第1章 空天工程领域先驱 1
1.1引言 1
1.2早期发展 2
1.3乔治·凯利爵士（1773—1857）——真正的飞行器鼻祖 3
1.4停滞期——1853—1891. 8
1.5奥托·利林塔尔（1848—1896）——滑翔机之父 10
1.6柏西·皮尔彻（1867—1899）——继承衣钵者 12
1.7美国航空学萌芽 12
1.8韦尔伯·莱物（1867—1912）与奥维尔·莱特（1871—1948）——实用飞行器之父 16
1.9航空三杰——兰利、莱特兄弟与格伦·柯蒂斯 22
1.10推进技术难题 27
1.11飞得更快更高 28
1.12总结与回顾 30
第2章 基本原理 33
2.1流动气体基本物理量 35
2.1.1压力 35
2.1.2密度 36
2.1.3温度 36
2.1.4流速与流线 37
2.2空气动力之源 38
2.3理想气体状态方程 39
2.4物理单位探讨 40
2.5比容 44
2.6飞行器结构剖析 51
2.7空天飞行器结构剖析 59
2.8历史事记：NACA与NASA 65
2.9回顾与总结 67
参考文献 68
作业题 68
第3章 标准大气理论 71
3.1高度的定义 72
3.2流体静力方程 72
3.3位势高度与几何高度的关系 73
3.4标准大气的定义 74
3.5气压高度、温度高度与密度高度 79
3.6历史事记：标准大气 81
3.7总结与回顾 83
参考文献 84
作业题 84
第4章 空气动力学基础 86
4.1连续性方程 88
4.2不可压缩流和可压缩流 89
4.3动量方程 91
4.4评述 93
4.5热力学基础 98
4.6等熵流 102
4.7能量方程 106
4.8方程小结 111
4.9声速 112
4.10低亚声速风洞 117
4.11空速的测定 121
4.11.1不可压缩流 123
4.11.2亚声速可压缩流 127
4.11.3超声速流 132
4.11.4小结 136
4.12概念附加说明 136
4.12.1可压缩流 136
4.12.2等值空速 137
4.13超声速风洞和火箭发动机 138
4.14压缩性探讨 146
4.15黏性流导论 147
4.16层流边界层分析 152
4.17湍流边界层分析 155
4.18表面摩擦的压缩性效应 158
4.19过渡 160
4.20分离流 162
4.21阻力的黏性效应小结 165
4.22历史事记：伯努利与欧拉 166
4.23历史事记：总压管 167
4.24历史事记：第一个风洞 169
4.25历史事记：奥斯本·雷诺与雷诺数 173
4.26历史事记：普朗特与边界层概念的发展 175
4.27总结与回顾 177
参考文献 180
作业题 180
第5章 翼型、机翼与其他空气动力学装置 186
5.1引言 186
5.2翼型术语 187
5.3升力、阻力与力矩系数 190
5.4翼型数据 194
5.5无限翼展机翼与有限翼展机翼 203
5.6压力系数 204
5.7根据Cp获取升力系数 208
5.8升力系数的压缩性修正 210
5.9临界马赫数与临界压力系数 212
5.10阻力发散马赫数 219
5.11超声速下的激波阻力 225
5.12翼型阻力小结 232
5.13有限翼展机翼 233
5.14诱导阻力计算 236
5.15升力斜率的变化 242
5.16后掠翼 248
5.17襟翼——提高升力的结构 257
5.18柱面与球面的空气动力学 261
5.19升力的产生——与此相关的几种解释 265
5.20历史事记：翼型与机翼 270
5.20.1莱特兄弟 271
5.20.2英国翼型与美国翼型（1910—1920） 271
5.20.3 1920—1930. 272
5.20.4早期NACA4位数翼型 272
5.20.5后期NACA翼型 273
5.20.6现代翼型工程 273
5.20.7有限翼展机翼 274
5.21历史事记：恩斯特·马赫与马赫数 275
5.22历史事记：首次载人超声速飞行 277
5.23历史事记：X-15——首架载人高超声速飞行器并向航天飞机迈进 280
5.24总结与回顾 282
参考文献 284
作业题 284
第6章 影响飞行器性能诸要素 288
6.1引言：升阻系数曲线 288
6.2运动方程 292
6.3水平非加速飞行所需推力 294
6.4现有推力与最大速度 300
6.5水平非加速飞行所需动力 301
6.6现有动力与最大速度 305
6.6.1往复式发动机与螺旋桨组合 305
6.6.2喷气式发动机 306
6.7高度对所需动力与现有动力的影响 307
6.8爬升率 314
6.9滑翔飞行 319
6.10绝对升限与实用升限 321
6.11爬升时间 325
6.12航程与续航时间：螺旋桨飞机 326
6.12.1物理因素 327
6.12.2定量公式 327
6.12.3布拉奎特公式（螺旋桨飞机） 329
6.13航程与续航时间：喷气式飞机 332
6.13.1物理因素 332
6.13.2定量公式 333
6.14 CD，O与CD，i之间的关系 335
6.15 起飞性能 342
6.16着陆性能 346
6.17转弯飞行与V-n图表 348
6.18加速爬升率（能量法） 353
6.19超声速飞行器专题探讨 357
6.20无人飞行器 359
6.21微型飞行器 365
6.22概念飞行器设计原理 367
6.23评述 369
6.24历史事记：减少阻力——NACA整流罩与整流片 369
6.25历史事记：飞行器性能的早期预测 372
6.26历史事记：布拉奎特及其航程公式 373
6.27历史事记：飞行器设计——演变与革新 373
6.28总结与回顾 377
参考文献 380
作业题 380
第7章 稳定与控制原理 384
7.1引言 384
7.2稳定与控制的定义 388
7.2.1静态稳定性 388
7.2.2动态稳定性 388
7.2.3控制 389
7.2.4偏导数 390
7.3飞行器所受力矩 390
7.4绝对攻角 391
7.5静态纵向稳定性标准 392
7.6定量讨论：机翼对Mcg的影响 396
7.7机尾对Mcg的影响 398
7.8重力中心的总俯仰力矩 400
7.9静态纵向稳定性方程 402
7.10中性点 403
7.11静态稳定裕度 404
7.12静态纵向控制概念 407
7.13升降舵角调整计算 410
7.14固定驾驶杆静态稳定性与自由驾驶杆静态稳定性 411
7.15 升降舵铰链力矩 412
7.16自由驾驶杆静态纵向稳定性 413
7.17定向静态稳定性 416
7.18静态横向稳定性 417
7.19评述 419
7.20历史事记：莱特兄弟与欧洲稳定及控制理论 419
7.21历史事记：飞行控制的发展 420
7.22历史事记：“高速自动俯冲趋势”难题 421
7.23总结与回顾 422
参考文献 423
问题 423
第8章 空天飞行理论（航天学） 424
8.1引言 424
8.2微分方程 428
8.3拉格朗日方程 429
8.4轨道方程 431
8.4.1受力与能量 431
8.4.2运动方程 432
8.5空天飞行器轨迹——基本介绍 434
8.6开普勒定律 439
8.7活力（能量）方程 442
8.8轨道机动 446
8.8.1平面变化 446
8.8.2轨道转移：单脉冲转移与霍曼转移 450
8.9行星际轨道 456
8.9.1双曲线轨道 456
8.9.2影响范围 457
8.9.3日心轨道 457
8.9.4圆锥曲线拼接法 458
8.9.5引力辅助飞行轨道 458
8.10地月转移 461
8.11航天器姿态控制 463
8.12地球与行星进入简介 463
8.13指数大气 465
8.14大气进入运动基本方程 465
8.15 弹道式进入应用 467
8.16进入加热 471
8.17利用升力进入大气层——应用于航天飞机 476
8.18历史事记：开普勒 479
8.19历史事记：牛顿与重力定律 480
8.20历史事记：拉格朗日 481
8.21历史事记：无人航天器 482
8.22历史事记：载人航天器 485
8.23总结与回顾 486
参考文献 488
作业题 489
第9章 推进理论 491
9.1引言 491
9.2螺旋桨 493
9.3往复式发动机 497
9.4喷气推进理论——推力方程 503
9.5涡轮喷气发动机 506
9.5.1大推力涡轮喷气发动机 509
9.6涡轮风扇发动机 511
9.7冲压式喷气发动机 512
9.8火箭发动机 515
9.9火箭推进剂——简介 519
9.9.1液体推进剂 519
9.9.2固体推进剂 521
9.9.3评述 522
9.10火箭方程 523
9.11火箭分级 524
9.12航天器轨迹机动推进剂要求 527
9.13电推进 529
9.13.1电离子推进器 529
9.13.2磁等离子流体动力推进器 529
9.13.3电弧推进器 530
9.13.4评述 530
9.14历史事记：早期推进器的发展 531
9.15 历史事记：航空用内燃机的早期发展 532
9.16历史事记：早期喷气机发明者 534
9.17历史事记：火箭发动机的早期历史 536
9.18总结与回顾 539
参考文献 540
作业题 541
第10章 高超声速飞行器 543
10.1引言 543
10.2高超声速流的物理属性 545
10.2.1薄激波层 545
10.2.2熵层 546
10.2.3黏性干扰效应 547
10.2.4高温效应 547
10.2.5低密度流 549
10.2.6概括 550
10.3高超声速流中体现的牛顿定律 550
10.4关于高超声速飞行器的评述 554
10.5总结与回顾 558
参考文献 559
习题 559
附录1标准大气压，国际单位制 561
附录2标准大气压，英国工程单位制 575
附录3单位符号和换算因数 585
附录4翼型数据 586
作业题答案 600
索引 602