本書是湍流射流聲學(xué)控制方法的專著。書中首先介紹了亞聲速湍流射流的氣動特性和聲學(xué)特性,詳細(xì)介紹了其聲學(xué)控制機(jī)理,并進(jìn)行敏感性分析,給出提高控制效率的方法。之后著重討論了低頻高強(qiáng)度聲激勵(lì)對亞聲速湍流射流的影響,以及湍流射流自激勵(lì)產(chǎn)生原理和抑制方法。隨后簡要描述了超聲速非等壓湍流射流的氣動和聲學(xué)特性、寬頻噪聲產(chǎn)生機(jī)理和控制方法。很后結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用案例介紹了幾種降低渦噴發(fā)動機(jī)射流噪聲的方法、帶開口測試段風(fēng)洞中自激振蕩的聲學(xué)控制方法,以及混合層流動與空腔的相互作用。
適讀人群 :本書適合從事湍流射流氣動和聲學(xué)特性的聲學(xué)控制方法及其構(gòu)成應(yīng)用領(lǐng)域的研究人員、研究生、物理專業(yè)學(xué)生和工程師閱讀。 這是一本湍流射流聲學(xué)控制方法研究和工程應(yīng)用領(lǐng)域難得的參考書,由俄羅斯中央空氣流體動力研究院三位具有豐富教學(xué)和科研經(jīng)驗(yàn)的教授撰寫。其最大特點(diǎn)是各章節(jié)均結(jié)合試驗(yàn)或數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行闡述,有助于讀者更直觀地掌握和理解書中內(nèi)容。
自1903年12月17日人類首次實(shí)現(xiàn)有動力飛行以來,航空事業(yè)獲得了迅猛發(fā)展,極大地促進(jìn)了人類社會文明的進(jìn)步,對世界各國的政治、經(jīng)濟(jì)和軍事都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。航空發(fā)動機(jī)作為飛機(jī)的“心臟”,不僅是飛機(jī)飛行的動力,也是促進(jìn)航空事業(yè)發(fā)展的重要推動力,人類航空史上的每一次重要變革都與航空發(fā)動機(jī)的技術(shù)進(jìn)步密不可分。飛機(jī)進(jìn)入噴氣時(shí)代始于渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的發(fā)明,飛機(jī)突破聲障、實(shí)現(xiàn)馬赫數(shù)2和馬赫數(shù)3的飛行主要是由于加力式大推力發(fā)動機(jī)的出現(xiàn);飛機(jī)實(shí)現(xiàn)垂直起降則仰仗于可旋轉(zhuǎn)噴管發(fā)動機(jī)的研制成功;巨型寬體客機(jī)的問世更少不了大涵道比、大推力的渦扇發(fā)動機(jī);第四代戰(zhàn)斗機(jī)的超聲速巡航和超機(jī)動性主要是依靠發(fā)動機(jī)的高推重比和矢量噴管。
經(jīng)過百余年的發(fā)展,航空發(fā)動機(jī)已經(jīng)發(fā)展為可靠性極高的成熟產(chǎn)品,正在使用的航空發(fā)動機(jī)包括渦輪噴氣/渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)、渦輪軸/渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)、沖壓發(fā)動機(jī)和活塞式發(fā)動機(jī)等多種類型,不僅作為各種用途的軍民用飛機(jī)、無人機(jī)和巡航導(dǎo)彈動力,而且利用航空發(fā)動機(jī)派生發(fā)展的燃?xì)廨啓C(jī)還廣泛用于地面發(fā)電、船用動力、移動電站、天然氣和石油管線泵站等領(lǐng)域。航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展也極大地帶動了機(jī)械制造、電子、控制、材料和石油化工等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,帶來了巨大的收益。目前,全球飛機(jī)發(fā)動機(jī)及其零部件制造業(yè)的收入已占航空制造業(yè)總收入的40%左右,年收入超過1000億美元,到2015年將達(dá)到1220億美元,人均年收入35萬美元,僅美國從事航空發(fā)動機(jī)及零件制造的公司就有1000多家,年收入超過600億美元。
進(jìn)入21世紀(jì),航空發(fā)動機(jī)正在進(jìn)一步加速發(fā)展,將為人類航空領(lǐng)域帶來新的更大變革。目前,傳統(tǒng)的航空發(fā)動機(jī)正在向齒輪傳動發(fā)動機(jī)、變循環(huán)發(fā)動機(jī)、多電發(fā)動機(jī)、間冷回?zé)岚l(fā)動機(jī)和開式轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)發(fā)展,非傳統(tǒng)的脈沖爆震發(fā)動機(jī)、超燃沖壓發(fā)動機(jī)、渦輪基組合發(fā)動機(jī),以及太陽能動力和燃料電池動力等也在不斷成熟,這些發(fā)動機(jī)的發(fā)展將使未來的航空器更快、更高、更遠(yuǎn)、更經(jīng)濟(jì)、更可靠,并能夠滿足更加嚴(yán)格的環(huán)保要求,并將使高超聲速航空器、跨大氣層飛行器和可重復(fù)使用的天地往返運(yùn)輸成為現(xiàn)實(shí)。
但是,航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展絕非易事,作為人類科學(xué)技術(shù)發(fā)展的最高端產(chǎn)品之一,航空發(fā)動機(jī)被譽(yù)為“工業(yè)之花”“皇冠上的明珠”,具有技術(shù)難度大、風(fēng)險(xiǎn)高、耗資多、周期長等特點(diǎn),要求在相關(guān)的工程技術(shù)領(lǐng)域具備雄厚的基礎(chǔ)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累,是一個(gè)國家工業(yè)基礎(chǔ)、綜合國力和科技水平的集中體現(xiàn)。美國將航空發(fā)動機(jī)技術(shù)描繪為:“它是一個(gè)技術(shù)精深得使新手難以進(jìn)入的領(lǐng)域,它需要國家充分保護(hù)并穩(wěn)定利用該領(lǐng)域的成果,長期的專門技能和數(shù)據(jù)的積累,以及國家大量的投資!狈▏鴮⒑娇瞻l(fā)動機(jī)工業(yè)描繪為:“航空發(fā)動機(jī)工業(yè)是一個(gè)與眾不同的工業(yè),是當(dāng)代尖端技術(shù)的標(biāo)志。進(jìn)入這個(gè)競技場的頂級‘玩家’數(shù)量非常有限,其門檻設(shè)置得比其他航空專業(yè)更高,這意味著競爭者進(jìn)入的難度更大!蹦壳,能夠獨(dú)立研制航空發(fā)動機(jī)的只有美國、英國、俄羅斯、法國和中國等少數(shù)國家。
我國航空發(fā)動機(jī)工業(yè)起步并不晚,在中華民國時(shí)期就曾試圖建立航空發(fā)動機(jī)工業(yè);中華人民共和國成立后,我國于1951年開始建立航空發(fā)動機(jī)修理廠,經(jīng)過60多年幾代航空人的艱苦努力,如今我國已建成比較完整的航空發(fā)動機(jī)科研、生產(chǎn)體系,研制生產(chǎn)出了6萬多臺航空發(fā)動機(jī),已進(jìn)入世界少數(shù)能夠獨(dú)立研制航空發(fā)動機(jī)的國家行列。但是,我國航空發(fā)動機(jī)在技術(shù)水平和產(chǎn)品研制方面與先進(jìn)國家還存在很大差距,學(xué)習(xí)國外航空發(fā)動機(jī)的先進(jìn)發(fā)展經(jīng)驗(yàn),對我國航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展勢必起到良好的借鑒作用。
中國航空工業(yè)集團(tuán)公司組織出版《航空發(fā)動機(jī)出版工程》的目的是為廣大讀者提供一個(gè)全面了解世界航空發(fā)動機(jī)發(fā)展歷史、現(xiàn)狀和未來的平臺,使讀者對航空發(fā)動機(jī)的基本概念和工作原理有更科學(xué)、系統(tǒng)的認(rèn)識,對國外航空發(fā)動機(jī)的產(chǎn)品發(fā)展經(jīng)驗(yàn)、組織管理方法和技術(shù)發(fā)展路線有更深刻的理解,對航空發(fā)動機(jī)發(fā)展對國防建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性有更充分的重視,以喚起廣大讀者對航空發(fā)動機(jī)事業(yè)的關(guān)注和熱愛,并積極投身到這項(xiàng)光榮而偉大的事業(yè)中來。期望這套叢書能夠?yàn)橹袊娇瞻l(fā)動機(jī)的人才培養(yǎng),航空發(fā)動機(jī)的科研、生產(chǎn)和使用提供參考和借鑒,為中國航空發(fā)動機(jī)事業(yè)的更大發(fā)展做出貢獻(xiàn)!
林左鳴
中國航空工業(yè)集團(tuán)公司董事長
2013年3月
林大楷,博士,2011年畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)流體與聲學(xué)工程實(shí)驗(yàn)室。現(xiàn)任中國商飛北京民用飛機(jī)技術(shù)研究中心氣動與聲學(xué)研究部部長,氣動與聲學(xué)三級專業(yè)總師,民用飛機(jī)數(shù)字仿真技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任,同時(shí)兼任第七屆中國空氣動力學(xué)常務(wù)理事。主要從事氣動與聲學(xué)領(lǐng)域的研究工作,在靠前外重要會議和期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文共40余篇。張穎哲,碩士,2007年畢業(yè)于韓國國立慶北大學(xué)流體力學(xué)專業(yè)。現(xiàn)任中國商飛北京民用飛機(jī)技術(shù)研究中心氣動與聲學(xué)研究部不錯(cuò)研發(fā)工程師,聲學(xué)組組長。主要從事氣動聲學(xué)計(jì)算和噪聲試驗(yàn)測試研究工作。倪大明,博士,2013年畢業(yè)于哈爾濱工程大學(xué)動力裝置工程技術(shù)研究所,F(xiàn)任中國商飛北京民用飛機(jī)技術(shù)研究中心氣動與聲學(xué)研究部不錯(cuò)研發(fā)工程師。主要從事氣動聲學(xué)計(jì)算研究工作。