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第一章 大气物理性质与空气动力学 1

§1-1 空气动力学与生活及工业 1

一、自然空气动力 1

目录 1

二、工业空气动力 4

§1-2 空气动力学在航空工程中的作用 4

§1-3 空气动力学的研究方法及其对飞机外形设计所起的作用 5

一、理论研究方法 5

二、实验研究方法 5

三、计算研究方法 6

四、三种研究方法的综合应用 6

一、温度 7

§1-4 大气物理性质及其与空气动力的关系 7

二、密度 8

三、粘性 9

四、压强 12

五、空气流动的压缩性 18

六、空气介质的连续性 18

§1-5 空气动力基本公式 20

第一篇 低速空气动力学 30

第二章 理想流体的流动规律 30

§2-1 流场的基本概念 30

一、流场 30

二、流线 30

三、流管、流束及流动图 36

四、定型流动和非定型流动 37

§2-2 连续方程 40

一、二、三维流动连续方程 40

二、一维流动连续方程 45

§2-3 流体微团运动分析 50

一、无旋流动（位流流动） 52

二、有旋流动 54

三、无旋流动和速度位函数？（x,y,z） 55

§2-4 流函数 62

§2-5 欧拉运动方程 71

一、沿一条定型流流线条件下积分 76

§2-6 伯努利方程 76

二、无旋非定型流条件下欧拉运动方程的积分 78

三、伯努利方程的意义及伯努利常数C及K的确定 80

四、压强系数Cp及其意义 82

§2-7 旋涡运动及感应速度 86

一、旋涡的形成及旋涡内外的流动情况 86

二、涡线涡管的概念 88

三、斯托克斯速度环量与旋涡强度的关系 89

四、汤姆森定理 94

五、亥姆霍兹旋涡定理 97

六、旋涡外的感应流场及感应速度 99

七、旋涡内外的压强分布 104

八、遇有固壁干扰时旋涡在流场上感应速度的求法——旋涡镜像法 110

思考题 115

习题 117

第三章 二维物体上的基本空气动力 120

§3-1 一些基本位流流场的位函数及流函数 121

一、均匀直线流场 121

二、二维点源、点汇流场 123

三、二维偶极子流场 127

四、二维点涡流场 130

§3-2 低速理想定型匀直流绕二维圆柱流动时的空气动力 133

——达朗贝尔奇论（阻力定理） 133

一、流动图 133

二、作用于圆柱体上的空气动力 137

三、x＝0及y＝0的限制条件及物理意义 139

§3-3 低速理想定型匀直流绕旋转圆柱体流动的空气动力 142

——库塔-儒科夫斯基举力定理 142

一、匀直流绕二维旋转圆柱体流动的模拟 142

二、匀直流绕流旋转圆柱体的空气动力 146

三、库塔-儒科夫斯基定理的限制条件及物理意义 150

§3-4 低速理想匀直定型流绕流各种形状二维物体的流动图 156

思考题 157

习题 157

第四章 粘性流体的流动规律及粘性空气动力 159

§4-1 粘性流体的流动规律 159

一、边界层的形成 163

二、层流流动与纳维-斯托克斯方程 164

三、紊流流动与紊流边界层 170

§4-2 边界层微分方程式 173

§4-3 边界层积分关系式 179

§4-4 二维平板定型流边界层计算 183

一、二维平板定型层流边界层计算 183

二、二维平板定型紊流边界层计算 187

三、物理概念的阐述 190

§4-5 二维平板混合边界层计算及减阻措施——层流翼型 202

一、基本概念 202

二、计算方法 203

三、减阻措施和低阻翼型及低阻流线体 206

§4-6 曲面上边界层的分离、压差阻力、失举现象 209

一、气流的分离 209

二、翼型的失举 210

三、翼型压差阻力的产生 213

四、旋涡阻力 215

§4-7 相似准则与实验研究 217

一、几何相似 217

二、运动相似（流动相似） 217

三、动力相似 218

四、相似准则与实验研究 219

思考题 219

习题 220

第五章 二维机翼理论及其气动力特性 222

§5-1 翼型几何及二维翼族 223

一、翼型及其几何参数 223

二、二维翼族 225

一、低速定型流绕翼型的流动图 228

§5-2 低速气流绕翼型的定型流动及解二维翼理论的思路 228

二、处理二维机翼理论的思路 232

§5-3 薄翼理论假设，边界条件及理论的建立 234

一、薄翼理论假设 234

二、边界条件及薄翼理论的建立 235

§5-4 平板薄翼空气动力系数 237

一、确定γ′（x）分布函数 237

二、求气动力系数 239

三、限制条件 243

四、二维平板薄翼理论的历史发展过程 244

一、确定γ′（θ）分布函数 245

§5-5 曲线中弧线二维薄翼气动力系数 245

二、确定傅立叶级数系数a0、an 249

三、举力系数 251

四、力矩系数 252

五、物理概念 255

§5-6 薄翼理论的应用——辅翼气动力特性 263

一、假设 264

二、确定傅立叶级数的系数 264

三、确定气动力系数 266

四、限制条件及讨论 267

§5-7 流体粘性、翼型厚度对二维翼气动力特性的影响 271

一、零举阻力系数Cx0 271

二、最大举力系数Cymax 274

三、使用襟翼时的最大举力系数 277

四、举力线梯度m0 278

五、举阻比 281

思考题 283

习题 284

第六章 三维机翼理论及其气动力特性 285

§6-1 机翼平面形状及其几何参数 286

§6-2 三维翼上的流动图及气动力特性概论 288

§6-3 三维翼理论计算方法概述 295

一、三维翼上附着涡及尾涡的分布情况 295

二、近似举力面概述 297

三、举力线理论及其所决定的气动力 299

四、举力线理论所适用的机翼形状 301

§6-4 兰切斯特-普朗特有限翼展机翼理论 302

§6-5 椭圆Г分布机翼的气动力特性 305

§6-6 有限翼展机翼的基本积分微分方程 309

§6-7 沿翼展环量分布的近似求法——格劳尔特-崔福兹法 311

一、确定Г（θ）分布函数 311

二、对于式（6.13）的讨论 314

三、解对称载荷机翼的Г（θ）分布公式 314

§6-8 三维翼的举力分布、感应阻力分布及机翼举力和感应 323

阻力 323

一、三维翼举力分布y（z）及举力Y 323

二、三维翼感应阻力分布Cxi（z）及感应阻力系数Cxi 324

三、三维翼的有利平面形状 329

§6-9 三维大展弦比机翼的举力线梯度及举阻比 330

＊§6-10 扭转机翼的气动力特性 336

一、沿翼展举力载荷分布及全机举力系数 336

二、沿梯形翼的展向举力系数分布 340

三、梯形翼上感应阻力系数分布及机翼感应阻力系数 345

四、绕机翼气动力心（A.C.）的俯仰力矩系数CMA·C 346

§6-11 无限翼展侧滑翼及后掠翼的气动力特性 359

一、无限翼展侧滑翼气动力特性 359

二、气流绕大后掠机翼的流动特性 364

三、大后掠三维翼的气动力特性 366

§6-12 小展弦比机翼气动力特性 371

一、椭圆形机翼 371

二、三角形机翼 372

三、燕尾翼 376

四、矩形翼、梯形翼、后掠翼及菱形翼 380

五、展弦比λ趋近于零的机翼 381

§6-13 三维机翼的增举设备 387

§6-14 低速机翼举阻比K的特性 390

一、展弦比λ的作用 391

二、机翼根梢比η的作用 391

三、机翼后掠角x的作用 393

四、翼型相对厚度？及相对弧？的作用 393

§6-15 三维机翼的失举特性 394

一、大展弦比λ机翼的失举特性 396

二、大后掠机翼的失举特性 399

三、改善三维机翼失举特性的办法 401

思考题 405

习题 406

第七章 旋成体理论及其气动力特性 408

§7-1 绪论 408

§7-2 旋成体形状及几何参数 409

§7-3 低速三维位流的基本流动方程 410

一、连续方程 411

二、斯托克斯流函数 415

三、速度位函数 420

§7-4 典型基本流场 421

一、均匀直线流场 422

三、位于原点的偶极子流场 423

二、位于原点的点源流场 423

四、线源流场 425

§7-5 流经半体（点源加匀直流场）的流动 426

一、？与ψ二函数的求得 426

二、流动图的确定 426

三、压强系数Cp及其分布 428

§7-6 流经球体（偶极子加匀直流）的流动 429

一、？及ψ函数的确定 429

二、速度分布及压强分布 430

§7-7 流经圆球及阮金体的流动 431

一、绕圆球体流动的模拟概念 431

二、？及ψ函数的确定 432

三、驻点及阮金体形状 433

四、阮金体上的速度分布和压强分布 434

§7-8 流经流线体（点源、点汇分布）的流动 435

§7-9 细长体理论及旋成体气动力特性 448

一、细长旋成体的速度位方程 448

二、理想非定型流法向力的特性 452

三、粘性流体作用于旋成体上的法向力 458

四、旋成体的气动力系数 459

五、旋成体及机身的实验数据 465

思考题 472

习题 473

第二篇 高速空气动力学 477

第八章 无（冲）波高速气体的流动规律 477

§8-1 熵的概念和意义 477

一、音速a 482

§8-2 微弱扰动在流场中的传播，音速 482

二、扰动传播速度vp 484

三、微弱扰动在流场中的传播 487

§8-3 可压缩性定型位流流动的基本速度位方程 492

§8-4 能量方程 495

一、绝热能量方程的推导 495

二、限制条件及结论说明 498

三、流场中的各参考量和参考速度 499

四、等熵能量方程 502

五、等熵能量方程的其它形式 505

§8-5 动量方程 508

一、v与F,p,p,T的变化规律 510

§8-6 一维定型等熵管流 510

二、在一维定型等熵流管中M与F的变化规律 514

三、管流的最大流量 517

思考题 518

习题 519

第九章 超音速气流通过冲波及膨胀波的流动规律及高速 521

边界层 521

§9-1 冲波的形成 521

一、在管道中正冲波的形成 521

二、在钝头体前脱体波的形成 523

三、在楔形物体上斜冲波的产生 525

四、喷气发动机进气道中正冲波的产生 528

五、改变楔形物半顶角θ值与不同性质波（包括冲波和膨胀波）的变化情况 529

§9-2 正冲波理论 530

一、正冲波理论的思路 530

二、正冲波关系式的推导 531

三、限制条件及结论说明 536

§9-3 斜冲波理论 540

一、解斜冲波问题的思路 541

二、斜冲波关系式的推导 542

三、限制条件及结论说明 548

§9-4 膨胀波的产生及膨胀波理论 553

一、膨胀波的形成及通过它的流动特性 553

二、膨胀波公式的推导 556

三、限制条件 562

＊§9-5 冲波和膨胀波的相交和反射 564

一、冲波的反射 565

二、冲波的相交 567

三、膨胀波的相交 568

四、膨胀波在固壁上的反射 569

五、冲波在自由边界上的反射 569

六、膨胀波在自由边界上的反射 570

七、冲波和膨胀波的相交 571

§9-6 高速边界层 572

一、高速边界层概念 572

三、温度边界层及温度型 574

二、气动力热 574

四、绝热壁的恢复温度及恢复温度系数 576

五、高速边界层热流量计算 577

六、二维平板高速边界层摩擦阻力计算 580

思考题 582

习题 584

第十章 超音速二维翼理论及气动力特性 586

§10-1 高速速度范围的划分及绕翼型的超音速流动图 587

一、翼型速度范围划分的原则 587

二、上下临界速度及上下临界马赫数 587

三、影响下临界马赫数的因素 588

四、超音速气流绕翼型的流动图及气动力产生的概念 591

问题的基本步骤与过程 595

§10-2 解决二维超音速机翼问题的线化方法——线化理论处理 595

一、流动图的线化 596

二、微分方程式的线化——小扰动法 597

三、边界条件的线化 602

四、压强系数的线化 602

五、线化解——解的叠加原理 606

§10-3 线化近似理论 608

一、波动方程的通解 608

二、气动力系数公式的推导 611

三、限制条件及结论说明 618

四、线化近似理论值与实验结果的比较 631

§10-4 超音速二维翼高阶近似理论 633

一、布兹曼理论的解释 634

二、气动力系数公式的推导 636

§10-5 解超音速二维翼的其他理论方法简介 651

一、特征线法 652

二、特征线速度图的绘制 656

思考题 658

习题 659

第十一章 超音速三维翼理论概述及其气动力特性 661

§11-1 三维超音速流场概念及三维翼气动力概念 661

一、翼形几何参数 661

二、超音速三维流场的基本概念 663

§11-2 锥型流方法概念 670

§11-3 无限翼展斜置翼理论 674

一、边界条件的线化 678

§11-4 超音速三维翼厚度波阻理论概述 678

二、压强系数的线化 681

三、点源解（解机翼厚度问题） 681

四、求Cp及Cx？的步骤 690

§11-5 典型超音速机翼的厚度波阻特性 694

一、三角翼 694

二、矩形翼 699

三、后掠翼 702

四、超音速后掠机翼厚度波阻系数总结 703

五、三种常用超音速翼形Cx？的比较 710

§11-6 超音速三维翼举力及仰角波阻理论概述 715

一、线化边界条件 716

二、解超音速前缘三角翼 718

三、矩形翼气动力特性 721

§11-7 典型机翼的气动力特性 723

一、平板矩形翼 723

二、平板后掠翼 731

三、平板三角翼 736

§11-8 超音速机翼的举阻比K 747

一、翼型相对厚度？的作用 747

二、翼型弧？的作用 748

三、翼型几何形状的作用 748

四、展弦比λ的作用 748

五、后掠角x的作用 750

七、飞行高度及机翼载荷的作用 752

六、M∞的作用 752

思考题 755

习题 757

第十二章 机翼的亚音速及跨音速气动力特性 759

§12-1 绕翼型的亚音速流态及亚音速速度位方程 759

§12-2 普朗特-格劳尔特定律 760

§12-3 速度图法概述 763

§12-4 亚音速二维线化机翼的相似律 768

§12-5 亚音速三维翼相似律及其气动力特性 778

一、亚音速三维机翼相仿律——戈则特法则 778

二、亚音速无后掠三维翼的相仿律及气动力特性 781

三、亚音速无限翼展侧滑翼的气动力特性 784

四、亚音速有限翼展后掠翼的气动力特性 785

§12-6 跨音速翼型气动力特性 789

一、在跨音速流中翼型上局部弓形冲波的产生和流动图 791

二、跨音速翼型的气动力特性 793

三、跨音速平板翼型的气动力特性 795

四、超临界翼型的气动力特性 800

§12-7 跨音速三维翼气动力特性 802

一、马赫数的影响 802

二、展弦比的效应 803

三、后掠角的效应 804

四、翼型、翼形在跨音速范围对Cx0,m及K等的具体影响 806

§12-8 突破音障在机翼外形上所应采取的措施 809

习题 811

思考题 811

第十三章 高速旋成体理论及其气动力特性 812

§13-1 超音速气流绕旋成体的流动图 813

一、绕圆锥的波系及流动图 813

二、绕弹头体的波系及其流动图 817

§13-2 细长旋成体线化位流理论 820

一、线化流动图 820

二、线化扰动速度位方程 821

三、线化边界条件 825

四、线化压强系数 827

§13-3 轴对称绕流任意旋成体流动的解法 828

§13-4 绕细长圆锥体轴对称流的解法 833

§13-5 轴对称流绕抛物线旋成体流动的解 834

§13-6 任意形状细长旋成体的级数解法 836

一、轴对称流动的解法 836

二、非轴对称流动的解法 844

§13-7 旋成体相似律 847

§13-8 旋成体气动力特性 848

一、波阻轴向力系数CAw 848

二、底部阻力轴向力系数CAb 856

三、摩擦阻力轴向力系数CAf 857

四、各法向力系数 858

五、旋成体的举力、阻力及俯仰力矩系数 859

六、旋成体的实用气动力系数 859

一、抛物线旋成体 860

§13-9 最佳旋成体形状及其Cxmin 860

二、其他形状旋成体 862

§13-10 超音速旋成体实验气动力特性 865

一、举力系数 865

二、阻力系数 865

三、压力中心位置及力矩系数 871

四、举阻比 871

五、总结 872

思考题 874

习题 875

第十四章 组合体及干扰 877

§14-1 低速翼身的相互干扰 878

一、机翼对机身的干扰 879

二、机身对机翼的干扰 881

三、翼身组合体与单独机翼沿翼展方向每单位仰角环量（或举力）分布的比较 883

四、翼身组合体的气动力特性 884

五、机翼、机身交接处流态干扰及气动力 886

§14-2 低速机翼、机身对尾翼的干扰 889

§14-3 跨音速飞机组合体的气动力特性 893

§14-4 超音速飞机组合体的气动力特性 899

一、超音速组合体的面积律 899

二、从面积律的观点看机翼外形在跨音速和超音速范围内的变化规律 900

三、超音速翼身组合体的举力特性 907

四、超音速机翼机身尾翼组合体的气动力特性 907

§14-5 地面干扰效应 908

附录 912

参考文献 939