高性能航空燃气轮机燃烧技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:第1版 (2002年1月1日)

作者:侯晓春

出品人:

页数:626

译者:

出版时间:2002-1

价格:37.0

装帧:精装

isbn号码:9787118026320

丛书系列:

图书标签:

• 航空燃气轮机
• 燃烧技术
• 高性能
• 燃油效率
• 排放控制
• 燃烧稳定性
• 先进燃烧器
• 数值模拟
• 实验研究
• 燃烧诊断

《先进材料在航空航天工程中的应用与挑战》 图书简介 本专著深入探讨了航空航天领域对高性能材料的迫切需求，并系统性地梳理了近年来在这一前沿领域取得的重大突破与面临的严峻挑战。全书紧密围绕“创新、可靠性与极端环境适应性”这三大核心主题展开，旨在为材料科学家、结构工程师、航空制造商以及相关领域的研究人员提供一部兼具理论深度与工程实践指导意义的参考手册。 第一部分：航空航天对材料的极端要求 航空航天飞行器，无论是亚音速客机、超音速战斗机还是深空探测器，其运行环境都极其苛刻，对所用材料提出了前所未有的挑战。本部分首先界定了这些极端工况的物理本质，包括但不限于：超高温度（如高超声速飞行中的气动加热）、极低温度（如深空或液氧/液氢推进剂环境）、高应力与疲劳载荷、严酷的腐蚀和氧化环境，以及对轻量化和结构完整性的刚性要求。 我们详细分析了传统金属材料（如铝合金、钛合金）在应对这些挑战时的局限性，特别是其在高温蠕变、氧化稳定性和疲劳寿命方面的瓶颈。通过大量的案例分析和数据对比，清晰地展示了为何材料的迭代升级是推动航空航天技术进步的根本驱动力。本部分强调，材料的选择绝非单一性能的优化，而是需要在强度、重量、耐久性和成本之间寻求最优化的复杂权衡。 第二部分：高性能结构材料的革新 本章聚焦于当前和未来航空航天器的主体结构材料所经历的革命性变革。 2.1 镍基与钴基高温合金的下一代发展： 深入剖析了单晶和定向凝固技术如何极大地提升了涡轮叶片和燃烧室部件的服役温度。内容涵盖了新型$gamma'$强化相的调控、晶界工程的最新进展，以及对材料抗热腐蚀和热障涂层（TBCs）界面行为的微观力学分析。讨论了添加铼（Re）和钌（Ru）等贵金属元素对材料蠕变性能的显著影响，并探讨了增材制造（Additive Manufacturing, AM）技术在复杂高温合金部件制造中的优势与缺陷控制。 2.2 钛合金的轻量化与强韧化： 关注于下一代高强、耐热的$eta$和近$eta$钛合金的研发，特别是如何通过控制微观结构，实现兼具高比强度和优良抗疲劳性能的材料设计。对于航空结构件中应用的关键技术——超塑性成形（SPF）和扩散连接（DB）的材料兼容性进行了深入探讨。 2.3 复合材料的主导地位： 碳纤维增强复合材料（CFRP）已成为飞机结构减重的主流选择。本书细致阐述了热塑性复合材料（如PEEK基）与热固性复合材料（如环氧树脂基）在韧性、抗冲击性和修复性方面的对比分析。重点讲解了纤维铺层设计（Layup Design）的优化策略，以及如何通过纳米技术增强基体材料的界面粘结强度，以应对更复杂的载荷条件。 第三部分：面向极端环境的功能性材料 航空航天的复杂性要求材料不仅要承受载荷，还必须具备特定的物理或化学功能。 3.1 陶瓷基复合材料（CMCs）的崛起： CMCs因其极高的耐热性和极低的密度，被认为是替代金属材料进入下一代航空发动机热端部件的关键。本书系统介绍了SiC/SiC复合材料的制备工艺（如化学气相渗透CVI和液相浸渍/烧结LVI），并详细分析了其在高温高应力下的断裂机制、抗氧化保护策略，以及在涡轮导向叶片和燃烧室内壁的应用前景。 3.2 先进热管理材料： 针对高超声速飞行器和高功率电子设备产生的巨大热流，探讨了新型导热界面材料（TIMs）、吸热材料以及热沉材料的性能需求与开发方向，包括高导热的金属间化合物和石墨烯复合材料的应用探索。 3.3 表面工程与防护技术： 重点分析了复杂涂层系统在保障材料长期服役中的核心作用。内容涵盖了用于热端部件的先进热障涂层（TBCs）的结构设计，如高孔隙率涂层以降低导热系数；以及用于提高抗疲劳、抗冲蚀和抗原子氧侵蚀的自修复涂层技术。 第四部分：制造、测试与可靠性评估 材料的性能必须通过可靠的制造过程和严格的测试才能转化为工程现实。 4.1 增材制造对材料性能的影响： 随着激光选区熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）等技术的成熟，如何控制增材制造过程中的残余应力、晶粒结构演变以及孔隙率，是决定最终部件性能的关键。本章对不同AM工艺下材料的各向异性行为进行了深入的力学性能评估。 4.2 寿命预测与无损检测（NDT）： 详细阐述了用于评估高价值航空航天部件剩余寿命的损伤容限（Damage Tolerance）设计理念。内容涉及先进的无损检测技术，如相控阵超声、X射线衍射（XRD）应力分析，以及利用机器学习方法对材料疲劳裂纹萌生和扩展过程的实时监测。 结论与展望 全书最后总结了当前航空航天材料研究领域的热点方向，包括自适应材料、智能复合材料以及极端环境下的材料行为模拟。展望未来，本书强调了跨学科研究的重要性，特别是计算材料学（ICME）与实验科学的深度融合，将是突破现有材料性能瓶颈，实现更安全、更高效航空航天器的必由之路。本书内容翔实，图表丰富，是该领域专业人士不可或缺的案头工具书。

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这本书的深度和广度令人惊叹，它不仅仅是一本技术手册，更像是一部航空动力学的史诗。作者对燃气轮机燃烧室设计原理的阐述，简直是教科书级别的典范。从早期的简单燃烧室到现代的低排放、高效率的环形燃烧室，每一步演进都勾勒出了空气动力学和材料科学的进步轨迹。我尤其欣赏它对燃烧室内部流动复杂性的剖析，那些关于火焰稳定性的讨论，以及如何通过精妙的几何设计来控制燃烧过程，让我对这个看似神秘的领域有了前所未有的清晰认识。读完后，我仿佛能“看”到那些在极端温度和压力下稳定燃烧的火焰，理解了为什么某些设计能够实现近乎完美的燃油利用率。对于任何希望深入了解航空发动机核心部件的工程师或科研人员来说，这本书提供了无与伦比的理论基础和实践洞察。

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这本书的行文风格非常严谨，带着一股老派工程学的扎实气息。它没有过多花哨的图表和过于简化的比喻，而是直接切入核心的数学模型和热力学方程。这种处理方式，对于那些已经具备一定专业背景的读者来说，是极大的福音，因为这意味着信息密度极高，每一页都充满了干货。我特别喜欢它对燃烧不稳定性（如“喘振”）现象的详尽分析，它不仅仅是描述了问题，更深入挖掘了其背后的流体力学机制和模态特征。这种对“硬核”科学问题的执着探索，让这本书的价值远超一般入门读物，它更像是一份可以长期参考、反复研读的案头工具书。如果你期望快速获得肤浅结论，这本书可能会让你感到吃力，但若你愿意投入时间去消化这些复杂的公式和推导，回报将是扎实的工程智慧。

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我发现这本书在处理“先进燃烧技术”这部分内容时，展现出了一种面向未来的前瞻性视野。它没有沉溺于已经成熟的传统技术，而是将大量的篇幅投入到了对新型燃烧技术的研究上，比如贫油预混预蒸发（LPP）和旋转式燃烧器等。作者似乎深知，未来的航空发动机必须在满足更严苛的排放标准的同时，还要提升热效率，而这些挑战的症结就在于燃烧室。书中对这些前沿概念的介绍，不仅限于原理层面，还涉及到了实验验证的难点和数值模拟（CFD）的应用。这使得全书的视角非常开阔，它不仅仅在回顾历史，更是在引领读者思考“下一步该怎么走”。对于那些正在从事下一代发动机预研工作的团队，这本书无疑是一份极具启发性的参考资料。

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这本书的排版和插图质量，虽然没有采用那些现代教材中常见的炫彩设计，但却有着一种无可替代的可靠感。那些手绘的、或者经过精密处理的截面图和流场示意图，精准地捕捉了物理现象的关键特征，没有丝毫多余的视觉干扰。尤其是一些关于冲击波和火焰与旋涡相互作用的剖面图，其细节之丰富，让人不得不佩服作者对细节的把控。它更像是一份老教授的珍藏手稿，内容本身的力量远远超过了表面的装帧。对于那些习惯于在厚重书籍中寻找真知灼见的读者来说，这本书的沉稳和内敛，恰恰是其最大的魅力所在。它要求读者放慢阅读速度，用心去体会每一个图示背后蕴含的物理真谛。

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阅读体验上，这本书最大的特点在于其结构逻辑的清晰和层次分明。从最基础的能量守恒和质量平衡，逐步过渡到复杂的化学反应动力学和多相流动的耦合分析，整个知识体系的构建犹如一座精密的建筑，地基牢固，结构清晰。作者在每一个章节末尾设置的总结和引申思考，总是能有效地帮助读者巩固前一阶段的知识点，并自然而然地引入下一阶段更为复杂的课题。这种循序渐进的编排，极大地降低了学习高深工程理论的门槛。我个人认为，即便是跨专业的读者，只要具备基本的工程热力学背景，也能借助这本书搭建起对航空燃气轮机燃烧领域全面而系统的认知框架。

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