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出版者:American Institute of Aeronautics & Astronautics

作者:T Aiaa Design Engineering Technical Committee

出品人:

页数:447

译者:

出版时间:2003-1

价格:$ 62.09

装帧:Pap

isbn号码:9781563475900

丛书系列:

图书标签:

• 航空航天工程
• 航空设计
• 气动学
• 结构力学
• 推进系统
• 飞行控制
• 系统工程
• 设计指南
• AIAA
• 工程技术

好的，以下是一本名为《航空航天设计工程师指南》的书籍简介，内容详尽，旨在涵盖航空航天设计领域的核心知识与实践，但不包含您提到的特定书籍《AIAA Aerospace Design Engineers Guide》的内容。 --- 《航空航天设计：从概念到实践的系统工程》 书籍简介 本指南旨在为航空航天领域的工程师、研究人员以及高年级学生提供一个全面且实用的框架，用于理解和执行现代航空航天系统的设计过程。本书着重于系统工程（SE）方法论在复杂飞行器设计中的应用，从任务需求定义到详细设计、验证与确认（V&V）的全生命周期管理。我们避免陷入特定软件或制造商专有工具的细节，而是聚焦于支撑整个行业的基础理论、设计哲学和决策流程。 第一部分：设计基础与需求工程 本部分奠定了航空航天设计的理论基石。首先，本书深入探讨了系统工程在航空航天项目中的核心作用。这不仅仅是技术实现，更是一种跨学科的集成管理方法，确保所有子系统协同工作以满足顶层需求。我们将详细阐述需求生成、捕获与分析的过程，强调“用户故事”和“任务场景”在初期设计阶段的重要性。不同类型的需求（功能性、性能性、环境适应性、成本与时间约束）之间的权衡取舍，是本部分讨论的重点。 特别关注的是概念设计阶段（Conceptual Design）。我们将介绍多种迭代设计方法，如功能分解结构（FBS）和系统结构分解（SSD），以及如何利用这些工具在设计空间中进行初步的构型探索。对于航空器而言，气动布局的选择、推进系统类型的初步筛选、以及质量预算的早期估算，构成了概念设计的核心挑战。 第二部分：关键技术领域设计原理 本部分进入航空航天设计的核心技术领域，探讨不同子系统间的相互依赖性与接口管理。 空气动力学与气动弹性力学： 我们超越了基础空气动力学公式，重点讲解如何将计算流体力学（CFD）的结果有效地整合到设计迭代中。对于高超声速飞行器和无人机系统（UAS），气动特性对控制稳定性的影响至关重要。此外，气动弹性分析（Aeroelasticity）将作为约束结构设计的关键因素进行深入探讨，包括颤振分析和静气压中心随设计变化的敏感性分析。 推进系统集成： 本章聚焦于选择和集成推进单元。讨论涵盖了从涡轮发动机到电力推进（如离子推进器和霍尔推进器）的适用性评估。设计考量不再局限于推力与燃料消耗，还包括热管理、噪声、排放以及与机体结构的机械和热接口设计。对于需要高任务灵活性的系统，混合动力或组合循环推进的初步概念评估方法被详细介绍。 结构、材料与载荷分析： 材料选择是决定飞行器性能的根本。本书系统性地比较了传统金属合金、先进复合材料（如碳纤维增强聚合物，CFRP）以及新型功能材料的优缺点，特别关注疲劳寿命、损伤容限和制造可行性。在载荷分析方面，我们将介绍如何从环境载荷（大气湍流、起降冲击）和操作载荷（机动、有效载荷分配）中提取最不利工况，并将其映射到有限元分析（FEA）模型中进行验证。 控制、导航与航电系统（GN&C）： 现代飞行器的高度自动化要求控制系统在设计早期就深度参与。本章阐述了如何根据飞行包线和任务剖面来定义控制律的性能指标。我们强调了传感器和执行器选型对系统鲁棒性的影响，并探讨了冗余设计策略在确保任务成功率方面的关键作用。 第三部分：集成、优化与设计迭代 设计工作是一个高度迭代的过程，本书的第三部分专注于如何高效地管理这一过程，并实现性能的最优化。 系统集成与接口控制： 随着子系统数量的增加，接口定义的模糊性成为项目延期的主要原因。本节详细介绍了接口控制文档（ICD）的编写规范和管理流程。我们将展示如何使用模型驱动系统工程（MBSE）的理念，通过统一的系统模型来管理不同工程领域间的依赖关系，从而减少集成冲突。 多学科设计优化（MDO）： 这是一个从“可行”到“最佳”飞跃的关键环节。本书介绍了常见的优化目标函数（如最小化重量、最大化航程、最小化成本）和约束条件。我们将探讨隔离式优化（Disciplinary Optimization）与耦合优化策略的适用场景，并阐述如何处理优化过程中出现的设计冲突（例如，气动需求倾向于细长结构，而结构需求倾向于更厚的翼根）。 验证、确认与可靠性工程： 设计的终点是证明系统满足初始需求。验证（Verification，我们是否正确地构建了系统？）与确认（Validation，我们是否构建了正确的系统？）是本章的区分点。我们将讨论不同阶段的测试策略，从地面环境模拟测试到飞行试验大纲的制定。可靠性、可维护性与生存性（RAMS）分析被视为贯穿整个设计周期的“质量红线”，必须在设计方案成熟前就纳入考量。 结论 《航空航天设计：从概念到实践的系统工程》旨在提供一套通用的、跨越平台（从战斗机到卫星）的系统化设计思维。它强调早期决策的重要性，以及跨专业沟通在解决复杂技术难题中的决定性作用，是助力工程师掌握现代航空航天项目全景视图的必备参考书。 ---

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