刍议机械科学基础逻辑架构重建之十机器之燃气涡轮发动机是什么（三）            

摘要：本文以新的视角解读了航空燃气涡轮发动机结构。指出，航空燃气涡轮发动机主要机件整体是由压气机实体转动副集合、燃烧室换能实体移动副和涡轮实体转动副（集合）等三个实体运动副经过梳联连接构成的（准）机器，该机器是一个以宏观定向流动的燃气流作为运动子的梳联结构，该结构包含一个主反馈回路。由主要机件和工作系统组成的完整燃气涡轮发动机有两个主干路线和两个反馈回路，从而实现连续稳定的输出推力。

   本文给出三个新发现：                                                                             1、燃气涡轮发动机各个主要机件的连接是梳联连接。梳联连接是独立于或并列于串联和并联的一个连接方式。梳联是作者在解析建筑结构时新发现和新命名的一个连接方式。在解析燃气涡轮发动机时又发现了梳联连接的新应用。

2、整体上看，燃气涡轮发动机还是一个以流体作为输出的实体移动副，其进气道是输入构件，压气机、燃烧室和涡轮构成耦合子。输入是空气和航空煤油，输出端构件是高速宏观定向燃气流。

    3、由实体运动副作为基本结构单元经过固定的梳联连接形成的产物 ，其结构主体的自由度不变，其各个基本结构单元的自由度不变。这个结论称为梳联结构的自由度不变原理。这个结论也适合于构件或机构经过梳联连接构成的系统。

  关键词：燃气涡轮 发动机  压气机 燃烧室 涡轮 梳联 连接 实体运动副 

一、研究对象和研究目的

     1.1 研究对象  燃气涡轮发动机主要机件的结构和整体结构。主要研究单转子涡喷发动机。

      1.2研究目的，以新的视角，重点对燃气涡轮发动机结构进行新的解读，得出结构的新的表达方式。

1.3研究依据  广义机械科学新的逻辑架构，包括新的层次划分和新的生成逻辑。

1.4解读思路  按照层次划分和生成逻辑，从基本构件到实体运动副，再到梳联结构，从简单到复杂，逐级构建或者说逐层解读燃气涡轮发动机结构。

二．燃气涡轮发动机结构的传统解读（以航空燃气涡轮发动机核心机为例。读者如果对航空发动机已有了解，可忽略本小节）。

       图1    JT8D 涡轮风扇发动机结构剖面图

（图片引自《航空燃气涡轮发动机结构》陈光 洪杰 马艳红  北京航空航天大学出版社  2010.8，图2，3,4,5，8,9,10同此）

航空燃气涡轮发动机主要由主要机件，工作系统等组成（图1）。航空发动机的五大主要机件分别为进气装置、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管。工作系统主要包括燃油系统，润滑系统，启动系统和冷却系统等。本文主要讨论主要机件的结构和装机的生成逻辑。参见图1.

  2.1  进气道

   航空燃气涡轮发动机进气道就是一个空气通道，通常为圆环型。其主要的作用是在各种工作状态下，以最小的流动损失，将足够量的空气，引入压气机。它由圆环型壳体和整流锥等组成。

  2.2 压气机

压气机的主要作用是通过高速旋转的叶片对空气做功，把空气吸入进气道，并对流过它的空气进行压缩，提高空气的压力，为之后在燃烧室中的燃烧创造条件。压气机组成包括压气机转子，压气机静子，进气机匣，防冰装置，防喘装置等。本文不研究防喘装置和防冰装置。

  压气机有轴流式，离心式和混合式三种。本文仅研究轴流式压气机的结构。

  2.2.1 轴流压气机的结构

  轴流压气机，按照级数，还可分为单级压气机和多级压气机。由于，单级轴流压气机的增压比比较小，实际应用的压气机都是多级压气机。参见图2.

单级轴流式压气机是由一级转子、一级静子和一个转动支撑组成的。转子（又称为工作叶轮）包括转子叶片（或称为工作叶片）、轮盘和轮轴，静子（又称为整流环）包括静子叶片（或称为整流叶片）和机匣。叶片是航空发动机一大关键零件，其制造量占整机制造量的三分之一左右，也是发动机中数量最大的一类部件。

转动副通常由两个轴承组成。一个工作叶轮和一个位于其后的整流环称为轴流式压气机的一级。

           图2  J85燃气涡轮发动机轴流压气机结构图（单转子）

多个单级叶轮盘（平移对称）固定连接形成压气机静子，各级叶片机匣轴线重合，整体成梳齿状态。静子前后两端有轴承座，即耦合子（部分）。轴承轴线与静子轴线重合。相互固定连接，形成同轴线的筒环形结构。相邻叶片形成一个扩展扩张通道。

压气机转子也是一个平移对称定常结构，基本构件是叶轮盘。鼓盘为圆环形，或鼓形。转子叶轮盘有多组。同一组叶片大小相同。越往后叶片越短，越小。同一组转子叶片对称连接在同一个圆形鼓盘外侧，相互旋转对称。构成转子单级叶轮盘。多个单级转子子叶轮盘串联固定连接形成压气机静子，各级叶轮盘轴线重合，整体前后成梳齿状态。转子前后两端有轴承座（半个耦合子）。轴承轴线座转子轴线重合。

静子是固定件，转子是运动子，转子通过轴承支撑在静子机匣上。从前往后，一级转子叶片，接一级静子叶片。 

  2.3 燃烧室

燃烧室位于压气机和涡轮之间，其主要作用是保证高压空气和燃油充分混合并稳定持续的燃烧，将燃料的化学能持续高效的转化为热能，形成高温高压的燃气。进入燃烧室的是航空燃料和高压空气，输出的是高温高压燃气。燃烧室的基本类型，包括分管燃烧室，联管燃烧室和环形燃烧室三种。分管燃烧室出现较早，环形燃烧室是后来发展出现的、现代广泛应用的燃烧室。每一种燃烧室，都采用了减速扩压，分股进气等技术组织燃烧。

燃烧室的组成：燃烧室机匣（壳体），火焰筒，分流器，火焰稳定器（旋流器），喷油嘴，点火器等（参见图3）。

                图3   斯贝发动机环管式燃烧室

  （1）燃烧室机匣的组成与结构

燃烧室按照气流的走向，入口称为前部，出口称为后部，中部。前部主要功能是提供一个扩展通道减速增压，为稳定燃烧创造基本环境。喷油嘴完成燃油与空气的混合。混合气涡流器制造一个回流区，把引燃的混合气火焰引回喷油嘴出口，形成持续的燃烧。后部通道有收敛，主要是为提供速度。中部主要作用是掺混、补燃和控制温度分布，后部提供一个符合温度分布的单向燃气通道。

燃烧室机匣主要由燃烧室内套和燃烧室外套组成。外套是一个圆环型耐高温金属薄壁构件，内套也是一个圆环型耐高温金属薄壁构件，内套出口直径和入口直径比较大，中间部分直径比较小。外套和内套组成一个环形的的通道。通道截面面积，出口和进口截面面积比较小，中间截面面积比较大。环形通道，的大部分区间的流体速度都比进出口部位低。其环形通道的中央有涡轮轴通过。内外套之间安装火焰筒等部件。 

（2） 火焰筒

火焰筒是燃烧室中，热能转换为化学能，并进而部分的转换为燃气的宏观运动动的主要部件。火焰筒为筒型，位于外壳的包围之中。通常有多个。火焰筒提供一隔热屏障，防止机匣过热。

火焰筒是主燃烧区，进口为扩张段，进一步降低气流速度，利于稳定燃烧。出口为收敛段，燃气流速加快。中间段直径大速度小，中部有一定数量的孔，外围空气可进入。中部有掺混、补燃和调整温度分布的作用。火焰筒最前部安装旋流器和工作喷嘴。

相邻的两个火焰筒有传焰管。

（3）、喷油嘴（工作喷嘴）

喷油嘴的功能是雾化燃油，与空气混合，形成混合气，保证高效率燃烧。燃气涡轮发动机应用的燃油喷嘴，结构多样。例如，有离心喷油嘴，启动喷油嘴，蒸发喷油嘴和甩油喷油嘴等。在燃气涡轮发动机中，离心喷油嘴应用最多。

离心喷嘴离心喷嘴主要由涡流器和进油管口出油口组成。常用的涡流器结构有4种，分别是切向槽涡流器、切向孔涡流器、螺旋槽涡流器及涡流片式。

切向槽涡流器、切向孔涡流器的进油口直径较大，出油口直径较小。按照动量守恒定律，出油口具有较大的切线速度。

燃油喷出时，在离心力作用，将燃油高速喷出，雾化散开并与空气作用，成为许多微小的油珠。与周围空气混合，形成混合气。

（4）、空气涡流器，

空气涡流器安装在火焰筒的前端，其结构有叶片式和非叶片式两种。以叶片式为例。

叶片式旋流器是一个由若干旋流叶片按照一定角度斜向旋转对称排列构成的，沿轴线进入旋流器的流体，经过旋流器的作用，会获得一定的切向速度，流出后，形成漩涡。出口中心区气压低，形成回流。如果回流的是火焰，则形成连续的火种，引燃刚混合的油气，形成稳定燃烧。

（5）、点火装置

点火装置就是一个电子点火源，其作用是在启动发动机时或在高空熄火后提供一个高温电火花，点燃混合气。部分特殊情况下提供一个连续输出的火源。燃气涡轮发动机的点火装置可分为直接点火和间接点火两种。直接点火应用比较广泛。直接点火是用电嘴直接点燃火焰筒头部的混合气。

燃烧室的底部有漏油活门，用于把没有充分燃烧的燃油排出机外。

  2.4 涡轮装置

涡轮安装在燃烧室的后面，它的作用是将高温燃气中的热能和压力位能转变为机械功，高温高压的气体在涡轮中膨胀，推动涡轮旋转，涡轮带动压气机和附件工作。在涡扇发动机中，涡轮还驱动风扇工作。在涡桨或涡轴发动机中，涡轮还驱动螺旋桨或旋翼工作。

涡轮装置有轴流式和径向式。本文仅研究轴流式涡轮的结构。轴流式涡轮又分为3种类型，即冲击式涡轮、反力式涡轮和这两种类型的组合﹣冲击反力式涡轮。通常情况下，涡喷、涡扇发动机采用冲击反力组合式涡轮涡轮通常由燃烧室燃气导管、导向器叶片，涡轮机匣、涡轮盘和涡轮工作叶片和支撑轴承组成（参见图4、图5）。导向器叶片同涡轮机匣组成一个整体，称为涡轮静子、涡轮盘和涡轮工作叶片和主动轴组成一个整体称为涡轮转子或涡轮主动组件，涡轮工作叶片安装在涡轮盘外周，叶片构成一个平面叶栅，叶片旋转对称布局。涡轮转动组件通过联轴器与压气机轴相接。涡轮盘通常由机械加工的锻件制成。它可以与轴制成一个整体，也可以带安装边通过螺栓与涡轮轴连接，而且，轮盘的外圆处还有涡轮工作叶片安装用的榫樯。由装在涡轮机匣中的轴承支承，涡轮可以和压气机共用一个轴，或者通过自动定心的联轴器连接。

图4  J69-T41A 燃气涡轮发动机涡轮（单转子）

                 图5  WP7燃气涡轮发动机高低压涡轮转子结构图

一个涡轮转子组件和一个位于其前部的整流环组件构成单级涡轮装置。现代的轴流式压气机多是多级涡轮装置。  

2.5 排气装置

排气装置安装在涡轮的后部，其主要作用是将从涡轮流出的燃气膨胀加速，将燃气部分的热焓转变为动能，提高燃气速度，产生更大的推力。最简单的喷气装置仅一个尾喷管。现代的喷气装置比较复杂，除尾喷管，还有反推力装置或推力矢量或消音装置等。本文只涉及简单的尾喷管。

2.6  燃气涡轮发动机结构

燃气涡轮发动机的五个主要机件按照进气道，压气机燃烧室涡轮尾喷管的顺序固定连接在一起，五个部件的轴线是重合的。涡轮与压气机的转动轴通过联轴器连接，涡轮驱动压气机（同时驱动工作系统）。启动后，高压空气源源不断的进入燃烧室，燃烧室不断的喷油，与空气混合，燃烧，燃气形成高温高压的燃气流冲击涡轮。涡轮输出机械功，驱动压气机，从涡轮流出的燃气向后高速喷出，形成推力。如此循环。

燃气涡轮发动机分类：主要有涡喷发动机（可包括加力燃烧室），涡扇发动机（可有加力燃烧室），涡轮螺旋桨发动机，涡轴发动机和螺桨涡扇发动机。其中，涡喷发动机是最基本的类型。

  3、燃气涡轮发动机结构的新解读之一：各主要机件的生成与结构

在燃气涡轮发动机主体结构的教科书中，很少涉及运动副，串联、并联机构等机构学专有名词，似乎与机构无关。即使是发动机的控制，特别是早期的机械控制为主要内容的教科书，书中多是各种各样的机构，运动副，但是在讲解中也很少提到转动副，移动副。而装置、机件、部件应用很普遍。与机构学比较，似乎不是同一种学科的叙事风格（不在一个频道上）。压气机涡轮燃烧室，进气道尾喷管，转子，进气道，排气管，燃烧室，这些词用的比较频繁。各种各样的构件比较多见。

下面，从机构学新视角解读燃气涡轮发动机，用新的的概念体系和叙事方式解读燃气涡轮发动机。即以构件，定常结构，实体运动副，串联机构，并联机构，梳连机构，开环闭环连接模式等机构学基本术语来描述燃气涡轮发动机。其中，定常结构，实体运动副，梳连结构，梳联连接模式等术语是作者提出的新概念。而构件作者也给予重新定义。

由于，两种解读方式描述的是同一个发动机，不可避免的会有重复之感，提请读者注意。

下面先介绍几个新概念，然后分三个层面解读燃气涡轮发动机结构。1、实体转动副与单级压气机和单级涡轮。2、燃气涡轮发动机的主要机件的结构。3、燃气涡轮发动机整体结构。

3.1  新概念和新观念回顾（精简版）

 在下面的论述中，会用到前几次博文给出的新概念。为方便阅读，摘录如下。（对这几个新概念已有了解的读者，可忽略）。

（1）、构件定义：

   同时具有或符合如下三个条件的单元体称为构件：

A、经人为选择，加工或直接应用的独立的单元体，

 B、该单元体具有能够满足人的某种客观或/和主观需求的特性，

 C、该物质或物体具有某种连接功能。

 （2）、复杂构件、复合构件和定常结构：

以构件作为基本结构单元，多个构件经固定或活动连接组成的整体，该整体的各个单体构件的相对位置是固定不变的，则该整体称为复杂构件。复杂构件，分为复合构件和定常结构（定常构件）两种。获得新的功能的复杂构件称为定常结构。定常结构可以作为一个独立的技术人工物层次。

有时，具有新功能的定常结构仍然看作为一个构件。例如，压气机静子，是由多个叶片经旋转对称固定连接在机匣上形成的整体，除承力外，还可以改变气流的速度和方向（获得新功能）。显然，它符合定常结构的定义。但是，通常还是把它看作一个复杂构件，作为实体运动副的定子或运动子。

（3）、耦合子  

耦合子是由两个连接子和关联元素组成，按照一个（或一组）连接子，一个或一组关联元素和另一个（或一组）连接子的顺序串联连接形成的组合体，称为耦合子。耦合子的两个连接子可以相对运动，且具有确定的自由度。其闭合方式主要有力闭合，形闭合，材料闭合和控制闭合等多种方式。其运动范围，或有限定或无限定。藕合子是传统运动副概念的升级、扩张。藕合子的概念与传统的运动副概念有根本的区别。藕合子的连接子是构型连接端。

（4）、实体运动副

实体运动副是由定子构件，耦合子，运动子构件三大部分组成。按照构件A，耦合子和构件B的顺序经串联固定连接构成的实物组合，称为实体运动副，简称实运动副或实副。构件A称为定子，构件B称为运动子。定子和运动子是可以相互转换的。其定子与运动子之间是可以相对运动的。两个构件可以在耦合子许可的自由度和运动范围内相对运动。

（5）、主动实体运动副  

在实体运动副的两个输入输出构件之间或耦合子的两个连接子之间，引入一个力关联因素，两个构件的相对关系形成某种对应，则这个实体运动副称为主动实体运动副 ，简称主动副。力关联元素可以是电磁场，液体或气体，原动机等等。

（6）、运动链  

单个实体移动副或若干个实体运动副通过其构型连接端，经固定连接或啮合连接形成的，各个构件之间可以做相对运动的实体运动副系统，称为运动链。单个实体运动副是运动链的特例。

（7）、 开环和闭环  

若运动链中的各个实体运动副构成了首尾封闭的系统，则该系统称为闭环系统。若运动链中的各个实体运动副没有构成首尾封闭的系统，则该系统称为开环系统。

（8）、机架、机构和机器

在运动链中，若某一个构件（不包括耦合子中的构件）固定下来，则该构件称为机架，该运动链称为机构。若机构中，配置适当的主动副，则机构称为机器或机器人。

（9）、串联运动链、串联机构和串联机器人：

以实体运动副为基本结构单元，两个或两个以上的实体运动副首尾相连构成的开环系统称为串联运动链。若运动链的一端为机架，则称为串联机构。若串联机构的实体运动副是主动实体运动副，则该机构称为串联机器人。通常，首尾的构件是串联机构或运动链的构型连接端，或输入输出端。

（10）、并联机构和并联机器人：以串联运动链为基本结构单元，两个或两个以上的串联运动链首部固定连接在一起形成一个基础平台（多副构件），其尾部固定连接在一起形成一个运动平台（多副构件），整体构成一个闭环体系（单环或多环），该体系称为闭环系统。基础平台或运动平台作为机架时构成机构。机构适当配置主动副变为并联机器或并联机器人。并联机构的基础平台与运动平台之间可以相对运动。通常，传统的并联机构有两个或更多自由度。在某些情况下，单自由度也可以构成并联机构。通常，其固定平台和运动平台是并联机构的构型连接端。运动平台是工作平台。

（11）梳联;

多个部件参与连接，一端连接在一起，另一端自由，这种连接方式称为梳联连接。串联机构是首尾连接，并联连接是首首连接同时尾尾连接。梳联是首首连接或尾尾连接，另一端自由。梳联是独立于串联并联的一种连接方式。参与梳联连接的基本结构单元，可以是构件实体运动副或机构。

（12）广义机械技术人工物的新的层次划分：

广义机械物分为以下几个层次：构件层次，定常结构层次，实体运动副层次，元机构层次（元机器），复杂机构层次等。元机构层次又包括串联机构，并联机构，梳联结构等。

   （13）生成逻辑

一般说来，相邻的两个层次，其前一个层次是相邻后一个层次的基本结构单元，有时还同时是功能单元。

（14）结构，固定结构和活动结构：

结构分为固定结构和活动结构两种。活动结构又称为机构。固定结构又称为固构。

   3.2  实体运动副的功能扩展

基本实体转动副是只有一个转动自由度的实体运动副。下面，以基本实体转动副为基础，藕合子不变，逐渐改进两个构件的结构和功能，获得具有新功能的实体转动副。参见图1。

              图6   实体转动副的功能扩展（1）

   3.2.1、定常结构作为输出构件的实体转动副

 图1a是一个基本实体转动副，两个构件都是一根直杆件。其输入输出都是在这个杆件上，称为单点输出型实体转动副。

图1b是图1a基本实体转动副的改型，运动子构件是米字构件，类似船舵。其输出可以在多个杆件上施加，称为有限变点输出型实体转动副。

图1c是图1b实体转动副的改型，定子增加了一个导管，运动子构件是米字构件，功能是用于击碎固体物。其输入输出可以在多个杆上施加，其输入是固体大颗粒型。输出是固体微颗粒。这是一个打击型实体转动副。

图1d是图1b实体转动副的改型，运动子构件是圆环型构件，用作车轮。其输入输出可以在轮的边缘施加，称为无限变点输出输入型实体转动副。例如各种车轮。

     e        f          g

图7   实体转动副的功能扩展（2）

  3.2.2、定常结构作为输入构件、且流体作为输出构件的实体转动副

图1e是图1a基本实体转动副的改型，运动子构件是风扇叶片型构件。其输入是气体，输出是流体宏观定向运动。流体输出取代了固体输出。输出端运动子变为气体运动子。称为气体运动子构件输出型实体转动副。

图1f是图1e气体运动子实体转动副的改型，定子构件增加一个导管。是风扇叶片型构件。其输入是气体，输出是流体宏观定向运动。流体输出取代了固体输出。输出端运动子变为气体运动子。称为导管型气体构件输出型实体转动副。

图1g是图1f实体转动副的改型，定子构件变为导流叶片。定子构件也对气体施加作用力。两个构件产生关联，运动子构件是风扇叶片型构件。其输入是气体，输出是流体宏观定向运动。流体输出取代了固体输出。输出端运动子变为气体运动子。称为双作用气体构件输出型实体转动副。燃气涡轮发动机的单级压气机就是这种结构。单级涡轮与此类似。

3.3、压气机的生成与结构

压气机分类：按照压气机内部空气流动方向，压气机分为轴流压气机，离心压气机和混合压气机。本文以轴流压气机为例。进气道被归入第一级压气机。

按照压气机的级数，压气机也可分为单机压气机和多级压气机。

多级压气机的生成过程分为三步，第一步由叶片、叶轮盘、叶轮轴生成叶轮转子，由机匣和静子叶片生成叶轮机匣，这是一个由构件生成复杂构件的过程；第二步，生成单机压气机运动副。第三步，生成多级压气机，。

   3.3.1、从构件到复杂构件：工作叶轮和静子机匣的生成

3.3.1.1 压气机叶轮转子的生成和结构

压气机叶轮转子由叶轮盘，叶片等组成的整体。叶轮盘为圆形，圆的外周有连接槽，用于连接叶片，叶片截面形状为翼型，根部由连接槽。叶片有多个，均布安装在叶轮盘一周。叶片关于叶轮盘中心对称，叶轮盘关于叶轮盘中心平衡。

3.3.1.2 压气机静子叶轮静子机匣的生成和结构

压气机定子（静子）是一个定常结构。其组成基本结构单元（旋转对称定常结构）是叶轮机匣和静子叶片。机匣为圆环形或锥型面。叶片有多个。同一组叶片，结构大小相同。对称连接在同一个机匣内侧，相互旋转对称，叶片内侧连接在密封环上成为环形。构成静子单级叶片机匣。机匣上有轴承座，轴承座是连接子。轴承是耦合子。

  3.3.2、从复杂构件到实体运动副：单级压气机的生成和结构

   单级压气机是一个转动副。它由两个构件（一个是压气机定子，一个是压气机转子）和一个转动型耦合子（轴承）组成。耦合子是由两个轴承在两端支承构成的。压气机是为提高燃烧效率，燃烧密度提供气源而设置的装置。

压气机转子构成一个复杂构件，压气机机匣构成一个复杂构件，转动轴承连接构成一个复杂转动副。两个构件之间有流体关联，输入是流体和转动动能，输出是流体定向宏观运动，两个构件之间构成力关联，转子的动能传递给气体。

两个构件之间由流体关联，输出不是刚体构件的运动而是气体构件的宏观运动。刚体构件的运动是中间输出，最终输出是气体宏观转动运动和轴向直线运动，所以，从输出的气体机械运动看，转动副变为圆柱副。两个自由度。有时是一个自由度，无转动。所以这是一个特殊的转动副。特殊性在于，一个固体构件（叶片）的转动自由度，可转换为气体构件的两个自由度（转动和平移），也可以由一个刚体转动自由度转换为一个气体构件的平移自由度。这是一个变胞实体运动副。

3.3.3 多级压气机的生成和结构   从单级压气机到多级压气机。

我们知道，多级压气机是由多个单级压气机连接一起构成的整体。多级压气机的生成元是单机压气机。多级压气机装置称为单级压气机群。问题是，这个连接是一种什么形式的连接，是串联，是并联，要搞清楚。

这个是要从机构学关于串联并联的概念说起。机构学的串联并联有自己学科的定义，不是大众概念，不是把构件或事物串在一起或连接在一起就是串联。并联也是有定义的。分析表明，多级压气机的单个压气机之间的关系是梳联关系。构成的整体是梳联结构。

按照定义，多级压气机的连接不符合串联或并联的定义。所以梳联既不是串联，也不是并联。

在新的解读下，压气机是由多个实体转动副通过梳连构成的、具有平移对称性的梳连转动副群。这个实体转动副群是由基本实体转动副为基础，引入流体构件构成的复杂实体运动副。

由单体运动副经过梳联连接对称的梳联结构集合，是一个功能更强大的单体压气机。通常有十几级，或更多的多级压气机，其增压比会更大。

通常，多级压气机的前部有一个整流锥和机匣，引导空气平滑的进入压气机。称为进气道。压气机转动副是一个需要动力输入的装置。通常由涡轮驱动。

压气机的工作过程，是一个流体内能增加的过程。压气机转子对空气做功，赋予流体能量。能量来源于涡轮。

如果把多级压气机转子作为一个整体，压气机静子作为一个整体，则转子是一个工作叶轮盘梳联结构群，静子是一个机匣和叶片构成的梳联群，二者用轴承连接，构成一个整体。则压气机是一个有流体输入输出的转动副，通过压气机，流体获得能量，涡轮转子把流体动能转换为刚体运动动能。同样，压气机是一个换能副。

本文的生成关系与实际的装配工艺并不等同，也不冲突。实际装配工作中，可按照正常工艺安排装配工作。

   3.4、燃烧室换能副的生成与结构

   燃烧室是一个广义运动副，是一个化学能换能副，一个可获得能量的主动运动副，是一个以热和流体动能作为主要输出的移动副。燃烧室也称为燃气发生器，是一个燃料产生化学反应的地方，是燃料或推进剂在其中燃烧生成高温燃气的装置。它是燃气涡轮发动机、冲压发动机、火箭发动机的重要部件。

   3.4.1 燃烧室的基本组成和基本构件

在新的逻辑架构下，燃烧室被定位为实体移动副，主动副。按照实体运动副的定义，燃烧室由定子构件，运动子构件和藕合子三个部分组成。其中，定子是燃烧室机匣，运动子是宏观定向热气流。藕合子是由火焰筒，旋流器，工作喷嘴，点火器等部件组合构成的。共同协作完成复杂的关联任务。

本文仅涉及传统燃烧室，不研究新技术燃烧室如波转子技术等。以下以环管燃烧室为例说明燃烧室的结构。

燃烧室的生成顺序是，先生成输入输出构件和藕合子，然后生成实体运动副。

   3.4.2  各个基本部件的结构

（1）燃烧室机匣  燃烧室机匣为气流提供一个基本的流通通道和工作空间，包括气流进口出口和中间燃烧区。进口为扩张段，降低气流速度，利于稳定燃烧。同时又是进口流体的辅助构件。出口为收敛段，燃气流速加快，出口的气流具有单向性。收敛段也是输出流体运动子的复杂构件。中间段直径大，燃气速度小。中间端是藕合子的一部分。所以一个机匣，不同的部位有不同的功能。机械是一个复合构件。

（2）火焰筒  火焰筒是燃烧室中，热能转换为化学能，并进而部分的转换为燃气的宏观运动动的主要部件。火焰筒为筒型，位于外壳的包围之中。是藕合子的载体，又为藕合子提供了工作空间。通常有多个。火焰筒提供一隔热屏障。火焰筒通过工作喷嘴连接在燃烧室的外机匣上。

（3）涡流器   涡流器是实现稳定燃烧和持续燃烧的一个实体运动副，形成涡流是其实现目的的手段、方式。涡流器的出口处，高速旋转的气流，其中心部分形成低压区造成空气或者燃气的回流折流器又引入一部分空气到喷嘴附近形成贫油区，外周，喷油嘴在涡流器的内环安装在涡流器的涡流器的内环，当燃气被点燃后，由于回流能够形成连续的火源，保持火源燃烧的持续性和稳定性

  （4）工作喷嘴  工作喷嘴也是一个实体运动副，完成煤油与空气的关联（混合）。同时还是一个力关联部件。

 （5）点火器  点火器是一个换能器，是电能转化为热能光能的装置。为燃烧提供触发点火的高温能量。点火器实际利用的是热能。。

3.5.4  燃烧室的生成与结构

燃烧室是一个复杂的实体移动副。因为我们选定的输出是流体的宏观定向运动。而热能的应用，也是将其转换为流体定向运动动能。这个独立的燃烧室，流体定向运动动能的产生能力是有限的。一般要配置压气机和涡轮，提高产生流体定向宏观运动动能的能力。配置压气机和涡轮的燃烧室，就变成了涡轮喷气发动机。

  燃烧室作为一实体运动副，并不像简单实体运动副一样，可以独立的分出输入输出构件和藕合子。它的两个构件与藕合子是相互配合工作的，不是截然分开的。

空气流过燃烧室，空气变为燃气，燃气得到能量。燃气温度、压力增加，宏观运动速度增加。是一个流体能量增加的过程。燃烧室的功用：将化学能转换为热能，并形成具有确定方向的燃气流。

燃烧室机匣构成燃烧室实体运动副的定子，燃气流在机匣和尾部的约束下构成流体运动子。火焰筒、喷（油）嘴、涡流器、点火装置等共同协作构成燃烧室的藕合子。在藕合子内，实现几个关联：喷油嘴完成空气与航空煤油的混合关联，点火器与混合气的启动关联，高温燃气与混合气的关联（化学能的转换），火焰筒与混合气和高温高压燃气的关联，燃气的压力与火焰筒的力关联，旋流器后方的火焰与旋流器出口处混合气的反馈关联，几个关联，完成了化学能的连续释放，完成了部分热能向宏观定向运动动能的转换。燃烧室的出口输出的是定向的高温高压的宏观的燃气流。

3.5涡轮的生成与结构

  在新的语境下，涡轮的定位，单级涡轮是一个实体转动副。多级涡轮是多个单级涡轮转动副通过梳联连接构成的。多级涡轮可称为多级涡轮梳联组合。

3.5.1、从构件到复杂构件工作叶轮和静子机匣的生成

涡轮转子的基本构件是鼓盘和涡轮转子叶片。鼓盘为圆环形，或鼓形。叶片对称的安装在鼓盘的外周。构成转子单级叶轮盘。涡轮转子也是一个定常结构。

涡轮定子的基本构件是机匣和涡轮静子叶片。机匣为圆环。同一个涡轮的叶片结构相同形状相同大小相同。对称连接在同一个机匣内侧，相互旋转对称，叶片内侧连接在密封环上成为环形。构成涡轮静子单级机匣。这也是一个定常结构。

多个单级涡轮静子机匣串联固定梳联连接形成涡轮静子，各级涡轮叶片机匣轴线重合，整体成梳齿状态。通常涡轮静子前后一端有轴承座，另一端支承在燃烧室外壳。轴承轴线与涡轮静子轴线重合。相互固定连接，形成同轴线的筒环形结构。

3.5.2、从复杂构件到实体运动副

涡轮转子和涡轮静子和轴承构成涡轮实体运动副构成一个有流体输入输出的实体转动副。涡轮静子改变流体动能的运动速度和方向，燃气冲击涡轮，燃气流体失去能量，涡轮获得转动动能。

单级涡轮装置的组成：单级涡轮装置是一个转动副。由一个涡轮定子，一个涡轮转子，和一个（一组）涡轮转动耦合子（轴承）组成。涡轮的静子叶片在前，转子叶片在后。两个构件和轴承的轴线重合。耦合子是可由两个支点在两端支承构成。涡轮转子与涡轮静子通过轴承连接构成一个整体。

   3.5.3，多级涡轮转动副的生成与结构

   涡轮装置有时由多个单级涡轮组成。用多个单级涡轮转动副可以构建涡轮集合。所有单级涡轮的轴线重合，静子机匣固定连接在一起，就构成一个涡轮集合。这种连接方式称为梳联连接方式。把多级涡轮装置称为单级涡轮梳联群或梳联集合。

尾喷管作为涡轮的一个组成部件，引导燃气高速排出机外。

   4、燃气涡轮发动机结构的新解读之二：燃气涡轮发动机的整体结构的生成方式

 燃气涡轮发动机有多种结构形式。例如，涡轮喷气发动机，涡轮风扇发动机，涡轮螺旋桨发动机，涡轮轴发动机。本文以涡轮喷气发动机为例。

燃气涡轮喷气发动机主要机件是由压气机转动副集合、燃烧室和涡轮转动副（集合）等三个实体运动副经梳联固定连接构成的整体。三个组成部件是三个不同的实体运动副。其中压气机转子与涡轮转子是经过联轴器连接的。涡轮机匣与压气机机匣是通过燃烧室机匣固定连接在一起的。涡轮的转动直接通过联轴器驱动压气机转动。压气机的转动动能传递给气体。气体能量增加。燃气涡轮喷气发动机是一个能够产生宏观定向流动的热机。

4.1 涡轮喷气发动机的生成与结构

本小节用单级压气机群、单级涡轮群和燃烧室换能副的概念和梳联连接方式解读燃气涡轮发动机。把燃气涡轮发动机称为三个实体换能运动副的同轴梳联群，整体是一个含有反馈的闭环系统。

与压气机的连接类似，压气机集合、燃烧室和涡轮的连接，不是串联不是并联，而是梳联连接方式。其产生的整体结构称为轴构，这是与轴（轴承）有关的结构。是与建筑等同的连接方式，是带有反馈的梳联。

从机构的角度看，喷气发动机是一个机构，是一个含有反馈环节的机构。反馈环节对于形成强大的动力输出至关重要。梳联的主干路线有两条，反馈回路也有两条。

能量流和物质流的主干路线是，1、空气主干路线由进气口，压气机、燃烧室涡轮，从尾喷口排出。2、燃油主干路线，油箱，燃油泵，喷油嘴，燃烧室。反馈回路，1、涡轮--压气机，反馈回路2，涡轮——燃油泵——燃烧室。

主干路线1、2的主要功能，提供足够的空气和航空煤油，进行充分的混合、稳定的持续的燃烧，有更多的化学能转化为热能，燃气获得更大的宏观运动动能，产生更大的推力。

反馈回路1,把部分热能转化为机械动能，驱动压气机高速转动，源源不断的吸入更多的空气，参与燃烧，并把转动动能转化为流体宏观运动动能，用于产生推力。为高效、高密度的把化学能转化为热能创造条件。

反馈回路2，应用涡轮的少部分的机械动能，驱动燃油泵和发电机等设备。燃油泵为燃烧室提供源源不断的燃料，参与燃烧，为发动机独立工作，连续工作，提供燃料供给。发电机为点火器、电池和其它用电设备提供电力。

燃气涡轮发动机需要第一推动力。需要有维持连续稳定燃烧的条件。表面看它不需要连续点火，实际上，火焰筒前端的涡流区，持续不断的把火种从后方引向前端。保持火种不间断。

现代的军用发动机的尾喷管多配有反推力装置或推力矢量装置。

仅有主要机件，发动机并不能独立工作。我们称主要机件组成的整体为准机器。主要机件需要在工作系统的配合下，才能持续的稳定的工作，连续的产生推力。连续产生推力的发动机是一台完整的发动机。 

喷气发动机是一个以高速宏观定向移动动的流体作为输出形式的发动机，是不同于活塞发动机的一种新的输出方式。通常，进气道进气方向与排气管喷气方向相同或相近。           

类似的，活塞发动机也需要辅助系统（或称为工作系统）的配合才能持续的工作。气缸，活塞，曲柄，连杆，气门机构等主要机件只能称为准机器。活塞发动机的辅助系统包括燃油系统，点火系统，滑油系统，启动系统，冷却系统等。有辅助系统的配合。才构成一个实用的连续产生机械功的机器。活塞式内燃机（例如单缸活塞发动机）构成机制与燃气涡轮发动机的构成机制完全不同。不仅基本结构单元不同，其基本结构单元的连接模式也不同。

   4.2涡轮螺旋桨发动机的结构特点    

涡轮螺旋桨发动机是在燃气涡轮核心发动机的基础上，加长尾喷管，在尾喷管内增加一个自由涡轮。所谓自由涡轮，是指该涡轮输出的机械功，不再驱动压气机，而是对外直接输出功率，驱动螺旋桨。从涡轮出口喷流出来的燃气能量，绝大部分在自由涡轮中膨胀做功。剩余能量仅产生小部分推力。自由涡轮的输出功率，经过减速后驱动螺旋桨，由螺旋桨产生推力。整体上看，涡轮螺旋桨发动机是一个以输出机械功为主的，燃气流产生的推力为辅的热机。

4.3 涡轮轴发动机的结构特点

涡轮轴发动机，与涡轮螺旋桨发动机基本相同，只是核心发动机排出的燃气能量，几乎全部在自由涡轮中转化为机械功。尾喷管排出的燃气气体速度更低。其推力更小，几乎可以忽略。涡轮轴发动机用于直升机，驱动旋翼，或在地面用于应急发电或舰船驱动。参见图9。

  图8  地面用涡轮轴发动机

   4.4 加力燃烧室

燃气涡轮发动机在达到最大推力后，如果还需要增加推力，则可以在涡轮与尾喷管之间加装加力燃烧室。在现代高速军用飞机上，都应用了加力燃烧室。加力燃烧室由环形扩压器、预燃室、火焰稳定器输油圈加力喷油嘴和燃油总管和加力燃烧室壳体和可调喷口组成。加力燃烧室的的工作过程。在保持发动机最大转速和涡轮前燃气温度不变的情况下，将燃油喷入涡轮后的燃气流中，利用燃气中剩余的氧气再次燃烧，再次膨胀，燃气流速度再次增加，从而增加推力。当使用加力时，为了保持最大工作状态不变，必须有可调节的尾喷口。 

加力燃烧室本质上就是一个热机，一个以流体作为运动构件、产生推力的的热机。在关于机器是什么的第一篇博文讲到，同子弹，火焰筒，是一个结构类型。

 图9  加力燃烧室（前半段）

加力燃烧室与核心发动机的关系，是两个热机的串联。这在热机界很少见。火箭发动机有两个热机串联连接的结构。火箭上串联的两个火箭不是同时工作的，串联的两个火箭是分时段工作的。所以，两种串联不是同一个意义的

              图10   加力燃烧室（后半段）

串联。加力燃烧室构成的热机，是在核心机的排气流中工作的，是与核心发动机同步工作的。加力燃烧室只是在某些特殊情况下工作。核心发动机始终工作，加力热机只是辅助工作。

5 结论：

  以下的内容，包括对本篇博文的总结，还包括对前几篇博文涉及的内容的总结。

  5.1涡轮喷气发动机的机构学解读

燃气涡轮发动机是一个梳联结构，一个带有力反馈回路的梳联结构，是一个含有实体转动副（压气机）、实体换能副（燃烧室）和转动主动副（涡轮）的同轴梳联结构（或称为梳联轴构），是一个梳联结构构成的热机。梳联轴构是指多个简单运动副经梳联连接构成的结构。多级压气机是一个梳联结构，多级涡轮也是梳联结构。压气机和涡轮构成一个反馈环节。涡轮与燃油泵、发电机等构成另一个反馈环节。所以燃气涡轮喷气发动机是一个含有反馈环节的梳联结构。  

整体上看，燃气涡轮发动机还是一个以流体作为输入输出的实体移动副，其进气道是输入构件，压气机、燃烧室和涡轮构成耦合子。输入是空气和航空煤油，输出是高速宏观定向燃气流。这个结论有藐视工业皇冠上的明珠的嫌疑，有点不敬。但这是符合逻辑的科学结论，是自洽的结论。按照新的理论，还有更“离谱”的结论：飞机是一个具有4 自由度的实体运动副！空间站也是一个实体运动副！

5.2 梳联连接的特点

在构建燃气涡轮发动机的过程中，我们多次应用到梳联连接方式。我们用梳联方式，把单级压气机组合构成多级压气机（元压气机集合，元压气机组合）。我们用梳联方式，把多个单级涡轮组合构成多级涡轮（元涡轮集合，元涡轮梳联群）。我们用梳联方式，把压气机、燃烧室和涡轮组合构成燃气涡轮发动机（准机器）。梳联连接是在对建筑（参见建筑是什么）进行分析时，发现并命名的一种新的连接方式。

梳联，作为一种新的连接方式，其独特性体现在三个方面。

  （1）结构方面

串联连接，其基本结构单元是首尾相连，形成一条线；并联连接，基本结构单元即支链是首首相连，同时尾尾相连，形成一个或几个环路；梳联连接，首首相连，或尾尾相连或首尾相连，构成梳状结构，梳联仅一端相连，另一端自由，梳联是一种半闭环结构。这是具有两个端点的部件的三种基本的构型连接模式。

  （2）自由度特性方面

梳联方式，除了首首连接，另一端自由这个结构特点外，与串联、并联连接比较，应用实体运动副或机构经固定连接的串联并联或梳联形成的系统，还有一个特点。这个特点就是不同的连接方式，对构成物的自由度的影响互不相同。

用两个或多个实体运动副构成的串联机构，如果其中单个实体运动副的自由度最大的一个是Dmax,则该串联机构的自由度不小于Dmax。这个特性称为串联机构的自由度不减特性或不减原理。  

用两个或多个串联运动链构成的并联结构，如果其中单个串联运动链的自由度最小的一个是Dmin,则其并联机构运动平台的自由度不大于Dmin。这个特性称为并联机构的自由度不增特性或不增原理。

用两个或多个实体运动副构成的梳联结构，其中每一个实体运动副的自由度都不变，互相连接的梳背，当其固定时，自由度也不变 。所以梳联结构的自由度，与梳联的基本结构单元的多少无关，梳联的结果，自由度不会有任何改变。这个特性称为梳联结构的自由度不变性或自由度不变原理。

以上三个关于三种连接方式的自由度原理，合称为连接自由度三原理。

  （3）输入输出方面，

串联连接和并联连接构成的整体，都只有一个输出端。而梳联结构，至少两个输出端。一般说来，梳联结构有几个基本结构单元就有几个输入输出。某些情况下，输入输出可以合并。如果相邻的输入输出合作一起，也可能只有一个输入输出。

另外，在功能体现方面，并联串联与梳联也有不同。它们的主功能的发挥位置不同。串联并联机构在端点发挥作用。梳连结构，有的是每个构件都可以发挥独立的功能（如房子），有的是构件自身发挥作用，如压气机，两个构件有配合。

关于梳联、串联、并联的亲缘关系（在机构学领域），梳联与串联，在各个层面，包括构件层面、实体运动副层面和机构层面，都是并列关系。梳联与并联，也是如此。但是并联与串联，情况有些特别。在构件层面，串联与并联是并列关系，是毫无疑问的。他们都以构件作为基本结构单元。在实体运动副层面，并联结构有两种解读方式。一个解读是，在探讨并联结构的构型连接时，仍然以实体运动副为基本结构单元，而在探讨其自由度时，以支链为基本单元。第二种解读是，在探讨并联结构的构型连接和自由度时，都以支链为基本结构和功能单元。

按照第一种解读，并联结构以实体运动副作为基本结构单元。并联结构与串联结构是一个层次的部件，串联连接和并联连接是一个层次的连接，是平起平坐的关系。

按照第二种解读，出现一个现象，并联机构以支链为基本结构和功能单元，而支链就是串联结构的前身。于是，并联结构以串联结构作为基本结构单元。并联结构与串联结构就不是一个层次的部件。不能平起平坐。

所以，以上关于串联并联和梳联的关系判断，是基于第一种解读方式的。

梳联方式不仅在航空燃气涡发动机中有应用，在活塞发动机上也与应用。多缸活塞发动机就是梳联模式。当一架飞机需要更大的推力而单台发动机不能满足要求时，飞机上会安装多个燃气涡轮发动机。多个燃气涡轮发动机的组合，也是梳联模式。

5.3 关于机器的连续工作

 关于机器的连续工作，在研究各种机器时，看到不同机器的一些差别。机器的工作，就其时间连续性看，有单发工作，连发模式，伪连续模式，连续模式等等。

连续工作是多数机器必须解决的问题。机器的种类繁多，连续工作的方式多种多样。钟表的工作过程是一种连续，机枪的连发是一种连续，二冲程活塞发动机是一种连续，四冲程活塞发动机是另一种连续，单活塞双作用蒸汽机是一种连续，二气缸斯特林发动机是一种连续。

一些机械钟表的连续由槽轮机构控制。子弹的密集射击由枪械机构完成。这两种连续是像整数一样的连续，1,2,3,4,5,6,7，一发挨着一发，接连不断。二冲程和四冲程活塞发动机不是真实的连续，都是间断的化学能转换（燃烧），通过飞轮的储能实现输出的连续。单活塞双作用蒸汽机和二气缸斯特林发动机能够实现连续的能量转换，但输出有波动，通过飞轮的储能实现稳定的输出。但是直线运动转换为转动的过程中有奇异点，不是完美的连续。航空发动机的输出是稳定的连续输出。燃气涡轮发动机的连续，包括连续的燃烧，连续的热能转化为机械能，比较完美。

还有其它形式的多种热机，其连续工作的方式各具特色。不一一列举。

后记：

   最后，画蛇添足，谈几点研究体会。

  1、关于机器的解读

对机器进行新的解读，对于统一广义机械学科十分重要。传统机械学，对机构与机器的关系，缺失结构层面的解释。只是说机器含有能量转换。如何转换，结构上如何实现，缺少明确的揭示。在做出机器是一个含有实体主动副的机构的结论后，在结构层面已经为结构和机器之间架起了桥梁，实现了机构与机器的统一。

在确定了基本思路后，笔者认为机器的统一是一个比较简单的问题。原打算用一周或两周的时间，一万左右的文字，完成这个任务。但在动笔后，发现有诸多难题。一个是机器的内涵太丰富，外延很大。统一比较困难。再一个是对机器的知识掌握欠缺。对枪炮的了解几乎为〇，虽然是一名军人，但是，不在作战部队，与枪炮接触甚少，隔行如隔山。对活塞发动机还是有些知识储备的，但是到用时，还是要翻书,看文献。对斯特林发动机、对蒸汽机了解更少。都还需要深入学习。权衡之后决定先写简单的，再写活塞发动机斯特林发动机等，最后写航空燃气涡轮发动机。这样安排的还有一个原因，就是航空发动机是笔者的专业本行，先克服难度大的，最后再写笔者了解的。

但是轮到具体写航空发动机时，同样遇到不少难题。层次划分是一个难题，如何处理各个部件的连接方式，也是一个头疼的问题。单级压气机之间的连接，是什么关系，使用那种连接方式，遇到诸多颇费思考的问题。最后，把连接关系归结为梳连连接。压气机的梳连连接关系，远不是一个显而易见的问题。即使想到了梳连连接，把它与梳连连接建立起联系，也是一个困难的事情。设想，一个压气机，与一把梳子的连接方式相同，总有一些匪夷所思。但是一旦厘清了关系，又发现一切又是那么合理，那么顺理成章，那么显而易见。似乎早早的应该被发现，被命名。

如此，关于机器是什么的博文发表，就出现了不连续。回头看，发表的题目也不一致。当时想不应该取一个这样大的名字。

周周转转，用时近五个月，三篇博文，五万余字，总算完成了这项工作的主要部分。尽管只是选取了少部分热机作为代表，解剖麻雀。但是管中窥豹，或许能略见一斑。如果能看到一些共性的东西，得到一些规律，则是一件幸事。

2、关于梳联连接模式

在刚开始发现并命名梳联连接方式时，曾经试图把它归入串联或并联连接方式中。许多次尝试后，发现不能归入串联或并联连接方式。即使如此，把梳联连接作为连接的一种新方式，仍然心存疑虑。心想，作为与串联并联并驾齐驱的一种重要的连接方式，至少有两千多年，为什么没有被发现或被命名？作为串联并联的同胞兄弟，为什么会隐藏深处，没有被找到？贸然地定义一种新的连接方式总感觉有些冒险，甚至有些胆大妄为。好在笔者在先前定义实体运动副的时候，已经经历过更大的纠结的磨难。那是经过数年的深层思考、反复琢磨，修改完成的。经此一役，心智已经坚强许多。所以索性一不做，二不休，在经过两三个月的思考之后，就确定了梳联的地位。

在解读燃气涡轮发动机的结构过程中，对梳联有了更深入的认识。在发现了建筑与燃气涡轮发动机在连接模式的相似性后，特别是发现了梳联模式的自由度特性后，经与串联、并联的自由度特性比较后，疑虑彻底消失。笔者有充分的信心，得出结论：梳联连接是一种独立的连接方式，是与串联、并联并驾齐驱的连接方式。

实际上，在推出实体运动副的概念的过程中，也发生了类似的心路历程。在经历了漫长的思考，定义了实体运动副的概念后，内心还是有些忐忑。时不时想到，定义实体运动副合适吗？还有什么不妥吗？用实体运动副的概念代替应用了一百多年的传统运动副概念（本系列博文称其为虚运动副）确实必要吗？诸多疑虑，时时涌上心头。

在对传统机械进行了基本的层次划分后，去研究液压气动系统。发现液压系统中的液压阀，早已是该体系下一个独立层次，一个司空见惯的概念。以液压阀为书名的教科书有多个版本。而液压阀就是实体运动副的应用拓展延伸，是与实体运动副位于同一个层次的基本部件，二者有深层次的亲缘关系。看到液压阀的结构，大有相见甚晚之感。当时想，如果早看到液压阀，早就可以下决心，定义实体运动副，不至于经过漫长的纠结。此后，彻底解放了心灵的压力，心境变得坦然，舒适，畅快。

在今年六月初在清华大学举办的关于机械科学教学改革的研讨会上，与清华大学机械学院赵景山教授谈到定义新概念。我们都认为，定义新概念，特别是在传统的领域，对一些原有概念，给出新的定义，是一件不招人待见的工作，同时又是一件冒险的工作。但是，科学要发展，要进步，还是需要有人去做这个工作。笔者在重建机械科学的底层逻辑架构的研究中，已经给出并将继续给出一些新概念，还请读者多加挑剔，纵横推敲，不吝指教，提出批评意见。如有谬误,当及时纠正。