倪金刚 编著, 航空工业出版社,2015.4
序言
飞行是人类久远的梦想,而发动机则是飞行所依赖的动力。1903年,美国的莱特兄弟就利用当时先进的活塞式发动机,实现了人类历史上的第一次载人飞行,开创了人类在蓝天上自由飞翔的新纪元。美国不仅是世界航空发动机技术的发源地,而且亦成为在随后一个多世纪里全球航空发动机科技的“领头羊”。
航空发动机作为飞机的“心脏”,是一个国家综合国力、工业基础和科技水平的集中体现,其研究开发工作不仅具有技术难度大、投资风险高、研制周期长等特点,而且要求具备雄厚的工程技术基础和丰富的实践经验。世界上能够独立研究开发先进航空发动机的国家,像美国、英国、法国和俄罗斯,都无一例外地始终将航空发动机列为国家战略性产业,通过各种形式持续不断地给予大量的资金支持和政策扶持,并严格禁止向国外出口其核心技术。
GE 公司是现代航空发动机高新科技的开拓者,为世界航空发动机工业的发展做出了卓越贡献。该公司在最近几十年所取得的辉煌业绩,使他们成为当今全球航空发动机领域的“王者”,也成为全行业学习和追赶的“标杆”。
倪全刚博士通过查阅大量文献和资料,以他在大学、研究所、外企30多年的航空发动机教学、科研、项目管理和国际合作等方面的丰富经历和对世界航空发动机发展的独到认知,编写成《GE航空发动机百年史话》一书,系统地讲述了GE公司在航空发动机领域近百年的成长和发展历程,同时也展示了一幅世界航空发动机在漫长的岁月中不断成长、壮大、完善和精益求精的历史画卷,让我们能够全面、深入地了解到GE公司如何与飞机制造商、部队用户、航空公司客户和合作伙伴们同舟共济、合作共赢,在激烈的市场竞争中立于不败之地的成功“秘诀”,以及GE公司在诸多航空发动机研制项目上的成功经验和失败教训,非常值得我们认真学习和借鉴。
倪博士和我是在南京航空航天大学本科时期的同专业同学和多年的好友。他于1992年在法国获得博士学位之后,放弃了国外的优厚待遇毅然回国,来到北京航空航天大学从事航空发动机结构强度的教学和科研工作。在此期间,倪博士承担过某型军用飞机发动机2级涡轮叶片断裂排故的研究课题,到我当时任发动机研究室主任的空军第一研究所进行高温疲劳振动试验。他对科研工作的孜孜不倦和精益求精,使他取得了卓有成效的研究成果。后来他又担任法国赛峰集团中国公司副总裁,期间他曾多次组织赛峰集团与空军
装备研究院进行技术交流,并陪同空军首长访问赛峰集团,积极探讨双方在飞机发动机科技和工程领域合作的可能性。2007 年,倪博士编写出版了《CFM56方程》一书,详细介绍了法国斯奈克玛公司(现赛峰集团的子公司)与GE公司合作研发用于千线客机的CFM56发动机并取得巨大成功的经历,受到国内航空工业界的普遍赞誉。
感谢倪博士在百忙之中抽出时间写成这本《GE航空发动机百年史话》,给我们热爱和关心中国航空发动机及其发展的读者们献上了又一部宝贵书籍。该书较全面地披露了GE公司以及世界航空工业领域许多鲜为人知的逸闻趣事,构思巧妙,技术性和趣味性并存,逻辑性强,通俗易懂,不仅适合航空发动机工程专业的科技人员阅读,而且对部队、企业、机关的管理人员也会起到积极的启发作用。衷心希望我国航空发动机工业界的管理和科技人员能够从中汲取到一些宝贵的知识,积极探索航空发动机研制的客观规律,取人之长、补己之短,少走弯路,规避风险,以求又好又快地发展,使我国早日跻身于世界先进航空发动机国家之列。
甘晓华
中国工程院院士
空军装备研究院原总工程师
内容简介
本书详细介绍了美国通用电气(GE)公司在航空发动机领域近百年的成长、壮大、辉煌,直到今天成为世界航空发动机“俱乐部”霸主的发展历程;论述了GE 公司在诸多航空发动机研制项目中的成功经验和失败教训,及其如何寻求与飞机制造商、部队用户、航空公司客户、合作伙伴及供应商告作共赢,在激烈的市场竞争中长期立于不败之地的成功秘诀;阐明了航空发动机具有技术难度高、投资需求太、研制周期长、经营风险高等显著特点:提出了中国航空发动机工业如何学习“标杆”、取得成功的发展思路。
本书披露了世界航空工业领域许多鲜为人知的逸闻趣事,技术性和趣味性并存,深入浅出、通俗易懂,不仅适合我国航空发动机工程专业的科技人员参考,对企业、机关、部队的管理人员也会起到积极的启发作用。
目录
绪论
GE 公司概况
GE 航空集团
1 寻根溯酒
1.1 开发蒸汽涡轮发电机(1903)
1.2 开发涡轮增压器(1910)
1.3 涡轮增压器显神威(1917)
2 跨入涡轮喷气时代
2.1 仿制研发涡轮喷气发动机(1942)
2.2 J33 和J35 发动机崭露头角(1942)
2.3 J33 和J35 发动机制造业务被迫移交(1944)
2.4 制定新战略( 1946)
2.5 J47 发动机出师告捷(1946)
2.6 扩大生产根据地(1948)
2.7 创建发动机飞行试验中心(1948)
2.8 J47 和173 发动机朝鲜战争订购火爆( 1950)
3 与普惠公司短兵相接
3.1 普惠公司J57 双转子发动机一鸣惊人(1947)
3.2 GE 公司J79 发动机业绩斐然(1954) 49
3.3 普惠公司JT3 C 发动机再领风骚(1955 )
4 小型发动机开花结果
4.1 J58 发动机战绩辉煌(1953 )
4.2 T64 发动机锦上添花(1954 )
4.3 J85 发动机收获丰厚(1954)
5 杀入商用飞机发动机市场
5.1 管理与体制改革(1955)
5.2 与航空公司用户培养感情(1955)
5.3 CJ815 发动机配装康维尔880商用运输机(1956)
5.4 康维尔飞机遭遇“滑铁卢” (1956)
5.5 普惠公司前风扇双转子发动机闪亮登场(1958 )
5.6 领悟商用飞机发动机经营之道(1957 )
6 转战军用飞机发动机市场
6.1 J93 发动机配装XB-70 超声速轰炸机(1957)
6.2 开发GE1核心机( 1962)
6.3 竞争空、海军TFX 多用途战斗机动力(1962)
6.4 四'39 发动机获装C-5A 超大型军用运输机(1964 )
6.5 超声速运输机和发动机项目“胎死腹中”(1966)
7 征战公务机发动机市场
7.1 CJ610 与CF700 发动机市场机会繁多(1959 )
7.2 CF700发动机助推达索"猎鹰"公务机(1961)
7.3 CJ610 发动机遍地开花结果(1961)
7.4 拱手让出公务机发动机市场(1962)
7.5 公务机发动机市场规律(1962)
8 CF6 发动机竞争DC-10 宽体害机动力
8.1 痛失波音747 大型客机发动机良机(1966)
8.2 为CF6 -6 发动机创造竞争优势(1968 )
8.3 CF6-6 发动机获装DC -10 宽体客机(1968)
8.4 CF6-50 发动机赢得欧洲市场(1968)
8.5 罗罗公司破产洛克希德公司停业(1970)
8.6 普惠公司得不偿失(1971 )
9 中小型发动机硕果累累
9.1 T700 涡轮轴发动机为众多直升机提供动力(1967)
9.2 TF34 发动机愚人节中标海军反潜飞机动力(1968)
9.3 TF34 发动机获装空军A-I0 攻击机(1968)
9.4 GE15/YJ1 01 中推发动机应运而生(1968)
9.5 C17 涡轮螺旋桨发动机为支线客机提供动力(1979 )
9.6 GE38 发动机用于反潜飞机和重型直升机(2006)
10 F101 发动机-波三折
10.1 F101 发动机获装B-1 战略轰炸机(1967)
10.2 B-l 战略轰炸机项目被迫终止(1977)
10.3 F101发动机与B-1轰炸机重新启航(1980)
11 发动机战争
11. 1 美国空军与海军博弈(1967)
11. 2 普惠公司F100 发动机赢得合同(1968)
11. 3 普惠公司偷工减料酿后果(1970)
11. 4 美国空军和海军各自主导空中格斗战斗机(1975)
11. 5 普惠公司F100 发动机故障频发( 1975)
11. 6 Fll0 发动机闪亮登场(1978 )
11. 7 F110 发动机大获全胜(1981)
11. 8 美国空军和海军成为最太赢家(1985)
12 CF6 系列发动机创造辉煌业绩
12.1 CF6 -50 发动机智装空客A300飞机(1971)
12.2 与斯奈克玛和MTU 建立真诚合作关系(1971 )
12.3 CF6 -50:发动机为“空军一号”提供动力( 1972)
12.4 CF6 -50 发动机获装波音747 飞机(1974 )
12.5 CF6 -50 发动机打入日本市场(1975 )
12.6 重视产品技术支持和售后服务(1975)
12.7 CF6 - 80A 型发动机配装A3 10 飞机(1978)
12.8 与罗罗公司产生纠纷(1980)
12.9 CF6 -80 型发动机再创辉煌业绩(1981)
13 CFM56 发动机横空出世
13.1 GE 公司开发GE13 发动机(1970 )
13.2 斯奈克玛公司M56 发动机寻求合作机遇(1970)
13.3 GE 公司与斯奈克玛公司喜结良缘(1971)
13.4 美国政、军、企三界斗法(1972)
13.5 确定合作"游戏规则"细则(1974 )
13.6 CFM56-2 发动机换装DC-8 飞机(1974 )
13.7 CFM56-2 发动机换装KC -135 加油机(1979)
13.8 CFM56-3 攻占波音737 飞机动力阵地(1980)
14 开发高科技拓展新领域
14.1 开发舰船动力和工业燃气轮机领域(1968)
14.2 实施发动机先进技术研究计划(1970)
14.3 实施"安静、洁净发动机"计划(1972)
14.4 开发"E3 "高效节能发动机(1975)
14.5 开发开式风扇发动机(1980)
14.6 罗威交上一份满意答卷(1981)
14.7 开发CF34 系列发动机(1982)
14.8 启动"通行证"发动机项目(2012)
15 F404 发动机硕果累累
15.1 F404 发动机装备F-18 “大黄蜂”战斗机(1975)
15.2 F404 发动机装备F-117A“夜鹰”战斗机(1978)
15.3 F404 发动机配装F-20 战斗机叫好不叫卖(1982)
15.4 F404 发动机为法国"阵风"飞机做"嫁衣" (1982)
15.5 F404 发动机为印度"光辉"飞机提供动力(1985)
15.6 用户是"上帝" (1985) 264
15.7 F414 发动机更上一层楼(1991)
16 竞争美国"四代机"发动机
16.1 美国空军启动F -22 “猛禽”战斗机研制计划(1982)
16.2 GE37/XF120 变循环发动机惜败(1987)
16.3 无缘F-35“闪电”Ⅱ飞机发动机(1992)
16.4 联合罗罗公司四面出击(2006)
16.5 普惠公司F135 发动机投入批量生产(2010)
16.6 F-35 战斗机被勒令停飞(2014)
16.7 美国三代机或"延年益寿" (2014)
16.8 GE 公司变循环发动机瞄准未来战斗机动力(2014)
17 CFM56 发动机登峰造极
17.1 CFM56 发动机与V25∞正面交锋(1985 )
17.2 麦道公司日渐衰败惨遭兼并(1985)
17.3 CFM56 -5C 发动机轻取A340 飞机动力(1986)
17.4 CFM56-7 发动机与波音737NG 飞机再创佳绩(1991)
17.5 CFM56 发动机合作决非一帆风顺( 1996)
17.6 竞争中航总AE100 飞机动力(1996)
17.7 CFM 国际公司夺回A318 飞机动力阵地(1998)
17.8 CFM56 发动机今日辉煌(2014 )
18 GE90 发动机获装波音777 飞机
18.1 波音公司启动波音777 飞机项目(1989)
18.2 摘取英航波音777 飞机订单(1990)
18.3 与MTU发生合同纠纷(1991)
18.4 GE90发动机研制成功(1993)
18.5 GE90 - 115B 发动机独占整头(1999)
19 GE 公司诞生新掌门人
19.1 韦尔奇培养选拔接班人(1993)
19.2 伊梅尔特脱颖而出(2000)
19.3 收购霍尼韦尔受阻(2000)
19.4 伊梅尔特不负众望(2001)
20 GP7000 发动机配装A380 "巨无霸"害机
20.1 空客公司启动A380 超大型客机项目(1996)
20.2 与"宿敌"普惠公司结成联盟(1996)
20.3 斯奈克玛公司择木栖身(1996)
20.4 罗罗与普惠分道扬镰(2010)
20.5 A3 80" 巨元霸"客机前景令人堪忧(2014)
21 GEnx 发动机配装波音787 "梦想害机"
21. 1 波音公司启动波音787“梦想客机”项目(2003)
21. 2 GEnx 发动机追求卓越(2003)
21. 3 波音787“梦想客机”任重道远(2013 )
22 LEAP 发动机传奇363
22.1 中国商飞启动C919 单通道窄体客机(2008)
22.2 空客和波音奋力反击(2010)
22.3 CFM 国际公司"渔翁得利" (2011)
22.4 LEAP 系列发动机订单堆积如山(2014)
23 GE9X 发动机斩获波音777X 害机动力
23. 1 波音公司启动波音777X 宽体客机项目(2011 )
23.2 GE 公司推出GE9X 发动机方案(2011 )
23.3 罗罗提出RB3025 发动机方案(2011 )
23.4 普惠策划齿轮传动发动机方案(2011 )
23.5 GE/罗罗/普惠二家方案的竞争力分析(2011 )
23.6 GE 笑到了最后(2013 )
24 GE 航主发动机的成功经验
24.1 航空发动机行业特点
24.2 重视预先研究与高新科技开发
24.3 与客户及合作伙伴风险共担、利益共享
24.4 GE 名人语录
附录俄罗斯、德国、印度、日本航空发动机工业浅析
A 俄罗斯航空发动机工业
B 德国航空发动机工业
C 印度航空发动机工业
D 日本航空发动机工业
参考文献
后记
作者简介
倪金刚:1982年毕业于南京航空航天大学航空发动机专业,先后在沈阳航空发动机研究所、北京航空航天大学、法国赛锋集团、中航工业商发工作。具有国外学习工作经历,长期从事国际贸易和交流工作,对国际航空发动机行业的发展有较深入的了解。发表过多部著作。
成果荣誉
“全国优秀青年教师” (1994)
“霍英东科技研究与成果奖” (1996)
《损伤力学教程》(译著, 科学出版社)(1996)
《CFM56 方程》(著, 航空工业出版社)(2007)
中国欧美同学会留法分会副会长(2008)
北京航空航天大学兼职教授(2009)
中国民航大学兼职教授(2009)
“第七届十大中华经济英才” (2010)
职业履历
1961 年12 月 生于山东高密
1978—1982 南京航空学院航空发动机设计系, 本科
1982—1987 沈阳航空发动机研究所结构强度试验室, 工程师
1987—1988 法国贡比涅科技大学工程力学系, 硕士
1988—1992 法国国家科技研究院材料与冶金系, 博士
1992—1997 北京航空航天大学动力系, 副教授
1997—2010 法国赛峰集团中国公司, 副总裁
2010—现在 中航商用航空发动机有限责任公司, 高级专家
2 民用涡扇发动机系统
安德瑞•林克-迪辛格 著,中航工业商发 译 航空工业出版社,2015.4
序言
市面上有很多关于涡轮发动机功能方面的教材, 这些书籍多半描述发动机主要部件的运作及其热力与推力的产生原理等。虽然各种不同深浅的书籍都有, 然而对于一个涡轮发动机初学者所迫切需要知道的系统运作却付诸阙如。
有鉴于此, 我遂萌生了撰写一本从系统角度来看涡轮发动机的书, 以弥补此缺憾。依据我长期从事航空发动机教学的经验看来, 要想全面了解发动机各系统的功能, 不可把发动机系统从飞机的系统中提取出来单独讨论。因为, 现代涡轮发动机的系统已与飞机系统完全融为一体, 必须展现飞发之间的千丝万缕的关系, 在这方面, 我付出了很大努力, 希望提供一系列的相关信息, 使读者更好地了解这些功能。在编写本书的过程中, 我得到了许多领域专家的指导和帮助, 经过反复推敲整理, 才使本书不断趋于完善。
我在此首先要感谢Johannes Lange 和Hans Hansen 两位博士对这本书给予的技术指导; 并且感谢Sybille Schmidt 和Wolfgang Lehmann 两位先生在语言文字方面所做出的润饰。当然我更得感谢我的家人对我这项工作的理解与支持。
安德瑞•林克- 迪辛格
汉堡, 2007 年8 月
内容简介
本书详细介绍了现代民用航空发动机的空气系统、润滑系统、燃油系统、起动与点火系统、控制系统、反推系统、防冰系统、动力装置、飞机与发动机接口等方面的内容, 介绍了不同飞机发动机制造商采用的相关发动机系统实例, 对于完整地、准确地理解涡轮风扇发动机的工作原理, 以及发动机各个附件系统的功能和机理很有帮助。本书结构简单, 表达通俗易懂, 结合大量实物图片对发动机相关系统进行了详细讲解。
本书不仅对于从事飞机发动机总体设计、机械系统、控制系统、短舱系统等专业的工程师具有一定的指导和借鉴作用, 也可以作为燃气涡轮发动机专业入门人士、航空公司机械师、飞行员, 以及高等航空工程院校本科生和研究生的参考教材。
目录
第1 章 引言
1.1 发动机系统概述
1.1.1 发动机系统分类
1.1.2 发动机系统需求
1.2 数字化飞机系统
1.2.1 概述
1.2.2 联合航空电子体系结构
1..3 集成模块化航空电子
1.3 飞机/发动机接口
1.3.1 结构接口
1.3.2 系统接口
1.4 热管理
1.4.1 发动机零件的热管理
1.4.2 燃油和滑油的热管理
1.5 发动机实例
1.6 定义和术语
1.6.1 流道截面
1.6.2 压比
1.6.3 转速命名
1.6.4 换算参数
1.6.5 机匣位置的命名
第2 章 发动机空气系统
2.1 内部空气系统
2.1.1 部件冷却和封严
2.1.2 压力平衡
2.1.3 轴承腔加压
2.2 外部空气系统
2.2.1 冷却和通风系统
2.2.2 主动间隙控制系统
2.2.3 压气机控制系统
第3 章 发动机润滑系统
3.1 概述
3.1.1 发动机滑油特性
3.1.2 系统设计和部件
3.2 润滑区域
3.3 系统部件
3.3.1滑油箱
3.3.2 滑油泵和油滤
3.3.3 滑油冷却
3.3.4 通风系统部件
3.4 润滑系统的指示和监视
3.4.1 运行数据的指示
3.4.2 指示系统传感器
3.4.3 数据处理和系统监测
3.4.4 碎屑监测
第4 章 发动机燃油分配系统
4.1 概述
4.1.1 燃油性质
4.1.2 发动机的燃油供给
4.2 发动机上的燃油分配系统
4.2.1 系统设计和部件
4.2.2 工作原理
4.3 燃油与滑油热管理
4.3.1滑油散热器和燃油温度
4.3.2 CFM56 -7B 的滑油冷却系统
4.3.3 CFM56 -5A/5B/5C 的滑油冷却系统
4.3.4 PW4000 的滑油冷却系统
4.3.5 V2500 - A5 的滑油冷却系统
第5 章 发动机和燃油控制系统
5.1 发动机和燃油控制系统的主要任务
5.2 转速和推力控制
5.2.1 转轴转速控制
5.2.2 推力控制
5.2.3 发动机推力等级
5.3 液压机械控制系统
5.3.1CFM56 -3 发动机的控制系统
5.3.2 CF6 -80C2 (PMC 型)的控制系统
5.4FADEC 系统
5.4.1系统设计
5.4.2 发动机电子控制器(EEC)
5.4.3 传感器
5.4.4 飞机/发动机接口
5.4.5 发动机 FADEC 系统实例
5.4.6 FADEC 系统设计的未来趋势
第6 章 机组/发动机接口
6.1 发动机指示系统
6.1.1 指示的发动机参数
6.1.2 电子仪表系统上的发动机指示
6.1.3 经典仪表系统中的发动机指示
6.2 发动机控制
6.2.1 高压燃油关断控制系统
6.2.2 机械式推力杆系统
6.2.3 电气式推力杆系统
6.2.4 控制开关
6.2.5 自动飞行时的推力控制
第7 章 起动和点火
7.1 起动系统
7.1.1 概述
7.1.2 起动系统部件
7.2 点火系统
7.2.1 概述
7.2.2 点火系统部件
7.3 驾驶舱控制和指示
7.3.1CFM56 -3 的起动系统和点火系统
7.3.2 CFM56 -7B 的起动系统和点火系统
7.3.3 V2500 - A5 的起动系统和点火系统
第8 章 反推系统
8.1 反推力装置的运行
8.1.1 基本原理
8.1.2 反向器的运行
8.2 反推力装置的类型
8.2.1 气流偏转系统
8.2.2 作动系统
8.2.3 反向器控制系统
8.3 反向器结构
8.3.1 固定结构
8.3.2 可移动结构和作动系统部件
8.4 反向器控制系统
8.4.1 波音737 -600 飞机控制系统
8.4.2A320 的控制系统
第9 章 发动机防冰系统
9.1 发动机部件的冰生成
9.2 进气道防冰系统
9.2.1概述
9.2.2 引气防冰系统的组件
9.3 帽罩防冰
第10 章 动力装置
10.1 短舱
10.2 发动机本体
10.3 动力装置的组装
10.3.1 发动机安装节
10.3.2 进气道防冰系统
10.3.3 发电系统
10.3.4 引气系统
10.3.5 液压系统
10.3.6 燃油供给系统
10.3.7 火灾探测和灭火系统
10.3.8 机械式发动机控制系统
10.3.9 传感器和线束
10.3.10 发动机排液
附录 A 数字化飞机系统中的数据传输
A.1串行端口
A.2 数据总线
A.2.1 ARINC429
A.2.2 ARINC629
4 民用涡扇发动机系统
A.2.3AFDX
附录 B执行机构位置的伺服阀控制
B.1概述
B.2 带有溢流阀的伺服阀
B.3 带有燃油喷嘴的伺服阀
B.4 带有导向阀的伺服阀
B.5 失效安全的执行机构定位
附录 C发动机起动失败
C.1发动机起动失败的类型
C.1.1 热起动
C.1.2 湿起动
C.1.3悬挂起动
C.1.4起动失速
C.2 由 FADEC 系统检测到的其他异常起动情况
术语表
作者简介
安德瑞•林克-迪辛格,1986年从汉堡大学获得空气动力工程学位,并在汉莎航空技术和训练部门任职,从事航空推进系统工程研究。
中航商用航空发动机有限责任公司(简称中航工业商发)是中国航空工业集团公司旗下直属子公司之一,是我国大型客机发动机项目的总承制单位,主要从事民用发动机总体设计、系统集成、总装和试验、适航取证以及销售和售后服务等业务。