《飛行器氣動彈性原理（第2版）》是2016年6月北京航空航天大學出版社出版的圖書，作者是楊超。
基本介紹
- 書名：飛行器氣動彈性原理（第2版）
- 作者：楊超
- ISBN：9787512420649
- 定價：39元
- 出版社：北京航空航天大學出版社
- 出版時間：2016年6月
- 裝幀：平裝
- 開本：16開
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書介紹飛行器氣動彈性的基本原理和方法，是在本科生教材《氣動彈性設計基礎》的基礎上進一步深化與拓寬的研究生教材。除了對氣動彈性靜力學及氣動彈性動穩定性(顫振)進一步深入討Y論外，在第2版中，特別增強了對氣動彈性動力回響的討論，各章中增加了算例；還專門增設了有關結構非線性的氣動彈性、氣動彈性計算工程實例的章節，從氣動彈性原理闡述到實例套用，內容更加全面，突出原理的實際套用。
本書可作為高等院校飛行器設計專業的研究生教材以及高年級本科生的參考書，也可供航空、航天、兵器等領域的結構強度、總體氣動和飛行控制等專業的設計人員參考。
圖書目錄
第1章 緒 論…………………………………………………………………………………… 1
1.1 氣動彈性力學概述……………………………………………………………………… 1
1.2 氣動彈性力學發展的簡要回顧………………………………………………………… 2
1.3 氣動彈性現象描述……………………………………………………………………… 4
1.3.1 氣動彈性靜力學的基本現象……………………………………………………… 4
1.3.2 氣動彈性動力學的基本現象……………………………………………………… 6
1.4 氣動彈性力學的發展…………………………………………………………………… 6
1.5 氣動彈性學科的特點…………………………………………………………………… 10
思考題及練習題……………………………………………………………………………… 10
參考文獻……………………………………………………………………………………… 10
第2章 空氣動力學基礎……………………………………………………………………… 12
2.1 氣動力分析方法概述…………………………………………………………………… 12
2.1.1 定常氣動力分析方法……………………………………………………………… 12
2.1.2 非定常氣動力分析方法…………………………………………………………… 13
2.2 空氣動力學基本方程…………………………………………………………………… 15
2.2.1 N S方程和Euler方程………………………………………………………… 15
2.2.2 速度勢方程………………………………………………………………………… 19
2.3 定常線性氣動力分析基礎……………………………………………………………… 20
2.3.1 小擾動速度勢方程………………………………………………………………… 20
2.3.2 面元法……………………………………………………………………………… 23
2.3.3 渦格法……………………………………………………………………………… 24
2.3.4 定常線性氣動力分析方法的局限………………………………………………… 25
2.4 非定常線性小擾動速度勢方程………………………………………………………… 27
2.4.1 小擾動假設………………………………………………………………………… 27
2.4.2 小擾動速度勢方程………………………………………………………………… 27
2.4.3 壓力係數…………………………………………………………………………… 28
2.4.4 邊界條件…………………………………………………………………………… 28
2.5 非定常線性小擾動方程求解的基本思路……………………………………………… 29
2.5.1 疊加原理…………………………………………………………………………… 29
2.5.2 基本解……………………………………………………………………………… 29
2.5.3 諧振盪形式的線性小擾動方程…………………………………………………… 30
2.5.4 求解思路…………………………………………………………………………… 31
2.5.5 非定常線性氣動力求解基本假設小結…………………………………………… 31
2.6 偶極子格網法簡介……………………………………………………………………… 32
2.6.1 亞聲速偶極子格網法簡述………………………………………………………… 33
2.6.2 超聲速偶極子格網法的特點……………………………………………………… 34
2.7 準定常氣動力…………………………………………………………………………… 35
2.7.1 Grossman理論…………………………………………………………………… 35
2.7.2 細長體理論………………………………………………………………………… 37
2.7.3 氣動力導數………………………………………………………………………… 38
2.7.4 活塞理論…………………………………………………………………………… 39
2.8 二元非定常氣動力理論………………………………………………………………… 40
2.9 線性非定常氣動力近似方法…………………………………………………………… 44
2.10 非線性非定常方程求解的基本特點………………………………………………… 46
2.11 高超聲速氣動力分析方法…………………………………………………………… 46
思考題及練習題……………………………………………………………………………… 48
參考文獻……………………………………………………………………………………… 48
第3章 氣動彈性靜力學……………………………………………………………………… 49
3.1 發 散…………………………………………………………………………………… 49
3.1.1 發散的基本原理…………………………………………………………………… 49
3.1.2 翼根固支機翼的扭轉發散………………………………………………………… 51
3.1.3 發散工程分析方法………………………………………………………………… 54
3.1.4 影響發散分析結果的因素………………………………………………………… 55
3.2 載荷重新分布…………………………………………………………………………… 55
3.2.1 載荷重新分布的基本原理………………………………………………………… 56
3.2.2 梁根固支機翼的載荷重新分布…………………………………………………… 57
3.2.3 載荷重新分布工程分析方法……………………………………………………… 59
3.3 機翼後(前)掠角對靜氣動彈性的影響………………………………………………… 62
3.4 操縱效率及操縱反效…………………………………………………………………… 64
3.4.1 基本現象…………………………………………………………………………… 65
3.4.2 長直機翼的副翼效率及反效……………………………………………………… 67
3.4.3 操縱效率的一般表述方式………………………………………………………… 70
3.5 熱效應對氣動彈性的影響……………………………………………………………… 70
3.5.1 氣動熱與氣動彈性的耦合關係…………………………………………………… 71
3.5.2 高超聲速氣動熱的計算方法……………………………………………………… 71
3.6 靜氣動彈性試驗………………………………………………………………………… 72
3.6.1 靜氣動彈性模型的發散試驗……………………………………………………… 72
3.6.2 飛行載荷測量試驗………………………………………………………………… 73
思考題及練習題……………………………………………………………………………… 74
參考文獻……………………………………………………………………………………… 74
第4章 氣動彈性動穩定性…………………………………………………………………… 76
4.1 顫振的機理……………………………………………………………………………… 76
4.1.1 振動的觀點………………………………………………………………………… 77
4.1.2 數學的觀點………………………………………………………………………… 79
4.1.3 能量的觀點………………………………………………………………………… 80
4.1.4 反饋的觀點………………………………………………………………………… 82
4.2 典型翼段的顫振理論…………………………………………………………………… 83
4.2.1 基於定常氣動力理論的顫振計算………………………………………………… 84
4.2.2 基於準定常氣動力理論的顫振計算……………………………………………… 85
4.2.3 基於非定常氣動力理論的顫振計算……………………………………………… 87
4.3 顫振行列式的求解……………………………………………………………………… 88
4.3.1 解顫振方程的V g 法…………………………………………………………… 88
4.3.2 解顫振方程的p k 法…………………………………………………………… 90
4.4 影響顫振穩定性的參數………………………………………………………………… 92
4.5 大展弦比機翼的顫振分析……………………………………………………………… 93
4.5.1 大展弦比直機翼的顫振分析……………………………………………………… 93
4.5.2 大展弦比後掠機翼的顫振分析…………………………………………………… 95
4.6 小展弦比翼面的顫振分析……………………………………………………………… 96
4.6.1 小展弦比翼面的顫振運動方程…………………………………………………… 96
4.6.2 小展弦比機翼的顫振計算………………………………………………………… 97
4.7 操縱面顫振……………………………………………………………………………… 98
4.8 壁板顫振……………………………………………………………………………… 101
4.9 非經典顫振及抖振…………………………………………………………………… 103
4.9.1 嗡鳴(跨聲速舵面顫振)………………………………………………………… 103
4.9.2 失速顫振………………………………………………………………………… 104
4.9.3 抖 振…………………………………………………………………………… 105
4.10 飛行器的防顫振設計………………………………………………………………… 107
4.10.1 防顫振設計概要………………………………………………………………… 107
4.10.2 基本的飛機顫振分析…………………………………………………………… 108
4.10.3 飛機結構強度規範中防顫振設計的內容……………………………………… 109
4.11 基本的飛機顫振試驗………………………………………………………………… 111
4.11.1 地面振動試驗…………………………………………………………………… 111
4.11.2 顫振模型風洞試驗……………………………………………………………… 112
4.11.3 飛行顫振試驗…………………………………………………………………… 113
思考題及練習題……………………………………………………………………………… 115
參考文獻……………………………………………………………………………………… 116
第5章 氣動彈性動力回響…………………………………………………………………… 117
5.1 氣動彈性動力回響分析的一般方程………………………………………………… 117
5.2 動力回響問題的一般解法…………………………………………………………… 117
5.2.1 脈衝回響與階躍回響…………………………………………………………… 117
5.2.2 簡諧激勵的回響………………………………………………………………… 119
5.2.3 任意非周期激勵的回響………………………………………………………… 120
5.2.4 隨機振動及統計特性…………………………………………………………… 123
5.3 大氣擾動:紊流與離散突風…………………………………………………………… 125
5.3.1 紊 流…………………………………………………………………………… 125
5.3.2 離散突風………………………………………………………………………… 126
5.4 任意運動和突風引起的非定常氣動力……………………………………………… 127
5.4.1 簡諧運動引起的非定常氣動力:Theodorsen函式…………………………… 128
5.4.2 階躍迎角引起的非定常氣動力:Wagner函式………………………………… 129
5.4.3 正弦突風引起的非定常氣動力:Sears函式…………………………………… 130
5.4.4 陡沿突風引起的非定常氣動力:Küssner函式………………………………… 131
5.4.5 一般升力面的突風非定常氣動力……………………………………………… 131
5.5 離散突風回響分析…………………………………………………………………… 133
5.5.1 剛性飛機的離散突風回響……………………………………………………… 133
5.5.2 長直機翼的離散突風回響……………………………………………………… 140
5.5.3 彈性飛機的離散突風回響……………………………………………………… 144
5.6 大氣紊流回響分析…………………………………………………………………… 150
5.6.1 典型翼段的大氣紊流回響……………………………………………………… 150
5.6.2 彈性飛機的大氣紊流回響……………………………………………………… 152
5.7 彈性飛機動態機動回響分析………………………………………………………… 156
5.7.1 機動過程與機動載荷…………………………………………………………… 156
5.7.2 動態機動回響分析方法………………………………………………………… 157
5.7.3 動態機動回響分析實例………………………………………………………… 160
思考題及練習題……………………………………………………………………………… 163
參考文獻……………………………………………………………………………………… 164
第6章 具有結構非線性的氣動彈性………………………………………………………… 165
6.1 概 述………………………………………………………………………………… 165
6.1.1 集中參數非線性………………………………………………………………… 166
6.1.2 分布參數非線性………………………………………………………………… 167
6.1.3 相關數學知識…………………………………………………………………… 167
6.2 立方剛度非線性……………………………………………………………………… 171
6.2.1 二元翼段模型及其線性化……………………………………………………… 172
6.2.2 非定常渦方法…………………………………………………………………… 173
6.2.3 非線性顫振特性………………………………………………………………… 175
6.3 間隙與摩擦非線性…………………………………………………………………… 180
6.3.1 間隙非線性……………………………………………………………………… 180
6.3.2 庫侖摩擦………………………………………………………………………… 181
6.3.3 庫侖摩擦間隙…………………………………………………………………… 182
6.3.4 工程分析的考慮………………………………………………………………… 183
6.4 大變形機翼的氣動彈性……………………………………………………………… 183
6.4.1 結構大變形……………………………………………………………………… 184
6.4.2 曲面氣動力……………………………………………………………………… 188
6.4.3 氣動彈性分析方法……………………………………………………………… 190
6.4.4 算例研究………………………………………………………………………… 192
思考題及練習題……………………………………………………………………………… 198
參考文獻……………………………………………………………………………………… 198
第7章 氣動伺服彈性力學…………………………………………………………………… 199
7.1 氣動伺服彈性力學概述……………………………………………………………… 199
7.1.1 氣動伺服彈性問題的由來……………………………………………………… 199
7.1.2 氣動伺服彈性的分類與內容…………………………………………………… 200
7.1.3 氣動伺服彈性的分析與綜合…………………………………………………… 201
7.1.4 系統的穩定性概述……………………………………………………………… 201
7.1.5 氣動伺服彈性運動方程概述…………………………………………………… 202
7.2 氣動伺服彈性分析———頻域方法…………………………………………………… 203
7.2.1 氣動伺服彈性系統的頻域分析模型…………………………………………… 203
7.2.2 頻域穩定性分析………………………………………………………………… 205
7.2.3 頻域連續陣風回響分析………………………………………………………… 209
7.3 氣動伺服彈性分析———時域方法…………………………………………………… 211
7.3.1 狀態空間方法概述……………………………………………………………… 211
7.3.2 氣動伺服彈性系統的狀態空間模型…………………………………………… 212
7.3.3 狀態空間方法穩定性分析……………………………………………………… 216
7.3.4 魯棒穩定性分析………………………………………………………………… 217
7.4 氣動伺服彈性綜合…………………………………………………………………… 221
7.4.1 顫振主動抑制技術……………………………………………………………… 222
7.4.2 陣風減緩主動控制……………………………………………………………… 223
7.4.3 控制律設計簡介………………………………………………………………… 224
7.4.4 主動氣動彈性機翼技術………………………………………………………… 227
7.5 氣動伺服彈性不利因素的排除……………………………………………………… 229
思考題及練習題……………………………………………………………………………… 230
參考文獻……………………………………………………………………………………… 230
第8章 氣動彈性計算工程實例……………………………………………………………… 231
8.1 氣動彈性工程計算分析概述………………………………………………………… 231
8.2 靜氣動彈性工程計算分析實例……………………………………………………… 233
8.2.1 建模及計算方法………………………………………………………………… 233
8.2.2 發散工程計算分析實例………………………………………………………… 235
8.2.3 飛行載荷工程計算分析實例…………………………………………………… 240
8.3 顫振工程計算分析實例……………………………………………………………… 243
8.3.1 建模及計算方法………………………………………………………………… 243
8.3.2 顫振分析實例…………………………………………………………………… 244
8.4 突風回響工程計算分析實例………………………………………………………… 247
8.4.1 計算方法………………………………………………………………………… 247
8.4.2 離散突風回響分析實例………………………………………………………… 248
8.5 氣動伺服彈性工程計算分析實例…………………………………………………… 251
8.5.1 計算方法………………………………………………………………………… 252
8.5.2 氣動伺服彈性穩定性分析實例………………………………………………… 254
思考題及練習題……………………………………………………………………………… 258
參考文獻……………………………………………………………………………………… 258
