现代飞机的空气动力设计2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

现代飞机的空气动力设计PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

上篇 基础篇2

第1章 现代飞机设计模式的发展和特点2

1.1飞机设计的高技术性和高复杂性2

1.2航空产品（飞机）模式的发展和变化4

1.3飞机设计模式的变化6

1.4数字化设计7

1.4.1方案决策支持系统7

1.4.2综合设计与工程发展系统8

1.4.3集群化性能分析与仿真系统8

1.4.4虚拟现实运营与制造仿真系统8

1.4.5试验信息综合管理系统9

1.4.6知识管理与适航取证支持系统10

1.4.7国外典型大型飞机数字化设计实例11

1.5计算流体力学在飞机设计中的作用11

1.6 CFD及其在现代飞机设计中应用的发展19

1.6.1线性位势方法20

1.6.2全速势耦合边界层方法21

1.6.3欧拉方程方法及其与边界层方法的耦合23

1.6.4 N-S方程方法24

1.6.5基于CFD方法的设计方法和工具32

1.7多学科优化设计36

1.7.1 MDO方法36

1.7.2支撑机翼跨声速民用机的多学科优化设计39

1.7.3波音公司的MDOPT软件49

1.7.4大飞机和战斗机的双学科优化举例52

1.7.5 MDO应用的现状和未来53

参考文献55

中篇 军用机篇61

第2章 未来战斗机发展的趋势及其对空气动力学提出的挑战61

2.1第三代战斗机的特点61

2.2第四代战斗机的特点64

2.3 2020年空战中战斗机配备的设想67

2.3.1重、轻型机的搭配67

2.3.2有人机和无人机的搭配69

2.4无人飞行器的研制70

2.4.1无人机在局部战争中的地位与作用70

2.4.2无人机的种类和发展的方向71

2.4.3长航时高空无人侦察机72

2.4.4无人战斗机74

2.4.5小型/微型无人机（SUAV/MAV）79

2.5结束语86

第3章 现代战斗机气动布局示例87

3.1非定常大迎角空气动力学87

3.1.1大迎角空气动力的特性87

3.1.2绕细长物体的大迎角非定常空气动力特性91

3.1.3细长前机身非对称涡流动的控制94

3.1.4大迎角和非定常空气动力的计算98

3.2边条翼升力面布局103

3.2.1引言103

3.2.2边条翼流动的特性104

3.2.3边条翼的气动布局108

3.2.4自适应机翼113

3.2.5大迎角时的静稳定性115

3.2.6超声速飞机边条翼布局气动力小结117

3.3鸭式布局118

3.3.1引言118

3.3.2近距耦合的鸭式布局119

3.3.3远距耦合的鸭式布局124

3.4前掠翼的三翼面布局126

3.4.1引言126

3.4.2前掠翼气动特性的优点126

3.4.3前掠翼的不足128

第4章 隐身飞行要求和空气动力的综合设计130

4.1减缩雷达散射截面积（RCS）的空气动力外形设计措施131

4.2飞机隐身特性要求与飞行性能要求的综合和折中134

4.3气动/隐身一体化设计的数值计算简介136

第5章 进排气系统及其与飞机的一体化设计141

5.1一体化的含义141

5.2超声速战斗机中一体化设计的重要性141

5.2.1民用机和军用机发动机布局上的差异141

5.2.2推进系统推力贡献的变化141

5.2.3推力矢量化与超机动性相结合的要求142

5.3进气道系统与前机身的一体化设计142

5.3.1进气道的形式和位置142

5.3.2前机身流场的设计143

5.3.3 F-15的进气道设计145

5.3.4 F-16的进气道设计146

5.3.5未来飞机进气道系统设计中应考虑的新因素149

5.3.6“无隔道式超声速进气道”概念及其应用149

5.4后机身、尾翼和喷管系统的一体化设计151

5.4.1减小尾部阻力151

5.4.2后体的综合设计152

5.5内流以及内外流一体化分析与设计的数值模拟153

5.5.1飞机/进气道的计算153

5.5.2三维扩压管道——S形管道的数值计算156

5.5.3喷流与后体相互作用的计算159

第6章 推力矢量化、机敏性和超机敏性160

6.1飞机的机敏性160

6.2推力矢量化162

6.2.1推力矢量化的优点162

6.2.2过失速技术162

6.2.3完全矢量化飞机162

6.2.4部分矢量化飞机164

6.2.5 PST机动动作的设计及空战作战方案的研究164

6.2.6实现推力矢量化飞机的困难166

第7章 大迎角非定常空气动力的数学模型168

7.1问题的提出168

7.2空气动力的暂态函数模型169

7.3状态-空间变量模型169

7.3.1非定常带有后缘分离的翼型绕流169

7.3.2具有涡破裂的三角翼的非定常流动171

7.3.3全机的非定常运动172

第8章 数值模拟方法是未来飞机设计的重要工具173

8.1数值模拟在未来飞机设计与研制中的地位和作用173

8.2程序验证与确认是使数值模拟方法成为有效计算工具的必要条件175

8.3计算流体力学的发展和展望176

8.3.1三维非定常黏流的模拟177

8.3.2多学科耦合及优化设计是CFD的未来发展方向之一177

8.3.3发展大规模并行机的有效计算方法177

第9章 无人机的空气动力设计179

9.1高空长航时UAV179

9.1.1翼型的研制179

9.1.2三维机翼的设计185

9.2 UCAV的空气动力及布局研究190

9.3 SUAV/MAV192

9.3.1低雷诺数流动特点192

9.3.2低雷诺数时固定翼的定常空气动力193

9.3.3拍动翼推进的非定常空气动力195

9.3.4气动设计的讨论197

参考文献200

下篇 民用机篇205

第10章 未来民用机发展的趋势205

10.1亚声速民用机的发展205

10.1.1新世纪对民用机的需求和剧烈的市场竞争205

10.1.2发展亚声速民用机的主要方向212

10.1.3民用机的一种新型布局形式——翼身融合体（BWB）飞机214

10.1.4高经济性静音中航程民用机设计方法讨论226

10.1.5其他可能的布局形式236

10.2超声速民用机的需求和发展237

10.3应对未来空中运输持续增长的挑战，注重基础研究，发展新概念和新技术238

第11章 先进翼型的不断发展241

11.1超临界翼型241

11.2扩张后缘翼型245

第12章 亚声速干线飞机三维机翼的设计249

12.1提高Ma·Kmax值249

12.2减小阻力250

12.3三维机翼气动布局的基本要求251

12.4几点讨论252

12.4.1翼型的影响252

12.4.2最大厚度沿展向分布的（非线性）影响253

12.4.3几何扭转角（？）沿展向分布的影响255

12.5三维机翼的一种气动设计方法257

12.5.1对原B-737机翼的改进设计258

12.5.2 A-7机翼的改型设计264

12.5.3几点补充意见269

12.5.4机翼的多点优化设计270

12.5.5民用机机翼设计举例270

12.5.6基于高可信度分析的多学科优化设计（MDO）方法的探讨274

第13章 机翼翼梢减阻装置的应用282

13.1翼梢小翼283

13.2翼梢帆片286

13.3剪切翼梢287

13.4不同形式翼梢装置的比较287

13.5翼梢小翼的设计288

第14章 减小发动机短舱/机体间的干扰阻力297

14.1引言297

14.2发动机短舱的翼吊方式298

14.3发动机短舱的尾吊方式300

14.4数值计算方法简介301

14.4.1 PANAIR的应用302

14.4.2全位势方法的应用304

14.4.3 TRANAIR的优化设计307

14.4.4欧拉/N-S方程方法和应用308

14.5机体/发动机综合设计方法311

14.5.1引言311

14.5.2综合设计中需要考虑的问题312

14.5.3综合设计方法313

第15章 减小摩擦阻力320

15.1层流化技术320

15.2湍流减阻——小肋减阻323

第16章 增升装置外形的空气动力326

16.1引言326

16.2机翼的前缘增升装置327

16.3机翼的后缘增升装置329

16.4增升装置外形流动的物理特征329

16.5分析增升装置外形气动特性的数值（RANS方程）方法333

16.5.1二维计算336

16.5.2三维计算338

16.5.3 EUROLIFT I和EUROLIFT340

16.6增升装置的设计348

16.6.1多段翼型的设计349

16.6.2发动机短舱/挂架与增升装置缝、襟翼间的气动干扰352

16.6.3产生高升力与满足失速特性（固有的低头和适度的滚转倾向）之间的折中352

16.6.4工程设计方法的研究352

第17章 高速民航机359

参考文献368

附录376

附录A面元法及其在飞机设计中的应用376

A.1引言376

A.2经典面元法376

A.3第二代面元法379

A.4涡格法（Vortex lattice method， VLM）381

A.5面元法的应用381

A.6结束语387

参考文献387

附录B跨声速流计算中的全位势方法391

B.1引言391

B.2流场分析计算的全位势方法391

B.2.1跨声速流动的特点和全位势方法的等熵与无旋假设391

B.2.2全位势方程392

B.2.3边界条件和环量394

B.2.4守恒方程和非守恒方程394

B.2.5跨声速小扰动（TSD）方程395

B.2.6全位势方程的数值方法396

B.2.7近似因子分解迭代格式403

B.2.8 SLOR、ADI和AF2的收敛特性406

B.2.9多重网格方法408

B.2.10曲线坐标和复杂外形的全位势方法应用409

B.2.11 TRANAIR412

B.2.12 BLWF415

B.2.13黏流/无黏流相互作用技术419

参考文献422

附录C现代计算流体力学方法——欧拉/N-S方程解方法428

C.1引言428

C.2欧拉/N-S方程的数值计算方法429

C.2.1中心型差分格式430

C.2.2迎风型通量分裂方法432

C.2.3中心差分型格式和通量差分裂格式的数值算例比较437

C.2.4 TVD格式439

C.2.5基本无振荡——ENO格式447

C.2.6 AUSM+的迎风型格式447

C.2.7求解非定常流的多重网格双时间步长方法450

C.2.8航空工业界目前使用的CFD软件453

C.2.9高阶格式455

C.3网格生成技术468

C.3.1复杂外形的结构网格生成469

C.3.2非结构网格——三角化方法471

C.3.3非结构六面体网格473

C.3.4自适应笛卡儿网格474

C.3.5黏性层网格474

C.3.6网格生成方法小结475

C.3.7计算网格应用举例477

C.4湍流流动的模拟484

C.4.1湍流流动的各种模拟方法484

C.4.2湍流模型的讨论491

C.5提高RANS软件计算效率及扩充其使用功能的方法502

C.5.1多重网格方法502

C.5.2预处理方法506

C.6 CFD面临的两个挑战性的计算512

C.6.1巡航构形阻力的计算512

C.6.2三维高升力外形的最大升力计算522

C.7结束语524

参考文献525

附录D设计计算方法和工具539

D.1间接方法539

D.2反设计方法540

D.3数值优化方法544

D.3.1梯度法544

D.3.2伴随方程方法549

D.3.3遗传算法552

参考文献557

结束语560