现代飞机设计空气动力学

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出版者:北航出版社
作者:朱自强吴宗成
出品人:
页数:246
译者:
出版时间:2005-4
价格:23.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787810775700
丛书系列:国防科工委“十五”规划教材
图书标签:
  • 飞行器
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  • 航空航天
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具体描述

《现代飞机设计:气动性能优化与前沿技术》 本书深入剖析现代飞机设计中至关重要的气动学原理,聚焦于如何通过精密的空气动力学设计提升飞机的整体性能。我们将从经典的气动理论出发,逐步拓展至当前最前沿的技术应用,为航空工程师、技术爱好者以及相关领域的研究者提供一本既具深度又不乏实践指导的参考书籍。 核心内容概述: 本书内容旨在全面展示现代飞机气动设计的演进脉络及其核心要素,不涉及具体飞机的型号介绍、历史发展或制造工艺。我们将专注于气动学的科学理论、分析方法和优化策略。 第一部分:基础气动理论回顾与现代应用 翼型理论的深化理解: 本部分将回顾经典的翼型理论,如NACA翼型系列及其设计理念。在此基础上,我们将深入探讨现代翼型设计如何通过精细的型面控制,例如层流翼型、超临界翼型以及弯度分布的优化,来降低激波阻力、延迟流动分离,并提升升阻比。我们将详细介绍这些翼型如何在不同的飞行条件下(亚音速、跨音速、超音速)表现出最佳性能,并讨论翼型参数的敏感性分析。 机翼的空气动力学特性: 从基本的平面形状(后掠角、展弦比、梯形比)对跨音速和超音速流动的影响,到复杂的三维翼尖涡控制技术,如翼梢小翼(winglets)和翼梢帆(wingtip fences)的设计原理与性能提升效果。我们将分析高展弦比机翼在巡航效率上的优势,以及低展弦比机翼在超音速飞行中的必要性。此外,还将探讨机翼上的增升装置(如襟翼、缝翼)的工作机理及其对起降性能的贡献。 机身与气动干扰: 机身并非仅仅是承载结构,其形状对整体气动性能有着显著影响。本节将分析机身前缘形状、截面变化以及与机翼连接处的流场特性,重点关注如何减小激波阻力、控制诱导阻力,并减缓高速飞行时的气动加热。我们将介绍“机身-机翼一体化”(blended wing body)设计的概念及其潜在的气动优势。 第二部分:先进气动分析与计算方法 计算流体力学(CFD)的应用: 本部分将详细介绍CFD在现代飞机气动设计中的核心作用。从网格生成、求解器选择到湍流模型(如RANS、LES)的应用,我们将剖析如何利用CFD进行精确的流动模拟,预测升力、阻力、力矩等气动参数,并识别潜在的流动问题。我们将探讨不同CFD方法的适用范围和精度,以及如何通过CFD进行气动外形的优化迭代。 风洞试验与CFD的互补: 虽然CFD能力强大,但风洞试验依然是验证气动设计的重要手段。本节将阐述风洞试验的原理、不同类型风洞(亚音速、跨音速、超音速)的特点,以及模型设计、测量技术和数据处理的关键环节。我们将重点讨论如何有效结合CFD和风洞试验,实现气动设计的协同优化,克服各自的局限性。 气动弹性(Aeroelasticity)的影响: 高速、高机动性的现代飞机面临严重的结构变形对气动性能的影响。本部分将介绍气动弹性现象,如颤振(flutter)、发散(divergence)和气动载荷的耦合效应。我们将探讨如何通过气动载荷的预测与结构设计的协同,来保证飞机在不同飞行状态下的气动稳定性与操纵性。 第三部分:前沿气动设计理念与技术 变体几何(Variable Geometry)的探索: 介绍可变后掠翼、变后掠机翼以及可伸缩机翼等技术,分析其在不同飞行状态下优化气动性能的原理和面临的技术挑战,如复杂机构的可靠性和重量问题。 主动流动控制(Active Flow Control, AFC)技术: 详细阐述利用吹吸气、等离子体激励器、合成射流等主动控制技术,来改善翼型性能、减小阻力、抑制分离、增强升力或实现精确的操纵。我们将讨论AFC技术在提高燃油效率和飞行品质方面的巨大潜力。 智能气动(Smart Aerodynamics): 探讨如何将传感器、执行器与先进控制算法相结合,实现飞机的“自适应”气动性能。例如,柔性蒙皮(flexible skin)的应用,能够根据飞行状态自动调整表面形状,优化气动效率;基于实时气动数据反馈的智能控制,能够动态调整气动控制面,提升飞行安全性与效率。 分布式推进与气动相互作用: 随着分布式推进系统(如电推进)在未来飞机设计中的应用,研究分布式推进单元与机体气动外形之间的相互作用变得尤为重要。本节将分析推进单元产生的气流对周围流动的影响,以及如何通过优化推进单元布局和气动外形,实现协同增效。 低可探测性(Stealth)气动设计: 简要介绍在满足高性能气动要求的同时,如何通过外形设计(如倾斜面、尖锐棱角)来降低雷达散射截面(RCS),并探讨这种设计对气动性能的影响及折衷方案。 本书特色: 理论与实践并重: 既有严谨的数学推导和物理概念阐述,也结合了当前先进的工程应用案例和设计思路。 技术前瞻性: 涵盖了气动学领域最新的研究进展和未来的发展趋势。 系统性与条理性: 内容结构清晰,逻辑严谨,便于读者循序渐进地掌握复杂的气动学知识。 通过对本书的学习,读者将能够深入理解现代飞机气动设计的核心驱动力,掌握先进的气动分析工具和设计方法,并对未来飞机气动技术的发展方向有一个全面的认识。本书旨在赋能读者,使其能够运用扎实的气动学知识,应对未来航空工程领域所面临的挑战,并创造更高效、更安全、更先进的飞行器。

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读后感

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用户评价

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我是一名航空航天专业的学生,即将面临毕业设计,而空气动力学一直是我的短板。偶然的机会,我接触到了《现代飞机设计空气动力学》这本书,它彻底颠覆了我对空气动力学的认知。之前,我总觉得这个学科枯燥乏味,充满了抽象的公式和难以理解的理论。但是,这本书的作者以一种非常生动、形象的方式,将空气动力学的原理呈现在读者面前。他不仅仅是列出公式,更是通过大量的图示、案例分析,以及对历史发展脉络的梳理,让我看到了空气动力学在飞机设计中的实际应用和重要性。例如,书中对“面积律”的解释,让我明白了为什么一些高亚音速飞机的机身会出现“收腰”的设计,这直接影响了飞机的阻力特性,进而影响了其飞行性能。此外,书中还详细介绍了升力线理论、涡流理论等经典空气动力学概念,并在此基础上探讨了现代飞机设计中如何利用这些理论来优化气动布局。我尤其欣赏的是,作者在讨论高迎角下的流动特性时,引入了分离流和涡流控制的概念,这对于理解飞机在复杂机动动作中的行为至关重要。这本书不仅提升了我的理论知识,更重要的是,它激发了我对空气动力学研究的浓厚兴趣,让我对未来的学习和工作充满了信心。

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我在一家航空制造企业担任气动工程师,每天都与空气动力学打交道。《现代飞机设计空气动力学》这本书,是我近年来读到的最令我印象深刻的著作之一。它不仅系统地梳理了空气动力学的基本原理,更重要的是,它深入探讨了现代飞机设计中空气动力学的最新发展和应用。书中关于“复合材料在气动布局中的应用”的部分,给我带来了极大的启发。作者详细阐述了如何利用复合材料的轻质高强特性,设计出更复杂、更优化的翼型,从而在减重和提升气动效率之间取得更好的平衡。这对于我们当前正在研发的下一代先进战机项目,具有重要的指导意义。此外,书中对“主动流控制”技术的介绍也让我大开眼界。作者通过对可变形翼、吹吸气装置等技术的分析,揭示了未来飞机气动设计的新方向。这些技术能够实时调整飞机的气动特性,从而在各种飞行条件下都能达到最优性能。这本书的内容不仅前沿,而且紧密结合工程实践,让我对未来的气动设计有了更清晰的认识和更坚定的信心。

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我是一名退休的航空工程师,在我的职业生涯中,我见证了飞机设计的飞速发展。《现代飞机设计空气动力学》这本书,让我有机会回顾和学习那些我年轻时可能还未曾触及的先进概念。书中对“计算流体动力学(CFD)”在现代飞机设计中的广泛应用进行了深入的介绍,这与我当年主要依赖风洞试验的年代有着天壤之别。我惊叹于CFD能够如此精确地模拟复杂的流动现象,并为设计师提供海量的数据支持。书中对“隐形技术”中的气动设计考量也进行了初步的探讨,这让我看到了空气动力学在军事领域的最新应用。我尤其欣赏书中对“未来航空技术”的展望,例如超燃冲压发动机、高超音速飞行器等,这些都预示着航空工程的无限可能。这本书不仅让我重新拾起了对空气动力学的热情,更让我对航空科技的未来充满了期待。

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我是一名在校的学生,主修机械工程,但对航空领域一直抱有浓厚的兴趣。《现代飞机设计空气动力学》这本书,如同一扇窗户,为我打开了通往航空世界的大门。我惊叹于作者如何将如此复杂的学科,用如此清晰、逻辑性强的语言呈现出来。书中关于“附面层”的讲解,让我理解了为什么机翼表面需要光滑处理,以及如何通过设计来控制附面层的分离,从而减少阻力。它还详细介绍了“阻力曲线”的绘制和分析,让我明白了为什么飞机在特定速度下飞行效率最高。我尤其喜欢书中关于“跨音速区域”的探讨,它揭示了在这一速度区间,飞机气动性能会发生剧烈变化,而设计师们又是如何通过精妙的翼型设计来应对挑战。这本书不仅拓宽了我的知识面,更重要的是,它激发了我对跨学科学习的兴趣,让我看到了工程学各分支之间的紧密联系。

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作为一个对飞行器设计充满热情的初学者,我一直在寻找一本能够系统地引导我进入空气动力学领域的入门书籍。《现代飞机设计空气动力学》这本书,恰恰满足了我的需求。它循序渐进,从最基础的空气性质、流体运动规律开始讲起,逐渐深入到飞机气动布局的优化。我喜欢它在解释“马赫数”对飞机性能影响时,清晰地划分了亚音速、跨音速、超音速和高超音速等不同阶段,并详细阐述了每个阶段气动特性的显著变化。书中对“翼身融合”技术的介绍也让我受益匪浅,它揭示了如何通过巧妙的设计,将机身和机翼融为一体,从而减少诱导阻力,提升升阻比。我尤其赞赏书中在讨论“飞机稳定性与操纵性”时,引入了“静稳定度”和“动稳定性”的概念,并详细讲解了如何通过设计来保证飞机的飞行安全。这本书让我对空气动力学不再感到畏惧,而是充满了探索的欲望。它就像一盏明灯,为我指引了前进的方向。

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我在一家航空公司担任维护工程师,日常工作中接触到的都是已经制造好的飞机。《现代飞机设计空气动力学》这本书,让我有机会深入了解这些庞然大物背后的设计理念。书中关于“起落架收放”的空气动力学考量,以及如何通过优化设计来减少收放过程中的阻力,让我对细节之处的精益求精有了更深的体会。它还详细描述了“襟翼”和“缝翼”等增升装置的工作原理,以及它们如何在起降阶段显著提高飞机的升力,从而缩短起降距离。我特别欣赏书中关于“飞控系统”与气动设计的结合,它揭示了现代飞机如何通过先进的飞控系统,来精确地控制气动面,实现复杂的飞行任务。这本书让我看到了飞机从设计图纸到翱翔蓝天的整个过程,充满了智慧和挑战。

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作为一个对飞机着迷的业余爱好者,我总是渴望了解更多关于飞机是如何飞行的奥秘。《现代飞机设计空气动力学》这本书,无疑满足了我这份好奇心。它用一种非常通俗易懂的语言,将那些通常只有专业人士才能理解的空气动力学知识,毫无保留地展现给普通读者。我惊喜地发现,即使没有深厚的数学背景,也能通过这本书理解很多关键概念。例如,书中对“科达效应”的讲解,用生动的比喻让我明白了高升力装置是如何工作的。它还介绍了不同类型机翼在不同速度下的气动特性,比如三角翼、后掠翼、前掠翼等,并解释了它们各自的优缺点以及适用范围。我特别喜欢书中对“控制面”工作的描述,如何通过调整副翼、升降舵、方向舵等来改变气流,从而实现飞机的俯仰、滚转和偏航,这让我对飞行员的操作有了更直观的认识。此外,书中对“阻力”的分类和分析也非常到位,从摩擦阻力到诱导阻力,再到激波阻力,清晰地展现了影响飞机飞行效率的各种因素。这本书让我对“飞”的理解,从简单的“靠翅膀拍打”提升到了一个全新的维度,充满了探索的乐趣。

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作为一个在航空领域摸爬滚打多年的工程师,我一直在寻找一本能真正帮助我理解现代飞机设计核心——空气动力学的书籍。终于,《现代飞机设计空气动力学》这本书进入了我的视野。虽然我还没来得及深入研读,但从我初步翻阅的章节来看,它展现出的深度和广度已经让我肃然起敬。书中对于翼型设计的优化流程,以及如何通过计算流体动力学(CFD)来预测和改进飞机性能的阐述,都非常系统且具有前瞻性。尤其吸引我的是,它不仅仅停留在理论层面,而是巧妙地将复杂的数学模型与实际工程应用相结合,例如,作者在讨论跨音速流动时,深入浅出地分析了激波的产生和影响,以及如何通过设计精良的机翼来减缓或避免这些不利因素,这对于我目前正在参与的一个新机型项目来说,无疑是宝贵的参考。书中对于不同飞行状态下,如起飞、巡航、着降等,空气动力学特性的变化也进行了详尽的描述,这对于确保飞机在各种工况下的稳定性和操控性至关重要。我相信,通过这本书,我将能更深刻地理解现代飞机设计中空气动力学扮演的关键角色,并从中汲取灵感,为我的工作带来新的突破。这本书就像一个宝藏,等待我去一点点地挖掘其价值。

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作为一名飞行员,我深知空气动力学知识对于飞行操作的重要性。《现代飞机设计空气动力学》这本书,让我对自己在空中驾驶的座驾有了更深的理解。书中关于“气动载荷”的分析,让我明白了为什么在进行大过载机动时,飞行员需要严格遵守操作限制,以避免对飞机结构造成损伤。它还详细解释了“失速”的原理,以及如何通过避免特定飞行状态来确保安全。我特别欣赏书中关于“尾翼设计”的章节,它清晰地阐述了水平尾翼和垂直尾翼在保持飞机稳定性和操纵性方面所起的作用。理解了这些,我在实际飞行中,对如何使用操纵面来控制飞机,有了更深刻的认识。此外,书中对“气动加热”在高速飞行中的影响也进行了描述,这让我对飞行在极高速度下的工程挑战有了初步的了解。这本书不仅加深了我对飞行原理的认识,也让我更加敬畏那些设计出如此精妙机器的工程师们。

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我是一名航空史研究者,对飞机的发展历程有着浓厚的兴趣。《现代飞机设计空气动力学》这本书,不仅讲述了现代飞机设计中空气动力学的技术细节,更是巧妙地将这一过程融入了历史发展的脉络之中。书中对于早期飞机设计中遇到的气动难题,以及科学家们如何一步步克服这些挑战的描述,都非常引人入胜。例如,作者在介绍“环量理论”时,就追溯了其在早期飞机设计中的应用,以及如何随着理论的完善,推动了飞机性能的飞跃。我特别欣赏书中对“气动弹性”问题的探讨。作者详细分析了在高气动载荷下,机翼的变形如何反过来影响气动特性,以及如何通过合理的设计来避免或控制这种“颤振”现象。这不仅仅是数学公式的堆砌,更是对一个世纪以来航空工程智慧的结晶的生动呈现。书中还对不同时代代表性飞机的气动设计进行了深入剖析,例如,从二战时期的螺旋桨飞机到冷战时期的喷气式战斗机,再到今天的隐形战机,作者都从空气动力学的角度进行了精彩解读。这本书让我看到了技术进步的力量,以及空气动力学在其中扮演的核心角色。

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常识性的话太多了……

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