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世界航改燃气轮机的发展

发布时间:2017-01-10
书 名 世界航改燃气轮机的发展
出 版 社 航空工业出版社
作 者 李孝堂 主编
定 价 86.00
丛 书 名 航空发动机出版工程 ISBN号978-7-5165-1153-4
出版日期 2017.1 中图分类号 V235.1 版次/印次1-1
责任编辑 沙绍智



序言
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?????? 由于与航空发动机同样具有重量轻、功率大、污染小、起动快、加速性好和可靠性高等相似的技术要求,以及随着第二次世界大战后航空发动机技术快速发展和产品不断成熟,燃气轮机主要采用“轻型燃气轮机由成熟航空发动机改型研制,重型燃气轮机移植航空发动机技术研制” 的发展途径进行大力开发和应用。
??????? 为了满足市场需求,世界知名航空发动机公司由航空发动机改型研制了四代轻型燃气轮机,收到了投资少、周期短、见效快、效率高、经济性好、可靠性高和使用维护方便的效果。航空燃气涡轮发动机应用于非航空领域始于20世纪40年代末。此时工业燃气轮机单独开发,技术发展很慢。1950年,英国利用成熟航空燃气涡轮发动机“海神”成功改型为舰用燃气轮机,在“勇敢”号快艇上试航获得成功。皇家海军开始将注意力转向航机改型,并于1967年做出“今后大中型水面舰艇将以燃气轮机为动力”的历史性决策。从60年代起,英国、美国及苏联等国先后将各种类型的航空发动机改型为轻型燃气轮机,用于工业发电、舰船推进、油/气输送等方面,形成了第一代航改燃气轮机。至70年代获得广泛的推广应用,典型的有埃汶(Avon)、奥林帕斯(Olympus)、苔茵(Tyne)、TF4等。其压比已达14,涡轮进口温度达1050℃,效率达30%。在70—80年代先后由大流量比的涡扇发动机RB211、CF6、JT9D、TF39、JT8D、F404、PS - 90A等派生出压比达20,效率达36%~42%的第二代航改燃气轮机,其典型代表是LM2500、LM5000、RB211、 斯贝、 FT8、 LM1600等。80—90年代,由CF6-80C2、遄达(Trent)、GE90、PW4000等大型航空发动机派生出第三代航改燃气轮机,其压比达25,效率达42%,涡轮进口温度达1450℃左右,其典型代表有工业用遄达、501F、FT4000、V84-3A、 WR-21等。美国于2003年开始研制的LMS100航改燃气轮机继承了CF6-80C2/E1航空发动机和重型燃气轮机技术,压比达42,效率达46%,成为第四代航改燃气轮机的代表。
??????? 目前,国内外从业于航改燃气轮机管理、科研、试验、生产、使用、维护的单位和人员众多,而系统介绍航改燃气轮机现状、预研计划、发展趋势的书籍却少之又少,有必要出版一本全面介绍世界航改燃气轮机现状与发展趋势的书籍。因此,我们特撰写《世界航改燃气轮机的发展》一书,力求为从事航改燃气轮机研究和管理的人员提供借鉴与参考。
??????? 本书共4篇22章,由中航工业沈阳发动机设计研究所副所长李孝堂主编,梁春华、张世福、索德军、尹家录副主编。
??????? 第1篇共4章,主要介绍燃气轮机原理和分类、航改燃气轮机的选型与改型原则以及航改燃气轮机的技术特点与重要地位,由梁春华、索德军、刘静、孙明霞编写。
??????? 第2篇共12章,主要概述14型典型航改燃气轮机的发展历程,具体包括各型燃气轮机的研制历程、性能参数、结构特点、技术特点等,由梁春华、张世福、索德军、杨东丹、孙明霞、邹迎春编写。
??????? 第3篇共3章,主要综述了美国、日本和欧洲各国开展的燃气轮机先进技术预研计划,由张世福、孙明霞、刘红霞、徐秋实编写。
??????? 第4篇共3章,主要总结了航改燃气轮机技术、产品、产业等三方面的发展趋势,由梁春华、刘殿春、索德军、刘红霞、孙明霞、张世福、兰海青编写。
??????? 感谢中航工业沈阳发动机设计研究所杨芳菲、 海军代表刘国库在本书编撰过程中提出的一些宝贵的修改意见,同时感谢科技情报档案中心情报组、文献组在资料搜集、撰写过程中提供的帮助。因本书的参考资料全部来自公开渠道,书中错误和曲解之处在所难免,敬请读者批评指正。

李孝堂
2016年4月11日

内容简介
??????? 本书是介绍美国、英国等国家航改燃气轮机发展的综述性专业技术读物。概括介绍了燃气轮机工业发展历程,详细介绍了典型航改燃气轮机的发展现状和特点,综述了燃气轮机预先研究计划,概括、总结了燃气轮机技术、产品和产业发展趋势。
本书可供燃气轮机行业及相关领域的管理、研发和教学人员参考。

目  录

第 1 篇 航改燃气轮机概述
第 1 章 燃气轮机原理和分类 ……………………………………………………… ( 3 )
第 2 章 航改燃气轮机选型与改型原则 …………………………………………… ( 5 )
2.1 航空发动机选型原则 ………………………………………………………… ( 5 )
2.2 改型原则 ……………………………………………………………………… ( 5 )
2.3 部件改型 ……………………………………………………………………… ( 7 )
第 3 章 航改燃气轮机的优势与重要地位 ………………………………………… ( 11 )
3.1 航改燃气轮机的优势 ………………………………………………………… ( 11 )
3.2 航改燃气轮机的重要地位 …………………………………………………… ( 13 )
第 4 章 航改燃气轮机发展历程 …………………………………………………… ( 16 )
4.1 美国 …………………………………………………………………………… ( 17 )
4.2 英国 …………………………………………………………………………… ( 22 )
4.3 俄罗斯 / 乌克兰 ……………………………………………………………… ( 25 )
4.4 中国 …………………………………………………………………………… ( 31 )

第 2 篇 典型航改燃气轮机发展现状
第 5 章 美国 GE 公司 LM1600 燃气轮机 ……………………………… ( 37 )
5.1 引言 …………………………………………………………………………… ( 37 )
5.2 研制历程 ……………………………………………………………………… ( 37 )
5.3 性能参数 ……………………………………………………………………… ( 40 )
5.4 结构特点 ……………………………………………………………………… ( 41 )
5.5 结束语 ………………………………………………………………………… ( 50 )
第 6 章 美国 GE 公司 LM2500 燃气轮机 ………………………………… ( 51 )
6.1 引言 …………………………………………………………………………… ( 51 )
6.2 研制历程 ……………………………………………………………………… ( 51 )
6.3 燃气轮机性能 ………………………………………………………………… ( 56 )
6.4 燃气轮机结构 ………………………………………………………………… ( 62 )
6.5 结束语 ………………………………………………………………………… ( 76 )
第 7 章 美国 GE 公司 LM6000 燃气轮机 ………………………………… ( 78 )
7.1 引言 …………………………………………………………………………… ( 78 )
7.2 研制历程 ……………………………………………………………………… ( 78 )
7.3 性能参数 ……………………………………………………………………… ( 80 )
7.4 结构特点 ……………………………………………………………………… ( 82 )
7.5 技术特点 ……………………………………………………………………… ( 87 )
7.6 结束语 ………………………………………………………………………… ( 90 )
第 8 章 美国 GE 公司 LMS100 燃气轮机 ………………………………… ( 91 )
8.1 引言 …………………………………………………………………………… ( 91 )
8.2 研制历程 ……………………………………………………………………… ( 91 )
8.3 燃气轮机性能 ………………………………………………………………… ( 97 )
8.4 燃气轮机结构 ………………………………………………………………… ( 98 )
8.5 燃气轮机特点 ………………………………………………………………… (105)
8.6 结束语 ………………………………………………………………………… (108)
第 9 章 美国普惠公司 FT8 燃气轮机 …………………………………………… (109)
9.1 引言 …………………………………………………………………………… (109)
9.2 研制历程 ……………………………………………………………………… (109)
9.3 性能参数 ……………………………………………………………………… (112)
9.4 结构特点 ……………………………………………………………………… (113)
9.5 特种涂层和加工技术 ………………………………………………………… (116)
9.6 结束语 ………………………………………………………………………… (126)
第 10 章 美国普惠公司 FT4000 燃气轮机 ………………………………… (127)
10.1 引言 ………………………………………………………………………… (127)
10.2 烧天然气 HAT 循环参考系统的设计和参数选择 ………………………… (128)
10.3 NGHAT 燃气轮机参考系统 …………………………………………………(134)
10.4 水分回收和羽烟传播 ……………………………………………………… (143)
10.5 HAT 循环高输出功率的解释 ……………………………………………… (144)
10.6 结论 ………………………………………………………………………… (146)
第 11 章 英国罗罗公司斯贝燃气轮机 ……………………………………………… (147)
11.1 引言 ………………………………………………………………………… (147)
11.2 研制历程 …………………………………………………………………… (147)
11.3 性能参数 …………………………………………………………………… (149)
11.4 结构特点 …………………………………………………………………… (150)
11.5 结束语 ……………………………………………………………………… (160)
第 12 章 英国罗罗公司工业用奥林帕斯燃气轮机 ………………………………… (161)
12.1 引言 ………………………………………………………………………… (161)
12.2 研制历程 …………………………………………………………………… (161)
12.3 性能参数 …………………………………………………………………… (165)
12.4 结构特点 …………………………………………………………………… (166)
12.5 结束语 ……………………………………………………………………… (171)
第 13 章 英国罗罗公司工业用 RB211 燃气轮机……………………………… (173)
13.1 引言 ………………………………………………………………………… (173)
13.2 研制历程 …………………………………………………………………… (173)
13.3 性能参数 …………………………………………………………………… (175)
13.4 结构特点 …………………………………………………………………… (176)
13.5 技术特点 …………………………………………………………………… (179)
13.6 结束语 ……………………………………………………………………… (179)
第 14 章 英国罗罗公司工业用遄达燃气轮机 ……………………………………… (181)
14.1 引言 ………………………………………………………………………… (181)
14.2 研制历程 …………………………………………………………………… (181)
14.3 性能参数 …………………………………………………………………… (186)
14.4 结构特点 …………………………………………………………………… (188)
14.5 技术特点 …………………………………………………………………… (192)
14.6 结束语 ……………………………………………………………………… (192)
第 15 章 英国罗罗公司 WR - 21 燃气轮机 ………………………………… (194)
15.1 引言 ………………………………………………………………………… (194)
15.2 研制历程 …………………………………………………………………… (194)
15.3 燃气轮机设计 ……………………………………………………………… (199)
15.4 WR - 21 燃气轮机试验验证 …………………………………………… (218)
15.5 技术特点 …………………………………………………………………… (245)
15.6 结束语 ……………………………………………………………………… (246)
第 16 章 英国罗罗公司 MT30 燃气轮机 ……………………………………… (247)
16.1 引言 ………………………………………………………………………… (247)
16.2 研制历程 …………………………………………………………………… (247)
16.3 性能参数 …………………………………………………………………… (253)
16.4 结构特点 …………………………………………………………………… (254)
16.5 技术特点 …………………………………………………………………… (261)
16.6 结束语 ……………………………………………………………………… (262)

第 3 篇 燃气轮机先进技术预先研究计划
第 17 章 美国先进涡轮系统计划 …………………………………………………… (265)
17.1 背景 ………………………………………………………………………… (265)
17.2 计划概述 …………………………………………………………………… (266)
17.3 关键技术研究 ……………………………………………………………… (267)
17.4 结束语 ……………………………………………………………………… (285)
第 18 章 日本超级舰船用燃气轮机计划 …………………………………………… (286)
18.1 背景 ………………………………………………………………………… (286)
18.2 计划概述 …………………………………………………………………… (286)
18.3 关键技术研究 ……………………………………………………………… (286)
18.4 结束语 ……………………………………………………………………… (299)
第 19 章 欧美先进燃气轮机合作计划 ……………………………………………… (300)
19.1 背景 ………………………………………………………………………… (300)
19.2 计划概述 …………………………………………………………………… (300)
19.3 关键技术研究 ……………………………………………………………… (300)
19.4 结束语 ……………………………………………………………………… (301)

第 4 篇 航改燃气轮机发展特点和趋势
第 20 章 技术发展特点 ……………………………………………………………… (305)
20.1 航改燃气轮机直接继承航机成熟技术 …………………………………… (305)
20.2 采用航机成熟技术发展重型燃气轮机 …………………………………… (306)
20.3 航改燃气轮机采用航机预研技术 ………………………………………… (313)
20.4 先进循环技术 ……………………………………………………………… (321)
20.5 低排放技术 ………………………………………………………………… (329)
20.6 全面依靠先进材料与工艺技术 …………………………………………… (352)
第 21 章 产品发展趋势 ……………………………………………………………… (360)
21.1 热力参数不断优化? 性能逐步提高 ……………………………………… (360)
21.2 污染排放量明显降低 ……………………………………………………… (374)
21.3 可靠性与维修性不断提高 ………………………………………………… (376)
21.4 新的循环技术不断得到应用 ……………………………………………… (377)
第 22 章 产业发展趋势 ……………………………………………………………… (380)
22.1 基于同一母型机? 产品呈谱系化发展 …………………………………… (380)
22.2 持续升级改进? 产品呈系列化发展 ……………………………………… (382)
22.3 产品应用领域不断扩展 …………………………………………………… (383)

作者简介
?????? 李孝堂,中航工业动力所副所长、燃机型号总师、自然科学研究员。享受国务院政府特殊津贴,国防科技工业“511人才工程”学术技术带头人,中航工业首席技术专家。

编辑推荐(书评)
?????? 本书详细地梳理了世界航改燃气轮机的发展脉络。以此书为镜,可以知过往,可以知趋势。

读者对象
??????? 本书适用于燃气轮机行业及相关领域的管理、研发和教学人员。

关键词
??????? 航改燃气轮机;发展;参数