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目录1

第1章 航空发动机试验技术的现状和发展1

1.1　20世纪90年代发动机和21世纪初发动机1

1.1.1　航空发动机的现状及发展趋势1

1.1.2　通用技术的发展16

1.2　发动机研制和发展对试验技术的要求25

1.2.1　试验的必要性26

1.2.2　试验技术和设备的发展27

1.2.3　发动机典型试验项目及说明29

1.2.4　试验方法的发展32

1.3　试验和测试技术的自动化、综合化和智能化34

1.3.1　20世纪90年代发动机试验和测试技术的发展34

1.3.2　几个关键技术38

1.4　发动机通用规范中有关试验的要求39

1.4.1　军用发动机规范39

1.4.2　民用发动机适航性条例43

1.5.1　研究、探索性试验49

1.5　发动机试验分类49

1.5.2　新机或改型试验50

1.5.3　批生产发动机常规试车52

1.5.4　发动机工作状态54

1.5.5　试验常用术语55

习题56

2.1　相似理论58

2.1.1　相似的概念58

第2章　试验技术的基础知识58

2.1.2　相似三定理59

2.2　信号分类及描述60

2.2.1　确定性信号和非确定性信号61

2.2.2　信号的描述62

2.2.3　随机信号65

2.2.4　相关函数和功率谱密度函数67

2.3　信号变换69

2.3.1　电阻式变换器的原理70

2.3.2　电感式变换器的原理73

2.3.3　电容式变换器的原理76

2.3.4　压电式变换器的原理77

2.3.5　热电式变换器的原理79

2.3.6　光电式变换器的原理82

2.3.7　新型变换器工作原理简介85

2.4　信号传输90

2.4.1　信号传输的种类90

2.4.2　噪声及其抑制91

2.4.3　无线传输93

2.4.4　旋转体上信号传输97

2.4.5　光输系统98

2.5　信号测量99

2.5.1　电桥99

2.5.2　调频测量系统101

2.5.3　电荷放大器102

2.5.4　数字测量系统103

2.6　信号处理104

2.6.1　模拟分析方法105

2.6.2　数字分析方法107

2.6.3　模拟－数字混合分析方法108

2.7　信号记录109

2.7.1　磁带记录仪109

2.7.2　磁光盘记录器111

2.7.3　数据采集系统113

2.8　试验数据处理方法115

2.8.1　试验数据的平均法115

2.8.2　回归分析116

2.8.3　正交试验和方差分析120

习题126

第3章　发动机整机试验127

3.1　相似工作条件、相似参数和换算参数127

3.1.1　大气条件对发动机工作参数的影响127

3.1.2　相似工作状态和相似参数129

3.1.3　发动机工作过程参数对标准大气条件的换算132

3.2　沿发动机流道主要热力参数及工作特性的测量133

3.2.1　沿发动机流道热力参数的测定134

3.2.2　节流特性试验141

3.2.3　过渡状态试验142

3.2.4　涡轮前后燃气温度的测定143

3.3　自动化试车台147

3.3.1　典型试车台147

3.3.2　用于特定试验的试车台151

3.3.3　试车程序154

3.3.4　测控软件及数据采集系统159

3.4.1　涡喷发动机全流程参数测试与分析164

3.4　典型整机试验164

3.4.2　进气道与发动机相容性试验172

3.4.3　压气机的气动稳定裕度试验方法190

3.4.4　研究发动机噪声的设备及其试验192

3.4.5　启动特性试验195

3.4.6　防冰系统试验199

3.5　通过整机试验研究压气机和燃烧室203

3.5.1　用改变喷口面积法研究压气机特性203

3.5.2　用整机试验调试燃烧室206

3.6.1　操纵性包括的主要问题209

3.6　发动机操纵性的研究209

3.6.2　主要试验213

3.7　各种航空发动机的试验特点214

3.7.1　涡扇发动机的试验特点214

3.7.2　加力式涡喷发动机的试验特点215

3.7.3　涡桨发动机和涡轴发动机的试验特点216

习题219

第4章　可靠性试验221

4.1　可靠性概述221

4.1.1　发动机可靠性和评定指标221

4.1.2　结构完整性大纲中的试验225

4.2　耐久性考核试车229

4.2.1　试车目的和内容229

4.2.2　试车结果评定233

4.3　发动机加速任务试验234

4.3.1　加速任务试验的由来234

4.3.2　加速试车基本理论235

4.3.3　加速试车方法237

4.3.4　加速任务试车程序的确定241

4.3.5　典型加速任务试车举例245

4.4　发动机结构完整性主要考核试验251

4.4.1　低循环疲劳试验251

4.4.2　转子结构完整性试验254

4.4.3　主轴疲劳试验及典型试验器260

4.4.4　机匣静强度试验265

4.4.5　叶片静频和动频的测量269

4.4.6　发动机环境和吞咽试验272

4.5　发动机振动测量276

4.5.1 发动机振源及振动特点276

4.5.2　发动机振动测量和分析280

4.5.3　整机振动监控标准285

4.6　发动机润滑和传动系统试验288

4.6.1　润滑系统试验288

4.6.2　传动系统试验290

4.6.3　轴承组件试验292

4.7.1　机动载荷模拟器设计要求293

4.7　发动机耐久性考验的新型装置——机动载荷模拟器293

4.7.2　机动载荷模拟器295

4.7.3　X射线间隙探测装置297

习题298

第5章　发动机部件试验299

5.1　部件试验及其作用299

5.1.1　发动机研制和发展所需的部件试验299

5.1.2　部件试验结果对整机研制的作用301

5.2　压气机试验和设备301

5.2.1　压气机模型试验302

5.2.2　真实压气机试验303

5.2.3　压气机气动试验311

5.3　主燃烧室试验324

5.3.1　主燃烧室试验内容325

5.3.2　燃烧室试验设备329

5.3.3　常压及高压环形燃烧室试验336

5.3.4　模拟准则343

5.3.5　激光相位多普勒粒子分析仪PDPA345

5.3.6　燃气分析技术355

5.4　涡轮试验361

5.4.1　涡轮主要试验内容361

5.4.2　涡轮试验器及试验363

5.4.3　高温涡轮气冷叶片冷却效率试验368

5.4.4　超、跨声速对转涡轮试验台371

5.5　加力燃烧室试验372

5.5.1　新歼击机加力燃烧室技术特点及其试验要求372

5.5.2　试验设备及主要试验374

5.5.3　加力燃烧室性能的台架燃气分析法375

5.5.4　加力燃烧室高空舱试验377

5.6　喷管试验380

5.6.1　喷管的发展380

5.6.2　喷管试验383

5.6.3　典型矢量喷管试验390

5.7　发动机控制系统试验394

5.7.1　全权限数字式电子控制系统394

5.7.2　主要试验400

5.7.3　典型试验设备说明402

5.8　部件试验结果对整机的适用性403

5.8.1　概述403

5.8.2　稳定工作状态403

5.8.3　过渡状态性能407

习题409

6.1　高空模拟试验必要性及试验内容410

6.1.1　高空模拟试验的必要性410

第6章 高空模拟试验及飞行试验空测技术410

6.1.2　高空台试验的特点411

6.1.3　高空台试验内容412

6.2　高空试验台及其数据采集系统415

6.2.1　高空试验台及其发展415

6.2.2　自动化数据采集系统422

6.3　连续式高空台模拟试验方法423

6.3.1　试验范围423

6.3.2　GKS高空台主要设备说明424

6.3.3　模拟试验方法427

6.4　试验性能的计算428

6.4.1　推力的计算428

6.4.2　动量阻力和净推力430

6.4.3　耗油率431

6.5　发动机风洞及测试设备431

6.5.1　发动机风洞431

6.5.2　发动机风洞试验433

6.5.3　风洞试验数据采集系统438

6.6　发动机飞行试验440

6.6.1　发动机使用方法和环境对其寿命的影响441

6.6.2　发动机飞行载荷谱445

6.6.3　飞行高度－速度图及飞行科目452

6.6.4　发动机飞行试验台试验456

6.6.5　典型飞行试验460

6.6.6　发动机常规空测技术466

6.7　飞行参数的换算470

6.7.1　国际标准大气470

6.7.3　飞行高度、速度和马赫数的确定472

6.7.2　高度定义472

6.7.4　大气静温的确定475

习题476

第7章　航空发动机动态测量、高温测量和级间参数测量477

7.1　发动机动态测量477

7.1.1　压气机流场三维动态测量477

7.1.2　动态燃气温度测试系统485

7.1.3　湍流反应流的激光测量490

7.1.4　动态测试系统及其应用实例499

7.2　先进高温测量技术507

7.2.1　光学高温计507

7.2.2　拉曼相干反斯托克斯光谱仪（CARS）用于测量燃气温度和燃气分析515

7.2.3　红外测温法521

7.2.4　涡轮进口温度光纤测量系统529

7.2.5　高温应变测量系统534

7.3　级间参数测量538

7.3.1　级间参数测量方法及其传感器538

7.3.2　发动机叶片叶尖径向间隙的测量549

7.4　发动机过渡过程试验和测量555

7.4.1　轴流压气机失速／喘振的测试555

7.4.2　瞬态、脉动流场的测量563

习题572

第8章　航空发动机测试系统573

8.1　发动机测量探针系统的智能化573

8.1.1　智能探针系统的组成573

8.1.2　校准试验580

8.1.3　试验应用效果584

8.2　发动机非稳态过程测试系统585

8.2.1　动态压力畸变数据采集和处理系统585

8.2.2　发动机进口瞬态温度场测试系统591

8.3　发动机飞行试验自动化综合测试系统596

8.3.1　飞行试验遥测地面站（FTTGS）596

8.3.2　实时遥测数据采集／处理系统（QUAD7）601

8.3.3　VTR—100可视遥测系统611

8.3.4　国内典型飞行试验采集系统612

8.4　发动机通用测控软、硬件616

8.4.1　GDASⅡ测控软件层次结构617

8.4.2　主要功能说明617

8.4.3　人机界面623

8.4.4　航空通用高速高精度测控系统硬件简介623

习题638

第9章　发动机试验技术的发展和仿真640

9.1　试验技术发展的策略和趋势640

9.1.1　信息时代的发动机试验640

9.1.2　虚拟仪器647

9.1.3　并行处理技术650

9.1.4　试验、计算数据可视化651

9.2　发动机故障诊断及监控技术657

9.2.1　诊断与监控的定义和作用657

9.2.2　监控和诊断系统的组成659

9.2.3　常用故障诊断技术665

9.2.4　V2500发动机状态监控和性能分析软件669

9.2.5　涡轮叶片振动监测系统673

9.2.6　涡轮发动机紧急故障监测器677

9.2.7　发动机神经网络监控技术680

9.3　发动机试验数据库686

9.3.1　发动机数据库概述687

9.3.2　发动机试验数据库693

9.3.3　发动机故障数据库696

9.3.4　发动机专家系统库698

9.4　发动机试验仿真702

9.4.1　推进系统数值仿真试验台（NPSS）702

9.4.2　仿真与发动机试验的关系710

9.4.3　涡扇发动机实时数值仿真712

9.4.4　发动机部件故障仿真专家系统718

9.5　发动机系统分析的计算机模拟技术721

9.5.1　集总形式的气体动力学方程722

9.5.2　部件模拟模型723

9.5.3　模拟结果733

习题735

10.1.1 发动机试验对传感器的要求737

10.1　发动机用常规传感器737

第10章　航空发动机试验用传感器737

10.1.2　整机试验用传感器738

10.1.3　部件试验用传感器751

10.2　新型传感器754

10.2.1　光纤传感器754

10.2.2　薄膜传感器756

10.2.3　红外传感器758

10.2.4　新型谐振式传感器761

10.3　飞行试验用传感器763

10.3.1　发动机飞行试验用传感器764

10.3.2　综合传感器系统767

10.4　智能传感器769

10.4.1　智能传感器工作原理和功能769

10.4.2　典型智能传感器772

附表1　标准大气表775

附表2 国产喷气燃料的技术数据776

参考文献777