飛機機電系統(tǒng)是通過機、電、氣、液等各種二次能源的產(chǎn)生、傳輸、轉(zhuǎn)換，利用飛機的相關(guān)信息，采取一定的做功方式，完成各種飛行保障功能的系統(tǒng)，是實現(xiàn)人機融合、全面發(fā)揮飛機綜合效能的重要保障和核心載體，與機體結(jié)構(gòu)、動力系統(tǒng)和航空電子系統(tǒng)一樣，是飛機不可或缺的基本功能系統(tǒng)，發(fā)揮著不可替代的重要作用。
飛機機電系統(tǒng)按功能可劃分為機電設(shè)備綜合管理、電力能源、流體能源與管理、系統(tǒng)防護、載荷管理和控制、生命保障等六大部分，共10余個相對獨立的分系統(tǒng)，可實現(xiàn)能源及保障的執(zhí)行、控制與管理，其中液壓系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、環(huán)境控制和第二動力系統(tǒng)是以流體為工作介質(zhì)、與飛機二次能源密切相關(guān)的系統(tǒng)。隨著航空武器裝備作戰(zhàn)能力對機電技術(shù)要求的不斷提高，傳統(tǒng)飛機機電流體系統(tǒng)獨立、分散的格局已難以適應(yīng)。以流體二次能源的產(chǎn)生、傳輸、轉(zhuǎn)換及綜合利用為主的相關(guān)系統(tǒng)，如液壓、燃油、環(huán)境控制、第二動力等系統(tǒng)正向綜合化、智能化、多電化方向發(fā)展，形成對全機能量的全面綜合管理和技術(shù)支撐，以滿足新的發(fā)展需求。
目前，飛機機電流體系統(tǒng)在綜合化、多電化等方面已經(jīng)取得了明顯進展，已經(jīng)成為發(fā)達國家發(fā)展下一代武器裝備的重要技術(shù)領(lǐng)域。而我國軍用航空加速向空天拓展、向遠程拓展及裝備技術(shù)的自主發(fā)展，都對飛機機電流體系統(tǒng)提出了更新、更高的要求；隨著民用飛機的飛行品質(zhì)、安全性、舒適性和經(jīng)濟性要求的不斷提高，對民用飛機機電流體系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展、功能組織、性能提升和能力保障都提出了強烈的需求。軍用、民用飛機的高速發(fā)展都將使機電流體系統(tǒng)面臨更大的技術(shù)挑戰(zhàn)。
本書主要內(nèi)容涉及飛機機電與流體相關(guān)的系統(tǒng)，如液壓、燃油、環(huán)境控制、第二動力，從系統(tǒng)功能、組成、部件原理、設(shè)計示例和民機適航等角度進行分析，并介紹了國外機電系統(tǒng)前沿技術(shù)和國內(nèi)機電綜合技術(shù)的發(fā)展情況。全書共分為6章，第1章主要介紹了機電系統(tǒng)基本概念和發(fā)展歷程；第2章主要介紹飛機液壓系統(tǒng)，包括系統(tǒng)發(fā)展歷程、液壓元部件、系統(tǒng)設(shè)計示例、液壓油和密封、液壓能源系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)用戶等；第3章主要介紹飛機燃油系統(tǒng)，從系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)部件、典型系統(tǒng)介紹等方面進行了闡述；第4章主要介紹飛機環(huán)境控制系統(tǒng)，詳細闡述引氣、空氣分配及通風(fēng)、加溫、制冷、座艙通風(fēng)及壓力調(diào)節(jié)等子系統(tǒng)的組織及設(shè)計原理，提供了環(huán)境控制系統(tǒng)設(shè)計示例，并介紹了環(huán)境控制系統(tǒng)在各型飛機上應(yīng)用情況；第5章主要介紹飛機第二動力系統(tǒng)，詳細介紹系統(tǒng)核心產(chǎn)品如發(fā)動機起動裝置、空氣渦輪起動機、燃氣渦輪起動機、應(yīng)急動力裝置、沖壓空氣渦輪系統(tǒng)、輔助動力裝置和組合動力裝置、輔助動力系統(tǒng)等，并提供了系統(tǒng)設(shè)計示例；第6章主要介紹國內(nèi)外機電綜合技術(shù)及發(fā)展趨勢，從機電系統(tǒng)綜合化、多電化、能量優(yōu)化及智能化發(fā)展角度對機電系統(tǒng)技術(shù)進行展望。中國航空工業(yè)集團公司金城南京機電液壓工程研究中心郭生榮研究員負責(zé)第1章、第5章和第6章的編著工作，北京航空航天大學(xué)王巖副教授負責(zé)第2章的編著工作，中國航空工業(yè)集團公司金城南京機電液壓工程研究中心潘俊、李愛成高級工程師分別負責(zé)第3章和第4章的編著工作。
本書適合從事飛機系統(tǒng)及其零部件研究與設(shè)計的科技人員和航空院校相關(guān)專業(yè)的教師、高年級學(xué)生、研究生閱讀。本書的編寫得到了同濟大學(xué)訚耀保教授、中國航空工業(yè)集團公司金城南京機電液壓工程研究中心朱瑩研究員、徐亮研究員、錢小琳研究員、張惠娟高級工程師、顧玲燕高級工程師、王健工程師、陳曉東工程師等設(shè)計與研究專家的鼎力支持與幫助，在本書的出版過程中得到了上海科學(xué)技術(shù)出版社的大力支持與幫助，在此一并感謝！
本書得到了國家自然科學(xué)基金“基于氣蝕機理分析的航空柱塞泵葉輪增壓系統(tǒng)匹配準則及設(shè)計方法研究”（51775013）項目的支持。
限于作者水平，書中難免有錯漏之處，敬請各位讀者批評指正，在此表示衷心感謝。
作者2019年12月
第1章緒論1
1.1飛機機電系統(tǒng)概述1
1.2飛機機電綜合技術(shù)及發(fā)展1
1.2.1技術(shù)簡介1
1.2.2發(fā)展階段3
1.3多電飛機計劃13
1.4飛行器能量綜合技術(shù)計劃15
1.5機電能量優(yōu)化16
1.5.1自適應(yīng)動力與熱管理技術(shù)17
1.5.2高性能電作動系統(tǒng)18
1.5.3增強型電源系統(tǒng)20
1.6飛行器健康管理技術(shù)21
1.7機電流體系統(tǒng)智能化部件24
1.7.1智能泵24
1.7.2智能傳感器26
第2章飛機液壓系統(tǒng)29
2.1飛機液壓系統(tǒng)概述29
2.1.1發(fā)展歷程29
2.1.2系統(tǒng)構(gòu)成及功能30
2.2液壓系統(tǒng)基本參數(shù)31
2.2.1液壓油31
2.2.2壓力32
2.2.3油液溫度33
2.2.4流量33
2.2.5壓力脈動34
2.3液壓元件34
2.3.1液壓泵34
2.3.2液壓控制閥49
2.3.3執(zhí)行元件55
2.3.4液壓油箱57
2.3.5液壓附件58
2.4液壓系統(tǒng)設(shè)計及仿真62
2.4.1需求分析62
2.4.2功能設(shè)計及性能設(shè)計62
2.4.3建模及仿真64
2.5飛機電液伺服控制技術(shù)73
2.5.1電液伺服閥工作原理與數(shù)學(xué)模型73
2.5.2射流伺服閥分類及原理85
2.5.3直接驅(qū)動電液伺服閥分類及工作原理92
2.6液壓系統(tǒng)驗證93
2.7液壓系統(tǒng)適航94
2.7.1適航的概念94
2.7.2適航管理文件95
2.7.3相關(guān)標準化組織101
2.7.4民用飛機適航管理特點101
2.7.5液壓系統(tǒng)適航條款102
2.7.6符合性驗證方法及應(yīng)用111
2.8典型飛機液壓系統(tǒng)116
2.8.1軍用飛機液壓系統(tǒng)116
2.8.2民用飛機液壓系統(tǒng)122
第3章飛機燃油系統(tǒng)141
3.1飛機燃油系統(tǒng)概述141
3.1.1定義、功能及組成142
3.1.2設(shè)計和研制支持工具143
3.1.3相關(guān)術(shù)語143
3.2系統(tǒng)部件144
3.2.1燃油泵144
3.2.2燃油控制類部件146
3.2.3空中加受油控制部件147
3.2.4通氣增壓部件147
3.2.5油量測量設(shè)備148
3.3系統(tǒng)設(shè)計輸入及考慮149
3.3.1燃油屬性149
3.3.2使用考慮150
3.3.3其他設(shè)計驅(qū)動151
3.3.4安全性風(fēng)險識別和減輕手段154
3.4燃油系統(tǒng)設(shè)計154
3.4.1系統(tǒng)需求及頂層設(shè)計154
3.4.2燃油存儲系統(tǒng)157
3.4.3供輸油系統(tǒng)158
3.4.4加/放油系統(tǒng)168
3.4.5通氣增壓系統(tǒng)175
3.4.6測量系統(tǒng)177
3.4.7惰化系統(tǒng)185
3.4.8燃油管理系統(tǒng)189
3.4.9燃油熱管理系統(tǒng)191
3.4.10燃料的應(yīng)用192
3.5燃油系統(tǒng)驗證194
3.5.1地面模擬試驗194
3.5.2機上地面試驗203
3.5.3飛行試驗210
3.6燃油系統(tǒng)適航217
3.7典型燃油系統(tǒng)219
3.7.1波音B737燃油系統(tǒng)219
3.7.2波音B747燃油系統(tǒng)224
3.7.3波音B777燃油系統(tǒng)227
3.7.4空客A330燃油系統(tǒng)230
第4章飛機環(huán)境控制系統(tǒng)235
4.1環(huán)境控制系統(tǒng)概述235
4.1.1定義235
4.1.2組成及功能235
4.1.3發(fā)展概況236
4.2飛機熱載荷控制來源及調(diào)節(jié)需求237
4.2.1飛機熱載荷來源238
4.2.2調(diào)節(jié)需求239
4.3大氣條件和人體生理影響240
4.3.1大氣條件240
4.3.2人體生理影響248
4.4引氣系統(tǒng)257
4.4.1氣源257
4.4.2發(fā)動機引氣的應(yīng)用258
4.4.3引氣系統(tǒng)設(shè)計260
4.4.4引氣系統(tǒng)示例264
4.5空氣分配系統(tǒng)及通風(fēng)設(shè)計266
4.5.1空氣分配系統(tǒng)266
4.5.2座艙通風(fēng)設(shè)計270
4.6加熱系統(tǒng)設(shè)計274
4.6.1常見加溫系統(tǒng)274
4.6.2常見加溫系統(tǒng)比較及應(yīng)用275
4.7環(huán)境控制系統(tǒng)冷源及冷卻方式276
4.7.1飛行器環(huán)境控制冷源276
4.7.2飛行器環(huán)境控制系統(tǒng)冷卻方式277
4.8座艙壓力要求及調(diào)節(jié)281
4.8.1艙內(nèi)壓力要求281
4.8.2座艙壓力調(diào)節(jié)285
4.8.3座艙爆炸減壓287
4.8.4座艙的釋壓與應(yīng)急卸壓288
4.9環(huán)境控制系統(tǒng)主要部件性能計算289
4.9.1熱交換器289
4.9.2渦輪冷卻器性能計算292
4.9.3風(fēng)扇性能計算293
4.9.4壓縮機（壓氣機）性能計算294
4.9.5引射器性能計算295
4.10溫度控制296
4.10.1溫度要求296
4.10.2溫度控制系統(tǒng)選擇298
4.10.3溫度控制系統(tǒng)的類型299
4.10.4溫度控制系統(tǒng)分類306
4.11濕度控制306
4.11.1濕度要求306
4.11.2濕度控制306
4.12環(huán)境控制系統(tǒng)設(shè)計示例307
4.13飛機環(huán)境控制系統(tǒng)應(yīng)用情況314
4.13.1第三代戰(zhàn)斗機環(huán)境控制系統(tǒng)314
4.13.2第四代、第五代戰(zhàn)斗機環(huán)境控制系統(tǒng)315
4.13.3遠程轟炸機環(huán)境控制系統(tǒng)317
4.13.4高超音速飛行器環(huán)境控制系統(tǒng)319
4.13.5直升機環(huán)境控制系統(tǒng)320
4.13.6民用飛機環(huán)境控制系統(tǒng)321
4.14機載環(huán)境控制系統(tǒng)未來發(fā)展需求及發(fā)展趨勢323
4.14.1未來發(fā)展需求323
4.14.2發(fā)展趨勢324
第5章飛機第二動力系統(tǒng)327
5.1第二動力系統(tǒng)概述327
5.1.1定義及功能327
5.1.2系統(tǒng)發(fā)展概況328
5.2第二動力系統(tǒng)核心組成331
5.2.1空氣渦輪起動機331
5.2.2燃氣渦輪起動機341
5.2.3應(yīng)急動力裝置356
5.2.4沖壓空氣渦輪系統(tǒng)366
5.2.5飛機附件機匣391
5.2.6輔助動力裝置398
5.2.7組合動力裝置409
5.3機載組合動力系統(tǒng)415
5.3.1系統(tǒng)功能415
5.3.2系統(tǒng)組成415
5.3.3機載組合動力系統(tǒng)軟件功能416
5.3.4數(shù)據(jù)處理模塊軟件技術(shù)要求416
5.3.5輸入輸出模塊軟件技術(shù)要求443
5.4第二動力系統(tǒng)發(fā)展方向445
第6章機電綜合技術(shù)展望448
6.1機電綜合管理系統(tǒng)448
6.1.1發(fā)展歷程449
6.1.2機電控制與管理功能454
6.1.3集中管理分布控制架構(gòu)456
6.2機電系統(tǒng)能量綜合459
6.2.1國外發(fā)展情況460
6.2.2氣壓能管理465
6.2.3液壓能管理474
6.2.4電能管理483
6.2.5動力與熱管理系統(tǒng)492
6.2.6機電系統(tǒng)多電化部件495
6.3機電系統(tǒng)健康管理508
6.3.1發(fā)展現(xiàn)狀509
6.3.2健康管理架構(gòu)511
6.3.3健康管理需求512
6.3.4故障診斷514
6.3.5故障預(yù)測515
6.3.6典型應(yīng)用516
6.4基于模型的機電系統(tǒng)工程524
6.4.1概述524
6.4.2機電系統(tǒng)技術(shù)流程524
6.4.3模型開發(fā)過程527
6.4.4機電流體系統(tǒng)綜合管理研發(fā)平臺529
6.4.5能量特征建模方法532
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