空天力学系列教材 飞行器气动设计PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1概述 1

1.1.1飞机的构成 1

1.1.2飞行器空气动力学与气动设计的任务 2

1.1.3飞行器气动设计的地位和作用 3

1.1.4飞行器气动设计的要求 6

1.1.5气动设计的内容 8

1.2飞行器发展历程简介 10

1.2.1第一个时期——飞行探索时期 10

1.2.2第二个时期——活塞时期 17

1.2.3第三个时期——喷气式飞机时期 23

1.2.4第四个时期——高超声速飞行时期 37

复习与思考 44

第2章 气体与流动的基本性质与描述 45

2.1气体流动基本规律 45

2.1.1空气的物理性质 45

2.1.2气体与流动的基本模型 48

2.2无黏流场的描述方法 53

2.2.1速度位方程 53

2.2.2线化位流方程 55

2.2.3压力系数 56

2.2.4几种带奇点的不可压位流 57

2.2.5无黏不可压缩流求解——奇点法 58

2.2.6儒科夫斯基升力定理 60

2.3流动的可压缩性模型 60

2.3.1简单处理模型 61

2.3.2小扰动线化理论 61

2.4黏性作用与流动分离 63

2.4.1附着流型被破坏的主要原因——黏性的相互作用 63

2.4.2三维流动分离 65

2.5适用于飞机的流动 67

复习与思考 67

第3章 翼型低速空气动力特性 68

3.1翼型概述 68

3.1.1翼型的几何参数 68

3.1.2翼型的发展与族系 70

3.2气动参数 77

3.3翼型低速流动的绕流图画 82

3.3.1翼型低速流动的绕流图画介绍 82

3.3.2翼型绕流的分离与失速 85

3.4翼型气动特性 87

3.5翼型低速流动的薄翼理论 89

3.5.1薄翼理论的思路 89

3.5.2薄翼理论的推导 89

3.5.3薄翼理论的气动特性公式 92

复习与思考 98

第4章 机翼低速和亚声速空气动力特性 99

4.1机翼及其低速气动模型 99

4.1.1机翼的几何参数 99

4.1.2机翼的低速绕流图画 101

4.1.3气动模型 103

4.2大展弦比直机翼的升力线理论 104

4.2.1诱导速度、升力和诱导阻力 104

4.2.2用于确定Г（z）的基本积分-微分方程 107

4.2.3椭圆形环量分布无扭转机翼的气动特性 108

4.2.4一般机翼环量沿展向的分布Г（z） 112

4.2.5一般无扭转直机翼的气动特性 114

4.3升力面理论 122

4.4大展弦比后掠机翼的低速气动特性 125

4.5小展弦比机翼的低速气动特性 132

4.5.1三角翼流动分析 132

4.5.2小展弦比机翼的流动分析 135

4.6亚声速可压流中机翼的气动特性 137

4.6.1普朗特-格劳特法则 138

4.6.2翼型的亚声速空气动力特性 140

4.6.3后掠翼的亚声速空气动力特性 141

复习与思考 142

第5章 超声速与跨声速翼型和机翼的空气动力特性 143

5.1薄翼型的绕流流动分析 143

5.1.1超声速薄翼绕流受力分析 143

5.1.2翼型的超声速绕流图画 144

5.2薄翼型超声速绕流的线化理论 145

5.2.1线化理论 146

5.2.2一级近似理论结果 147

5.2.3压力系数的叠加法 148

5.2.4线化理论薄翼型的空气动力特性 151

5.3机翼的超声速空气动力特性 157

5.3.1超声速三维流场的基本概念 157

5.3.2无限翼展斜置翼的超声速空气动力特性 161

5.3.3有限翼展薄机翼的超声速绕流 164

5.4跨声速流动与临界参数 165

5.5跨声速绕流的流动特征 168

5.5.1翼型的跨声速绕流 168

5.5.2超临界翼型 171

5.5.3翼型主要几何参数对气动特性的影响 172

5.6跨声速机翼的空气动力特征 173

复习与思考 177

第6章 飞机气动布局初步设计 178

6.1飞机技术指标分析 178

6.1.1典型任务剖面 178

6.1.2概念设计与方案论证中的技术要求分析 180

6.2飞机气动布局介绍与选择 186

6.2.1常规布局 187

6.2.2无尾布局 189

6.2.3鸭式布局 193

6.2.4三翼面布局 196

6.2.5飞翼布局 197

6.2.6典型类型飞机的气动布局 199

6.3飞机初始总体参数的选择 200

6.3.1飞机的主要总体参数 200

6.3.2初步重量估算 202

6.3.3飞机的气动特性估算 205

6.3.4确定飞机推重比，选择发动机 210

6.3.5确定飞机的翼载 215

复习与思考 219

第7章 飞机部件的气动设计 220

7.1翼型与机翼的选择与设计 220

7.1.1翼型特性与飞机性能的关系 220

7.1.2翼型基本技术指标的确定 221

7.1.3翼型的选择考虑 224

7.1.4机翼的气动设计原则 227

7.2机身设计 231

7.2.1机身主要几何外形设计 232

7.2.2前机身外形设计 234

7.2.3后机身外形设计 240

7.2.4面积律修型 241

7.2.5翼身融合体的气动设计 243

7.2.6翼身整流 246

7.3变后掠机翼 246

7.3.1变后掠机翼发展概况 247

7.3.2变后掠机翼的气动特性 248

7.3.3变后掠机翼的设计 250

7.4机翼的增升装置 254

7.4.1后缘增升装置 255

7.4.2前缘增升装置 256

7.4.3增升装置的气动设计 258

7.4.4涡流发生器 260

7.4.5动力增升装置 261

7.5副翼及横向操纵面 262

7.5.1飞机的稳定性和操纵性 262

7.5.2横向操纵面的设计要求 263

7.5.3横向操纵面形式的选择 263

7.5.4副翼与襟副翼 263

7.5.5扰流片和差动平尾 264

7.6减速板的气动设计 265

7.6.1设计要求 266

7.6.2设计原则 266

7.7保证纵向稳定性和操纵性的气动力布局 266

7.7.1纵向操纵面的设计要求 267

7.7.2纵向操纵面形式的选择 267

7.7.3平尾设计 267

7.7.4升降舵设计 270

7.8保证航向稳定性和操纵性的气动力布局 271

7.8.1航向操纵面的设计要求 271

7.8.2航向操纵面形式的选择 271

7.8.3垂尾 272

7.8.4方向舵 273

7.8.5腹鳍 273

7.9考虑隐身影响的气动设计 274

7.9.1基本概念 274

7.9.2外形隐身设计的基本原则 277

7.9.3外形隐身要求对气动布局及部件的影响 280

复习与思考 282

第8章 高超声速飞行器气动设计 283

8.1高超声速流动的主要特征 283

8.2高超声速飞行器气动特性计算方法介绍 286

8.2.1高超声速无黏流动计算方法 287

8.2.2高超声速边界层理论简介 292

8.3高超声速飞行器气动设计的特点与要求 293

8.3.1高超声速飞行器气动设计的特点 293

8.3.2高超声速飞行器对气动性能的要求 293

8.4高超声速飞行器气动设计 295

8.4.1弹道式再入飞行器的气动设计 296

8.4.2飞船返回舱的气动设计 298

8.4.3航天飞机的气动设计 302

复习与思考 305

参考文献 306

附录 307

附录A 标准大气表 307

附录B 布雷盖方程的推导 309

附录C 飞机的翼型及机翼数据 311

附录D 飞机的前、后缘增升装置形式 314

附录E 飞机动力增升装置简介 316

附录F 飞机副翼的几何数据 318

附录G 飞机绕流片的几何数据 319

附录H 飞机平尾和升降舵的几何数据 320

附录I 飞机垂尾和方向舵的几何数据 322

附录J 本书符号表 324