飛行器空氣動(dòng)力特性分析與計(jì)算方法

內(nèi)容概要

飛行器氣動(dòng)特性計(jì)算是飛行器初步設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，其結(jié)果將為飛行器總體布局設(shè)計(jì)、各部件外形設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和飛行力學(xué)的分析及研究提供必要的原始數(shù)據(jù)。徐敏、安效民編著的《飛行器空氣動(dòng)力特性分析與計(jì)算方法》是飛行器設(shè)計(jì)學(xué)科非常重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，是進(jìn)一步學(xué)習(xí)彈道學(xué)、飛行器動(dòng)態(tài)分析、飛行器控制原理與總體設(shè)計(jì)等專(zhuān)業(yè)課的基礎(chǔ)。本教材針對(duì)飛行器氣動(dòng)力的計(jì)算，主要講述以下問(wèn)題：
第一部分（第2～7章）介紹在低速、亞聲速、跨聲速、超聲速及高超聲速時(shí)飛行器部件及總體的空氣動(dòng)力學(xué)特性；闡述常用的工程估算方法和經(jīng)驗(yàn)修正理論及其在飛行器氣動(dòng)特性分析中的應(yīng)用；介紹基于線化方程的飛行器氣動(dòng)特性的計(jì)算技術(shù)。
第二部分（第8章）介紹歐拉方程的基本形式；介紹計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的網(wǎng)格生成；講述基于有限差分法和有限體積法的基本原理和求解步驟，并簡(jiǎn)要介紹當(dāng)前常用數(shù)值求解軟件的特點(diǎn)。
第三部分（第9章）介紹飛行器氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)方法，講述飛行器技術(shù)指標(biāo)對(duì)氣動(dòng)性能的要求，并介紹導(dǎo)彈氣動(dòng)布局和外形的設(shè)計(jì)方法以及導(dǎo)彈飛行性能的計(jì)算。
《飛行器空氣動(dòng)力特性分析與計(jì)算方法》適用于從事航空、航天飛行器設(shè)計(jì)、飛行力學(xué)等專(zhuān)業(yè)的本科生、研究生學(xué)習(xí)使用，亦可供其他有關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生和航空、航天工程技術(shù)人員參考。

書(shū)籍目錄

第1章  緒論
    1.1  引言
    1.2  飛行器的基本類(lèi)型
    1.3  飛行器的坐標(biāo)系
第2章  機(jī)翼的氣動(dòng)特性分析
    2.1  機(jī)翼的幾何參數(shù)
    2.2  翼型的低速氣動(dòng)特性
    2.3  翼型的亞聲速氣動(dòng)特性
    2.4  翼型的超聲速氣動(dòng)特性
    2.5  翼型的跨聲速氣動(dòng)特性
    2.6  機(jī)翼的低、亞聲速氣動(dòng)特性
    2.7  機(jī)翼的超聲速氣動(dòng)特性
    2.8  機(jī)翼的跨聲速氣動(dòng)特性
    2.9  小展弦比機(jī)翼的氣動(dòng)特性
    2.10  算例
第3章  機(jī)身的氣動(dòng)特性分析
    3.1  機(jī)身的幾何參數(shù)
    3.2  機(jī)身繞流特點(diǎn)
    3.3  細(xì)長(zhǎng)旋成體小迎角氣動(dòng)特性
    3.4  細(xì)長(zhǎng)旋成體大迎角氣動(dòng)特性
    3.5  算例
第4章  翼身組合體的氣動(dòng)特性分析
    4.1  翼身組合體繞流特點(diǎn)
    4.2  翼身組合體的升力特性
    4.3  翼身組合體的力矩特性
    4.4  翼身組合體的阻力特性
    4.5  算例
第5章  飛行器的氣動(dòng)特性分析
    5.1  翼身組合體對(duì)尾翼的干擾
    5.2  尾翼的氣動(dòng)特性
    5.3  飛行器的升力與阻力特性
    5.4  飛行器的俯仰力矩特性
    5.5  算例
第6章  飛行器的側(cè)向力和橫側(cè)力矩特性
    6.1  飛行器的橫側(cè)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)
    6.2  飛行器的側(cè)向力和航向力矩特性
    6.3  飛行器的滾轉(zhuǎn)力矩特性
    6.4  飛行器鉸鏈力矩特性
    6.5  算例
第7章  高超聲速飛行器的氣動(dòng)力與氣動(dòng)熱特性
    7.1  高超聲速氣流的流動(dòng)特性
    7.2  高超聲速流的基本理論
    7.3  牛頓理論及高超聲速氣動(dòng)特性計(jì)算方法
    7.4  高超聲速飛行器氣動(dòng)熱計(jì)算方法
    7.5  算例
第8章  飛行器氣動(dòng)特性的數(shù)值計(jì)算方法
    8.1  歐拉方程
    8.2  網(wǎng)格生成方法
    8.3  有限差分法
    8.4  有限體積法
    8.5  常用數(shù)值計(jì)算軟件簡(jiǎn)介
    8.6  算例
第9章  導(dǎo)彈氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)
    9.1  導(dǎo)彈戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)對(duì)氣動(dòng)性能的要求
    9.2  導(dǎo)彈氣動(dòng)布局特點(diǎn)
    9.3  導(dǎo)彈氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)
    9.4  導(dǎo)彈飛行性能計(jì)算
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   1．1 引言 飛行器空氣動(dòng)力分析與計(jì)算方法是運(yùn)用空氣動(dòng)力學(xué)理論的基礎(chǔ)知識(shí)、數(shù)值計(jì)算方法等來(lái)研究飛行器的空氣動(dòng)力特性及計(jì)算方法的一門(mén)課程。 所謂飛行器的空氣動(dòng)力，就是指作用在飛行器各部件上空氣動(dòng)力的總和。當(dāng)氣流流經(jīng)飛行器的任一部件時(shí)，由于其他部件的存在，氣流受到其他部件的干擾，其流動(dòng)情況和氣流流過(guò)單獨(dú)的同一部件時(shí)的情況有所不同。結(jié)果使作用在該部件上的空氣動(dòng)力也相應(yīng)地發(fā)生一定程度的改變，和單獨(dú)部件相比，要形成一個(gè)空氣動(dòng)力增量。這樣，作用在飛行器的任一部件的空氣動(dòng)力，都可以看成是兩部分空氣動(dòng)力的疊加：一部分是該部件單獨(dú)存在時(shí)的空氣動(dòng)力，另一部分是由于其他部件的干擾而形成的空氣動(dòng)力增量。飛行器各部件問(wèn)的干擾很多，主要有機(jī)翼和機(jī)身的相互干擾（包括尾翼和機(jī)身間的干擾），前翼對(duì)后翼的干擾，翼片與翼片之間的干擾等。本教材首先研究各部件的氣動(dòng)特性，然后研究干擾影響及整個(gè)飛行器的氣動(dòng)特性。 本教材的主要任務(wù)是分析和計(jì)算給定外形的飛行器的氣動(dòng)力、力矩及其靜導(dǎo)數(shù)、動(dòng)導(dǎo)數(shù)等，并針對(duì)技術(shù)指標(biāo)要求進(jìn)行導(dǎo)彈氣動(dòng)布局的設(shè)計(jì)。對(duì)于從事飛行器設(shè)計(jì)、空氣動(dòng)力學(xué)和飛行力學(xué)工作的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，要準(zhǔn)確地確定飛行器設(shè)計(jì)中飛行器的飛行性能、穩(wěn)定性和操縱性等問(wèn)題，然而這些問(wèn)題都直接與作用在飛行器上的空氣動(dòng)力密切相關(guān)，因此掌握飛行器上所受的空氣動(dòng)力的分析與計(jì)算方法是從事飛行器設(shè)計(jì)和研究上述有關(guān)問(wèn)題的基礎(chǔ)。 研究飛行器空氣動(dòng)力特性的方法有理論方法、實(shí)驗(yàn)方法和數(shù)值計(jì)算方法三種。理論分析方法是在研究空氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)上，建立各種簡(jiǎn)化的數(shù)學(xué)模型，形成控制方程，在一定假設(shè)條件下，經(jīng)過(guò)解析推導(dǎo)及運(yùn)算，得到問(wèn)題的解析解或簡(jiǎn)化解。其最大特點(diǎn)是往往給出帶有普遍性的信息，在一定條件下可以得到封閉、簡(jiǎn)單的公式。理論研究的方法一般總是要做一些簡(jiǎn)化的假定，數(shù)學(xué)模型只能把事物的主要特征反映出來(lái)。因此，理論結(jié)果與實(shí)際結(jié)果總是有差別的，而且對(duì)于大量的復(fù)雜的空氣動(dòng)力問(wèn)題，理論分析方法往往會(huì)受到限制。實(shí)驗(yàn)研究一直是空氣動(dòng)力特性的主要研究手段，通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)備直接測(cè)量空氣運(yùn)動(dòng)的參數(shù)，獲取速度、壓力、載荷、力矩等相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)果較為真實(shí)、可靠。但實(shí)驗(yàn)研究中也存在諸如模型尺寸限制、實(shí)驗(yàn)邊界影響、支架干擾、測(cè)量誤差、研究周期長(zhǎng)、費(fèi)用昂貴等不足。隨著有限差分、有限元、有限體積等數(shù)值求解方法的發(fā)展和應(yīng)用，近些年來(lái)，與計(jì)算機(jī)相結(jié)合的計(jì)算流體力學(xué)（CFD）的數(shù)值求解方法已經(jīng)成為飛行器氣動(dòng)特性分析的最活躍和最有潛力的方法之一。在計(jì)算機(jī)上采用數(shù)值方法求解空氣動(dòng)力基本方程，通過(guò)求解各種簡(jiǎn)化或非簡(jiǎn)化的方程，獲取各種條件下空氣運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)和作用在飛行器上的載荷、力矩、流動(dòng)圖畫(huà)等。數(shù)值方法可以對(duì)有些無(wú)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)而又難以做出理論分析的問(wèn)題進(jìn)行求解，但也存在著如數(shù)值方法穩(wěn)定性、精度和可靠性等需要驗(yàn)證和提高的問(wèn)題。這三種研究方法不是相互排斥，而是相互補(bǔ)充的。需要將三者聯(lián)系起來(lái)分析和計(jì)算飛行器的空氣動(dòng)力數(shù)據(jù)。

編輯推薦

《飛行器空氣動(dòng)力特性分析與計(jì)算方法》針對(duì)飛行器氣動(dòng)特性的分析和計(jì)算，幫助學(xué)生正確建立物理概念和設(shè)計(jì)觀念，了解飛行器氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)，掌握一些基本的分析和設(shè)計(jì)方法，注重培養(yǎng)學(xué)生的理論基礎(chǔ)、實(shí)際應(yīng)用和工程實(shí)踐能力；將工程方法、解析方法和數(shù)值方法有機(jī)結(jié)合起來(lái)，形成一套從低速、亞聲速到超聲速再到高超聲速的完整體系，力求集系統(tǒng)性、實(shí)用性和先進(jìn)性于一身?！讹w行器空氣動(dòng)力特性分析與計(jì)算方法》適用于從事航空、航天飛行器設(shè)計(jì)、飛行力學(xué)等專(zhuān)業(yè)的本科生、研究生學(xué)習(xí)使用，亦可供其他有關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生和航空、航天工程技術(shù)人員參考。

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