航空发动机整机振动问题严重影响现役飞机的飞行可靠性和安全性，也制约着在研发动机的研制目标和周期。在发动机结构可靠性的故障中，整机振动方面的故障占相当高的比例。
《航空燃气涡轮发动机振动抑制容差设计》针对现代航空发动机在研制、生产和使用过程中，装配状态和载荷环境变化等非确定性因素对整机振动特性的影响，将非确定性分析方法引入航空发动机整机振动设计和分析中，对结构系统的非连续及其对航空发动机整机振动特性的影响进行了理论研究，构建出包括结构系统界面接触状态、连接结构力学特性、转子结构系统振动特性的非确定容差设计理论方法。通过系统研究典型航空发动机及其转子结构、支承刚度、连接刚度、不平衡量和不同心等结构力学特征参数的分布特性及其对整机振动特性的影响规律，为现代先进航空发动机整机动力学设计和控制装配过程引发的整机振动问题提供了新的解决方案。
《航空燃气涡轮发动机振动抑制容差设计》是在国家重大基础研究项目、预研项目、型号研制和国家自然基金的支持下，在多年研究成果的基础上将具有普适性的先进设计理念、设计理论、设计方法结合工程应用编写而成的。
《航空燃气涡轮发动机振动抑制容差设计》的使用对象是航空宇航推进理论与工程学科的本科生、研究生和具有一定专业知识的科技工作者。
航空燃气涡轮发动机（简称航空发动机）是一种结构复杂、载荷恶劣、环境多变的旋转机械。为了满足“轻质重载”的设计要求，其结构系统一般是由不同构形和材料的构件通过界面连接组成的。随着结构负荷的不断提高，在工作过程中，结构系统的界面接触状态随着载荷的变化而发生变化，并使其力学特性表现出一定的分散性。为了有效控制整机结构系统动力学特性在使用过程中的变化区间，需要在设计、装配和调试过程中确定关键特征参数并进行综合平衡，即容差设计。
本书针对航空发动机结构系统的界面连接特征和不同工作载荷环境下的力学特性，深入分析了结构特征、力学特性和损伤失效之间的内在关联性：系统介绍了航空发动机结构系统的振动抑制容差设计的概念和基本理论方法；重点讲述了界面连接结构系统在复杂多变载荷环境下的动力学特性区间分布特点，以及结构系统动力学特性的容差设计方法。
随着现代航空发动机的发展，对结构系统可靠性的要求不断提高，呈现出多目标、多参数及区间分布等特点，从而使结构系统设计和优化的复杂性加大。研究表明，以“降低结构系统力学性能对载荷环境影响因素的敏感度”为核心思想的稳健设计，可以有效降低结构系统力学性能的分散性，适合建立影响因素众多且复杂的力学模型，并具有优化设计与试验验证相结合，以及节约资源和降低成本的优势。因此，针对航空发动机中由众多不同材料和构形的构件组成的复杂结构系统，建立整机结构系统振动抑制容差设计方法，对于现代高负荷、高效率、高可靠性航空发动机结构系统设计具有重要意义。
刘永泉，博士，研究员，博士生导师，现任中国航空发动机集团专职型号总师，中国航发沈阳发动机研究所总设计师、科技委主任，享受国务院政府特殊津贴。长期从事航空发动机研制、先进技术预研和基础研究工作。作为我国航空发动机领域的技术专家和领军人物，担任国家多个重点型号总设计师，国家“两机”重大专项多个重点项目技术负责人。获国家技术发明奖1项，省部级科技进步奖6项，授权发明专利35项，发表论文30余篇，出版著作5部。
洪杰，1965年11月生，北京航空航天大学教授，博士生导师。1990年考入北京航空航天大学并被教育部选送俄罗斯中央动力研究院（CIAM）联合培养攻读博士学位，1996年1月获工学博士学位并在北京航空航天大学任教。教育部跨世纪优秀人才，北京市教学名师，主讲的“航空燃气涡轮发动机结构设计”被评为国家精品在线开发课程和首批***本科课程。长期从事航空发动机结构系统及动力学研究，近年来，承担“两机”等多项国家重大基础研究项目，发表论文200余篇，培养博士40余名，硕士100余名。
马艳红，北京航空航天大学教授，博士生导师，北京市高等学校青年教学名师。1994年考入北京航空航天大学攻读本科、硕士和博士研究生，2005年12月留校任教，2011年受国家留学基金委委派在美国密歇根大学作访问学者1年。曾获宝钢教育奖的优秀教师奖、北京青年教师教学基本功比赛一等奖和教案奖。主要从事航空发动机结构系统动力学与稳健性、新型阻尼材料／智能结构与振动控制研究，现任某国家重点型号“整机结构系统及动力学支撵团队”核心专家，承担国家自然科学基金、“两机”等多项国家重大基础研究项目，曾获国防科技进步二等奖。
第1章 结构系统与整机振动
1.1结构系统及其损伤失效
1.1.1结构与结构系统
1.1.2结构系统特征描述
1.1.3结构系统损伤失效
1.2结构系统非连续性与非确定性
1.2.1结构系统非连续性
1.2.2结构系统参数非确定性
1.3结构系统稳健性
1.3.1连接界面损伤
1.3.2连接结构力学特性
1.3.3结构系统振动特性
1.4本章小结
第2章结构非连续性与力学特性稳健性
2.1连接界面与损伤
2.1.1连接界面
2.1.2界面损伤
2.2连接结构稳健性
2.2.1非连续梁弯曲刚度及力学模型
2.2.2连接界面阻尼模型与能量耗散特性
2.2.3连接界面变形及力学效应
2.3转子系统稳健性
2.3.1力学特征参数
2.3.2固有振动特性
2.3.3振动响应特性
2.4本章小结
第3章 结构系统力学特性区间分析方法
3.1区间数与区间数运算
3.1.1区间数学基本概念
3.1.2区间运算规则
3.1.3区间扩张问题
3.1.4工程算例
3.2子区间组合法及应用
3.2.1子区间组合法
3.2.2转子结构系统动力特性计算流程
3.2.3工程算例
3.3转子系统振动特性区间分析
3.3.1固有特性区间分析
3.3.2稳态响应区间分析
3.3.3瞬态响应区间分析
3.4本章小结
第4章结构系统力学特性容差设计方法
4.1基本概念
4.2响应面法
4.2.1响应面(试验设计)确定
4.2.2多项式响应面模型
4.2.3双响应面模型
4.2.4转子系统临界转速优化设计(算例)
4.3容差模型法
4.3.1容差分析原理
4.3.2容差模型建立方法
4.3.3容差模型的解法
4.3.4容差模型法优化转子动力学设计(算例1)
4.3.5容差模型法优化接触特性设计(算例2)
4.4本章小结
第5章 转子连接结构及其力学特性稳健设计
5.1典型转子连接结构
5.1.1刚性转子
5.1.2柔性转子
5.2法兰—螺栓连接结构稳健设计
5.2.1稳健设计方法
5.2.2鼓筒轮盘螺栓连接
5.2.3鼓筒锥壳螺栓连接
5.2.4锥壳轮盘螺栓连接
5.3套齿连接结构稳健设计
5.3.1套齿连接结构刚度损失机理
5.3.2涡轮盘轴套齿连接结构
5.3.3涡轮压气机转子套齿连接结构
5.4止口连接结构稳健设计
5.4.1连接界面受力状态分析
5.4.2稳健设计方法
5.4.3稳健设计范例
5.5本章小结
第6章转子结构系统振动特性稳健设计
6.1转子—支承结构系统刚度特性
6.1.1两支点转子系统
6.1.2三支点转子系统
6.1.3悬臂支承转子系统
6.2转子系统的临界转速敏感度及分散度
6.2.1两支点转子系统
6.2.2三支点转子系统
6.2.3双转子系统
6.3转子结构系统振动响应容差设计
6.3.1两支点转子系统
6.3.2多支点转子系统
6.3.3双转子系统
6.4本章小结
第7章整机振动容差控制技术
7.1静子支承同心度容差控制技术
7.1.1定义
7.1.2误差来源与计算模型
7.1.3测量与控制技术
7.1.4容差控制效果
7.1.5本节小结
7.2转子堆叠优化技术
7.2.1定义
7.2.2误差来源与计算模型
7.2.3测量与控制技术
7.2.4容差控制效果
7.2.5本节小结
7.3转子不平衡量优化技术
7.3.1定义
7.3.2误差来源与计算模型
7.3.3测量与控制技术
7.3.4容差控制效果
7.3.5本节小结
7.4本章小结
附录转子不平衡量分布特征
参考文献
书单推荐
