《空間任務飛行器的空氣動力學和熱力學分析》是2018年國防工業出版社出版的圖書，作者是安東尼奧·薇薇安尼、朱塞佩·佩澤拉。
基本介紹
- 書名：空間任務飛行器的空氣動力學和熱力學分析
- 作者：安東尼奧·薇薇安尼、朱塞佩·佩澤拉
- 出版社：國防工業出版社
- ISBN：9787118115437
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《空間任務飛行器的空氣動力學和熱力學分析》通過考慮適應不同空間任務需求的空間飛行器對高超聲速空氣動力學和熱力學的不同主題進行詳細闡述，這些飛行器包括乘員返回飛行器（CRV）、乘員探索飛行器（CEV）、取樣返回飛行器（SRV）和飛行試驗平台（FTB）。
第一章介紹了高超聲速空氣動力學和熱力學的基本知識，詳細討論了高超聲速流場的幾個關鍵特徵。例如，這一章展示了再入飛行器的大部分能量需要以熱能的形式耗散。但是以現有材料製成的飛行器，沒有能在吸收了其中一小部分熱量後還可以倖存的。這一關鍵設計問題在第二章做了詳細介紹，解釋了一個成功著陸如何讓絕大部分的能量損失加熱機體周圍的氣體而不是機體本身，並且揭示了高超聲速條件下的傳熱機制對設計理想的安全著陸方案十分關鍵的原因。第一章也指出，太空飛行器進入一個行星大氣層所產生的幾乎所有關鍵熱傳遞問題都發生在連續流中。事實上，在返回軌道的決定性部分，流過一個鈍頭體的流場（迴轉體或者機翼前緣）都有一道明顯的弓形激波，機身表面和激波之間有一個被離解和電離熱氣體充斥著的激波層，還有一個使氣體溫度急劇下降到飛行器表面溫度值的邊界層。之後，仔細討論了氣動係數符號和約定。最終，介紹了高超聲速空氣動力學和熱力學的流體動態特徵數。
第二章給出了用以評估太空飛行器返回過程中下降飛行軌跡和需要承受的相應的氣動熱載荷環境的數學模型。熱能通過邊界層內化學成分的傳導和擴散以及鼻區附近激波層內熱氣體的輻射傳遞到飛行器上，其中輻射的光譜範圍大部分在近紅外與紫外之間；同時熱量也會從飛行器表面以紅外到遠紅外的光譜範圍輻射出去，這使得激波層內的氣體近乎透明（如壁面輻射冷卻）。本章討論了保護太空飛行器從大氣層返回時強烈氣動加熱的熱防護系統（TPS）概念，給出了飛行器駐點處幾個頗為簡單的用以評估輻射和傳導（從流體到表面）熱流密度的工程關係式，這些熱流估算公式對於在早期設計階段開展必要的快速評估是非常基礎的。
圖書目錄
第一章 高超聲速空氣動力學和熱力學基本理論
1.1 引言
1.2 高超聲速流動基本特點
1.2.1 強烈的弓形激波
1.2.2 溫度／氣動加熱的重要性
1.2.3 鈍化氣動外形減少熱傳遞
1.2.4 表面壓強估計
1.2.5 高溫效應
1.2.6 黏性干擾
1.2.7 熵梯度
1.2.8 薄激波層
1.2.9 發動機—機身—體化
1.2.10 控制與穩定性
1.3 軌道再入
1.4 連續流區飛行器周圍典型高超聲速流場特徵
1.4.1 流動控制方程
1.4.2 M∞變化引起的流場特徵
1.4.3 激波關係式
1.4.4 特徵線法
1.4.5 高溫效應
1.4.6 黏性干擾
1.5 太空飛行器氣動力係數
1.5.1 參考坐標系
1.5.2 氣動熱力學數據約定
1.6 簡化氣動分析
1.6.1 低階空氣動力學方法
1.6.2 牛頓撞擊流理論
1.6.3 改進牛頓流理論
1.6.4 平板高超聲速空氣動力學
1.6.5 球體高超聲速空氣動力學
1.6.6 圓柱高超聲速空氣動力學
1.6.7 尖／鈍錐體空氣動力學
1.6.8 切楔／切錐法
1.6.9 平板理論和太空飛行器高超聲速空氣動力學特徵
1.6.10 面元法空氣動力學
1.6.11 表面傾斜法和氣動外形設計：壓力法選擇原理
1.7 高超聲速與亞聲速空氣動力學
1.7.1 氣動阻力
1.7.2 氣動升力
1.7.3 俯視圖特性
1.8 再人飛行和氣動加熱
1.8.1 脫體距離
1.8.2 氣動加熱
1.9 空間飛行器設計基礎
1.10 量綱分析
參考文獻
第二章 大氣再入基本理論
2.1 前言
2.2 再入任務的初始比內能
2.3 平面飛行方程
