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绪论 1

0.1 空气动力学研究的基本任务 1

0.2 空气动力学发展概述 1

0.3 空气动力学分类 2

0.4 空气动力学研究方法 3

0.5 我国空气动力学研究发展概述 4

第一章 流体介质 5

1.1 连续介质假设 5

1.2 流体的密度、压强和温度 6

1.2.1 流体内部一点处的密度 6

1.2.2 理想流体中一点处的压强各向同性 7

1.2.3 完全气体的状态方程 8

1.3 气体的压缩性、粘性和传热性 8

1.3.1 压缩性 8

1.3.2 粘性 9

1.3.3 传热性 11

1.4 流体的模型化 11

1.4.1 理想流体 11

1.4.2 不可压流体 12

1.4.3 绝热流体 12

1.5 标准大气 13

1.5.1 大气的分层 13

1.5.2 密度、温度和压强随高度的变化 14

1.5.3 标准大气 16

习题 17

第二章 流体运动学和动力学基础 18

2.1 流场 18

2.1.1 流场及其描述方法 18

2.1.2 迹线、流线和流管 19

2.2 流体微团运动的分析 21

2.2.1 微团运动的分析 21

2.2.2 散度、旋度和速度位 23

2.3 连续方程和流函数 26

2.3.1 连续方程 26

2.3.2 流函数 27

2.4 旋涡运动 31

2.4.1 涡线、涡管及旋涡强度 31

2.4.2 速度环量；斯托克斯定理 32

2.4.3 直线涡的诱导速度及毕奥-萨瓦定律 34

2.4.4 海姆霍兹旋涡定理 36

2.5 欧拉运动方程及其积分 36

2.5.1 欧拉运动方程 37

2.5.2 伯努利方程 39

2.6 流体力学中的动量定理 42

2.6.1 动量定理的一般原理 42

2.6.2 动量定理的例子 44

习题 46

第三章 不可压理想流体绕物体的流动 49

3.1 不可压理想流体的无旋运动 49

3.1.1 基本方程和边界条件 49

3.1.2 流动的叠加 51

3.2 不可压位流流动叠加举例 52

3.2.1 直匀流、点源和点涡 52

3.2.2 直匀流中的点源 54

3.2.3 等强度的点源和点汇——偶极子 56

3.3 绕圆柱的无环量和有环量流动 58

3.3.1 绕圆柱的无环量流动 58

3.3.2 绕圆柱的有环量流动；库塔-儒可夫斯基定理 60

3.4 二维对称物体绕流的数值解 63

习题 65

第四章 低速附面层 67

4.1 附面层概念 67

4.1.1 粘性流体和理想流体 67

4.1.2 层流和紊流 68

4.1.3 附面层内沿物面法线方向压强不变 70

4.1.4 附面层的厚度 71

4.2 附面层微分方程 73

4.2.1 附面层微分方程的推导 73

4.2.2 附面层微分方程的数值解 74

4.3 卡门动量积分关系式 81

4.3.1 卡门动量积分关系式的推导 81

4.3.2 卡门动量积分关系式的应用 83

4.4 低速平板附面层及摩擦阻力计算 88

4.4.1 平板层流附面层 89

4.4.2 平板紊流附面层 91

4.4.3 平板混合附面层 93

4.5 附面层的分离 94

4.5.1 附面层的分离 94

4.5.2 流动状态对分离的影响 95

4.5.3 分离与压差阻力 96

习题 96

第五章 低速翼型的气动特性 98

5.1 翼型的几何参数 98

5.1.1 几何弦长b 98

5.1.2 翼型表面无量纲坐标 98

5.1.3 弯度分布函数？；相对弯度？；最大弯度位置？ 99

5.1.4 厚度分布函数？；相对厚度？；最大厚度位置？ 99

5.1.5 前缘半径rL，后缘角τ 99

5.1.6 常用低速翼型编号法 99

5.2 翼型空气动力系数 100

5.2.1 翼型的迎角和空气动力 100

5.2.2 翼型空气动力系数 101

5.3 低速翼型气动特性概述 101

5.3.1 绕流图画 101

5.3.2 翼型气动力系数随迎角a变化曲线 102

5.4 库塔-儒可夫斯基后缘条件；环量的确定 103

5.4.1 库塔-儒可夫斯基后缘条件 103

5.4.2 环量的产生和后缘条件的关系 105

5.5 任意翼型位流解法 105

5.5.1 保角变换法 106

5.5.2 绕翼型位流的数值计算法——面元法 107

5.6 薄翼型理论 111

5.6.1 流动的分解 111

5.6.2 迎角-弯度问题 113

5.6.3 厚度问题的解 120

5.7 厚翼型理论 121

5.7.1 对称厚翼型无升力流的数值计算法 121

5.7.2 任意厚翼型有升力时的数值计算法 123

5.8 实用低速翼型的气动特性 124

5.8.1 翼型表面压强分布Cp（？） 124

5.8.2 翼型升力特性 124

5.8.3 翼型纵向力矩特性 125

5.8.4 压心位置？和焦点位置？ 125

5.8.5 翼型阻力特性和极曲线 127

附录 In＝∫πσcosnθdθ/cosθ－cosθ1＝πsinnθ1/sinθ1的证明 128

习题 129

第六章 机翼低速气动特性 132

6.1 机翼的几何参数 132

6.1.1 平面形状和平面几何参数 132

6.1.2 几何扭转角？ 133

6.1.3 上（下）反角ψ 134

6.2 机翼的空气动力系数 134

6.3 大展弦比直机翼的气动特性 134

6.3.1 绕流流态及其特点分析 135

6.3.2 气动模型和升力线假设 136

6.3.3 升力线理论 136

6.3.4 大展弦比直机翼的失速特性 151

6.4 后掠翼的低速气动特性 152

6.4.1 无限翼展斜置翼的气动特性 152

6.4.2 后掠翼的流态和载荷特性 154

6.4.3 升力面理论 154

6.4.4 梯形后掠翼的升力面理论解 162

6.5 小展弦比机翼的低速气动特性 163

6.5.1 小展弦比机翼的绕流特点 163

6.5.2 计算三角翼气动特性的“前缘吸力比拟”法 164

6.6 机翼低速气动特性的工程计算 167

6.6.1 剖面升力系数展向分布Cy（z） 167

6.6.2 升力特性 169

6.6.3 纵向力矩特性 170

6.6.4 阻力特性 171

附录 小展弦比锐前缘三角翼Cyp和Cyv公式的推导 173

习题 174

第七章 高速可压流动 177

7.1 热力学基础知识 177

7.1.1 完全气体假设；状态方程；内能和焓 177

7.1.2 热力学第一定律 178

7.1.3 热力学第二定律 179

7.2 音速和马赫数 180

7.2.1 微弱扰动在介质中的传播速度——音速 180

7.2.2 马赫数M及其物理意义 181

7.3 高速一维定常流 182

7.3.1 一维定常绝热流的能量方程 182

7.3.2 一维定常绝热流参数间的基本关系式 183

7.4 小扰动影响区的划分；马赫锥 188

7.5 马赫波 189

7.6 膨胀波 190

7.6.1 膨胀波前后参数变化与外折角关系式 191

7.6.2 超音速气流绕小外折角的近似关系式 192

7.7 激波 194

7.7.1 正激波 195

7.7.2 平面斜激波 197

7.7.3 圆锥激波 202

7.8 高速可压流附面层 204

7.8.1 温度附面层和层内温度分布 204

7.8.2 绝热壁面的恢复温度及复温因子 205

7.8.3 可压流中平板摩阻系数的计算 206

7.8.4 壁面热流密度qw的计算 209

7.9 激波与附面层相互干扰 209

习题 210

第八章 亚音速翼型和机翼的气动特性 213

8.1 亚音速可压流中绕翼型流动的特点 213

8.2 定常理想可压流速度位方程 214

8.3 小扰动线化理论 215

8.3.1 速度位方程的线化 215

8.3.2 压强系数的线化 216

8.3.3 边界条件的线化 217

8.4 亚音速可压流中薄翼型的气动特性 218

8.4.1 绕波形壁面的二维亚音速流动 218

8.4.2 亚音速可压流薄翼型的气动特性 220

8.5 亚音速薄机翼的气动特性及M∞数对气动特性的影响 223

8.5.1 相应机翼形状之间的变换 223

8.5.2 亚音速薄机翼的升力和俯仰力矩特性 223

8.5.3 亚音速流时M∞数对机翼空气动力特性的影响 228

习题 230

第九章 超音速和跨音速机翼的气动特性 232

9.1 超音速薄翼型的绕流和近似理论 232

9.1.1 超音速薄翼型绕流的特点 232

9.1.2 薄翼型超音速气动特性的一级近似理论 235

9.1.3 超音速翼型二级近似理论简述 246

9.2 无限翼展斜置翼的超音速气动特性 247

9.3 薄机翼超音速绕流的基本概念 249

9.3.1 前、后马赫锥概念 249

9.3.2 前缘、后缘和侧缘 250

9.3.3 二维流区与三维流区 251

9.3.4 有限翼展薄机翼的超音速绕流特性 252

9.3.5 锥型流场概念 253

9.4 超音速源（汇）强度的确定和零迎角厚度机翼超音速绕流时的压强分布 254

9.4.1 超音速线化方程基本解和源（汇）强度的确定 254

9.4.2 等剖面斜率的零迎角三角翼在超音速绕流时的压强分布 257

9.5 典型平面形状机翼的超音速气动特性 259

9.5.1 典型平面形状机翼的压强分布 259

9.5.2 超音速流中矩形平板机翼与三角形平板机翼的升力特性和俯仰力矩特性 261

9.5.3 机翼的超音速阻力特性 264

9.6 机翼的跨音速气动特性 271

9.6.1 翼型的临界马赫数 271

9.6.2 薄翼型的跨音速绕流图画；翼型气动特性随M∞数的变化 272

9.6.3 机翼主要几何参数对跨音速气动特性的影响 275

9.6.4 跨音速机翼气动特性的相似参数 276

9.6.5 一种适用于跨音速流的超临界翼型 277

习题 278

第十章 细长旋成体的气动特性 280

10.1 旋成体的几何参数及其绕流图画 280

10.1.1 旋成体的几何参数 280

10.1.2 绕旋成体的流动图画 281

10.2 柱坐标系下的线化位流方程；边界条件和压强系数 282

10.2.1 柱坐标系下的线化位流方程 282

10.2.2 物面边界条件和压强系数 282

10.3 细长旋成体线化位流方程基本解 283

10.3.1 轴对称流基本解 283

10.3.2 小迎角横向流动基本解 285

10.4 超音速流动中旋成体多项式数值解法 287

10.4.1 旋成体轴对称超音速流动 287

10.4.2 有迎角时绕旋成体的超音速流动 290

10.5 细长旋成体理论 290

10.5.1 轴对称流中细长旋成体的压强分布 291

10.5.2 小迎角绕流时细长旋成体表面的压强分布 295

10.5.3 细长旋成体的气动特性 297

10.6 超音速旋成体的空气动力最有利形状 302

10.6.1 用类比法解细长旋成体的零升波阻 302

10.6.2 对无收缩尾部给定SM/L2头时旋成体的最有利形状——Kármán旋成体 304

10.6.3 对尖头尖尾给定V/L3时旋成体的最有利形状——Sears-Haack旋成体 305

10.7 大迎角绕流时旋成体横流理论 306

习题 308

第十一章 机翼-机身-尾翼组合体的气动特性 310

11.1 机翼-机身-尾翼组合体的几何参数 310

11.2 翼身组合体气动干扰的基本概念 312

11.2.1 机身对机翼的干扰 312

11.2.2 机翼对机身的干扰 313

11.2.3 翼身组合体的升力组成 313

11.3 对称面内不可压流绕翼身组合体的升力 314

11.4 细长体位流理论 315

11.4.1 横向流动扰动速度位 315

11.4.2 平板机翼-圆柱机身组合体的载荷系数 317

11.4.3 细长体理论应用举例 319

11.5 非小展弦比平板翼-圆柱机身组合体气动特性的工程估算法 323

11.5.1 翼身组合体的升力特性 323

11.5.2 翼身组合体压力中心的确定 326

11.6 翼身组合体对水平尾翼的干扰；升降舵不偏时水平尾翼的升力 327

11.6.1 单独机翼和翼身组合体对平尾的干扰 328

11.6.2 升降舵不偏时平尾机身组合体的升力 334

11.7 机翼-机身-平尾组合体的升力系数和纵向力矩系数 335

11.7.1 机翼-机身-平尾组合体的升力系数 335

11.7.2 机翼-机身-平尾组合体的纵向力矩系数 336

11.8 机翼-机身-平尾组合体的阻力系数；关于面积律概念 337

11.8.1 全机阻力系数 337

11.8.2 关于面积律概念 338

附录 横流扰动速度位式（11-20）的推导 340

习题 343

第十二章 高超音速流基础 345

12.1 高超音速绕流的新特征 345

12.2 高超音速无粘流的激波关系式 348

12.2.1 平面斜激波前后参数的简化关系式 348

12.2.2 正激波前后参数关系式 349

12.3 高超音速流相仿律 351

12.3.1 小扰动时斜激波的近似关系式 351

12.3.2 高超音速流膨胀波的近似关系式 352

12.3.3 高超音速流相仿律 353

12.4 高超音速气动特性的近似计算 354

12.4.1 牛顿公式 354

12.4.2 修正的牛顿公式 356

12.4.3 典型物体高超音速气动特性 357

12.5 高超音速飞行器的气动加热和热防护 365

12.5.1 导热率和气动加热的预计 365

12.5.2 高超音速飞行器的热防护 367

12.6 高超音速飞行器气动特性“异常”及原因分析 368

习题 369

主要参考资料 370

附表 371