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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

       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)
１０．３ＮＧＨＡＴ燃气轮机参考系统 …………………………………………………(１３４)
１０．４水分回收和羽烟传播 ……………………………………………………… (１４３)
１０．５ＨＡＴ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)
１５．４ＷＲ－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