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目录 1

主要符号表 1

第一章　基本理论 1

1.1 基本方程 1

1.1.1 连续方程 1

1.1.1.1　连续方程的一般形式 1

1.1.1.2　定常流连续方程 1

1.1.1.3　直角坐标连续方程 1

1.1.2 动量方程 2

1.1.2.1　动量方程的一般形式 2

1.1.2.2　欧拉方程 3

1.1.2.3　粘性流运动方程 4

1.1.3 动量矩方程 5

1.1.4 能量方程 6

1.1.4.1　一维管流的能量方程 6

1.1.4.2　一般形式的能量方程 7

1.1.5 气动函数 7

1.1.5.1　音速 7

1.1.5.2　马赫线、马赫锥、速度系数 8

1.1.5.3　气动函数简介 8

1.2　超音速流动 9

1.2.1 二维超音速普朗特-迈耶流动和特征线法 9

1.2.2 轴对称超音速势流的特征线法 12

1.2.3.1　二维平面激波 13

1.2.3 激波 13

1.2.3.2　圆锥激波 14

1.2.4 二维有旋超音速流（包括轴对称流）的特征线法 15

1.2.5 管内超音速流 15

1.3　粘性流体力学基本知识 18

1.3.1 基本概念 18

1.3.2 附面层 19

1.3.2.1　引言 19

1.3.2.2　附面层位移厚度和动量损失厚度 20

1.3.2.3　附面层动量积分关系 21

1.3.2.4　表面摩擦阻力和管道损失 21

1.3.3 尾迹 23

1.3.2.5　分离流 23

1.3.4　粘性混合（射流） 24

1.3.5 附壁效应 24

1.4　空气动力系数 24

1.5　基本的相似准则 26

参考文献 27

第二章　超音速进气道 28

2.1　概述 28

2.1.1 进气道特性参数 28

2.1.1.1　流量系数及换算流量 28

2.1.1.2　总压恢复系数 29

2.1.1.3　阻力系数 29

2.1.1.4　畸变指数 30

2.1.2 超音速进气道的型式 31

2.1.1.5　稳定性裕度 31

2.1.2.1　皮托式进气道 32

2.1.2.2　外压式进气道 33

2.1.2.3　内压式进气道 34

2.1.2.4　混压式进气道 38

2.2　超音速进气道的激波损失及波系选择 39

2.2.1 激波损失的计算 39

2.2.2 最佳波系的奥斯瓦梯许理论简介 40

2.2.3 给定气流总折角下的最佳波系 44

2.2.4 轴对称流中的最佳波系 60

2.2.5　有内收缩的情况 61

2.3.2　侧面皮托式进气道 65

2.3.2.1　不可压流的趋近损失和扩压器损失 65

2.3.1 皮托式进气道 65

2.3　超音速进气道中的其它损失 65

2.3.2.2　趋近和扩压器损失的压缩性修正 67

2.3.2.3　入口前的流动性质 68

2.3.2.4　分离压强系数 69

2.3.2.5　分离对进气道总压恢复的影响 70

2.3.2.6　正激波分叉引起的总压损失变化 72

2.3.3 外压式进气道中的干扰损失 72

2.3.4 轴对称进气道中折转损失的经验分析 73

2.3.4.1　全捕获流量柱形外罩的折转损失 73

2.3.4.2　压缩面肩部圆角的影响 75

2.3.4.3　非全捕获流量时柱形外罩进气道的折转损失 75

2.4.1 附加阻力及溢流阻力的概念 79

2.4 超音速进气道的附加阻力 79

2.4.2　超音速溢流附加阻力的计算 80

2.4.2.1　二维进气道 80

2.4.2.2　单锥进气道 80

2.4.2.4　楔形进气道的侧向溢流修正 80

2.4.2.3　双锥进气道 81

2.4.3 亚音速溢流阻力的计算 90

2.4.3.1　薄壁柱形外罩的溢流阻力 90

2.4.3.2　超音速皮托式进气道 91

2.4.3.3　外压式进气道 94

2.4.4 离体激波位置的近似确定 96

2.4.4.1　皮托式进气道 96

2.4.4.2　二波系外压式进气道 99

2.5　超音速进气道的外罩压阻 101

2.5.1 轴对称尖唇外罩 101

2.5.2 二维尖唇外罩 106

2.5.3　钝唇外罩 106

2.6　超音速进气道-发动机流量匹配 108

2.6.1 发动机需要的流量 108

2.6.2 进气道的特性曲线 110

2.6.3 不可调混压式进气道的速度特性 112

2.6.4 进气道临界流量的计算 114

2.6.5 进气道-发动机匹配分析 115

2.6.5.1　进气道-发动机共同工作点的确定 115

2.6.5.2　进气道调节规律的确定 115

2.7.1 设计点的选取及设计要求 118

2.7　超音速进气道设计及参数选择原则 118

2.7.2　进口波系的配置 119

2.7.3 进口面积Ac的选取 121

2.7.4　进气道喉道的设计 122

2.8　二维和轴对称超音速进气道流场的数值计算方法 123

2.8.1 锥形流场的计算 123

2.8.1.1　泰勒-马考尔方法 123

2.8.1.2　直线法 124

2.8.2 二维及轴对称流的特征线法 127

2.8.2.1　数值计算步骤 128

2.8.2.2　双锥进气道计算举例 132

2.8.3.1　基本方程及其变换 133

2.8.3 有迎角时双锥进气道的超音速流场计算 133

2.8.3.2　次激波后流场初始截面的计算 136

2.9 飞行姿态及气动布局对进气道起动特性的影响 141

2.9.1 迎角和侧滑角对单独进气道的影响 141

2.9.1.1　皮托式进气道 141

2.9.1.2　二维楔压缩面进气道 141

2.9.1.3　圆锥压缩面进气道 143

2.9.2 布局型式对进气道性能的影响 145

2.9.3　前机身形状对进气道性能的影响 149

参考文献 150

3.1.2　机身侧面进气道 152

3.1.1 机身头部进气道 152

3.1　布局型式 152

第三章　亚音速进气道 152

3.1.3　机身腹部进气道 153

3.2　进口参数设计 154

3.2.1 设计点选取 154

3.2.2　进口形状 154

3.2.3　进口面积的确定 155

3.2.3.1　最佳速度比的确定 155

3.2.3.2　进口面积的确定 158

3.2.4　唇口设计 158

3.2.4.1　1/4椭圆型线的圆筒形进气道 159

3.2.4.2　NACA-1系列外形圆筒进气道 160

3.2.4.3　临界马赫数的确定 163

3.3 内管道参数选择 171

3.3.1 喉道设计 171

3.3.1.1　喉道马赫数 171

3.3.1.2　喉道面积及Mth的校核 171

3.3.1.3　唇口收缩比及速度分布 172

3.3.2 内管道设计 172

3.3.2.1　一般设计原则 172

3.3.2.2　面积分布规律 173

3.4　附加阻力 175

3.4.1 附加阻力的计算 175

3.4.2 附加阻力的修正 177

3.5　亚音速进气道的总压恢复 179

3.5.1.1　唇口损失的计算方法 180

3.5.1.2　尖唇情况 180

3.5.1 唇口损失的确定 180

3.5.1.3　圆唇情况 181

3.5.1.4　低速唇口损失计算步骤 182

3.5.2 内管道损失计算——损失系数法 183

3.5.2.1　管道损失分析 183

3.5.2.2　管道各段损失的确定 183

3.5.2.3　内管道总损失的确定 184

3.5.2.4 亚音速扩压器的损失 184

3.5.2.6　变截面直管的损失 187

3.5.2.7　弯管的损失 187

3.5.2.10　管道损失的压缩性修正 188

3.5.2.9　亚音速内管道损失系数对进气道总压恢复的影响 188

3.5.2.8　滤网的损失 188

3.5.2.5　横截面形状对损失的影响 189

3.5.2.11　内管道损失的计算步骤 190

3.6　S形管道流动分析 190

3.6.1 基本流动现象及分析 190

3.6.2　S形管道设计方法 193

3.6.3 附面层控制 194

3.6.3.1　附面层泄除 194

3.6.3.2　向附面层内加动能 194

3.6.4 用位流摄动法近似计算S形管道 195

参考文献 196

第四章　进气道不稳定工作、附面层控制与畸变 199

4.1　进气道的非定常流动及不稳定工作状态 199

4.1.1 亚音速飞行状态下的非定常流 199

4.1.2　双管道的不稳定工作 203

4.1.3 超音速飞行状态下的非定常流 205

4.1.3.1　概述 205

4.1.3.2　进气道喘振 206

4.1.3.3　超临界正激波振荡 212

4.1.4 避免进气道喘振的方法 212

4.2　进气道附面层及其控制 214

4.2.1 附面层对进气道工作性能的影响 214

4.2.2 机身附面层 216

4.2.2.1　机身附面层厚度的估算 216

4.2.2.2　机身附面层的排除 217

4.2.3 压缩面上的附面层 222

4.2.3.1　外压式进气道附面层泄除 222

4.2.3.2　混压式进气道附面层泄除 224

4.2.3.3　附面层泄除阻力 226

4.2.3.4　泄除系统几何形状的选择 229

4.2.3.5　附面层吹除 232

4.2.4　旋涡发生器 234

4.2.5　进气道的激波-附面层干扰 237

4.3　进气道畸变 241

4.3.1 引言 241

4.3.2 畸变指标 243

4.3.2.1　稳态畸变指标 243

4.3.2.2　动态畸变指标 246

4.3.3 稳态畸变对发动机稳定性的影响 247

4.3.3.1　稳态畸变对发动机稳定性影响的实验结果 247

4.3.3.2　平行压气机理论 248

4.3.3.3　动态响应及修正 250

4.3.4.1 稳态畸变-压强脉动分析 252

4.3.4.2　瞬态畸变分析 252

4.3.4 动态畸变对发动机稳定性的影响 252

4.3.5　进气道旋流 258

参考文献 260

第五章　进气道控制和控制系统 264

5.1 引言 264

5.2　影响进气道与发动机流量匹配的因素 264

5.2.1 发动机工作状态对进气道与发动机匹配的影响 264

5.2.2 飞行马赫数变化对进气道与发动机匹配的影响 264

5.3　可调几何形状进气道 265

5.3.1 矩形进气道 265

5.2.4 迎角、侧滑角对进气道与发动机匹配的影响 265

5.2.3 温度变化对进气道与发动机匹配的影响 265

5.3.1.1　斜板 266

5.3.1.2　旁路环或旁路门 267

5.3.2　轴对称进气道 272

5.3.2.1　可调中心锥 272

5.3.2.2　旁路环、旁路门和放气门 272

5.3.3 矩形与轴对称进气道的对比 272

5.4　进气道控制系统 273

5.4.1 闭环系统与开环系统 273

5.4.2　进气道控制系统选择时应考虑的因素 274

5.5.1 马赫数M∞控制方案 278

5.5　进气道的控制方案 278

5.5.2　πk控制方案 279

5.5.3 数字计算机控制方案 280

5.5.4 混压式进气道闭环控制方案 281

5.6　进气道控制系统部件 284

5.6.1 传感器 284

5.6.1.1　压力传感器 284

5.6.1.2　位移传感器 285

5.6.2 电液伺服阀 285

5.6.3 用于进气道控制系统的计算机 287

5.6.4　联动装置 289

5.6.4.1　动力联动装置 289

5.7.1.1　误差分析的步骤 290

5.7.1.2　控制系统的误差分析 290

5.6.4.2　随动联动装置 290

5.7.1 误差分析 290

5.7　系统误差分析与误差分配 290

5.7.1.3　误差分析实例 291

5.7.2　误差分配 293

参考文献 293

第六章　排气喷管 294

6.1 前言 294

6.2　气体动力学公式的一些摘引 294

6.3　排气喷管的基本性能 296

6.3.1 理论性能 296

6.3.1.1　收敛喷管的推力参数 296

6.3.1.2　收敛-扩张喷管的流量参数和推力参数 299

6.3.2 喷管的实际性能 304

6.4　收敛喷管和收敛-扩张喷管 307

6.4.1 收敛喷管 307

6.4.1.1 引言 307

6.4.1.2　收敛喷管的流量系数Cd 307

6.4.1.3　收敛喷管气动载荷的估算 312

6.4.2 收敛-扩张喷管 312

6.4.2.1 引言 312

6.4.2.2　收敛-扩张喷管方案及主要几何参数 313

6.4.2.3　收敛-扩张喷管的性能参数 313

6.4.2.4　收敛-扩张喷管膨胀工况下气流的分离 319

6.4.2.5　收敛-扩张喷管的漏气损失和冷却损失 321

6.4.2.6　收敛-扩张喷管的气动载荷计算 324

6.4.2.7　收敛-扩张喷管的设计 325

6.5　塞式喷管 328

6.5.1　塞式喷管的工作 328

6.5.1.1　完全内膨胀塞式喷管 328

6.5.1.2　完全外膨胀塞式喷管 329

6.5.1.3　混合膨胀塞式喷管 329

6.5.2　塞式喷管的特性 329

6.5.3　塞式喷管主要几何参数对其性能的影响 331

6.5.4 塞式喷管的设计 332

6.6　非轴对称喷管和矩形喷管 333

6.6.1 非轴对称喷管和矩形喷管方案 334

6.6.3 矩形收敛-扩张喷管内特性的估算 335

6.6.2 矩形喷管的主要特征参数 335

6.6.4 矩形收敛-扩张喷管的内特性 336

6.6.5　矩形喷管装置性能 340

6.6.6 矩形喷管红外辐射特性 341

6.7　反推力装置 342

6.7.1 反推力装置类型 342

6.7.2　反推力装置气动设计 344

6.7.2.1　换向器内的气体流动 344

6.7.2.2　反推力装置的设计参数 345

6.7.3　反推力装置性能 348

6.8 推力转向装置类型及性能 350

6.8.1 轴对称推力转向喷管 350

6.8.2　上翼面喷气技术 351

6.8.3 矩形非对称推力转向喷管 352

6.8.3.1　收敛-扩张喷管 352

6.8.3.2　单边膨胀斜板形喷管 353

6.8.3.3　楔形喷管推力转向 353

6.9　排气喷管试验技术 357

6.9.1 排气喷管试验的基本要求 357

6.9.2　排气喷管试验设备 357

6.9.3 喷管的推力测量 358

6.9.4　地面试验数据的换算 359

参考文献 361

第七章 引射喷管和引射增力装置 365

7.1 引射喷管的物性 365

7.1.1 引射喷管中的流动特征 365

7.1.2 引射喷管的推力和抽吸特性 366

7.2　引射喷管的试验结果 370

7.3　引射喷管的几何参数对其性能的影响 377

7.3.1 收敛-扩张形引射喷管的几何参数对其性能的影响 377

7.3.1.1　引射喷管几何喉道间距比？和直径比？ 377

7.3.1.2　引射喷管扩张角β 380

7.3.1.3 引射喷管出口直径比？ 382

7.3.2 收敛形和圆筒形引射喷管的几何参数对其性能的影响 384

7.4 引射喷管的性能特性计算 387

7.4.1　概述 387

7.4.2 一维复合可压流法计算引射喷管的性能 388

7.4.3 一维流法计算引射喷管的性能 395

7.4.3.1　主流和次流的参数计算 396

7.4.3.2　粘性影响的修正 397

7.4.4 特征线法计算超音速引射喷管的性能特性 401

7.4.4.1　音速线的计算 401

7.4.4.2　非粘性主流和次流流场的计算 402

7.4.4.3　粘性影响的修正 403

7.4.4.4　推力特性和抽吸特性的计算 404

7.5 引射喷管中气流的分离和气动稳定性问题 406

7.5.1 引射喷管中气流的分离 406

7.5.2 喷管中流动的稳定性问题 410

7.6　外流对引射喷管性能的影响 414

7.7　引射喷管的调节 422

7.7.1 机械式可调节引射喷管 423

7.7.2 气动定位式引射喷管 426

7.7.3 辅助进气门式引射喷管 429

7.7.4 可调节引射喷管的安装性能 434

7.8　引射增力装置 441

7.8.1 引射增力装置性能参数 441

7.8.2 提高引射增力装置性能的措施 446

7.8.3 外流对引射增力装置性能的影响 448

7.8.4 引射增力装置在飞行器上的应用 452

参考文献 455

8.1.1 次流的定义 460

8.1.2 次流的用途 460

8.1.3 次流的引入途径 460

8.1 引言 460

第八章　次流系统 460

8.2　发动机舱冷却 461

8.2.1　冷却型式 461

8.2.2　结构温度 461

8.3　次流与进气道性能的匹配 462

8.4　次流与喷管性能的影响 463

8.4.1 次流对喷管性能的影响 463

8.4.2 发动机舱的压强、破坏载荷和卸压系统 464

8.4.3 排气口 466

8.5　次流系统的设计计算 472

8.5.1 次流系统设计和流动假设 473

8.5.2　向机体外排气的次流系统计算方法 474

8.5.3 气流通过隔舱从引射喷管排出的次流量计算方法 476

8.6.1 进气口型式及其特点 481

8.6　进气口性能计算 481

8.6.2　头部进气口的设计和性能计算 483

8.6.3 淹没式风斗进气口的设计和性能计算 486

8.6.4 淹没式进气口及阻力系统计算实例 498

8.6.5　冲压风斗的设计计算分析 502

8.6.6 多孔板的设计和性能计算 504

8.6.7　平滑槽进气口的设计和性能计算 507

8.7 主要冷却部件的阻力 517

8.7.1 散热器的阻力 517

8.7.1.1　散热器的型式 517

8.7.1.2　散热器阻力的估算 517

8.7.3　附面层泄除阻力 521

8.7.2　辅助装置的冷却阻力 521

8.7.4 附面层分流器的阻力估算 523

8.7.4.1　尺寸考虑 523

8.7.4.2　阻力的估算 526

8.7.5　旁路门阻力 529

8.7.6　隔网阻力 529

参考文献 530

第九章　进排气系统与飞机各部分的干扰 533

9.1 引言 533

9.2　进气道与飞机的相互干扰 533

9.2.1　进气道安装型式的效果举例 533

9.2.1.1　各种安装型式进气道的进口流场 533

9.2.1.2　喉部流动性能 535

9.2.1.3　进气道出口流动性能 536

9.2.1.4　背部进气道 540

9.2.2　机身外形对进气道流动的影响 547

9.2.2.1　对进气道进口流场的影响 547

9.2.2.2　对进气道喉部流场的影响 549

9.2.2.3　对进气道出口流场的影响 551

9.2.3　前缘边条对进气道性能的影响 553

9.2.4 武器发射对进气道性能的影响 560

9.2.5 飞机外形对进气道稳定工作的影响及其判定准则 563

9.2.6 进气道升力涡和溢流涡 565

9.2.7 推力-阻力核算系统 565

9.2.7.1　引言 565

9.2.7.2　气动参考状态 567

9.2.7.3　参考工作状态 568

9.2.7.4　飞机-推进系统作用力的划分 570

9.2.8　发动机短舱 572

9.3　排气系统与后体的相互干扰 572

9.3.1 后体的阻力 572

9.3.1.1　引言 572

9.3.1.2　无喷流时后体阻力系数的计算 573

9.3.1.3　有喷流时后体阻力系数的计算 579

9.3.1.4　后体阻力的风洞模型试验 603

9.3.2 喷流对附近翼面的干扰效应 607

9.3.2.1　喷流对水平尾翼和后体的干扰效应 607

9.3.2.2　喷流对机翼的干扰效应 609

参考文献 611

名词索引 613