www.EngineeringBooksPDF.com Aircraft Propulsion and Gas Turbine Engines, Second Edition www.EngineeringBooksPDF.com www.EngineeringBooksPDF.com Aircraft Propulsion and Gas Turbine Engines, Second Edition Ahmed F El-Sayed www.EngineeringBooksPDF.com MATLAB® is a trademark of The MathWorks, Inc and is used with permission The MathWorks does not warrant the accuracy of the text or exercises in this book This book’s use or discussion of MATLAB® software or related products does not constitute endorsement or sponsorship by The MathWorks of a particular pedagogical approach or particular use of the MATLAB® software CRC Press Taylor & Francis Group 6000 Broken Sound Parkway NW, Suite 300 Boca Raton, FL 33487-2742 © 2017 by Taylor & Francis Group, LLC CRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group, an Informa business No claim to original U.S Government works Printed on acid-free paper International Standard Book Number-13: 978-1-4665-9516-3 (Hardback) This book contains information obtained from authentic and highly regarded sources Reasonable efforts have been made to publish reliable data and information, but the author and publisher cannot assume responsibility for the validity of all materials or the consequences of their use The authors and publishers have attempted to trace the copyright holders of all material reproduced in this publication and apologize to copyright holders if permission to publish in this form has not been obtained If any copyright material has not been acknowledged, please write and let us know so we may rectify this in any future reprint Except as permitted under U.S Copyright Law, no part of this book may be reprinted, reproduced, transmitted, or utilized in any form by any electronic, mechanical, or other means, now known or hereafter invented, including photocopying, microfilming, and recording, or in any information storage or retrieval system, without written p ermission from the publishers For permission to photocopy or use material electronically from this work, please access www.copyright.com (http:// www.copyright.com/) or contact the Copyright Clearance Center, Inc (CCC), 222 Rosewood Drive, Danvers, MA 01923, 978-750-8400 CCC is a not-for-profit organization that provides licenses and registration for a variety of users For organizations that have been granted a photocopy license by the CCC, a separate system of payment has been arranged Trademark Notice: Product or corporate names may be trademarks or registered trademarks, and are used only for identification and explanation without intent to infringe Library of Congress Cataloging-in-Publication Data Names: El-Sayed, Ahmed F., author Title: Aircraft propulsion and gas turbine engines / Ahmed F El-Sayed Description: Second edition | Boca Raton : Taylor & Francis, 2017 | Includes bibliographical references and index Identifiers: LCCN 2016048776| ISBN 9781466595163 (hardback) | ISBN 9781466595170 (ebook) | ISBN 9781466595187 (ebook) Subjects: LCSH: Airplanes Turbojet engines | Aircraft gas-turbines Classification: LCC TL709 E42 2017 | DDC 629.134/353 dc23 LC record available at https://lccn.loc.gov/2016048776 Visit the Taylor & Francis website at http://www.taylorandfrancis.com and the CRC Press Web site at http://www.crcpress.com www.EngineeringBooksPDF.com To My wife Amany and sons Mohamed, Abdallah, and Khalid for all their LOVE AND UNDERSTANDING www.EngineeringBooksPDF.com www.EngineeringBooksPDF.com Contents Preface����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� xxiii Author���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� xxvii Section I Aero Engines and Gas Turbines History and Classifications of Aeroengines���������������������������������������������������������������������� 1.1 Pre–Jet Engine History�������������������������������������������������������������������������������������������������4 1.1.1 Early Activities in Egypt and China��������������������������������������������������������������4 1.1.2 Leonardo da Vinci��������������������������������������������������������������������������������������������6 1.1.3 Branca’s Stamping Mill�����������������������������������������������������������������������������������6 1.1.4 Newton’s Steam Wagon����������������������������������������������������������������������������������6 1.1.5 Barber’s Gas Turbine���������������������������������������������������������������������������������������7 1.1.6 Miscellaneous Aero-Vehicle’s Activities in the Eighteenth and Nineteenth Centuries�������������������������������������������������������������������������������7 1.1.7 Wright Brothers����������������������������������������������������������������������������������������������10 1.1.8 Significant Events up to the 1940s���������������������������������������������������������������11 1.1.8.1 Aero-Vehicle Activities������������������������������������������������������������������11 1.1.8.2 Reciprocating Engines�������������������������������������������������������������������14 1.2 Jet Engines��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������15 1.2.1 Jet Engines Inventors: Dr Hans von Ohain and Sir Frank Whittle��������15 1.2.1.1 Sir Frank Whittle (1907–1996)�������������������������������������������������������15 1.2.1.2 Dr Hans von Ohain (1911–1998)��������������������������������������������������16 1.2.2 Turbojet Engines���������������������������������������������������������������������������������������������17 1.2.3 Turboprop and Turboshaft Engines������������������������������������������������������������21 1.2.4 Turbofan Engines�������������������������������������������������������������������������������������������25 1.2.5 Propfan Engine�����������������������������������������������������������������������������������������������28 1.2.6 Pulsejet, Ramjet, and Scramjet Engines������������������������������������������������������28 1.2.6.1 Pulsejet Engine��������������������������������������������������������������������������������28 1.2.6.2 Ramjet and Scramjet Engines�������������������������������������������������������30 1.2.7 Industrial Gas Turbine Engines������������������������������������������������������������������� 32 1.3 Classifications of Aerospace Engines�����������������������������������������������������������������������34 1.4 Classification of Jet Engines���������������������������������������������������������������������������������������35 1.4.1 Ramjet��������������������������������������������������������������������������������������������������������������35 1.4.2 Pulsejet�������������������������������������������������������������������������������������������������������������36 1.4.3 Scramjet����������������������������������������������������������������������������������������������������������� 36 1.4.4 Turboramjet�����������������������������������������������������������������������������������������������������37 1.4.5 Turborocket�����������������������������������������������������������������������������������������������������38 1.5 Classification of Gas Turbine Engines����������������������������������������������������������������������39 1.5.1 Turbojet Engines���������������������������������������������������������������������������������������������39 1.5.2 Turboprop�������������������������������������������������������������������������������������������������������42 1.5.3 Turboshaft�������������������������������������������������������������������������������������������������������42 1.5.4 Turbofan Engines�������������������������������������������������������������������������������������������43 vii www.EngineeringBooksPDF.com viii Contents 1.5.5 Propfan Engines���������������������������������������������������������������������������������������������48 1.5.6 Advanced Ducted Fan�����������������������������������������������������������������������������������49 1.6 Industrial Gas Turbines����������������������������������������������������������������������������������������������50 1.7 Non-Airbreathing Engines����������������������������������������������������������������������������������������50 1.8 The Future of Aircraft and Powerplant Industries�������������������������������������������������51 1.8.1 Closure�������������������������������������������������������������������������������������������������������������59 Problems����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������63 References�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������72 Performance Parameters of Jet Engines����������������������������������������������������������������������������75 2.1 Introduction�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������75 2.2 Thrust Force����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 76 2.3 Factors Affecting Thrust���������������������������������������������������������������������������������������������87 2.3.1 Jet Nozzle��������������������������������������������������������������������������������������������������������87 2.3.2 Airspeed����������������������������������������������������������������������������������������������������������87 2.3.3 Mass Airflow��������������������������������������������������������������������������������������������������87 2.3.4 Altitude�����������������������������������������������������������������������������������������������������������88 2.3.5 Ram Effect�������������������������������������������������������������������������������������������������������89 2.4 Engine Performance Parameters������������������������������������������������������������������������������� 90 2.4.1 Propulsive Efficiency�������������������������������������������������������������������������������������91 2.4.2 Thermal Efficiency�����������������������������������������������������������������������������������������96 2.4.2.1 Ramjet, Scramjet, Turbojet, and Turbofan Engines��������������������97 2.4.2.2 Turboprop and Turboshaft Engines���������������������������������������������98 2.4.3 Propeller Efficiency���������������������������������������������������������������������������������������� 98 2.4.4 Overall Efficiency�������������������������������������������������������������������������������������������99 2.4.5 Takeoff Thrust�����������������������������������������������������������������������������������������������102 2.4.6 Specific Fuel Consumption�������������������������������������������������������������������������103 2.4.6.1 Ramjet, Turbojet, and Turbofan Engines�����������������������������������103 2.4.6.2 Turboprop Engines�����������������������������������������������������������������������104 2.4.7 Aircraft Range����������������������������������������������������������������������������������������������104 2.4.8 Range Factor�������������������������������������������������������������������������������������������������108 2.4.9 Endurance Factor�����������������������������������������������������������������������������������������108 2.4.10 Specific Impulse�������������������������������������������������������������������������������������������110 2.4.11 Mission Segment Weight Fraction���������������������������������������������������������������114 2.4.12 Route Planning���������������������������������������������������������������������������������������������117 2.4.12.1 Point of No Return�����������������������������������������������������������������������118 2.4.12.2 Critical Point���������������������������������������������������������������������������������120 Problems��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������122 References�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������133 Pulsejet and Ramjet Engines��������������������������������������������������������������������������������������������135 3.1 Introduction���������������������������������������������������������������������������������������������������������������135 3.2 Pulsejet Engines���������������������������������������������������������������������������������������������������������135 3.2.1 Introduction��������������������������������������������������������������������������������������������������135 3.2.2 Valved Pulsejet���������������������������������������������������������������������������������������������137 3.2.3 Valveless Pulsejet�����������������������������������������������������������������������������������������143 3.2.4 Pulsating Nature of Flow Parameters in Pulsejet Engines��������������������144 3.2.5 Pulse Detonation Engine����������������������������������������������������������������������������146 www.EngineeringBooksPDF.com ix Contents 3.3 Ramjet Engines����������������������������������������������������������������������������������������������������������151 3.3.1 Introduction��������������������������������������������������������������������������������������������������151 3.3.2 Classifications of Ramjet Engines��������������������������������������������������������������152 3.3.2.1 Subsonic–Supersonic Types��������������������������������������������������������152 3.3.2.2 Fixed Geometry–Variable Geometry Types������������������������������ 153 3.3.2.3 Liquid-Fueled and Solid-Fueled Types�������������������������������������154 3.3.3 Ideal Ramjet��������������������������������������������������������������������������������������������������154 3.3.3.1 Real Cycle��������������������������������������������������������������������������������������158 3.4 Case Study������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 180 3.5 Nuclear Ramjet���������������������������������������������������������������������������������������������������������� 191 3.6 Double-Throat Ramjet Engine���������������������������������������������������������������������������������192 3.7 Solid-Fueled Ramjet Engine������������������������������������������������������������������������������������193 3.8 Summary and Governing Equations for Shock Waves and Isentropic Flow�����194 3.8.1 Summary������������������������������������������������������������������������������������������������������� 194 3.8.2 Normal Shock Wave Relations�������������������������������������������������������������������195 3.8.3 Oblique Shock Wave Relations������������������������������������������������������������������195 3.8.4 Rayleigh Flow Equations����������������������������������������������������������������������������195 3.8.5 Isentropic Relation���������������������������������������������������������������������������������������196 Problems��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������196 References�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������200 Turbojet Engine�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������203 4.1 Introduction���������������������������������������������������������������������������������������������������������������203 4.2 Single Spool����������������������������������������������������������������������������������������������������������������206 4.2.1 Examples of Engines�����������������������������������������������������������������������������������206 4.2.2 Thermodynamic Analysis���������������������������������������������������������������������������207 4.2.3 Ideal Case������������������������������������������������������������������������������������������������������207 4.2.4 Actual Case���������������������������������������������������������������������������������������������������223 4.2.4.1 General Description���������������������������������������������������������������������223 4.2.4.2 Governing Equations�������������������������������������������������������������������225 4.2.5 Comparison between Operative and Inoperative Afterburner������������234 4.3 Two-Spool Engine�����������������������������������������������������������������������������������������������������239 4.3.1 Non-Afterburning Engine��������������������������������������������������������������������������239 4.3.1.1 Example of Engines���������������������������������������������������������������������� 239 4.3.1.2 Thermodynamic Analysis�����������������������������������������������������������240 4.3.2 Afterburning Engine�����������������������������������������������������������������������������������244 4.3.2.1 Examples for Two-Spool Afterburning Turbojet Engines������244 4.3.2.2 Thermodynamic Analysis�����������������������������������������������������������245 4.4 Statistical Analysis����������������������������������������������������������������������������������������������������249 4.5 Thrust Augmentation�����������������������������������������������������������������������������������������������249 4.5.1 Water Injection����������������������������������������������������������������������������������������������250 4.5.2 Afterburning������������������������������������������������������������������������������������������������� 252 4.5.3 Pressure Loss in an Afterburning Engine�������������������������������������������������252 4.6 Supersonic Turbojet��������������������������������������������������������������������������������������������������257 4.7 Optimization of the Turbojet Cycle������������������������������������������������������������������������260 4.8 Micro Turbojet�����������������������������������������������������������������������������������������������������������271 Problems��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������277 References�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������288 www.EngineeringBooksPDF.com 1434 Index Overall efficiency definition, 99 ramjet engines, 181, 186, 189 rocket engine, 1306 scramjet engine, 613 turbofan engines, 99–102 turbojet engine, 99 Over-oxidized, definition, 1336 Over/under turboramjet, 576, 580 dual mode, 581–583 fuselage installation, 581–582 layout of, 581 ramjet mode, 583 T–S diagram of, 581 turbojet mode, 582 wing installation, 581 P Parabolic series nose, missiles, 1279–1280 Particulate matter (PM), 1253 Pegasus booster rocket, 595–596 Pegasus engine, 339–341 Perforation, definition, 1335 Piaggio P-180 Avanti Rennes, 468 Piston engines, 3, 34, 426, 428–429 Piston speed, 448 Pluto reactor, 191 Point of no return (PNR), 118–120 Pollutants NOx emissions, 768–769 SO2 emissions, 769–770 Power Jet W.1., 16–17 Power loading (PL), 483 Powerplant installation airframe manufacturer, 680 air intakes/inlets, 695 intake and engine, 719–721 propulsion-airframe integration, 679 subsonic aircraft turbojet and turbofan engines, 680–688 turboprop installation, 688–691 subsonic intakes inlet performance, 697–701 isentropic efficiency, 701 pitot intakes, 696–697 stagnation-pressure ratio, 702 turbojet/turbofan engines, 695 turboprop inlets, 695, 704–705 supersonic aircraft civil transports, 692 military aircraft, 693–695 supersonic intakes axisymmetric and two-dimensional intakes, 706 diffuser design, 705–706 examples, 714–716 external compression intakes, 710–713 fixed-geometry intakes, 707 internal compression inlet, 716–717 internal, external and mixed-compression, 707–708 mixed compression intakes, 717–719 normal shock waves, 708–709 oblique shock waves, 709–710 stratosphere adiabatic efficiency, 705 variable-geometry intakes, 707–708 turbo ramjet engine eight-oblique-shocks, 723, 725–726 fighter aircraft (F-111A), 724–731 four oblique shocks, 722–724, 727 intake geometry, 721 Power plants, UAVs electric engines, 1260–1262 engine characteristics, 1263–1265 gas turbine engines, 1263 internal combustion engines, 1262–1263 Power series nose, missiles, 1279–1280 Pratt & Whitney FT-4, 33 J-57 engine, 19 J57-P-23, 244 JT8D-200 engine, 25 JT9D engine, 25–26 powerplant developments, 57–58 PT6 and PT6A engine, 23–24, 840 PW8000, 308–310 P&W JT 9D-7As, 902 PW4000 series, 695, 743 Predator B, 1258 Pre–jet engines airship, Barber’s gas turbine, 7–8 Branca’s stamping mill, 6–7 da Vinci’s chimney jack, Du Temple’s airplane, fire arrows, 4–5 Ford Trimotor, 13–14 four-stroke engines, glider of Otto Lilienthal, Hero’s aeolipile, 4–5 hot-air balloon, 7–8 human-carrying glider, hydravion, 11–12 www.EngineeringBooksPDF.com 1435 Index internal combustion engines, development of, marine flying, 12 Newton’s steam wagon, 6–7 reciprocating engines, 14–15 reciprocating hot-air engine, single-cylinder gas engine, triplane glider, Vickers Gunbus, 12–13 Wan Hu’s chair, 4–5 Wright brothers, 10–11 XI monoplane, 11–12 Zeppelin airships, 14 Pressure-fed rocket engine, 1348–1350 Pressure loss factor (PLF), 760 Prewhirl axial velocity, 869 bending stress, 863 curved-beam nomenclature, 863 IGV, 862 iteration procedure, 867–868 Mach number, 862 radial compressors, 864 stress, curved beams, 868–869 velocity triangle constant inlet relative angle, 872–874 constant prewhirl angle, 871–872 inlet with slip, 866 no prewhirl, 870–871 Primary combustion zone, 746 Profile loss, 1129–1131 Progress D-27 engines, 542–543 Progressive burning, definition, 1336 Propellant feed system pressure-fed engines, 1348–1350 pump-fed system, 1349 Propellant mass fraction, 1303 Propeller efficiency, 98 Propfan engines counterrotating propfan, 48–50 D-27, 28–29 578-DX engine, 28 F.2/4, 28 features of, 28 GE UDF, 28–29 NASA HamStan, 28 NK-93, 28 Progress D-27 propfan, 542–543 propulsive efficiency, 93–94 single rotation, 48–49 thermal efficiency, 97 vs turboprop engines, 541 types, 540 UDF, 543–546 578-DX, 541 GE36 UDF, 541, 543 MD-80, 541–542 UHB, 539 Propulsion-airframe integration, see Powerplant installation Propulsion rocket system electrostatic, 1392–1393 charged ions, 1395–1396 electrical efficiency, 1397–1399 mathematical model, 1393–1395 total efficiency, 1397 hybrid, 1382–1384 advantages and disadvantages, 1386–1387 empirical relation, 1384–1386 nuclear, 1387 gas-core reactor, 1390 solid-core reactor, 1387–1390 Propulsive efficiency, 449, 474–475 aircraft range, 106 definition, 91 effective jet velocity, 95–96 external efficiency, 91 ramjet engines, 91–92, 181, 185, 188 rocket engine, 1305–1306 scramjet, 91–92 single and contrarotating propfan engines, 93–94 turbofan engine, 92–93, 95–96 turbojet engines, 91–95 turboprop engines, 92–93 Prox Dynamics Picoflyer, 1259 PT6 turboshaft engine, 33 Pulse detonation engine (PDE), 135 Pulsejet engines, 28, 30 Fieseler Fi-103 Reichenberg, 136 flow parameters, pulsating nature of, 144–146 JB-2, 136 Jumo 226, 30 Ka-10, 30 operation, 36–37 PJ-31-1, 30 pulse detonation engine, 135 combined cycle, 148 example, 149–151 hybrid PDEs, 148–149 objective of, 146 pure PDEs, 147 specific impulse for, 147–148 thermodynamic cycle, 146–147 www.EngineeringBooksPDF.com 1436 Index RD-13/D-10, 30 stationary modules, 135 in tethered and radiocontrol model aircraft, 136 valved engine combustion chamber, 139 cycle, 137–138 drawback of, 136 examples, 140–143 German V-1 missile, 36, 135–136 intake/diffuser, 138–139 one-way/check valves, 135–136 valveless engine, 135–136, 143–144 Pump-fed rocket engines, 1349, 1355–1359 Pumps, rocket, 1359 axial pumps, 1372–1374 centrifugal pumps configurations, 1359–1360 elements of, 1360–1361 head and flow rate, 1359 performance, 1362–1365 velocity triangles, 1361 materials and fabrication process, 1377 multiple-stage centrifugal pumps, 1362 multistage axial pumps, 1362 parallel and series, 1374–1376 pump-fed system, 1355–1359 specific speed, 1366–1372 SSME, 1372 R Radial engines, 14, 432–433 Radial inflow turbines applications, 1157 characteristics, 1157, 1169 cooling techniques, 1176–1177 dimensionless parameters flow coefficient, 1163 rotor meridional velocity ratio, 1163 specific speed, 1164 stage loading, 1163 history, 1157 isentropic efficiency, 1161 layout of, 1157–1158 losses, breakdown of, 1168–1171 one-dimensional design procedure, 1171–1176 operating conditions, 1169 power, 1162–1163 preliminary design, 1164–1167 thermodynamics temperature–entropy diagram, 1158–1159 total-to-total efficiency, 1161 velocity triangles in, 1159–1160 Ram effect, 89–90, 151–152 Ramjet engines, 194, 598 advantages, 152 contributors, 31 disadvantages, 152, 203 DTR engine, 192 elements, 35 fixed geometry, 153–154 ideal ramjet fuel-to-air ratio, 157 modules, states of, 154–155 specific thrust, 161, 168–170 thermal efficiency, 166–168 thermodynamic cycle, 155–157 thrust force, 157–158 TSFC, 158, 161 isentropic flow, 196 Leduc 010, 31 liquid-fuel ramjet, 154 nuclear ramjet engine, 32, 191–192 in operational missile programs, 32 performance parameters, 180–191 pioneers, 31 ram effect, 151 Rayleigh flow, 195–196 real ramjet, 158–161, 170–173 shock waves normal shock wave, 175–180, 195 oblique shock wave, 195 solid-fuel ramjet, 154, 193–194 speed, 30–31, 151 subsonic ramjets, 31, 35, 151–153 supersonic ramjets, 35–36, 151–153, 161–166 thermal efficiency, 97 variable geometry, 153–154, 173–175 Ramp injectors, 603 Range factor (RF), 108 Rankine-Froude theory, see Actuator disk theory Rayleigh flow, 195–196 RD-133 afterburning turbofan TVC engine, 333 RD-60K booster turbojet engines, 48–49 Reaction engines, 75 Reaction rocket turbines, 1378–1382 Real Brayton cycle combustion chamber, 630–631 compressor, 630 turbine, 631–633 www.EngineeringBooksPDF.com 1437 Index Rear frame, 929 Reciprocating engines, 34 examples, 8–9 horizontally opposed engine, 431–432 H-type engine, 432 in-line engine, 431–432 radial type engine, 432–433 V-type engines, 432 X-type engines, 432 Recuperative turboshaft engines, 1263 Recuperators applications, 1221, 1235 drawbacks, 1225 performance requirements, 1236 turbofan engine, thermodynamic cycle of, 1237–1243 Regressive burning, definition, 1336 Remotely piloted aircraft (RPA), 1258–1259 Resistojets, 1391, 1400–1401 Rocket engines; see also Rocket pumps advantages, 1273 axial turbines, 1377 multispool impulse turbines, 1378 reaction turbines, 1378–1382 single-stage impulse turbine, 1377–1378 chemical rockets, 1273, 1331–1332 classification of, 1331–1332 application, based on, 1287 energy source, 1285 guidance systems, 1286 launch mode, 1286 military rockets, 1287–1288 missiles, types of, 1285 number of stages, 1287 propulsion, 1285 range, 1286 warheads, 1286 definition, 34 electrostatic propulsion, 1392–1393 charged ions, 1395–1396 electrical efficiency, 1397–1399 mathematical model, 1393–1395 total efficiency, 1397 electrothermal, 1400 arcjets, 1401 electromagnetic engines, 1402–1403 resistojets, 1400–1401 history of important events, 1274–1277 recent and future plans, 1276–1277 hybrid propulsion, 1382–1383 advantages and disadvantages, 1386–1387 combustion process, 1383 empirical relation, 1384–1386 fuel–oxidizer combinations, 1384 liquid propellants, 1273–1274 bipropellant, 1351–1353 liquid oxygen–liquid hydrogen rocket engine, 1353–1355 monopropellant, 1350–1351 missile configuration external configuration, 1278 factors affecting, 1278 fins, 1283–1285 mid-section, 1281 nose section, 1279–1281 tail section, 1281–1282 wings, 1282–1283 nonchemical rockets, 1273 nuclear rocket propulsion gas-core reactor, 1390 solid-core reactor, 1387–1390 sources, 1387 performance characteristics, 1332 performance parameters, 1307–1309 characteristic velocity, 1296 effective exhaust velocity, 1290–1293 exhaust velocity, 1293–1294 impulse-to-weight ratio, 1304 mass ratio, 1303 nozzle relations, 1294–1296 overall efficiency, 1306 propellant mass fraction, 1303 propulsive efficiency, 1305–1306 specific impulse, 1299–1303 specific propellant consumption, 1303 thermal efficiency, 1304–1305 thrust coefficient, 1296–1297 thrust force, 1288–1290 total impulse, 1298 pump-fed system, 1355–1359 solid propellants, 1273–1274 advantages, 1334–1335 burning rate, 1337–1346 characteristics, 1347 composition, 1335 data for, 1347 definitions, 1335–1336 disadvantages, 1335 features, 1333 liquid-propellant rocket engine, 1346–1349 motor, 1332–1334 space flight escape velocity, 1325–1326 orbital velocity, 1324–1326 www.EngineeringBooksPDF.com 1438 Index staging advantages and disadvantages, 1317 Ariane rocket, 1320–1323 multistage series rocket, 1314–1316 parallel multistage rocket, 1314–1317 single-stage rocket, 1309–1314 three-stage rocket, 1317–1320 Rocket pumps, 1359 axial pumps, 1372–1374 centrifugal pumps configurations, 1359–1360 elements of, 1360–1361 head and flow rate, 1359 performance, 1362–1365 velocity triangles, 1361 materials and fabrication process, 1377 multiple-stage centrifugal pumps, 1362 multistage axial pumps, 1362 parallel and series, 1374–1376 specific speed, 1366–1372 SSME, 1372 Rolls-Royce, 55–57 AE1107C-Liberty, 25 Avon and Olympus engines, 33 Conway engine, 25 DART, 22, 840 Gem, 25 Industrial Trent, 33 MT30, 668 Nene engine, 18–19, 206 Pegasus, 339–341 Proteus gas turbine engines, 33 RB211, 25, 33, 311 RB50 Trent, 22 Spey engine, 25 Tay engine, 18 Trent 1000, 27 Trent series, 743 Tyne, 22 Rolls Royce/SNECMA Olympus 593 turbojets, 21, 239, 244–245, 692 Rosetta spacecraft, 1276–1277 Rotary engines, 14–15, 425, 1263 conventional types, 429 Wankel engine, 429–431 Rotational speed (RPM) and annulus dimesnsions, 973–976 Rotor blade, 927–929, 946, 1060 characteristics, 1074 hub-to-tip variations in, 1096 material selection, 1144 mechanical stresses, 1082 row layouts, 1113–1114 stresses on, 1144 vibration analysis, 1112 vibration stresses, 1082–1083 Rotor meridional velocity ratio, 1163 Rotor-wing unmanned air vehicles (RUAVs), 1256–1257 Route planning, 117–118 CP/ETP, 120–121 PNR/PSR, 118–120 track, 118 Rudders, 1283–1284 S Safety fuels, 767 Sand-erosion tests, 908 Saturn V rocket, 1275, 1314 SCR, see Selective catalytic reduction Scramjet engine, 36–37, 744 applications, 598 combustion chamber, 601–604, 611–612 disadvantages, 599–600 dual-mode, 32 dual ram-scramjet engine aero-thermodynamics, 607–610 configuration and station, 606–607 isolator, 606–607 T–S diagram of, 606–608 intake of, 601–602 layout of, 600, 610 nozzle, 604–606, 612 overall efficiency, 613 vs ramjet, 598–599 schematic representation, 598–599 thermodynamics, 600 thrust force, 612 X-43A, 32 Secondary flow loss, 1131 Second-generation biofuels, 1254 Selective catalytic reduction (SCR), 768–769 Selective noncatalytic reduction (SNCR), 768–769 SFC, see Specific fuel consumption SFRJ, see Solid-fuel ramjet Shaft horsepower (SHP), 511 Shaft power (SP), 98 Shenyang J-8 Chinese fighter, 20 Shock loss model, 999 Shock thrust-vector control, 822 www.EngineeringBooksPDF.com 1439 Index Short takeoff and landing (STOL), see Vertical/short takeoff and landing (V/STOL) Simple vortex model, 475–476 Simplified radial equilibrium equation (SRE), 956–957 Single-cylinder gas engine, Single-expansion ramp nozzle (SERN), 580 Single-shaft gas turbine engine, 1183–1184 combined intercooling, regeneration, and reheat, 639–645 different loads, 1190 intercooling, 638–639 layout, 1184 procedure, 1185–1189 regeneration, 633–635 reheat, 635–638 single compressor and turbine ideal cycle, 626–630 real cycle, 630–633 Single-spool turbofan engines, 403–404 BPR, 290, 295–296 combustion chamber, 292 compressor, 292 fan nozzle, 294–295 forward fan, 291 intake, 291 turbine, 292–293 turbine nozzle, 293–294 Single-spool turbojet engine at altitude of km for inoperative afterburner afterburner fuel-to-air ratio, variations in, 265–266 fuel-to-air ratio and propulsive efficiency, variations in, 265–266 specific thrust and TSFC, variations in, 265 at altitude of km for operative afterburner fuel-to-air ratio and afterburner fuel-to-air ratio, variations in, 266–267 propulsive efficiency, variations in, 266, 268 specific thrust and TSFC, variations in, 266–267 axial/centrifugal compressors, 205–206 examples of, 206–207 ideal cycle, 207 afterburner, 210–211 combustion chamber, 209 compressor, 208–209 examples, 214–223 intake/inlet, 208 nozzle, 211–213 turbine, 209–210 layout and modules of, 205 operative vs inoperative afterburner, 234–238 real cycle adiabatic efficiencies, 225 combustion chamber, 226 compressor, 226 examples, 229–234 general description, 223–225 inoperative afterburner, 224, 227 intake, 225–226 nozzle, 227–229 operative afterburner, 224, 227 turbine, 226–227 at sea level for inoperative afterburner fuel-to-air ratio and propulsive efficiency, variations in, 262–263 specific thrust and TSFC, variations in, 260–262 at sea level with operative afterburner fuel-to-air ratio and propulsive efficiency, variations in, 264–265 specific thrust and TSFC, variations in, 263–264 statistical analysis, 249 thermodynamic analysis, 207 Single-stage centrifugal rocket pump, 1360 Single-stage impulse rocket turbine, 1377–1378 Slip phenomenon, 858–862 SNCR, see Selective noncatalytic reduction Solar-electric Helios Prototype, 53–54 Solar Impulse aircraft, 53–54 Solar-powered UAV, 1261 Solid-core rocket engine, 1387–1390 Solid-fuel ramjet (SFRJ), 154, 193–194 Solid-propellant rocket advantages, 1334–1335 burning rate, 1337–1346 characteristics, 1347 composition, 1335 data for, 1347 definitions, 1335–1336 disadvantages, 1335 features, 1333 liquid-propellant rocket engine, 1346–1349 motor, 1332–1334 Solid rocket boosters (SRBs), 1334–1335 SoLong UAV, 1261 www.EngineeringBooksPDF.com 1440 Index Space Electric Rocket Test-II (SERT-II) spacecraft, 1391 Space Electric Rocket Test-I (SERT-I) spacecraft, 1390 Space flight escape velocity, 1325–1326 orbital velocity, 1324–1326 Space shuttle main engine (SSME), 1372 Space shuttles, 3, 1275, 1277 Spark-ignition (SI) engine, 428, 1262 four-stroke engine air/fuel and fuel/air ratios, 446–447 constant pressure exhaust stroke, 441 constant pressure suction, 439 constant-volume heat addition, 440 constant volume heat rejection, 441 isentropic compression stroke, 440 isentropic power/expansion stroke, 440–441 performance parameters, 449–453 power generation and fuel consumption, 443–446 propulsive efficiency, 449 P–v and T–S diagrams, 439 SFC, 447–448 thermal efficiency, 441–443, 446 volumetric efficiency, 448–449 two-stroke engines, 453–454 Specific fuel consumption (SFC), 632 four-stroke engine, 447–448 ramjet, turbojet, and turbofan engines, 103–104 turboprop engines, 104 UAV, 1264 Specific impulse, 110–114 vs Mach number, 575–576 for pulse detonation engine, 147–148 rocket engines, 1299–1303 Specific propellant consumption (SPC), 1303 Spey engines, 25 Spike Aerospace, 573 Spike motion, 173, 175 Spike nozzles, 834 Splash cooling, 763–764 Sputnik I, 1275 Sputnik II, 1275 SR-71 aircraft, 694–695 SRBs, see Solid rocket boosters SSME, see Space shuttle main engine (SSME) SSTs, see Supersonic transports Stage efficiency, 1069–1070, 1072 Stage loading, 1163 Stamping mill, 6–7 Stanitz formula, 859 Stanton number, 1125–1126 Starship aircraft, 689 Stator blade, 928–929, 1012–1013 Steady-state stress, 1112 Steam turbine, 620–621, 1059 Steam wagon, 6–7 Storm shadow missile, 273–275 Subsonic aircraft turbojet and turbofan engines combined fuselage and tail installation, 688 combined wing and tail installation, 687–688 fuselage installation, 684, 686–687 wing installation, 680–684 turboprop installation, 688–691 Subsonic intakes inlet performance, 697–701 performance parameters examples, 703–704 isentropic efficiency, 701 stagnation-pressure ratio, 702 pitot intakes, 696–697 turbojet/turbofan engines, 695 turboprop inlets, 704–705 Subsonic ramjet engine, 31, 35, 151–153 Suction specific speed, 1368 Sulfur dioxide (SO2) emissions, 769–770 Super Caravelle, 569 Supercharging engine aerodynamics and thermodynamics, 458–462 aero piston engine, 433–436 Supersonic aircraft Anglo-French activities BAe-Aerospatiale AST, 569 Concorde, 568–569 Bell X-1, 567–568 Blackbird SR-71, 567–568 civil transports, 692 CST, future of, 572–573 exhaust system, 781–782 military aircraft, 693–695 NACA, conceptual design of, 568 Russian activities, Tupolev Tu-144, 570 U.S activities Boeing 2707-100/200, 570–571 Boeing 2707-300, 571 Convair BJ-58, 571–572 HSCT, 572 www.EngineeringBooksPDF.com 1441 Index Lockheed L-2000, 570–571 NASA AD-1, 571–572 Supersonic combustion ramjet, see Scramjet engine Supersonic ramjet engines, 35–36, 151–153, 161–166 Supersonic Transport Aircraft Committee (STAC), 568 Supersonic transports (SSTs), 58–59, 570–571, 692 Supersonic turbojet, 257–260 Super VC-10, 686 Surface film ejection, 1177 Surface-to-air missiles, 1286 Surface-to-surface missiles (SSM), 1286 Sustainable biofuels, see Biofuels Switch-in deflector system cruise, 344–348 takeoff/lift thrust, 344, 349–351 vectored thrust engine, 343–344 Swiveling nozzles, 339–343 T Takeoff/lift thrust, 75, 102–103, 344 afterburner, 350–351 combustion chamber, 350 compressor, 349–350 fan, 349 HPT, 350 intake, 349 LPT, 350 mixing process, 350 nozzle, 351 thrust force, 351 Tay engine, 18 TBE, see Turbine bypass engine Teledyne CAE J402 turbojet engine, 272–273 Temperature drop coefficient definition, 1072 vs flow coefficient, 1075–1076 Thermal efficiency, 629–630, 632–633, 635 internal efficiency, 96 ramjet engines, 97, 166–168, 180, 186, 189 rocket engine, 1304–1305 turbofan and propfan engine, 97 turbojet engine, 97 turboprop/turboshaft engine, 98 Thermal stress, 1113, 1120 Three-dimensional flow, 954–955 axisymmetric flow, 955–956 free vortex method, 958–963 general design procedure, 963–972 simplified radial equilibrium equation, 956–957 3D printing, 1252 Three-spool gas turbine engine aeroderivative gas turbine, 659–661 equal efficiencies, 656 free-power turbine, intercooler, regenerator and reheater, 656–659 overall compression work, 655 Three-spool turbofan engine, 310–317, 1203–1204 Three-stream turbofans, 1222 Thrust coefficient, 1296–1297 Thrust force, 75 airbreathing engine, 1288–1289 air mass flow rate, 77 airspeed, 87–88 air temperature and pressure, 87–88 altitude, 88–89 control volume, 76–78 convergent nozzles, 87 fuel-to-air ratio, 77 inlet air mass flow rate, 87 net thrust, 78 outlet gas mass flow rate, 87 ram effect, 89–90 ramjet engines, 157–158 rocket engine, 1288–1290 scramjet engine, 612 specific thrust, 79 switch-in deflector system cruise, 348 takeoff/lift thrust, 351 thrust, lift, drag, and weight, 76 thrust power, 79–80 turbojet engine constant mass flow rate, variations with, 81–82 exhaust and flight speed, 79 idling engine, forward thrust, 80 single-spool axial-flow engine, 83–86 variable mass flow rate, variations with, 81–83 turboprop engines, 79 for two-stream engines, 79 Thrust reversal, 784, 815–817 aircraft engine, control volume, 814–815 blocker doors, 811–813 bucket-type doors, 811–812 civilian transport, 810–811 clamshell door system, 811–813 conditions, 811 exhaust jet, control volume, 813–814 www.EngineeringBooksPDF.com 1442 Index ground roll distance calculation, 817–818 military aircraft, 810 turbojet engines, 811 Thrust-specific fuel consumption (TSFC), 75, 103–104, 229, 247, 252, 260 pulsejet engine, 139, 141, 150 ramjets different fuel heating values, 181, 184 different maximum temperatures, 181–182 ideal ramjet, 158, 161 real cycle, 161 subsonic ramjets, 153 for single-spool turbojet at altitude of km inoperative afterburner, 265 operative afterburner, 266–267 for single-spool turbojet at sea level inoperative afterburner, 260–262 operative afterburner, 263–264 vs specific thrust, 268 turboramjet engines dual mode, 585 hybrid engine, 587–588, 590–591 ramjet mode, 584 turbojet mode, 583 Thrust vectoring applications, 819 definition, 819 fluidic-thrust vectoring, 819, 822 forces on aircraft, 823 mechanical thrust vectoring, 819–820 3-D thrust vectoring, 821–822 two-dimensional nozzles, 781, 784, 819, 821 Tin Goose, 13 Tip clearance loss, 1131–1132 Tip Mach number, 945, 948–949 T53 Lycoming engine, 840 Top dead center (TDC), 434, 436 Total equivalent horsepower (TEHP), 511 TPF331 turboprop engine, 23 Trailing edge ejection, 1177 Trans-Atlantic flight, 1225 Transpiration cooling, 765 Trent 1000 turbofan engines, 27 Triplane glider, Triple-spool unmixed turbofan engine (Trent 700), 381–388 TSFC, see Thrust-specific fuel consumption Tsiolkovsky rocket equation, 1312 Tubo-annular combustion chambers, 742–743 Tupolev Tu-144 aircraft, 570 Tupolev TU-160 aircraft, 372–377 Turbine-burner engines, 1244 Turbine bypass engine (TBE), 58–59 Turbine cooling convection, 1121 film cooling, 1122 impingement cooling, 1121–1122 Turbine map, 1133–1137 Turbocharging engine aerodynamics and thermodynamics, 458–462 aero piston engine, 433–436 Turbofan engines, 289, 405–406, 927, 1263, 1417–1418 advantages, 25, 289–290 aft-fan, 335–338 AI-25 TD, 28 CF6 engines, 26 CFM56 engines, 26 classification of aft fan, 43, 45 booster turbojets, 48–49 double-spool turbofan engines, 46 forward-fan, 43–44 F-100 two-spool afterburning turbofan engine, 48 geared fans, 47 low/high bypass ratio, 43, 45–46 mixed engine, 46 nuclear and nonnuclear engines, 48 single-spool turbofan engines, 46 three-spool engines, 47 unmixed turbofan, 46 combined fuselage and tail installation, 688 combined wing and tail installation, 687–688 Conway engine, 25 D-436, 27 D-30KP, 27 D-20P, 27 D-36 series 1, 1E, 2A and 3A, 28 D-18T Series and 3, 27 forward fan mixed-flow engine single-spool engine, 317–318 two-spool engine, 317–332 forward fan unmixed single-spool configuration, 290–296 three-spool engine, 310–317 two-spool engines, 296–310 fuselage installation, 684, 686–687 GE90, 27 www.EngineeringBooksPDF.com 1443 Index geared turbofan engines, PW1000G, 389–394 advantages, 389 fuel mass flow-rate, 395 overall efficiency, 396 propulsive efficiency, 395, 397–398 specific thrust, 395, 397–398, 400–402 thermal efficiency, 396–397, 399 thrust, 394 TSFC, 396, 398, 400–403 GP7000 series, 26 high-thrust class, 1417 hybrid PDEs, 148–149 JT8D-200, 25 JT9D, 25–26 layout, 43–44 low-thrust class, 1418 mixed turbofan with afterburner, 332–333 Adour Mk.104, 332 high specific thrust engines, 332–333 ideal cycle, 333–335 RD-133, 333 real cycle, 335 noise, 825–827, 829 overall efficiency, 99–102 performance analysis aft-fan, 357–361 AGM-86 ALCM, 377–380 forward fan, 357 GE90, 351–356 high-bypass turbofan, 351–356 Kuznetsov NK-32 triple-spool afterburning mixed turbofan engine, 372–377 new and deteriorated high-BPR engines, 362–365 propulsive efficiency and TSFC, 363, 365–367 TIT and OPR, effect of, 368–372 unmixed three-spool engine (Trent 700), 381–388 propulsive efficiency, 92–93, 95–96 RB211, 25 Spey engine, 25 TF-39, 25 TFE731, 27 thermal efficiency, 97 transonic speeds, Trent 1000, 27 types, 405–406 V2500, 26 V/STOL, 338–339 switch-in deflector system, 343–351 swiveling nozzles, 339–343 wing installation above the wing, 682–684 buried in the wing, 680–682 pod installation, 682–683 Turbojet engines, 40, 204, 276–277, 1263 centrifugal compressor for, 930 combined fuselage and tail installation, 688 combined wing and tail installation, 687–688 Comet, 19 double-spool engine, 19 afterburning, 244–249 layout and modules of, 205 non-afterburning, 239–244 statistical analysis, 249 front frame in, 928 fuselage installation, 684, 686–687 gas generator, 203 GE I-A engine, 17–18 GE I-16 engine, 18 GE J-31 engine, 18 GE J-47 engine, 19 GE J-73 engine, 19 GE J-79 engine, 20 Ishikawajima Ne-20, 20 J33 engine, 20 Jumo 004 jet engine, 17–18 Lyulka AL-7, 19 Lyulka AL-21, 19 microengines C802 missile, 272 cross-section of, 271–272 data for, 271–272 dimensions and weight, 271 Harpoon missile, 272–273 Storm shadow missile, 273–275 US Tomahawk missile, 272 module matching off-design, 1206–1207 with afterburner, 1207–1213 between compressor and turbine, 1213–1215 exhaust speed and specific thrust vs rotational speed ratio, 1201–1202 between fan and low-pressure modules, 1205 ground test, 1199–1201 nozzle map, 1198 performance, 1199 three-spool turbofan engine, 1203–1204 Nene engine, 18–19 noise, 825–826 nuclear/non-nuclear engine, 41–42, 203–204 overall efficiency, 99 www.EngineeringBooksPDF.com 1444 Index performance map, 268–271 Pratt & Whitney J-57 engine, 19 propulsive efficiency, 91–95 RDT-1/VDR-2, 18 Rolls-Royce/Snecma Olympus 593 turbojet, 21 Shenyang J-8 Chinese fighter, 20 single-spool engine axial/centrifugal compressors, 39–40, 205–206 examples of, 206–207 ideal cycle, 207–223 layout and modules of, 205 operative vs inoperative afterburner, 234–238 optimization, 260–268 real cycle, 223–234 statistical analysis, 249 thermodynamic analysis, 207 supersonic, 257–260 S-18/VDR-3, 18 Tay engine, 18 thermal efficiency, 97 thrust augmentation methods, 249–250 afterburning engine, 252–257 water injection, 250–252 thrust reversal, 811 variable stator concept, 19–20 Viper, 20 von Ohain, Hans, 3, 15–17 Whittle, Frank, Sir, 3, 15–17 wing installation above the wing, 682–684 buried in the wing, 680–682 pod installation, 682–683 Turboprop engines, 495–496, 1263 advantages, 498–499 AI-24, 23 AI-20D Series, 23 Allison T56-A-11, 22 Armstrong Siddeley Mamba and double Mamba, 22 Armstrong Siddeley Python, 22 Bristol Theseus, 22 classification engine-aircraft configuration, 499–500 Hartzell propeller, 500–501 intakes, 501–502 propeller-engine coupling, 501 propeller type, 501 spools, 501 core engine and propeller, 21 counterrotating propellers empennage installation, 691 nose installation, 690 disadvantages, 499 equivalent engine power flight operation, 511–512 static condition, 511 free-power turbine, 21, 42–43 fuel consumption, 512–513 GE T-31, T56, T64, 22 650 hp Bastan, 23 400 hp Marcadau, 23 installation, 513–514 Jendrassik Cs-1, 21 Kuznetsov NK-12, 24 performance analysis ESHP and ESFC, 522, 524 flight Mach number, 521, 523 thrust and power contribution, 521–523 propeller requirements, 688 propulsive efficiency, 92–93 PT6, 23–24 PT6A-67A pusher engines, 689 PT 6B, 497 PW120 puller engines, 689 PW200, 497–498 RB50 Trent, 22 RR Dart puller engines, 689 Russian Tu-95, 496 800–1100 shp Astazou, 23 single-spool engine, 515–520 combustion chamber, 504 compressor, 503 enthalpy-entropy diagram, 505 exhaust gas speed, 505, 507 fuel-to-air ratio and bleed ratio, 506 intake, 503 layouts, 501–502 power transmission, 504 propeller thrust, 506 shaft power, 506 temperature–entropy diagram, 501, 503 turbine, 504 specific fuel consumption, 104 speed, 21 thermal efficiency, 98 T56-IHI-14, 24 T58-IHI-110, 24 T64-P4D, 24 TP400-D6, 24 TPF331, 23 Tu116, 525–529 turbine driving compressor and propeller, 42–43 www.EngineeringBooksPDF.com 1445 Index turbofan engines, 510–511, 524 vs turbojet, 524 TV-12 engines, 23 TV3 VK-1500, 24 two-spool engine combustion chamber, 507 compressor, 507 free power turbine, 508–510 gas generator turbine, 508 intake, 507 Tyne, 22 Turbopump system, 1356–1357 Turboramjet engine, 37–38, 152, 575–576 ATREX turboramjet engine, 590, 592–593 hybrid engine air mass flow rate, 590, 592 fuel mass flow rate, 590, 592 HYCAT-1-A, 586 procedure, 585–586 propulsive, thermal, and overall efficiencies, 590, 593 regions, 588–590 specific thrust, 587 thrust vs drag, 590–591 TSFC for, 587–588, 590–591 over/under turboramjet, 576, 580–583 performance dual mode, 584–585 ramjet mode, 584 turbojet mode, 576, 583–584 P&W J58-1, 590 wraparound turboramjet, 576–580 Turborocket engine, 38 Turboshaft engines, 1263 AE1107C-Liberty turboshaft, 25 definition, 42, 529 double-spool turboshaft, 530–535, 537–539 D-136 Series 1, 25 D-25V, 25 free power turbine, 42–43 GE CT58, 24 Gem, 25 GE T700/CT7, 25 land and sea applications, 24 PT6, 33 100 shp 782, 23 single-spool turboshaft, 529–531, 535–537 T406, 22 TB3-117 BMA, 25 thermal efficiency, 98 Two-dimensional supersonic nozzle convergent nozzle, 796–802 divergent nozzle, 802–809 Two-engine fuselage installation, 686 Two-spool afterburning turbojet engines, 248–249 examples for Al-21, 245 J79-GE-17, 244 Pratt & Whitney J57-P-23, 244 Rolls-Royce/SNECMA Olympus 593 Mrk 610, 244–245 layout of, 239 stations and cycle for, 245–246 thermodynamic analysis, 245–248 Two-spool mixed afterburning engine, 333–334 Two-spool non-afterburning turbojet engine cycle for, 240 GE J57-P-43 WB, 239–240 layout of, 205, 239–240 thermodynamic analysis combustion chamber, 241–242 high-pressure compressor, 241 high-pressure turbine, 242 intake, 241 jet pipe, 243 low-pressure compressor, 241 low-pressure turbine, 242–243 nozzle, 243–244 Two-spool turbofan engines, 1226–1235 fan and LPC, one shaft, 299–302 combustion chamber, 298 fan, 297 flap blowing engine, 302–307 high-pressure turbine, 298 HPC, 298 intake, 296–297 LPC, 297 LTP, 298–299 LPT and compressor driven, HPT fan driven, 307–308 geared fan driven, 308–310 Two-stroke engines, 1262 diesel cycle, 458 Otto cycle, 453–454 U UAVs, see Unmanned aerial vehicles Ultra-bypass ratio (UBPR), 1221 Ultra-high bypass (UHB) engines, 539 Underoxidized, definition, 1336 Unducted fan (UDF) engine, 543–546 578-DX, 541 GE36 UDF, 541, 543 MD-80, 541–542 www.EngineeringBooksPDF.com 1446 Index United States, supersonic aircraft Boeing 2707-100/200, 570–571 Boeing 2707-300, 571 Convair BJ-58, 571–572 HSCT, 572 Lockheed L-2000, 570–571 NASA AD-1, 571–572 Unmanned aerial vehicles (UAVs), 52 benefits, 1256 categorization European classifications, 1260 function, 1257 range/altitude, 1257–1259 size, 1259–1260 vs manned aircraft, 1256 military and civil applications, 1256 power plants electric engines, 1260–1262 engine characteristics, 1263–1265 gas turbine engines, 1263 internal combustion engines, 1262–1263 solar-and fuel-cell systems, 53 V Valved pulsejet engine combustion chamber, 139 cycle, 137–138 drawback of, 136 examples, 140–143 German V-1 missile, 135–136 intake/diffuser, 138–139 one-way valve/check valves, 135–136 Valveless pulsejet engine, 135–136, 143–144 Vaned diffuser channel diffuser, 888–889 conical diffuser, 890–892 isentropic vaned diffuser, 893–894 performance maps, 889–890 vs vaneless diffuser, 895–896 Vaneless diffuser compressible flow, 887–888 incompressible flow, 886–887 Variable-cycle engine (VCE), 58–59 Variable geometry nozzles for afterburning engine, 792 central plug, 790 ejector nozzle, 790–791 iris nozzle, 791 Variable geometry ramjets, 153–154, 173–175 Variable pitch propellers, 466 Variable stator vanes (VSV), 666 VCE, see Variable-cycle engine Vectored thrust engine, 343–344 Velocity triangles, 962, 967 for axial turbine, 1062–1067, 1079, 1097–1104, 1106, 1141 and blade shape, 960–961 for different degree of reaction, 951–954 of first stage, 943–944 for high turning supersonic impulse cascade, 996 low turning supersonic compressor cascade, 996–997 over stage, 939–940 in radial inflow turbines, 1159–1160 single stage, inlet and outlet of, 933–934 types, 935–937 Venera-7, 1275 V2500 engine, 695, 743 Vertical/short takeoff and landing (V/STOL), 338–339 switch-in deflector system cruise, 344–348 takeoff/lift thrust, 344, 349–351 vectored thrust engine, 343–344 swiveling nozzles, 339–343 V-1 flying bomb, 135–136, 141–143 Vickers Gunbus, 12–13 Viper, turbojet engine, 20 Volumetric efficiency, 448–449 Volute geometry, 896 shapes of, 846 Von Karman series nose, missiles, 1279–1280 von Ohain, Hans, 3, 15–17, 203 von Ohain engine, 844 V-22 Osprey aircraft, 22–23, 25, 498–499, 908 V-2 rocket, 1275–1276 V-type engines, 14, 432 W WAC Corporal, 594 Wan Hu, 4–5, 1274 Wankel engine, 429–431 Water injection, 250–252 Westland Wyvern TF MK2 long-distance ship airplane, 690 Wet rating, 250 Whittle, Sir Frank, 3, 203 patent of, 15–16 W.1 engine and Gloster E28/39, 16–17 Whittle engine, 844 Williams F107-WR-402 turbofan engine, 377–378 www.EngineeringBooksPDF.com 1447 Index Wind turbines, 1059 Winged rocket, 1282–1283 Wing installation, 467 above the wing, 682–684 buried in the wing, 680–682 over/under turboramjet, 581 pod installation, 682–683 turboprop engine, 513–514 Wraparound turboramjet engine, 576–577 in Convair BJ-58 and SR-71 aircraft, 576 operation as ramjet engine, 579–580 as turbojet engine, 577–579 temperature-entropy plane, 576–577 Wright brothers Flyer I, 3, 10–11 Flyer II and III, 11 Gliders I, II, and III, 10 Wright type A, 11 W.1 turbojet engine, 203 X X-2, 594 X-7, 594 X-10, 594 X-15, 32, 594 X-30, 594–595 X-31, 53 X-35, 52 X-43, 595–596 X-43A scramjet, 32 XB-70 aircraft, 810 XB-42 engine, 690 XI monoplane, 11–12 X39 nuclear turbojet engine, 41–42 X-planes, X-type engines, 432 Z Zeppelin LZ-1 airship, 14 Zero-lift drag coefficient, 106 www.EngineeringBooksPDF.com www.EngineeringBooksPDF.com .. .Aircraft Propulsion and Gas Turbine Engines, Second? ?Edition www.EngineeringBooksPDF.com www.EngineeringBooksPDF.com Aircraft Propulsion and Gas Turbine Engines, Second? ?Edition Ahmed... 747, and only 2 h for hypersonic aircraft [1] It should be stated here that the human race has endless www.EngineeringBooksPDF.com Aircraft Propulsion and Gas Turbine Engines ambitions and one... aircraft propulsion, performance, and design aspects; FOD of intakes; fans and compressors; and cooling of axial turbines of aircraft engines xxvii www.EngineeringBooksPDF.com www.EngineeringBooksPDF.com