3.1.4 耗油率
3.1.5 热效率、推进效率和总效率
3.1.6 发动机总效率对飞机燃油利用率的影响
3.2 航空发动机的基本工作原理
3.2.1 理想循
3.2.2 实际循环
参考文献
思考和练习题
第4章 航空燃气涡轮发动机部件工作原理及特性
4.1 压气机工作原理及其特性
4.1.1 压气机的主要类型与性能参数
4.1.2 轴流压气机增压原
4.1.3 压气机平面叶栅流动
4.1.4 压气机级的流动
4.1.5 离心压气机
4.1.6 压气机特性
4.1.7 轴流压气机的发展趋势
4.2 涡轮工作原理及其特性
4.2.1 涡轮的主要性能参数与组成
4.2.2 轴流涡轮的做功原理
4.2.3 涡轮特性
4.2.4 涡轮部件特点和发展趋势
4.3 燃烧室工作原理及其特性
4.3.1 燃烧室的主要类型与基本性能要求
4.3.2 燃烧室的基本工作过程
4.3.3 燃烧室特性
4.4 进气道工作原理
4.4.1 进气道主要性能参数与流场畸变
4.4.2 亚声速进气道
4.4.3 超声速进气道
4.5 尾喷管工作原理
4.5.1 喷管的主要性能参数
4.5.2 喷管的分类
参考文献
思考和练习题
第5章 航空燃气涡轮发动机共同工作和控制规律
5.1 涡喷和涡扇发动机部件的共同工作
5.1.1 单轴涡喷发动机的共同工作
5.1.2 双轴涡喷发动机的共同工作
5.1.3 双轴涡扇发动机的共同工作
5.2 航空发动机的主要工作状态
5.3 发动机的控制规律
5.3.1 单轴涡喷发动机的控制规律
5.3.2 双轴涡喷发动机的控制规律
5.3.3 双轴加力涡扇发动机的典型控制规律
5.3.4 双轴大涵道比涡扇发动机的典型控制规律
5.3.5 涡桨和涡轴发动机的控制规律
参考文献
思考和练习题
第6章 航空燃气涡轮发动机稳态特性和过渡态特性
6.1 航空燃气涡轮发动机的稳态特性
6.1.1 稳态特性获取方法
6.1.2 发动机的基本特性
6.1.3 影响发动机特性的各种因素
6.2 航空燃气涡轮发动机的过渡态特性
6.2.1 加速和减速过程
6.2.2 加力接通和切断过程
6.2.3 地面起动和空中起动
参考文献
思考和练习题
第7章 航空燃气涡轮发动机总体性能方案设计
7.1 总体性能方案设计流程
7.2 发动机主要设计参数的选择
7.2.1 主要设计参数对发动机性能的影响
7.2.2 循环参数的选择
7.2.3 循环参数的优化
7.2.4 发展潜力分析
7.3 发动机设计点气动热力循环参数计算
7.4 飞机/发动机协调和设计点热力循环参数的最终确定
7.4.1 发动机非设计点性能计算
7.4.2 飞机/发动机匹配协调
7.4.3 发动机总体最佳参数选定
7.5 发动机流路设计
7.5.1 设计方法
7.5.2 高压系统通道设计
7.5.3 低压系统通道设计
7.5.4 低压系统和高压系统通道匹配
7.5.5 外涵道流路设计
7.5.6 喷管通道设计
7.6 发动机重量估算
参考文献
思考和练习题
第8章 航空燃气涡轮发动机结构设计
8.1 航空燃气涡轮发动机总体结构方案设计
8.1.1 发动机总体结构布局
8.1.2 发动机转子的支承方案
8.1.3 发动机承力系统
8.1.4 临界转速的估算
8.1.5 发动机设计选材
8.1.6 新工艺的选择
8.1.7 新技术的选用
8.1.8 总体结构方案图
8.2 航空燃气涡轮发动机部件结构设计
8.2.1 压气机的结构
8.2.2 燃烧室的结构
8.2.3 涡轮的结构
参考文献
思考和练习题
第9章 航空燃气涡轮发动机的部件设计
9.1 压气机设计
9.1.1 压气机的设计流程
9.1.2 压气机气动设计
9.2 涡轮设计
9.2.1 发动机总体对涡轮设计的要求
9.2.2 民用涡扇发动机涡轮的发展特点
9.2.3 涡轮气动设计要素
9.2.4 涡轮设计实例
9.3 燃烧室设计
9.3.1 燃烧室设计概貌
9.3.2 民用航空发动机污染排放控制技术
9.3.3 先进燃烧概念
参考文献
思考和练习题
第10章 火箭发动机原理
10.1 火箭发动机概述
10.1.1 化学火箭发动机
10.1.2 核火箭发动机
10.1.3 电火箭发动机
10.1.4 火箭推进的应用
10.2 火箭发动机的主要参数
10.2.1 推力
10.2.2 总冲(量
10.2.3 比冲(量
10.2.4 有效排气速度
10.2.5 质量比
10.2.6 推进剂质量分数
10.2.7 冲重比和推重比、比功率
10.2.8 能量与效率(内效率、推进效率
10.3 火箭发动机热力学关系式和喷管理论
10.3.1 热力学关系式
10.3.2 贵管理论
10.4 液体火箭发动机
10.4.1 推进剂及燃烧
10.4.2 气液系统
10.4.3 基本部件
10.5 固体火箭发动机
10.5.1 概述
10.5.2 固体推进剂及燃烧
10.5.3 装药及内弹道计算
10.5.4 基本组件
参考文献
思考和练习题
附录 叶轮机气动热力学基本方程
A.1 重要的气流参数及气动热力学函数
A.1.1 系统与控制体
A.1.2 拉格朗日描述与欧拉描述
A.1.3 雷诺输运方程
A.1.4 物质导数
A.1.5 质量力与表面力
A.1.6 亥姆霍兹速度分解定理
A.1.7 广义牛顿内摩擦定理
A.1.8 圆柱坐标系
A.2 质量守恒定律与相对流动的连续方程
A.3 动量守恒定律与相对流动的运动方程
A.4 动量矩定律
A.5 能量守恒定律(热力学第一定律)与相对流动的能量方程
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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《推进原理与设计》这本书,为我打开了一扇通往“运动的哲学”的窗户。我一直对事物如何运动,如何产生位移感到好奇,而这本书恰恰满足了我这份好奇心,并且将我的理解提升到了一个全新的维度。它不是简单地描述“是什么”在推动,而是深入剖析“为什么”和“如何”在推动。书中对牛顿三大运动定律的阐释,与各种推进方式的联系,让我看到了物理学原理在工程实践中的强大生命力。我印象深刻的是书中关于“推力产生”的多种机制的详细介绍,从最基础的空气动力学推力,到利用气体膨胀产生的反作用力,再到利用电磁力产生推力(如电推进),以及对未来可能出现的基于量子效应或其他更前沿理论的推进方式的展望,都让我觉得非常震撼。作者不仅讲解了理论,还结合了大量的工程实例,比如不同类型的飞机发动机(涡轮喷气、涡轮风扇、涡轮螺旋桨)的工作原理对比,不同类型船舶的推进系统(螺旋桨、喷水推进、气垫船)的优缺点分析,以及火箭发动机中不同燃料组合的性能差异。这些具体的案例,使得抽象的原理变得触手可及,也让我对工程设计的巧妙之处有了更深的体会。这本书让我意识到,每一次成功的推进,都是一次对自然规律的深刻理解和巧妙运用的结果。

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阅读《推进原理与设计》这本书,对我来说是一次意义非凡的知识探索。它不仅仅是一本介绍各种推进装置的书,更是一部深入剖析“运动背后科学”的杰作。书中从基础的物理原理出发,详细讲解了各种推进方式的产生机制。我特别喜欢作者在讲解过程中,对不同介质(如空气、水、真空)下推进特性的细致分析。比如,在空气动力学章节,详细阐述了翼型设计、升力与阻力的关系,以及不同类型飞机发动机的工作原理。在水动力学部分,则深入探讨了船体设计、螺旋桨效率以及水下推进的挑战。最让我印象深刻的是,书中对太空推进技术的详尽论述,从化学火箭的推力产生,到电推进(如离子推进、霍尔推进)的工作原理,再到对未来可能出现的量子推进、虫洞推进等概念的展望,都极大地拓展了我的认知边界。这本书让我深刻地认识到,每一次成功的推进,都是对自然规律深刻理解和巧妙应用的体现,也是无数工程师不断创新和优化的结果。它让我对“推”这一看似简单的概念,有了更为系统、更为科学的认知。

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这本书《推进原理与设计》的阅读体验,堪称一次智慧的启迪之旅。我一直对“动力”的来源充满好奇,而这本书则为我提供了一个极其详尽且科学的解答。它不仅仅是列举了各种推进方式,更是深入剖析了这些方式背后的物理学原理和工程学考量。我尤其被书中对不同介质下推进特性的分析所吸引,无论是空气中的气动推进,水中的流体推进,还是真空中的惯性推进,作者都给出了清晰的解释。书中对“动量守恒”这一核心概念在各种推进系统中的应用,进行了多角度的阐述,让我对各种推进方式的运作原理有了更深层次的理解。例如,在讲解火箭推进时,它不仅阐述了燃料燃烧产生的高温高压气体向后喷射产生向前的推力,还详细分析了不同燃料组合对推力大小和燃烧效率的影响。在对航空推进的阐述中,对涡轮发动机的结构、工作原理以及气动设计的优化,都进行了详尽的介绍。这本书让我明白,推进的设计,不仅仅是关于如何产生力,更是关于如何在复杂的物理环境中,以最经济、最有效的方式实现运动。

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我必须说,《推进原理与设计》这本书为我提供了一个极其全面且深入的视角来理解“推进”这一核心概念。在此之前,我对推进的理解主要局限于日常生活中能接触到的例子,比如汽车的发动机、自行车的脚蹬等。这本书则将我的视野从地面拓展到了天空、海洋,乃至浩瀚的宇宙。它不仅仅是罗列了各种推进设备的图片和工作原理,而是更侧重于对背后科学原理的挖掘。书中对流体动力学、热力学以及电磁学在推进系统中的应用进行了详尽的阐述。例如,在空气动力学部分,作者详细解释了 Bernoulli 原理如何在飞机机翼上产生升力,以及不同翼型设计对飞行性能的影响;在水动力学部分,则讨论了船体形状、螺旋桨设计如何减小阻力,提高效率。最让我着迷的是关于航天推进的部分,从化学火箭的推力产生机制,到电推进(如离子推进器、霍尔推进器)的工作原理,再到对核动力推进、太阳帆等未来概念的探讨,都让我脑洞大开。书中对材料科学在推进技术中的重要性也给予了充分的关注,比如耐高温材料在喷气发动机中的应用,以及轻质高强度材料在航空航天器结构设计中的作用。总的来说,这本书不仅仅是一本技术手册,更是一本启迪思维的科学读物,它让我深刻认识到,在看似简单的“推”背后,隐藏着如此深奥的物理规律和精妙的工程设计。

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《推进原理与设计》这本书,为我打开了一个理解“运动”的全新维度。我一直认为,让物体动起来似乎是一件很简单的事情,但读完这本书,我才意识到其中蕴含着多么深厚的科学奥秘和工程智慧。书中从最基本的物理定律出发,详细解释了各种推进方式的原理。我特别欣赏作者在讲解空气动力学时,将伯努利原理、牛顿第三定律等抽象概念,与飞机机翼的升力产生、喷气发动机的推力形成等具体现象巧妙地联系起来。在水动力学方面,书中对船舶的流体阻力、螺旋桨的效率以及不同船体设计的优劣进行了深入的分析,让我对水上交通工具的运动原理有了更清晰的认识。最让我着迷的是,书中还涉及了太空推进技术,从化学火箭的原理到电推进(如离子推进器、霍尔推进器)的运作机制,再到对未来更先进推进方式(如核动力推进、太阳帆)的理论探讨,都让我对人类探索宇宙的勇气和智慧感到由衷的敬佩。这本书让我明白,推进的设计,是一门综合性的科学,它需要对物理学、材料学、控制论等多个学科有深刻的理解和精湛的应用。

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这本书《推进原理与设计》的深度和广度,远远超出了我的预期。我原以为它会是一本专注于讲解各种推进器械的书籍,但事实证明,它更像是一部关于“运动的科学与艺术”的百科全书。从物理学的基本定律出发,这本书层层递进,将各种推进原理一一剖析。我特别赞赏作者在讲解过程中,始终紧密联系实际应用,使得理论不再是空中楼阁。例如,在讲解浮力与推进的关系时,书中不仅解释了空气动力学的基本原理,还结合了飞机机翼的升力产生过程,以及不同飞行状态下的气动控制。在讨论水下推进时,则详细阐述了螺旋桨的推力特性、船体阻力的来源以及如何通过船体设计来提高效率。而最让我感到震撼的是,书中对太空推进技术的详尽介绍,从化学火箭发动机的能量转化效率,到电推进技术(如离子推进、霍尔推进)的低推力高比冲特性,再到对未来更先进推进方式(如核热推进、太阳帆)的理论探讨,都为我打开了新的视野。这本书让我深刻认识到,每一次成功的推进,背后都凝聚着科学家和工程师们对自然规律的深刻洞察和不懈探索。

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这本书真的彻底颠覆了我对“推”这个概念的认知。在阅读之前,我一直以为推进无非就是用力推东西,或者像火箭那样喷射出气体产生反作用力。然而,《推进原理与设计》这本书,却为我打开了一个全新的宇宙。它不仅仅是讲解了各种推进方式,更深入地剖析了背后的物理学原理,从牛顿定律的宏观应用,到量子力学在一些前沿推进技术中的潜在影响,都有涉及。书中对不同介质(空气、水、真空)下推进方式的差异进行了细致的阐述,比如空气动力学的翼型设计如何影响飞行器的升力和阻力,船体设计如何优化水动力学性能,以及在真空环境中,离子推进、霍尔效应推进等技术的精妙之处。我尤其印象深刻的是关于“动量守恒”在各种推进系统中的体现,无论是螺旋桨驱动还是喷气式发动机,抑或是更科幻的推进方式,都离不开这个基本原理。书中还详细介绍了推进系统的设计流程,从概念提出、理论计算、模型测试到实际应用,每一个环节都充满了科学的严谨和工程的智慧。作者通过大量生动的案例,比如不同时期飞机的进化、潜艇的推进系统、以及未来太空探索可能采用的推进技术,将枯燥的理论变得鲜活有趣。读完之后,我不再仅仅是把推进看作一种简单的运动方式,而是将其视为一个由物理学、工程学、材料学等多学科交叉融合的复杂系统,充满了无限的可能和挑战。

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阅读《推进原理与设计》这本书,我感觉自己像是踏上了一条探索“动力”根源的科学之旅。在此之前,我对于“动力”的概念,更多地是停留在“让东西动起来”的模糊认知上。这本书则将这种模糊的认知,清晰化、系统化,并且上升到了原理层面。它系统地梳理了人类历史上各种推进技术的演变,从最早的帆船、蒸汽机,到内燃机、喷气式发动机,再到现代的航空航天推进技术,每一种技术的发展都伴随着对物理定律更深刻的理解和更精湛的工程应用。我特别喜欢书中关于推进效率和能量转换的讨论,它不仅介绍了各种推进方式的效率指标,还深入分析了能量损失的原因以及如何通过设计优化来提高效率。比如,在内燃机部分,对燃烧过程的控制、热能向机械能的转化效率都进行了详细的分析。在航空领域,对气动弹性、结构轻量化如何协同工作以实现高效推进,也进行了深入的剖析。此外,书中还探讨了不同推进介质的特性对推进系统设计的影响,例如空气的粘性和可压缩性,水的密度和流动阻力,以及真空环境下的特殊挑战。这本书让我明白,推进不仅仅是动量的转移,更是能量的有效管理和利用,是一门关于如何在各种复杂环境中实现高效运动的艺术和科学。

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《推进原理与设计》这本书,让我对“如何让事物运动起来”有了前所未有的系统性理解。在此之前,我可能只是将“推”看作是一种粗糙的力量,而这本书则将它细化为一系列精密的科学原理和工程实践。它不仅仅是描述了各种推进装置,更深入地解析了它们背后的物理学基础。例如,书中详细阐述了空气动力学中的伯努利原理和牛顿第三定律如何应用于飞机和火箭的推进;在水动力学方面,则讲解了船体设计中的流体阻力、表面摩擦以及螺旋桨的推力产生机制。让我印象深刻的是,书中还对比了不同推进介质(空气、水、真空)的特性,以及这些特性如何影响推进系统的设计和性能。例如,在真空环境下,化学火箭的喷射是主要的推进方式,而电推进则因其高比冲特性而备受青睐。书中对各种推进系统的效率和性能指标的讨论,也让我对工程设计的权衡和优化有了更深的认识。它不仅仅是一本理论书籍,更是通过大量的实际案例,展现了人类在掌握和运用推进技术方面的智慧和创造力。

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我必须坦白,《推进原理与设计》这本书,彻底改变了我之前对“推进”这一概念的狭隘理解。在阅读之前,我可能仅限于将推进与“速度”或“力量”划等号,而这本书则将我带入了一个更加精微、更加系统化的领域。它不仅仅是关于产生速度,更是关于如何在特定的介质中,以最优化的方式,通过能量的有效转化,实现对载体的驱动。书中对不同推进方式的分类和对比,让我看到了人类智慧的结晶。例如,它详细讲解了螺旋桨推进的原理,以及如何通过调整桨叶的角度和形状来优化推力;对于喷气式发动机,则深入剖析了进气、压缩、燃烧、膨胀、排气的整个过程,以及涡轮和压气机的设计对性能的影响。最令我着迷的是,书中还对一些“非传统”的推进方式进行了探讨,比如利用磁流体动力学原理的推进,以及对未来可能实现的“曲速引擎”或“反重力推进”等概念的理论推测,虽然这些还属于前沿探索,但足以激发人们无限的想象力。此外,书中还强调了推进系统的“设计”二字,这不仅仅是理论的堆砌,更是对材料、结构、控制等多个工程领域的综合考量。它让我认识到,一次成功的推进设计,是无数次理论计算、实验验证和工程迭代的结果。

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