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绪论 1

第1章 风洞实验设计 3

1.1 风洞实验设计 3

1.2 相似理论及其在风洞实验中的应用 7

1.2.1 相似定理 7

1.2.2 相似准则 8

1.2.3 相似定理 10

1.2.4 相似参数的导出 10

1.2.5 风洞实验常用的相似参数 11

1.2.6 完全模拟与部分模拟 13

1.2.7 自模性 15

1.3 误差理论及其在风洞实验中的应用 16

1.3.1 误差的基本概念 18

1.3.2 误差的基本特性和计算方法 21

1.3.3 风洞实验数据误差的计算 31

1.3.4 对风洞实验数据精确度的要求 40

2.1.1 飞机进气口和尾喷口的模拟 47

2.1 模型的几何外形模拟 47

第2章 风洞模型设计 47

2.1.2 飞行器表面突出物的模拟 50

2.1.3 缝隙的模拟 50

2.2 模型的尺寸及在风洞中的位置 52

2.2.1 模型的尺寸 52

2.2.2 模型在风洞中的位置 53

2.3 模型的强度、刚度及材料选择 53

2.3.1 模型的强度 53

2.3.2 模型的刚度 54

2.3.3 模型材料 55

2.4 模型结构 56

2.4.1 测力模型结构 56

2.4.2 压力分布测量模型结构 61

2.5 模型支架 63

2.5.1 腹部支撑支架 64

2.5.2 尾部支撑支架 68

2.5.3 其它模型支撑形式 70

2.6 模型的振动 71

2.7 模型的加工精度和表面粗糙度 75

2.7.1 国内低速风洞模型加工精度和表面粗糙度 75

2.7.2 国内高速风洞模型加工精度和表面粗糙度 76

2.7.3 国外风洞模型加工精度和表面粗糙度 78

2.8 模型外形不精确对实验数据的影响 80

2.8.1 模型加工和安装误差对实验数据的影响 80

2.8.2 模型表面粗糙度对实验数据的影响 87

2.8.3 模型变形对实验数据的影响 89

2.8.4 模型尾部放大对实验数据的影响 92

2.8.5 突出物的影响 93

2.8.6 测压孔的影响 95

第3章 风洞模型定常实验(Ⅰ) 97

3.1 全机测力实验 97

3.1.1 相似参数 97

3.1.2 实验方法 98

3.1.3 模型边界层的固定转捩 102

3.1.4 实验结果及其与飞行数据的比较 108

3.2.1 常规压力分布测量方法 114

3.2 压力分布测量 114

3.2.2 光学压力分布测量方法 117

3.2.3 实验结果及其与飞行数据的比较 121

3.3 翼型实验 122

3.3.1 实验方法 122

3.3.2 侧壁边界层的影响及修正 127

3.3.3 实验结果及其与飞行数据的比较 135

3.4 半模型实验 137

3.4.1 实验方法 138

3.4.2 缝隙的影响及其消除方法 146

3.4.3 半模型实验结果及其与全模型的比较 150

3.5 进气道实验 152

3.5.1 模型 152

3.5.2 气动特性测量 154

3.5.3 实验结果及其与飞行数据的比较 164

3.6 通气模型实验及溢流阻力、附加阻力测量 168

3.6.1 通气模型实验 169

3.6.2 附加阻力和溢流阻力测量 173

3.7 喷流实验 178

3.7.1 喷流对飞行器气动特性的影响 179

3.7.2 相似参数 179

3.7.3 模拟方法 184

3.7.4 喷流的温度影响及其修正 186

3.7.5 模型支架及其影响 192

3.7.6 实验结果及其与飞行数据的比较 194

3.8 大迎角(定常)实验 197

3.8.1 飞行器大迎角状态下的气动现象 198

3.8.2 实验方法 199

3.8.3 模型 205

3.8.4 模型支撑形式及其干扰 206

3.8.5 洞壁干扰 212

3.8.6 风洞实验结果及其与飞行数据的比较 215

3.9 地面效应实验 218

3.9.1 飞行器靠近地面飞行时的气流流动 218

3.9.2 地面效应的模拟 218

3.9.3 实验结果及其与飞行数据的比较 227

3.10 铰链力矩实验 229

3.10.1 铰链力矩的定义和实验方法 230

3.10.2 模型和天平 232

3.10.3 实验结果及其与飞行数据的比较 235

3.11 减速板实验 236

3.11.1 减速板的气动特性 237

3.11.2 减速板脉动压力特性测量 237

3.12 外挂物实验 241

3.12.1 实验方法 241

3.11.3 实验结果及其与飞行数据的比较 241

3.12.2 实验结果及其与飞行数据的比较 245

3.13 空速管实验 248

3.13.1 空速管的气动特性 249

3.13.2 实验方法 253

3.13.3 数据处理 254

3.13.4 实验结果及其与飞行数据的比较 256

3.14 迎角传感器实验 258

3.14.1 迎角传感器的工作原理 258

3.14.2 实验方法与数据处理 261

3.14.3 实验结果及其与飞行数据的比较 263

3.15.1 实验方法和数据处理 265

3.15 温度传感器实验 265

3.15.2 实验结果 267

3.16 雷达天线实验 268

3.16.1 模型和支撑 268

3.16.2 实验方法 268

3.16.3 数据处理和修正 272

3.16.4 实验结果及其与实物露天实测数据的比较 272

4.1.1 飞行器弹性变形对气动特性的影响 274

第4章 风洞模型定常实验(Ⅱ) 274

4.1 静弹性实验 274

4.1.2 相似参数 277

4.1.3 模型 278

4.1.4 实验方法 280

4.1.5 实验结果及其与飞行数据的比较 281

4.2 螺旋桨及螺旋桨飞机模型实验 284

4.2.1 相似参数 284

4.2.2 实验方法 285

4.2.3 模型 289

4.2.4 实验装置 290

4.2.5 实验数据修正 291

4.2.6 实验结果及其与飞行数据的比较 294

4.3 涡轮发动机动力模拟实验 295

4.3.1 模拟方法 297

4.3.2 引射器模型模拟器 299

4.3.3 涡轮动力模拟器 301

4.3.4 实验方法 302

4.3.5 实验结果 304

4.4 降落伞实验 305

4.4.1 相似参数 306

4.4.2 实验方法 306

4.4.3 模型和支撑装置 308

4.4.4 实验设备和仪器 310

4.4.5 实验结果及其修正 314

4.4.6 风洞实验结果与自由投放实验结果的比较 317

4.5.1 实验方法 319

4.5 弹射救生装置实验 319

4.5.2 实验结果 322

4.6 旋转弹实验 325

4.6.1 实验方法 325

4.6.2 模型 325

4.6.3 实验结果 327

4.7 马格努斯力实验 329

4.7.1 相似参数 330

4.7.3 模型 332

4.7.2 实验方法 332

4.7.4 天平 337

4.7.5 实验结果 338

4.8 旋转天平实验 340

4.8.1 旋转天平装置 340

4.8.2 相似参数 347

4.8.3 模型和支撑 348

4.8.4 实验方法和数据处理 350

4.8.5 洞壁和支架干扰 352

4.8.6 实验结果及其与飞行数据的比较 355

4.9.1 吹气特性及其对飞机气动性能的影响 361

4.9 吹(吸)气流动控制实验 361

4.9.2 相似参数 364

4.9.3 模型和实验装置 366

4.9.4 实验结果及其与飞行数据的比较 371

4.10 垂直/短距起落飞机实验 373

4.10.1 风洞实验的限制 374

4.10.2 模型 380

4.10.4 实验结果及其与飞行数据的比较 382

4.10.3 实验装置 382

4.11 直升机实验 384

4.11.1 相似参数 385

4.11.2 模型 387

4.11.3 直升机实验台 390

4.11.4 实验方法 393

4.11.5 洞壁干扰修正 394

4.11.6 实验结果及其与飞行数据的比较 395

4.12 大雨实验 398

4.12.1 大雨对飞机性能的影响 399

4.12.2 雨特性 400

4.12.3 相似参数 400

4.12.4 降雨模拟装置 402

4.12.5 模型和测量设备 403

4.12.6 实验结果 406

4.13 结冰实验 407

4.13.1 结冰对飞机气动特性的影响 407

4.13.2 结冰特性 408

4.13.3 相似参数 410

4.13.4 实验方法 412

4.13.5 结冰研究风洞 412

4.13.6 结冰模拟装置 413

4.13.7 实验结果 415

4.14 音爆实验 418

4.14.1 相似参数 419

4.14.2 模型 419

4.14.3 实验方法和实验装置 420

4.14.4 实验数据处理 422

4.14.5 实验结果及其与飞行数据的比较 425

4.15 航空声学实验 425

4.15.1 飞行器的声学问题 426

4.15.2 相似参数 426

4.15.3 航空声学风洞 427

4.15.4 模型和支撑 430

4.15.6 实验方法和数据处理 432

4.15.5 测量仪器 432

4.15.7 实验结果及其与飞行数据的比较 433

4.16 表面摩擦阻力测量 437

4.16.1 测量方法 438

4.16.2 测量结果 448

第5章 非定常实验 451

5.1 大迎角(非定常)实验 451

5.1.1 俯仰(偏航)振荡实验 451

5.1.2 摇滚实验 461

5.2.1 模型 467

5.2 非定常压力分布测量 467

5.2.2 动态压力传感器 469

5.2.3 实验方法 472

5.2.4 数据处理 474

5.2.5 测量结果及其与飞行数据的比较 479

5.2.6 风洞气流噪声对模型非定常压力测量结果的影响 481

5.3 颤振实验 484

5.3.1 相似参数 485

5.3.2 模型 487

5.3.3 模型的支撑方式 488

5.3.4 风洞和模型的防护 491

5.3.5 实验方法 491

5.3.6 实验结果 492

5.3.7 风洞实验数据的修正与使用及其与飞行数据的比较 494

5.4 嗡鸣实验 496

5.4.1 嗡鸣的类型 496

5.4.3 模型和支撑 498

5.4.2 相似参数 498

5.4.4 实验方法 499

5.4.5 实验结果 501

5.5 抖振实验 502

5.5.1 相似参数 503

5.5.2 模型和支撑 504

5.5.3 抖振边界测量 505

5.5.4 抖振深入特性测量 508

5.5.5 抖振载荷测量 511

5.5.6 抖振实验对风洞气流品质和对 Re 数的要求 512

5.5.7 实验结果及其与飞行数据的比较 514

5.6 动导数实验 518

5.6.1 相似参数 518

5.6.2 实验方法 519

5.6.3 模型和支撑 525

5.6.4 实验装置 528

5.6.5 实验结果及其影响因素 531

5.6.6 实验结果与飞行数据的比较 536

5.7.1 突风的产生 537

5.7 突风响应实验 537

5.7.2 实验方法 539

5.7.3 模型和支撑 539

5.7.4 实验结果及其与飞行数据的比较 541

5.8 地面风载实验 545

5.8.1 地面风载简述 545

5.8.2 相似参数 547

5.8.3 模型 548

5.8.4 实验方法 549

5.8.5 数据处理 552

5.8.6 实验结果 553

5.9 投放模型实验 555

5.9.1 相似参数 556

5.9.2 实验方法 561

5.9.3 模型和支架 562

5.9.4 实验装置 564

5.9.5 实验结果及其与飞行数据的比较 566

5.10.1 实验方法 568

5.10 捕获轨迹实验 568

5.9.6 外挂物投放轨迹品质的评价 568

5.10.2 模型和实验装置 569

5.10.3 实验结果及其与飞行数据的比较 573

5.10.4 捕获轨迹实验与动力相似模型实验的比较 578

5.11 风洞模型自由飞实验 579

5.11.1 相似参数 580

5.11.2 实验方法 580

5.11.3 模型 581

5.11.4 模型投放(发射)装置 583

5.11.5 数据记录及实验结果 586

5.12 尾旋实验 588

5.12.1 飞机的尾旋运动 589

5.12.2 立式风洞 592

5.12.3 相似参数 594

5.12.4 模型 595

5.12.5 实验结果及其与飞行数据的比较 595

参考文献 598

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