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出版者:AIAA (American Institute of Aeronautics & Ast

作者:Michael R. Mendenhall

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1992-05

价格:USD 104.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9781563470165

丛书系列:

图书标签:

• 空气动力学
• 导弹
• 空气动力学
• 导弹
• 战术导弹
• 空气动力学分析
• 飞行器设计
• 气动外形
• 数值模拟
• 边界层
• 超音速气流
• 飞行控制

飞翔的智慧：现代空气动力学在航空航天领域的应用 这本书并非聚焦于某个特定类型的武器系统，而是深入探讨支撑现代航空航天技术飞跃的普适性物理原理——空气动力学。它将带领读者穿越时空的迷雾，追溯空气动力学思想的萌芽，从早期对风的敬畏与模仿，到借助数学和实验的严谨分析，最终构建起能够驾驭大气层，乃至穿越真空的复杂理论体系。 我们的旅程始于对“力”的理解。我们将从流体力学最基本的概念出发，解析空气作为一种流体，其运动的内在规律。这包括了对粘性、可压缩性、涡旋等关键特性的细致阐述。读者将了解到，正是这些看似抽象的属性，在宏观层面塑造了我们所见的各种飞行器形态，以及它们在不同速度和高度下的行为模式。例如，我们将讨论边界层理论，解释为何飞机能够优雅地滑翔，而物体在高速运动时又为何会产生巨大的阻力。书中将通过详实的案例分析，展示工程师们如何利用对边界层控制的理解，设计出更光滑的表面、更有效的翼型，从而提升飞行的效率和稳定性。 接着，我们将深入到流动的可视化世界。空气动力学研究离不开对气流的观察与测量。本书将详细介绍各种实验技术，从早期的风洞试验，到现代先进的粒子图像测速（PIV）和计算流体动力学（CFD）。读者将理解风洞是如何模拟真实飞行条件的，以及不同类型风洞的优缺点。同时，我们也将探讨CFD的强大之处，它如何通过求解纳维-斯托克斯方程，在计算机中模拟出复杂的气流现象，从而在设计初期就预测和优化飞行器的性能，大大缩短了研发周期。我们会用图文并茂的方式，展示CFD模拟出的流线、压力分布和涡结构，让读者直观地感受空气动力学的魅力。 空气动力学并非只关乎平稳的滑翔。本书还将重点阐述跨音速和超音速流动带来的独特挑战与机遇。当物体的速度接近或超过声速时，空气的性质会发生剧烈的变化，形成激波。我们将深入剖析激波的形成机制，以及它对飞行器产生的冲击波阻力（波阻）和升力变化。读者将了解到，在这些高速区域，传统空气动力学理论需要修正，新的现象如激波附着、激波分离、马赫数效应等将被详细解释。书中会分析不同超音速翼型设计所面临的困境，以及如何通过钝体设计、可调节几何结构等方法来减小激波的影响，实现高效的超音速飞行。 此外，本书还将探讨复杂流动环境下的空气动力学问题。飞行器并非总是在干净、均匀的空气中运行。例如，低空飞行时会遇到地面效应、地形障碍带来的扰动；高空飞行时则可能面对稀薄大气带来的低雷诺数效应。我们将讨论这些复杂因素如何影响飞行器的气动特性，以及工程师们如何通过先进的控制系统和自适应设计来应对这些挑战。书中会涉及飞行器在起降阶段、复杂气象条件下的气动性能分析，以及如何利用气动控制面来修正飞行姿态，确保飞行安全。 本书的一大亮点在于，它将空气动力学的理论与工程实践紧密结合。我们将审视一系列具有里程碑意义的飞行器设计，从早期飞机的机翼设计，到现代客机的高效翼梢小翼，再到高性能战斗机的气动布局。通过分析这些实际案例，读者将能更深刻地理解空气动力学原理在工程设计中的应用。例如，我们将讨论如何通过翼型的弯度、厚度、展弦比等参数来优化升力和阻力；如何通过尾翼、副翼、襟翼等控制面来调节飞行姿态和稳定性。书中还会探讨一些前沿的空气动力学研究方向，如仿生学在飞行器设计中的应用，以及如何利用等离子体、微机电系统等新技术来主动控制气流。 “飞翔的智慧”不仅仅是一本理论书籍，它更是一次对人类征服天空的探索之旅。它旨在为所有对航空航天工程、物理科学或工程原理感兴趣的读者提供一个坚实的知识基础。无论您是航空航天的专业学生、工程师，还是仅仅对飞行器的奥秘充满好奇的爱好者，都能从中获得启发。本书将用清晰易懂的语言，配以丰富的图表和实例，力求让复杂的空气动力学概念变得生动而富有吸引力。我们将引导读者思考，为何某些设计能够成功，而另一些则面临失败；我们也将激励读者去探索，如何在不断变化和挑战的环境中，继续推动飞行技术的边界。 本书的结构力求逻辑严谨，内容全面。我们将从基础概念出发，逐步深入到更复杂的主题，确保读者能够循序渐进地掌握知识。每一个章节都将包含对核心概念的清晰解释，以及与现实世界联系紧密的案例分析。我们希望通过这本书，不仅仅传授知识，更能激发读者对科学探索的热情，以及对人类智慧创造力的赞叹。这本书将是您理解飞行器如何飞翔，以及未来飞行器可能如何发展的宝贵指南。它将帮助您认识到，在每一次成功的飞行背后，都凝聚着空气动力学领域无数科学家和工程师的智慧与汗水。

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这本书的排版和编辑质量简直是灾难性的，读起来让人分分钟想把它合上。我不知道是哪个环节出了问题，大量的数学符号印刷得模糊不清，有些希腊字母甚至无法辨认其到底是 $mu$ 还是 $ u$，这在涉及到张量分析和应力-应变关系时，简直是致命的错误。更令人发指的是，很多公式的行内引用出现了严重的错误，你看到一个标记为 [3.2.1] 的方程，翻到后面去找对应的定义，结果发现[3.2.1] 根本就没有被定义，或者指向的是一个完全不相关的定理。在处理涉及到偏微分方程的章节时，很多上标和下标混淆不清，导致我不得不频繁地停下来，查阅其他参考资料来反向推导作者到底想表达的是哪个变量。这种低劣的制作水准，极大地削弱了原本可能已经很扎实的学术内容。如果这是一本用于课堂教学的教材，我敢肯定，教师们光是花在纠正印刷错误上的时间，就比讲解新知识的时间要长得多。这根本不是一本严肃的学术著作应有的样子。

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这本书的理论深度无疑是顶级的，但它对于实际工程应用中的“限制条件”和“实用经验”的讨论却显得异常匮乏和天真。作者似乎完全沉浸在了完美的数学模型构建中，而忽略了现实世界中的各种干扰因素。例如，在推导某个特定的升阻力系数预测模型时，书中完全没有提及如何处理实际飞行器表面粗糙度对边界层转捩点位置的显著影响，也没有任何关于如何将该模型修正以适应更宽广的攻角范围的实用建议。当我在尝试将书中的结论用于设计一个特定的鸭翼布局时，我发现书中的公式直接给出的结果与我们通过风洞试验得到的结果存在系统性的偏差，而书中对此类偏差的来源和校正方法却避而不谈。换句话说，这本书教会了我“理论上”导弹是如何飞行的，但没有教会我“在现实中”如何设计一个能按预期工作的导弹。它更像是一部纯粹的理论物理学著作，而不是一本面向工程实践的工具书。对于那些需要快速将知识转化为可制造产品的工程师而言，这本书的实用价值打了很大的折扣。

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我对本书在处理复杂化学反应和高焓流体动力学方面的深度感到非常震撼。这部分内容绝非是教科书式的表面处理，它深入挖掘了空气在高超音速飞行过程中面临的电离和化学反应平衡问题。作者详细阐述了化学反应速率常数的确定方法，并将其耦合到纳维-斯托克斯方程组中，形成了一套完整的化学反应流模型。特别是关于振动态激发对热力学状态方程影响的章节，提供了非常新颖的视角，解释了为什么传统的理想气体假设在再入阶段会产生巨大的误差。我特别留意了其中关于“非平衡态流动”的讨论，作者清晰地区分了弛豫时间的概念，并给出了如何利用特征时间尺度来判断流场是处于局部热力学平衡（LTE）还是非平衡态（Non-LTE）的实用准则。这种对物理细节的执着和深入，使得这本书不仅仅是一本关于“空气动力学”的书，更像是一部关于极端环境下流体力学与热力学相互作用的专题研究报告。对于那些致力于吸气式发动机或高超音速飞行器热防护系统研究的人来说，这些章节的价值无可估量。

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这本书的插图和图表简直是一场视觉盛宴，对于任何试图理解复杂气动问题的读者来说，这都是一个巨大的加分项。我尤其欣赏作者在处理高超音速流动和激波/边界层相互作用部分时所采用的精细化绘图。那些等熵膨胀过程的剖面图，清晰地展示了压力和速度梯度是如何相互作用的，这在很多同类书籍中往往因为过度简化而丢失了关键的物理细节。作者没有仅仅停留在理论公式的堆砌，而是通过大量的可视化手段，将那些抽象的数学模型“具象化”了。比如，书中对于不同马赫数下流场分离点的预测模型，配上了详细的数值模拟结果截图，这让我能够直观地感受到网格划分和边界条件设置对最终结果的敏感性。阅读过程中，我多次停下来，仔细研究那些密集的等值线图，从中体会到流场结构变化的微妙之处。对于我们这些需要进行实际设计工作的工程师来说，这种从理论到实践的无缝衔接，远比干巴巴的微分方程推导要来得实在和有用。它提供了一个极佳的参考框架，让你在面对实际设计挑战时，不会感到迷失方向，而是能迅速定位到最相关的物理现象和解决方案。

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这本书的行文逻辑实在是太令人费解了，感觉作者像是把一堆高度相关的笔记随意地堆砌在了一起，缺乏一个贯穿始终的叙事主线。你读到前半部分还在讨论二维激波反射的欧拉方程，突然间，下一章就跳到了非线性稳定性分析，中间几乎没有任何过渡性的铺垫或解释，让人感觉像是在走迷宫。举个例子，书中关于“等效圆锥体”方法的介绍，其理论基础的引入显得异常仓促，没有清晰地解释为什么在特定假设下可以将复杂的弹头形状简化为这样的几何模型。更糟糕的是，当你试图回溯去寻找某个特定公式的来源时，你会发现它可能出现在前三章的某个脚注里，而且引用的是一篇年代久远的内部报告，而不是标准的学术期刊。这种碎片化的信息呈现方式，极大地拖慢了我的学习速度。我不得不花费大量时间去构建作者心中那个隐性的知识地图，而不是专注于理解核心概念本身。对于初学者而言，这本书的陡峭学习曲线几乎可以被视为一座难以逾越的高山。

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