《航机改型燃气轮机设计及试验技术》在简要介绍燃气轮机分类、国内外燃气轮机发展和应用概况、燃气轮机技术回顾和展望，以及航机改型（简称航改）燃气轮机设计的一般原则的基础上，重点论述了航机改型燃气轮机九大特征技术。叙述中既突出航改燃气轮机总体设计技术，又包含了航改燃气轮机系统、部件技术以及试车调试技术。本书取材新颖、实用，是一本航改燃气轮机工程专著。

　　本书可供高等院校航空、舰船、电力等动力专业的师生，以及相关专业的科研、生产、管理、使用部门的工程技术人员参考。

　　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。

第1 章　概论..........................（ 1 ）

1. 1　燃气轮机分类............. （ 1 ）

1. 2　国内外燃气轮机发展概况......................（ 2 ）

1. 3　国内外地面燃气轮机的应用概况......... （ 9 ）

1. 4　燃气轮机技术回顾和展望......................（ 16 ）

1. 4. 1　燃气轮机技术回顾要点........... （ 16 ）

1. 4. 2　燃气轮机技术前景展望........... （ 20 ）

1. 5　航机改型燃气轮机设计的一般原则........… （ 21 ）

1. 5. 1　总体性能综合平衡.......................（ 21 ）

1. 5. 2　部件结构尽量继承.......................（ 22 ）

1. 5. 3　要尽量与航空母型机资源共享.........… （ 22 ）

第2 章　简单循环燃气轮机设计......................（ 23 ）

2. 1　航改单轴燃气发生器燃气轮机设计（双轴燃气轮机） ....… （ 30 ）

2. 1. 1　总体性能设计........................（ 31 ）

2. 1. 2　总体结构设计........................（ 47 ）

2. 1. 3　设计案例分析........................（ 47 ）

2. 2　双轴燃气发生器燃气轮机设计（三轴燃气轮机） .....… （ 74 ）

2. 2. 1　改型技术途径........................（ 74 ）

2. 2. 2　双轴燃气发生器工作原理......................（ 75 ）

2. 2. 3　主要性能参数选取.......................（ 76 ）

2. 2. 4　航改舰用燃机中、低工况总体性能参数的匹配和优化.....… （ 79 ）

2. 2. 5　起动参数的确定............ （ 89 ）

2. 3　典型案例分析............. （103）

2. 3. 1　ＬＭ1600 燃气轮机............ （103）

2. 3. 2　ＭＴ30 燃气轮机........................（113）

2. 3. 3　ＦＴ8 燃气轮机........................（121）

2. 3. 4　ＬＭ6000 双轴燃气轮机（合轴输出） ........… （126）

2. 3. 5　ＱＤ128 燃气轮机............ （133）

2. 3. 6　ＱＤ185 燃气轮机............ （136）

第3 章　先进循环燃气轮机设计......................（142）

3. 1　间冷循环燃气轮机设计........... （145）

3. 1. 1　总体性能设计........................（145）

3. 1. 2　设计案例分析........................（167）

3. 2　回热循环燃气轮机设计........... （192）

3. 2. 1　总体性能设计........................（193）

3. 2. 2　设计案例分析........................（199）

3. 3　间冷回热循环燃气轮机设计.......... （204）

3. 3. 1　总体性能设计........................（204）

3. 3. 2　设计案例分析........................（214）

3. 4　ＦＴ4000 湿空气涡轮循环燃气轮机设计.......… （226）

3. 4. 1　烧天然气ＨＡＴ 循环参考系统的设计和参数选择......… （227）

3. 4. 2　ＮＧＨＡＴ 燃气轮机参考系统......................（234）

3. 4. 3　水分回收和羽烟传播.......................（242）

3. 4. 4　ＨＡＴ 循环高输出功率的解释.......... （243）

3. 4. 5　结论..........................（245）

3. 5　加汽式燃气轮机设计.......................（245）

3. 5. 1　概念..........................（245）

3. 5. 2　性能分析.........................（246）

3. 5. 3　辅助系统.........................（247）

3. 5. 4　应用展望.........................（248）

第4 章　提高性能技术........................（250）

4. 1　湿空气涡轮技术........................（254）

4. 1. 1　国外湿空气涡轮技术的研究概况......... （256）

4. 1. 2　国内湿空气涡轮技术的研究进展......... （259）

4. 1. 3　湿空气涡轮的设计.......................（260）

4. 1. 4　湿空气涡轮循环在我国的应用前景........… （261）

4. 2　湿压缩技术.........................（262）

4. 2. 1　湿压缩循环的概念.......................（262）

4. 2. 2　湿压缩技术的发展.......................（264）

4. 2. 3　湿压缩循环的特点.......................（265）

4. 2. 4　喷水位置对湿压缩的影响......................（266）

4. 2. 5　湿压缩中对喷水的限制因素.......... （267）

4. 2. 6　存在的技术问题............ （267）

4. 2. 7　应用前景分析........................（268）

4. 3　蒸汽冷却技术............. （268）

4. 3. 1　国外蒸汽冷却技术的研究概况.........… （269）

4. 3. 2　国内蒸汽冷却技术的研究进展.........… （270）

4. 3. 3　蒸汽冷却技术的工业应用......................（270）

4. 3. 4　蒸汽冷却系统设计.......................（279）

4. 3. 5　蒸汽冷却叶片设计.......................（279）

第5 章　燃烧室设计技术............ （282）

5. 1　常规燃烧室设计技术.......................（284）

5. 1. 1　改烧液体燃料的燃烧技术......................（284）

5. 1. 2　改烧气体燃料的燃烧技术......................（292）

5. 2　干式低排放燃烧技术.......................（299）

5. 2. 1　概述..........................（299）

5. 2. 2　航改燃机ＤＬＮ 燃烧室........... （300）

5. 2. 3　干低排放燃烧室技术难点......................（306）

5. 3　湿低排放燃烧技术............ （314）

5. 3. 1　概述..........................（314）

5. 3. 2　湿低排放燃烧技术应用........... （317）

5. 4　催化燃烧技术............. （325）

5. 4. 1　概述..........................（325）

5. 4. 2　典型的催化燃烧室方案........... （326）

5. 4. 3　常用催化剂和制备.......................（330）

第6 章　动力涡轮设计技术.......................（333）

6. 1　动力涡轮导向器面积调整对燃机性能的影响......… （333）

6. 2　动力涡轮结构设计特点........... （334）

6. 3　ＱＤ128 燃气轮机动力涡轮的研制及应用.......… （336）

6. 3. 1　项目简介.........................（336）

6. 3. 2　主要科技创新........................（337）

6. 3. 3　动力涡轮结构设计.......................（339）

6. 4　ＱＤ185 燃机动力涡轮研制......................（344）

6. 4. 1　项目简介.........................（344）

6. 4. 2　动力涡轮性能设计.......................（345）

6. 4. 3　动力涡轮结构设计.......................（350）

6. 5　ＬＭ2500 系列动力涡轮........... （352）

6. 5. 1　ＬＭ2500 ＋动力涡轮.......................（352）

6. 5. 2　ＬＭ2500 ＋ Ｇ4 燃气轮机设计改进.........… （354）

6. 6　ＦＴ8 动力涡轮............. （354）

6. 6. 1　ＦＴ8 燃机动力涡轮总体结构.......... （355）

6. 6. 2　动力涡轮过渡段结构.......................（355）

6. 6. 3　转子支点布局及轴承密封......................（356）

6. 6. 4　盘轴连接结构........................（357）

6. 6. 5　动力涡轮选材........................（358）

第7 章　进排气装置设计............ （359）

7. 1　进气装置设计............. （359）

7. 1. 1　概述..........................（359）

7. 1. 2　燃气轮机进气系统数值模拟方法......... （367）

7. 1. 3　燃气轮机进气系统试验研究方法......... （368）

7. 1. 4　某燃机进气系统设计方案......................（373）

7. 1. 5　结论..........................（379）

7. 2　排气装置设计............. （379）

7. 2. 1　概述..........................（379）

7. 2. 2　国内外研究现状............ （380）

7. 2. 3　主要设计研究方法.......................（384）

7. 2. 4　排气装置的设计............ （385）

第8 章　燃气轮机系统设计.......................（392）

8. 1　空气系统.............. （392）

8. 1. 1　概述..........................（392）

8. 1. 2　组成及原理............. （392）

8. 1. 3　排气系统.........................（393）

8. 2　点火系统.............. （393）

8. 2. 1　概述..........................（393）

8. 2. 2　工作原理.........................（394）

8. 2. 3　ＱＤ11 燃气轮机点火系统应用.......... （394）

8. 3　起动系统.............. （395）

8. 3. 1　概述..........................（395）

8. 3. 2　组成..........................（396）

8. 3. 3　工作原理.........................（396）

8. 3. 4　ＱＤ128 燃气轮机起动系统应用.........… （396）

8. 4　燃料调节系统............. （398）

8. 4. 1　概述..........................（398）

8. 4. 2　主要部件及性能参数.......................（399）

8. 4. 3　ＱＤ128 燃气轮机燃料系统应用.........… （401）

8. 5　控制系统.............. （403）

8. 5. 1　概述..........................（403）

8. 5. 2　控制系统组成........................（403）

8. 5. 3　主要性能参数........................（404）

8. 5. 4　系统功能.........................（405）

8. 5. 5　控制规律.........................（418）

8. 5. 6　ＱＤ128 燃机控制器应用........... （430）

8. 5. 7　安全保护参数要求.......................（443）

第9 章　燃气轮机总体性能仿真......................（445）

9. 1　仿真概述.............. （445）

9. 1. 1　国外研究概况........................（445）

9. 1. 2　国内研究概况........................（447）

9. 2　燃气轮机工作机理与数学物理模型........… （447）

9. 2. 1　模块化建模方法............ （447）

9. 2. 2　燃气轮机现代仿真技术........... （449）

9. 2. 3　燃气轮机机热力过程描述......................（450）

9. 3　燃气轮机工作机理与数学物理模型........… （450）

9. 3. 1　燃气轮机数学模型.......................（450）

9. 3. 2　数学模型的建立............ （452）

9. 3. 3　基于部件特性的燃气轮机非线性数学模型.......… （456）

9. 4　燃气轮机过渡态工作过程......................（464）

9. 4. 1　燃气轮机过渡态数学模型......................（465）

9. 4. 2　容积法建模............. （468）

9. 4. 3　Ｍａｔｌａｂ／ Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 软件平台简介......... （469）

9. 4. 4　Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 环境下的过渡态模型.........… （470）

9. 4. 5　无迭代解法............. （478）

第10 章　燃气轮机试车调试技术......................（480）

10. 1　试车设备.........................（480）

10. 1. 1　试车台总体布置............ （480）

10. 1. 2　主体设备.........................（480）

10. 1. 3　辅助系统.........................（484）

10. 1. 4　土建工艺要求........................（487）

10. 1. 5　试车台的调台试验.......................（487）

10. 1. 6　试车台设备的维护和保养.......... （488）

10. 2　试车测试要求....…........ （489）

10. 2. 1　测试项目.........................（489）

10. 2. 2　测试精度的要求............ （489）

10. 2. 3　测量方式的要求............ （490）

10. 2. 4　测试系统寿命和环境适用性要求......... （492）

10. 2. 5　测试要求示例........................（492）

10. 3　燃机试车调试技术.......................（494）

10. 3. 1　调试试验.........................（494）

10. 3. 2　燃机性能试验........................（499）

10. 3. 3　耐久性／可靠性考核试验......................（503）

10. 4　先进循环燃机试车调试技术.........… （511）

10. 4. 1　台架和模型试验............ （512）

10. 4. 2　系统研制试验........................（514）

10. 4. 3　定型试验.........................（530）

附录1　燃气轮机技术方面英文名词及缩略语........ （536）

附录2　国外典型燃气轮机参数（ＧＡＳ ＴＵＲＢＩＮＥ ＷＯＲＬＤ， 2013） ... （539）

参考文献...........................（576）