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杨兴宇 等 著

图书标签:

• 航空发动机
• 寿命预测
• 可靠性工程
• 健康管理
• 维护维修
• 状态监测
• 故障诊断
• 结构完整性
• 材料疲劳
• 数据分析

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030566966

版次：01

商品编码：12340720

包装：平装

开本：32开

出版时间：2018-04-01

页数：348

正文语种：中文

内容简介

本书围绕发动机零部件和整机寿命与翻修间隔寿命的确定、监控及管理等问题进行阐述。书中介绍了影响零部件和整机寿命的因素；阐述了作者课题组发展的几种技术和理论方法，即拉伸应变能寿命预测模型、结构件疲劳模拟试验件设计方法、基于残余应力确定**应变循环、基于残存比率法确定关键件疲劳寿命、使用载荷和载荷谱随机分布特性等；介绍了先进典型航空发动机寿命监控技术，整理出多型寿命监控系统及数学模型；将发动机寿命监测方法和手段划分为人工监测、综合换算率、历程记录仪以及预测与健康管理四个阶段；同时介绍了12个国家多种型号发动机寿命控制方法。本书内容多为作者课题组开展的研究项目和经验积累，并在工程实践中大量应用，取得了一定的经济效益和军事效益。

目录

序
前言

第1章 绪论
1.1 发动机寿命监控的意义与技术途径
1.1.1 发动机使用寿命
1.1.2 发动机寿命可靠性管理
1.1.3 实施单机寿命监控的意义
1.2 国外航空发动机寿命监控技术发展与寿命管理情况综述
1.2.1 寿命监控技术的发展
1.2.2 英国皇家空军航空发动机的寿命管理与监控
1.2.3 美国军用航空发动机的寿命管理与监控
1.2.4 法国航空发动机的寿命管理方法
1.2.5 加拿大航空发动机的寿命管理方法
1.2.6 德国航空发动机的寿命管理方法
1.2.7 其他国家军用航空发动机的寿命管理与监控
参考文献

第2章 航空燃气涡轮发动机寿命消耗监测技术
2.1 航空发动机预测与健康管理技术简介
2.2 关键件的寿命控制方法
2.2.1 安全寿命法
2.2.2 因故退役法
2.2.3 损伤容限法
2.3 影响航空发动机零部件使用寿命的因素
2.3.1 疲劳机理
2.3.2 低循环疲劳
2.3.3 高周疲劳
2.3.4 热机械疲劳
2.3.5 蠕变
2.3.6 腐蚀
2.3.7 机械磨蚀
2.3.8 微动磨损、磨损和擦伤
2.3.9 其他
2.4 发动机寿命预测和寿命消耗测量
2.4.1 寿命设计
2.4.2 使用寿命消耗的确定
2.4.3 飞行任务剖面分析
2.4.4 最佳使用寿命的确定
2.4.5 寿命消耗测量
2.4.6 测量参数
2.5 涡喷-6发动机一级涡轮盘损伤容限法确定寿命举例
2.5.1 概述
2.5.2 槽底裂纹产生的原因和性质分析
2.5.3 裂纹尖端参量的计算
2.5.4 临界裂纹长度的确定
2.5.5 槽底裂纹的扩展和剩余寿命的计算
2.5.6 工程允许裂纹长度的确定
参考文献

第3章 基于可靠性和安全性的零部件分类与划分
3.1 航空发动机的可靠性和安全性
3.2 航空发动机零部件分类
3.2.1 关键部位和关键件
3.2.2 英国罗·罗公司对发动机零部件的分类
3.2.3 美国对发动机零部件的分类
3.2.4 国内对发动机零部件的分类
参考文献

第4章 航空发动机飞行载荷参数处理模型
4.1 伪读数去除
4.2 发动机热端系数模型
4.2.1 用发动机参数表示的热端系数
4.2.2 某型发动机热端系数模型
4.3 航空发动机飞行载荷实时压缩处理模型
4.3.1 峰谷值检测
4.3.2 无效幅值去除
4.3.3 程序框图
4.4 航空发动机飞行载荷实时雨流计数模型
4.4.1 雨流计数法简介
4.4.2 实时雨流计数循环判读规则
4.4.3 封闭波形处理
4.4.4 程序框图
参考文献

第5章 结构件寿命研究关键技术
5.1 常用的关键件定寿方法和关键技术简介
5.2 拉伸应变能寿命预测模型
5.2.1 常用的疲劳寿命分析方法
5.2.2 单轴应力循环拉伸变形功
5.2.3 拉伸应变能低循环疲劳寿命预测模型
5.2.4 拉伸应变能低循环疲劳寿命预测举例
5.3 发动机结构件疲劳模拟试验件设计方法及寿命考核
5.3.1 模拟件的意义
5.3.2 模拟件设计基本准则
5.3.3 模拟件典型样式及遵循的准则
5.3.4 典型工程实例
5.4 基于残余应力确定最大应变循环研究
5.4.1 国内外常用的残余应力测试方法
5.4.2 轮盘最大应力.应变循环
5.4.3 以应力释放位移为边界条件的有限元法及密栅云纹法确定残余应力
5.4.4 基于残余应力推导最大工作循环
5.4.5 具体工程实例
5.5 基于残存比率法确定活塞六甲发动机主连杆疲劳寿命
5.5.1 活塞六甲发动机主连杆断裂故障
5.5.2 活塞六甲发动机主连杆断裂机理分析
5.5.3 活塞六甲发动机主连杆疲劳寿命评估
参考文献

第6章 基于低循环疲劳的使用寿命监控技术
6.1 寿命监控的意义
6.2 监控的寿命参数
6.3 寿命消耗监控的技术手段和方法
6.3.1 寿命消耗监控技术阶段划分
6.3.2 发动机综合换算率
6.3.3 基于飞行参数记录系统数据处理技术
6.3.4 发动机历程记录仪
6.4 典型的基于低循环疲劳的使用寿命监控模型及系统
6.4.1 美国、英国、法国等国家部分发动机的寿命监控模型及系统
6.4.2 俄罗斯、乌克兰等国家发动机的寿命监控模型
6.4.3 带反推力的民用航空发动机
6.4.4 对比分析
6.5 航空发动机寿命监控技术与控制技术发展的关系
6.5.1 基于控制和维修技术的航空发动机五个时代的划分
6.5.2 航空发动机控制系统发展史的阶段划分
6.5 _3航空发动机寿命监控技术与控制系统的发展协调关系
参考文献

第7章 使用载荷及载荷谱随机分布特性
7.1 载荷的随机化影响结构疲劳可靠性
7.2 载荷分类
7.2.1 强度相关载荷和寿命相关载荷
7.2.2 实际飞行谱中的低循环疲劳相关载荷的作用分析
7.3 发动机载荷谱
7.3.1 发动机载荷谱基本知识
7.3.2 监控参数采样频率对损伤计算的影响
7.3.3 载荷谱和应力谱的转换处理
7.3.4 载荷谱转换应力谱举例
7.4 使用载荷及载荷谱随机性
7.4.1 影响结构件可靠性的内因和外因
7.4.2 某涡轮风扇发动机起动次数固定服役期的随机性研究
7.4.3 某型发动机大状态工作时间固定服役期的随机性研究
7.4.4 某涡轮风扇发动机起动次数随工作时间的累积值随机性研究
7.4.5 某涡轮风扇发动机大状态工作时间随工作时间的累积值随机性研究
7.5 基于固定任务混频的寿命相关载荷分布特性研究
7.5.1 基于固定任务混频的飞行载荷累积过程
7.5.2 基于固定任务混频的飞行模拟
7.5.3 基于固定任务混频的寿命相关载荷基本分布特性
7.6 变任务混频寿命相关载荷累积量分布特性
7.6.1 变任务混频下的寿命相关载荷累积量随机分布特性规律
7.6.2 变任务混频的寿命相关载荷累积量分布特性的飞行模拟
7.6.3 变任务混频的寿命相关载荷累积量分布特性结论
7.6.4 发动机实际使用载荷算例
7.7 使用中载荷分布特性的处理和发动机之间分散度的定量确定
7.7.1 实际使用中载荷分布特性的技术处理
7.7.2 国内某涡扇发动机载荷和换算率分散性
参考文献

第8章 修理中的零部件寿命控制技术
8.1 不同的维修方式及其主要影响因素
8.2 基于装机对象的发动机分类
8.2.1 民用和军用发动机
8.2.2 军用发动机分类
8.3 基于低循环疲劳寿命监控的零部件修理技术
8.3.1 基于安全寿命和损伤容限的两种寿命控制方法
8.3.2 寿命控制和修理的成功案例
8.4 典型的维修方式和程序
参考文献

第9章 整机寿命和翻修寿命
9.1 整机翻修寿命和总寿命
9.1.1 发动机翻修寿命和总寿命的决定因素
9.1.2 发动机两种寿命管理体系
9.2 定寿、延寿常用的关键技术
9.2.1 几种台架持久试车
9.2.2 外场领先使用
9.3 某涡轮轴发动机任务化持久试车大纲
9.3.1 某涡轴发动机设计载荷谱
9.3.2 两种温度条件下的地面试车剖面处理
9.3.3 海平面标准大气条件下的任务化持久试车谱
参考文献

《现代动力系统原理与应用》 本书深入探讨了现代动力系统在各个领域的关键技术和前沿进展。从基础理论到实际应用，本书力求为读者构建一个全面而深入的理解框架。 核心内容概述： 1. 动力系统基础理论： 热力学定律与能量转换： 详细阐述了热力学第一、第二、第三定律在动力系统中的应用，包括能量守恒、熵增原理以及它们对能量转换效率的限制。重点介绍了工质的状态方程、循环过程分析（如理想气体循环、实际循环）以及关键参数（如比功、热效率、机械效率）的计算方法。 流体力学基础： 涵盖了不可压缩流体和可压缩流体运动的基本原理，包括流线、涡线、伯努利方程、能量方程、动量方程等。特别关注了流动分离、激波、膨胀波等复杂流动现象的分析，以及粘性流动的边界层理论。 物质特性与传热传质： 深入研究了不同工质（如气体、液体、等离子体）的物理化学特性，以及它们在高温、高压、高流速等极端条件下的行为。详细讲解了传导、对流、辐射三种传热方式的机理，以及传热系数、换热器设计等实际问题。同时，探讨了传质现象在某些动力系统中的重要性。 2. 关键动力系统类型剖析： 内燃机技术： 对往复式内燃机（汽油机、柴油机）的燃烧过程、配气机构、冷却系统、润滑系统进行详细分析。重点介绍了涡轮增压、机械增压、缸内直喷、可变气门正时等提高效率和降低排放的关键技术。同时，也探讨了新型内燃机（如HCCI、均质压燃）的研究进展。 燃气轮机系统： 详细阐述了燃气轮机的基本组成（压气机、燃烧室、涡轮），以及布莱顿循环。深入分析了气动性能、热力学性能、材料科学在高温部件设计中的挑战，如叶片材料、涂层技术。重点介绍了联合循环（CCGT）、热电联产（CHP）等提高整体能源利用效率的集成技术。 火箭发动机原理： 深入介绍了化学火箭发动机的推进剂组合、燃烧室设计、喷管设计（拉瓦尔喷管）、推力产生原理。分析了冲量、比冲、推力系数等性能指标。对固体火箭发动机和液体火箭发动机的特点、优势与劣势进行了对比分析。 先进动力技术： 介绍了新能源动力系统，包括燃料电池技术（质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池等）的工作原理、电化学反应机理、关键材料和系统集成。对混合动力系统（HEV）中的能量管理策略、电机与发动机协同工作进行了深入探讨。还涉及了未来可能的动力技术方向，如核动力、等离子体推进等。 3. 动力系统的设计与优化： 性能建模与仿真： 详细介绍了基于数值模拟（CFD、FEA）的动力系统性能预测与分析方法。通过建立数学模型，对不同工况下的系统性能进行仿真，为设计优化提供依据。 材料科学与制造工艺： 探讨了高强度、耐高温、耐腐蚀材料在动力系统中的应用，如高温合金、陶瓷基复合材料、特种涂层等。介绍了精密制造、增材制造（3D打印）等先进工艺在复杂动力部件制造中的作用。 控制系统与智能化： 阐述了动力系统中的反馈控制、前馈控制、自适应控制等原理，以及传感器技术、执行器技术和微处理器在动力系统自动化与智能化控制中的应用。重点关注了故障诊断与预测性维护技术。 环境影响与可持续性： 分析了动力系统对环境的影响，特别是温室气体排放、污染物排放等问题。介绍了减少环境影响的技术手段，如催化转化器、颗粒物过滤器、低排放燃烧技术等。强调了动力系统设计向着更高效率、更低排放、更少资源消耗方向发展的重要性。 本书特色： 理论深度与实践广度结合： 在严谨阐述理论知识的同时，紧密结合工程实际，列举了大量的工程案例和应用背景。 系统性与前瞻性： 涵盖了从基础理论到前沿技术的完整体系，并对未来发展趋势进行了展望。 面向读者广泛： 适合动力工程、机械工程、航空航天工程、能源工程等相关专业的研究生、高年级本科生，以及从事动力系统研发、设计、制造和运行的工程师。 图文并茂，清晰易懂： 配备了丰富的示意图、流程图和数据图表，帮助读者更好地理解复杂概念。 通过阅读本书，读者将能够深刻理解现代动力系统的核心原理，掌握分析、设计和优化动力系统的关键方法，并对该领域未来的发展方向有更清晰的认识。

评分☆☆☆☆☆

我对于能动系统，尤其是那些驱动着人类社会进步的复杂机械系统，一直抱有极大的兴趣。《航空发动机使用寿命控制技术》这本书，则让我看到了航空发动机这项伟大技术背后，那些不为人所熟知却至关重要的“幕后英雄”——寿命控制技术。 这本书让我深刻理解了，一台高性能的航空发动机，并非仅仅是依靠强大的动力输出，更离不开精密的“健康管理”。作者通过大量的实例和理论分析，阐述了从设计、制造、运行到维护的整个生命周期中，如何通过各种技术手段来最大化发动机的使用寿命，并在此过程中确保飞行安全。 其中，关于“剩余寿命预测”的部分，给我留下了极为深刻的印象。我之前可能认为，发动机的使用寿命是有一个固定的总数的，但书中揭示了，通过对发动机关键部件的损伤累积进行实时监测和科学分析，可以预测其“剩余”还能运行多久，从而做出最优的维护决策。这不仅仅是省钱，更是对安全的一种更深层次的保障。

评分☆☆☆☆☆

我对科学史和技术发展有着浓厚的兴趣，尤其是那些改变了人类生活方式的重大发明。《航空发动机使用寿命控制技术》这本书，让我对航空发动机这个曾经遥不可及的技术，有了更深入的理解，特别是在其“寿命”这一关键属性的背后。 书中对早期航空发动机遇到的各种寿命限制问题的回顾，以及工程师们如何通过不断的技术革新来克服这些挑战的叙述，本身就是一部精彩的技术发展史。我了解到，从最初的简单合金到如今的超高温材料，从粗糙的制造工艺到如今的纳米级精度，每一个进步都凝聚了无数科研人员的心血。 更令我着迷的是，书中关于“材料疲劳”、“热应力”和“腐蚀机理”等概念的详细解释，让我明白，发动机的寿命不仅仅是时间和使用次数的简单累加，而是受到多种复杂物理和化学因素的综合影响。通过理解这些机理，工程师们才能设计出更耐用、更可靠的发动机。

评分☆☆☆☆☆

我对工业设计和制造工艺一直有着浓厚的兴趣，尤其是一些代表着人类工程学巅峰的领域。《航空发动机使用寿命控制技术》这本书，恰好满足了我对航空发动机这一复杂机械系统运行背后机制的求知欲，尤其是在“寿命控制”这个看似枯燥实则至关重要的环节。 这本书让我深刻认识到，航空发动机的“寿命”并非一成不变，而是可以通过一系列精密的科学技术来主动管理和延长的。书中对于材料科学的深入探讨，让我了解到，为了承受极端的高温和高压，发动机的叶片、燃烧室等关键部件，必须采用先进的合金材料，并且需要通过特殊的表面处理技术来抵抗侵蚀和磨损。 更让我着迷的是，作者还介绍了各种无损检测技术，例如超声波探伤、涡流探伤、X射线成像等，这些技术能够让我们在不损坏发动机的前提下，精确地检测出内部的微小裂纹和缺陷，从而在问题变得严重之前就进行修复。这种“防患于未然”的工程理念，正是这本书的核心价值所在。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对现代工业技术充满好奇的读者，我一直对航空发动机这类精密复杂的机械系统感到着迷。《航空发动机使用寿命控制技术》这本书，则让我窥见了这些“空中巨兽”在强大动力背后，所蕴含的精妙的寿命管理智慧。 书中关于发动机各个关键部件在长期运行中可能遇到的损伤机理的阐述，让我大开眼界。从涡轮叶片的蠕变和疲劳，到燃烧室的氧化和热腐蚀，再到风扇叶片的腐蚀和冲蚀，作者详细地分析了这些损伤是如何发生的，以及它们对发动机性能和安全可能带来的影响。 我特别关注了书中关于“维护策略”的部分。它不再是简单的“坏了就修”，而是建立了一套基于数据分析和风险评估的系统化方法。例如，根据发动机的实际运行时间和累积的应力，来预测其剩余使用寿命，并据此制定出最经济、最有效的维护计划。这种“预测性维护”的理念，让我看到了科技在保障民航安全和降低运营成本方面巨大的潜力。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是打开了我对航空发动机领域的新视角！我一直对飞机为什么能飞，特别是那些庞然大物在天空中翱翔背后的技术原理充满好奇。虽然我不是专业的工程师，但从小就对机械、动力系统抱有浓厚的兴趣。当我翻开《航空发动机使用寿命控制技术》这本书时，我本来以为会遇到一堆晦涩难懂的专业术语，结果却发现作者用一种相对易于理解的方式，将航空发动机这个复杂系统抽丝剥茧地展现在我面前。 其中最让我着迷的部分是关于发动机的“心脏”——涡轮叶片的设计和维护。我以前只知道发动机有叶片，但从来没想过这些叶片在高压、高温的环境下工作，需要多么精密的材料科学和制造工艺。书中详细介绍了叶片在长期运行中可能出现的疲劳、腐蚀、氧化等问题，以及如何通过先进的无损检测技术来监测这些潜在的损伤。更让我惊叹的是，作者还探讨了如何通过优化叶片的材料成分、改进表面涂层技术，甚至设计出能够自我修复的智能材料，来显著延长叶片的使用寿命。这不仅仅是延长寿命，更是对飞行安全最根本的保障。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容，远超我的预期，它不仅仅是一本关于技术手册，更像是一部关于航空发动机“健康哲学”的深度解读。我一直认为，技术的发展不仅仅是追求性能的极致，更在于如何让这些尖端科技更加稳定、可靠、可持续地服务于人类。 《航空发动机使用寿命控制技术》正是这样一本诠释了这一理念的书籍。作者并没有止步于介绍发动机的基本工作原理，而是深入探讨了在实际运行环境中，发动机面临的各种严峻考验。例如，书中详细阐述了燃油品质、空气中的杂质、以及飞行环境中的温度、湿度变化，如何对发动机的关键部件造成累积性损伤。 我特别欣赏书中对“故障树分析”和“可靠性增长模型”等工程工具的介绍。这些工具不仅能够帮助工程师识别潜在的故障模式，还能在设计和制造过程中，主动地提高发动机的可靠性。这种从预防到管理的全面思路，让我对航空发动机的维护和保养有了全新的认识，也让我看到了工程师们在保障飞行安全方面付出的巨大努力。

评分☆☆☆☆☆

我一直对那些能够持续运行、提供稳定动力的机械系统充满敬意，而航空发动机无疑是其中的佼佼者。《航空发动机使用寿命控制技术》这本书，为我揭示了这些“空中心脏”在漫长而艰辛的服役过程中，是如何实现其“长寿”的秘密。 书中对于发动机核心部件——涡轮叶片和燃烧室——在高温、高压、高速气流中的工作状态的描述，如同身临其境。我了解到，这些部件不仅要承受巨大的机械应力，还要抵抗极端的高温侵蚀和化学腐蚀。作者详细解释了通过改进材料成分、采用先进的涂层技术（如热障涂层），以及精密的制造工艺，来提升这些关键部件的耐高温、抗氧化和抗腐蚀能力。 更让我感到惊喜的是，书中关于“健康监测与诊断”章节的深入探讨。我了解到，现代航空发动机配备了大量的传感器，能够实时监测发动机的温度、压力、转速、振动等关键参数。通过对这些数据的分析，工程师们可以及时发现潜在的故障隐患，并采取相应的措施，避免小问题演变成大事故，从而有效地延长发动机的使用寿命，并保障飞行安全。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对航空航天领域充满热情但非专业人士的读者，《航空发动机使用寿命控制技术》这本书，为我提供了一个绝佳的窗口，去理解那些支撑着飞机安全飞行的幕后技术。我一直认为，任何宏伟的技术成就，都离不开对细节的极致追求，而寿命控制正是航空发动机领域中一个极其重要的细节。 书中对发动机在不同飞行阶段所承受的应力和环境因素的细致分析，让我对发动机的复杂性有了更深的认识。例如，在高空低压环境下，发动机的性能表现如何变化；在地面起降时，承受的巨大推力和温度波动又如何影响其寿命。作者通过对这些场景的描绘，让我体会到，发动机的设计和维护，需要综合考虑各种复杂的变量。 我尤其对书中关于“损伤累积模型”的介绍印象深刻。这些模型能够量化分析发动机部件在每次飞行中所承受的“损耗”，从而为预测其剩余寿命提供科学依据。这种将抽象概念转化为可量化指标的工程方法，让我看到了科学的严谨和力量。

评分☆☆☆☆☆

这本《航空发动机使用寿命控制技术》彻底改变了我对“维护”这个词的理解。以往我可能只把它简单地等同于“修理”或“保养”，但这本书让我看到了维护的深层含义——它是一门高度科学化、系统化的工程学科，是确保航空发动机安全可靠运行的生命线。书中对发动机全生命周期管理理念的阐述，让我认识到，从设计之初，寿命的考量就已经融入了每一个环节。 作者详细地描绘了发动机在不同运行阶段所面临的挑战。例如，在地面测试阶段，如何模拟各种极端工况，提前发现潜在问题；在实际飞行过程中，如何根据飞行任务的特点、环境因素（如大气密度、湿度、污染物）对发动机性能进行实时监测；而在发动机退役后，如何进行科学的评估和再制造，将有限的资源最大化利用。我特别关注了书中关于“健康管理系统”的介绍，这种能够通过大量传感器收集数据，并运用大数据分析和人工智能算法来预测故障、优化维护计划的系统，简直是太酷了！它不再是被动地等待问题出现，而是主动地、智能地管理发动机的健康状况。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，航空发动机是一种极具魅力的技术，它们是现代航空工业的基石，也是人类征服天空的智慧结晶。然而，对于其“使用寿命控制”这一具体的技术方向，我之前了解得非常有限。《航空发动机使用寿命控制技术》这本书，为我打开了一扇了解其精妙之处的大门。 书中对于材料科学在延长发动机寿命方面所扮演的关键角色的阐述，令我印象深刻。我了解到，不仅仅是金属材料，先进的陶瓷基复合材料、高温合金以及各种纳米涂层，都在承受极端温度和压力的发动机部件中发挥着不可替代的作用。作者详细解释了这些材料是如何在保持轻质高强的同时，抵抗高温氧化、热腐蚀以及疲劳裂纹的产生。 此外，书中对于“损伤容限设计”理念的探讨也让我受益匪浅。这不再是追求绝对的完美，而是如何设计出在一定损伤存在的情况下，仍然能够安全运行，并且能够通过有效的监测和维护手段，将风险控制在可接受范围内的工程哲学。这种 pragmatism （实用主义）的思路，在如此高风险的领域，显得尤为重要和智慧。