超声速飞机空气动力学和飞行力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Г.С.比施根斯

出品人:

页数:641

译者:郭桢

出版时间:2009-12

价格:188.00元

装帧:

isbn号码:9787313056276

丛书系列:大飞机出版工程

图书标签:

• 空气动力学
• 飞行力学
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现代航空工程：材料、结构与先进制造 （一）引言：新时代的航空挑战与机遇 随着全球航空航天技术的飞速发展，对更轻、更强、更可靠的航空器的需求达到了前所未有的高度。这不仅要求我们在传统的空气动力学和推进系统领域进行突破，更对飞机的结构设计、材料科学以及制造工艺提出了严峻的挑战。本书《现代航空工程：材料、结构与先进制造》旨在全面、深入地探讨支撑现代飞行器设计与制造的核心技术体系，重点聚焦于高性能复合材料的应用、复杂结构件的力学分析，以及增材制造（3D打印）等前沿制造技术如何重塑航空工业的未来格局。本书面向航空航天专业的高年级本科生、研究生以及在航空工业界工作的工程师和研究人员，力求提供一个既有坚实理论基础又紧密结合工程实践的知识框架。 （二）第一篇：航空结构材料的革命 航空器的性能极限往往受制于其所用材料的性能。本篇将详细剖析当前和未来航空器结构的主流材料体系，并深入探讨其设计、性能评估及失效分析方法。 第1章 高性能金属合金的演进 本章首先回顾了传统铝锂合金、钛合金（如Ti-6Al-4V）在航空结构中的应用基础。重点分析了新一代高温镍基单晶和定向凝固合金在先进涡扇发动机热端部件中的关键作用，探讨了这些合金在极端温度和应力环境下的蠕变、疲劳及氧化/腐蚀行为。此外，章节还将介绍高熵合金（HEA）等新兴金属材料在航空结构领域的潜在应用前景，包括其在提升损伤容限和抗热震性方面的优势。 第2章 先进复合材料的理论与应用 碳纤维增强聚合物基复合材料（CFRP）是现代民航客机和战斗机减重的核心技术。本章系统阐述了复合材料的微观结构、层合板理论（经典层合板理论CLT）及其在非线性应力分析中的局限性。内容涵盖了不同纤维铺层设计对抗剪切、抗压和抗冲击性能的影响，特别是对铺层屈曲和基体开裂等失效模式的深入研究。同时，也会探讨陶瓷基复合材料（CMC）在超高温环境（如高超声速飞行器热防护系统）中的关键性能参数和制造挑战。 第3章 材料的无损检测与健康监测（SHM） 随着结构复杂度和材料先进性的提高，可靠的无损检测（NDT）技术变得至关重要。本章详细介绍了超声波检测（UT）、相控阵超声（PAUT）、电子射线成像（EBRA）在复合材料分层和金属疲劳裂纹检测中的应用细节。更进一步，本章将聚焦于结构健康监测（SHM）系统，探讨如何集成光纤布拉格光栅（FBG）、压电传感器网络，实现对关键结构件的实时损伤识别、定位和剩余寿命评估。 （三）第二篇：复杂结构设计的力学基础与优化 现代飞机结构面临着气动载荷、热载荷和阵风载荷的复杂耦合作用。本篇聚焦于如何通过先进的力学分析方法，设计出满足高安全性、轻量化目标的复杂结构。 第4章 气动弹性力学的深化分析 本章超越基础的气动弹性理论，深入探讨了高阶气动弹性问题。内容包括颤振的非线性分析、抖振（Buffeting）的机理与抑制策略，以及对后掠翼和柔性机翼（Aeroelastic Tailoring）的耦合设计方法。特别关注了柔性翼（Very Flexible Wings）在不同飞行包线内，如何通过主动气动弹性控制系统来拓宽适航包线。 第5章 结构动力学与疲劳寿命预测 本章详细分析了飞机在不同载荷谱下的累积损伤模型，包括Miner法则的修正形式、阶梯载荷（TMF）下的疲劳累积。对于疲劳关键部位（如起落架连接点、翼身连接处），本章应用断裂力学原理，计算裂纹的萌生、扩展速率（基于Paris-Erdogan法则）以及剩余寿命评估。此外，还将讨论随机振动环境（如发射或低空湍流）对结构的影响分析。 第6章 优化设计与拓扑结构分析 结构优化是从“满足要求”向“最优性能”转变的关键。本章重点介绍有限元方法（FEM）在结构分析中的应用，特别是应力集中的识别与消除。核心内容包括基于密度的拓扑优化（Topology Optimization）技术，用于生成轻量化、高刚度的内部桁架结构。章节还将讨论多目标优化（如最小化重量同时最大化刚度）的算法，以及如何将优化结果转化为可制造的设计方案。 （四）第三篇：航空先进制造技术前沿 制造工艺是连接设计意图与物理实体的桥梁。本篇将聚焦于如何利用增材制造（AM）和其他先进工艺，应对传统制造工艺在复杂结构件生产上的瓶颈。 第7章 增材制造（3D打印）在航空领域的应用 本章系统介绍选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）等金属增材制造技术，用于制造钛合金和镍基高温合金零部件。重点分析了AM部件的微观组织演变（如各向异性）、残余应力控制以及缺陷（如未熔合、孔隙）的形成机理。此外，章节还将探讨如何利用拓扑优化设计的复杂晶格结构，实现轻量化与功能集成。 第8章 复合材料的自动化铺放与固化 对于大型复合材料结构件，如机翼蒙皮和箱形梁，精确的铺层和固化是保证性能的关键。本章详细介绍自动铺带（ATL）和自动纤维增强（AFP）技术的工作流程、路径规划算法，以及如何通过精确控制加热和压力曲线（热固化过程），确保构件内部无空隙、纤维取向精确，从而最大化材料性能。 第9章 数字化制造与质量闭环控制 本篇最后探讨了“数字化主线”（Digital Thread）在航空制造中的作用。内容涵盖了从设计、仿真到制造、检验的全面数据集成。特别关注于如何将制造过程中的实时数据（如激光扫描、温度监测）反馈到设计模型中，建立制造-性能预测的闭环系统，以缩短迭代周期，并确保首件到批产件的一致性和可追溯性。 （五）总结与展望 本书的最终目标是培养读者将前沿材料科学、精细结构力学分析与创新制造技术有机结合的能力，以应对未来更快速、更高效、更经济的飞行器研制需求。未来的航空工程将是高度跨学科融合的领域，本书提供的知识体系是掌握这一融合领域不可或缺的基础。

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比前一本干线飞机的出晚了好多……苏联中央流体力学研究院的总结之作。

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