飞行器再入动力学和制导 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:国防科技大学出版社

作者:赵汉元

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:20.00元

装帧:

isbn号码:9787810244657

丛书系列:

图书标签:

• 航天器
• 再入
• 飞行器再入
• 动力学
• 制导
• 气动加热
• 姿态控制
• 再入轨迹优化
• 导航
• 飞行控制
• 热防护系统
• 超音速飞行

好的，以下是根据您的要求，围绕“飞行器再入动力学与制导”这一主题，创作的一份详细的、不涉及该具体书籍内容的图书简介。 --- 书籍名称：高超声速飞行器气动热、结构设计与先进控制策略 第一部分：引言与背景 随着全球对快速、远程、高效空天往返能力的需求日益增长，高超声速飞行技术已成为现代航空航天领域的研究前沿与核心焦点。高超声速飞行器，通常指在马赫数（Mach Number）5以上飞行的航天器或飞行器，其飞行环境的极端性——极高的气动加热率、复杂的空气非平衡流动效应、以及在极宽速度范围内的复杂动力学特性——对现有设计与控制理论提出了空前的挑战。 本书旨在系统梳理和深入探讨高超声速飞行器在再入、巡航及机动飞行阶段所面临的关键科学与工程问题，特别是聚焦于气动热管理、结构可靠性、以及先进的轨迹规划与控制技术。本书的读者对象是航空航天工程、流体力学、材料科学及控制理论等领域的科研人员、高级工程技术人员以及相关专业的高年级本科生与研究生。我们力求以严谨的理论推导、详实的工程案例和前沿的研究视角，构建起一个多学科交叉的综合性知识体系。 第二部分：高超声速气动热环境分析与设计 高超声速飞行过程中，气流与飞行器表面剧烈的摩擦和压缩作用导致局部温度急剧升高，这对飞行器的气动外形设计、热防护系统（TPS）的选择和服役寿命的预测提出了严峻考验。 2.1 复杂流场物理建模 本部分首先深入探讨了高超声速流动的基本物理特征，包括激波结构、边界层特性以及化学反应流动的建模。重点分析了在马赫数5到15之间的过渡区域，空气分子离解、电离等非平衡效应如何显著改变气动力和热环境。我们将详细介绍如何运用先进的数值模拟技术，如高精度有限体积法和格子玻尔兹曼方法（LBM），来精确捕捉激波/边界层干扰（Shock Wave/Boundary Layer Interaction, SBLI）等复杂现象。 2.2 热流预测与热载荷评估 精确预测表面热流密度是热防护系统设计的基石。本书详细阐述了从经验公式到基于CFD（计算流体力学）的直接模拟方法，用于评估驻点热流和壁面传热速率。此外，还引入了“热载荷分析”的概念，探讨了飞行剖面设计对累积热损伤的影响，以及如何通过“热容法”和“烧蚀模型”对热防护材料的性能进行量化评估。 2.3 热防护系统（TPS）集成与选型 高效的热防护是确保结构安全的关键。我们将分类讨论当前主流的热防护技术： 高鲁棒性材料： 碳-碳复合材料（RCC）、陶瓷基复合材料（CMC）在高温结构件中的应用，及其抗氧化与抗冲击性能的提升策略。 可重复使用系统： 隔热瓦（Tile）系统、浸渍层（Impregnated Binder）与热结构一体化设计，以及在热防护系统下的结构应力分析。 主动冷却技术： 针对高热流密度区域，探讨了脉冲冷却、薄膜冷却以及再生冷却（Regenerative Cooling）系统的工作原理、设计参数优化及其与内涵燃料系统的集成难度。 第三部分：气动弹性、结构完整性与轻量化设计 高超声速飞行器不仅要承受极端温度，还要承受复杂的动态气动载荷，这对结构刚度和抗疲劳性能提出了极高要求。 3.1 高温气动弹性力学 在气动加热和气动载荷共同作用下，飞行器结构会表现出复杂的耦合响应。本章聚焦于高温气动弹性力学（Thermoelastic Aerodynamics）。我们将研究静气动弹性、动气动弹性（如颤振与发散）在高热环境下的变化规律。特别强调了材料热物理性能随温度变化的非线性效应如何影响结构的固有频率和阻尼特性。 3.2 结构可靠性与损伤容限 结构设计必须保证在规定寿命周期内具备足够的可靠性。本书分析了疲劳载荷谱的生成，特别是基于飞行任务剖面的热载荷循环对结构件寿命的影响。内容涵盖了先进的损伤容限设计原则、无损检测（NDT）技术在高超声速构件上的应用，以及在轻量化前提下实现结构冗余的方法。 3.3 构型气动布局与热结构集成 详细分析了如何通过优化飞行器气动布局（如升力体、宽三角翼、火箭组合体等）来分散热流峰值，并降低整体热载荷。讨论了热结构一体化设计理念，即如何让结构本身承担部分热防护功能，从而减轻重量，并优化内外部载荷的传递路径，确保热应力与机械应力有效协调。 第四部分：高超声速轨迹规划与先进控制策略 高超声速飞行器的控制系统必须应对从低速大气层爬升到高超声速巡航、再到高密度大气层再入的巨大包线跨度，以及由此带来的控制增益、响应延迟和系统不确定性的剧烈变化。 4.1 飞行力学与轨迹优化 深入分析了高超声速飞行器的广义方程，包括气动力系数在不同马赫数和迎角范围内的精确估计。重点介绍了轨迹优化理论在实现能量管理、燃料消耗最小化以及热流限制下的最优飞行路径规划中的应用。我们将探讨非线性模型预测控制（NMPC）在处理飞行包线边界和非光滑约束（如热流限制）方面的优势。 4.2 多模态下的适应性控制 高超声速飞行器往往采用多推进系统（如组合循环发动机）或多控制面（如襟翼、推力矢量）。本书阐述了如何设计适应性控制器以应对推进系统状态的快速切换和控制系统参数的显著变化。研究内容包括： 基于滑模的鲁棒控制： 确保在存在模型不确定性（如气动系数误差）和外部扰动时，系统仍能保持稳定跟踪。 智能学习与自适应机制： 探讨如何利用强化学习（RL）等方法，使飞行器在未知或新的飞行环境中自主学习最优的控制律。 4.3 姿态与气动耦合控制 在高超声速状态下，气动舵面效率迅速下降，推力矢量控制成为关键执行机构。本部分详细分析了高精度姿态估计与解算的挑战，并介绍了如何将推力矢量与气动舵面进行协同控制，以实现高超声速下的精确机动和姿态保持。特别关注了俯仰、滚转和偏航轴控制的耦合解耦技术。 第五部分：前沿技术展望与工程挑战 本书最后展望了高超声速技术未来可能突破的方向，包括吸气式火箭发动机（TBCC/RBCC）的集成控制、高精度实时导航与制导的挑战，以及面向未来空间资源利用任务的超高空巡航技术。同时，也客观分析了当前工程化过程中亟待解决的关键瓶颈，如高可靠性传感器在极端环境下的服役寿命、数据链的带宽限制以及复杂系统的集成验证难度等。 --- 关键词： 高超声速、气动热、热防护系统（TPS）、结构耦合、气动弹性、轨迹优化、模型预测控制（NMPC）、适应性控制、组合循环发动机。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得非常有力量感，深邃的蓝色背景下，一道清晰的轨迹线仿佛穿越时空，直指未来。初次翻开，就被那种严谨的科学氛围所吸引。内容上，它没有过多地陷入枯燥的数学公式推导，而是巧妙地将理论与实际工程问题紧密结合。特别是关于大气层边界效应的章节，作者的讲解深入浅出，让我这个非专业人士也能窥见其复杂性。我特别欣赏它对历史案例的引用，比如早期的航天器再入事故分析，这些真实的故事让抽象的物理定律变得鲜活起来，也让我对航天事业中每一个细节的精确控制有了更深的敬畏。这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一本关于人类如何挑战极限、征服速度与热量的史诗。读完之后，我对“回归”这个看似简单的动作，有了全新的认识。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我原本以为这是一本非常晦涩难懂的专业书籍，拿到手后，心里是有些打鼓的。但惊喜的是，作者的叙事风格极其流畅且富有洞察力。它没有采用那种教科书式的冰冷语言，反而更像是一位经验丰富的工程师在向同行娓娓道来他的心路历程。书中对于“制导”部分的处理尤为出色，它清晰地勾勒出了从初步轨道修正到末端精确瞄准的全过程，每一个决策点的权重和风险评估都分析得头头是道。我尤其对其中关于先进传感器融合技术的讨论很感兴趣，作者用一种近乎哲学的视角探讨了信息不确定性如何在高速飞行中被有效地管理和利用。整本书读下来，感觉像是完成了一次高强度的脑力马拉松，收获的不仅是知识，还有一种对复杂系统工程美学的欣赏。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的冲击是其对不确定性分析的深度。在讨论再入过程时，很多书籍倾向于描绘一个理想的、完美的轨迹，但这本书却毫不避讳地揭示了环境扰动、气动参数漂移以及执行器误差是如何叠加起来，威胁整个任务成败的。作者详细介绍了蒙特卡洛模拟和鲁棒控制理论在应对这些随机因素时的应用，方法论非常扎实。让我印象深刻的是其中一章关于“着陆点误差容限”的论述，它不是简单地给出数值，而是从任务目标和资源限制的角度，反向推导出最优的控制律设计区间。这种自上而下的系统思维，远超出了单纯的空气动力学范畴，它展示了跨学科知识融会贯通的强大威力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图表质量简直是业界标杆。清晰的插图和高质量的渲染图，极大地降低了理解高维空间运动模型的难度。我特别喜欢它对不同再入模式——例如高升阻比和低升阻比再入——的对比分析，作者通过细致的参数设定，直观地展示了不同策略下飞行器热防护需求和控制难度的巨大差异。这不仅仅是理论层面的比较，它还深入探讨了材料科学在应对极端热流密度时的最新进展，比如新型陶瓷基复合材料的应用前景。对于工程实践者而言，书中提供的那些基于实际飞行数据的修正模型，具有极高的参考价值，它们揭示了纯理论模型与真实世界之间的微妙鸿沟。这是一本值得反复研读，每次都能发现新亮点的工具书。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我立刻感受到了一种强烈的历史纵深感。作者似乎并不满足于仅介绍现有的技术，他还花了大篇幅追溯了冷战时期对于超高速飞行控制的最初探索和突破。那些早期基于简易计算工具做出的决策，放在今天看来简直是神迹，这使得对当代先进算法的理解也多了一层对前人智慧的尊重。书中对气动弹性效应的论述非常精辟，它阐明了高速气流对结构动态响应的影响，如何反作用于控制系统的稳定性。那种结构与流体相互作用的微妙平衡，被描述得既震撼又精准。整本书的基调是严肃而充满敬意的，它成功地将一门硬核的工程学科，塑造成了一部关于精密计算与勇气并存的史诗篇章。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆