逃逸飞行器分离动力学与仿真 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:李东旭

出品人:

页数:384

译者:

出版时间:2003-7-1

价格:30.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787030112224

丛书系列:

图书标签:

• 逃逸飞行器
• 分离动力学
• 仿真
• 航天工程
• 飞行器设计
• 控制系统
• 数值模拟
• 弹道分析
• 结构力学
• 飞行安全

蓝天深处的回响：现代航空航天系统中的流体力学与结构动力学分析 作者： 某航空航天资深工程师团队 出版社： 宇航科技出版社 开本： 16开 页码： 约 850 页 定价： 188.00 元 --- 内容概要 本书是一部面向高等院校航空航天、机械工程、应用力学等专业的高年级本科生、研究生，以及航空航天科研与工程技术人员的专业参考著作。它聚焦于现代复杂航空航天器在不同工作环境下，其流体动力学行为与结构动力学响应之间的耦合效应与相互作用机制。全书体系庞大，内容扎实，覆盖了从基础理论推导到前沿工程应用的全链条知识。 本书摒弃了传统教材中对单一学科的孤立叙述，强调多物理场耦合的整体性研究视角，尤其侧重于高超声速飞行器、空间在轨机构、以及复杂气动弹性系统的分析与设计。全书共分为七大部分，近三十个章节，力求为读者构建一个完整且深入的现代动力学分析框架。 第一部分：理论基础与数值方法重构（约 150 页） 本部分作为全书的理论基石，系统梳理了研究复杂动力学问题的数学工具和计算范式。 流体力学基础回顾与高阶模型构建： 重点回顾了可压缩粘性流动的 Navier-Stokes 方程组的守恒形式与非守恒形式，并深入探讨了湍流模型的演进，特别是雷诺平均 Navier-Stokes (RANS) 模型在不同流动分离区域的适用性，以及大涡模拟 (LES) 和直接数值模拟 (DNS) 在捕捉非定常高精度流场信息时的计算挑战。此外，还详细介绍了稀薄气体动力学在微小尺度飞行器设计中的应用，包括玻尔兹曼方程（Boltzmann Equation）的有限元求解方法。 结构动力学理论的拓展： 涵盖了线性与非线性弹性力学的核心概念，并引入了现代结构动力学分析中的关键模型：几何非线性（大变形）和材料非线性（塑性、粘弹性）理论。重点阐述了有限元方法的最新进展，包括高阶单元、自适应网格技术在处理复杂几何体时的收敛性分析，以及接触动力学（Contact Dynamics）的数值离散技术，尤其关注材料失效与断裂前兆的动力学表征。 耦合问题的数学表述： 深入探讨了流固耦合（Fluid-Structure Interaction, FSI）问题的数学建模方法，包括单向、双向、以及全隐式耦合策略。详细比较了基于动网格（Arbitrary Lagrangian-Eulerian, ALE）方法的流体域处理与基于浸入式（Immersed Boundary Method, IBM）方法的结构边界处理在效率与精度上的权衡。 第二部分：高超声速气动热与结构响应（约 200 页） 本部分是本书面向未来飞行器设计的核心篇章，关注极端环境下的动力学行为。 高超声速流动特性分析： 详细分析了马赫数 $M>5$ 时激波、边界层、化学反应、电离效应（磁流体力学耦合）对飞行器表面压力和热流分布的影响。重点解析了驻点和肩部区域的复杂流动分离机制，以及如何通过控制面（如二维楔形前缘）来调节激波/边界层相互作用（Shock Wave/Boundary Layer Interaction, SWBLI）的强度。 气动热载荷与结构热应力分析： 探讨了高速气动加热引起的结构瞬态热载荷计算，包括辐射散热、对流传热的精确估计。基于瞬态热力耦合分析，推导了考虑热梯度、蠕变和松弛效应下的结构动力学方程。特别针对热防护系统（TPS）的多层结构，分析了热膨胀失配导致的界面应力集中问题。 高超声速气动弹性与颤振： 深入研究了在不同迎角和速度下，结构变形对气动力的反馈作用。详细分析了高马赫数下的气动弹性不稳定现象，如抖振（Flutter）和发散（Divergence）。引入了基于高保真气动载荷的非线性气动弹性模型，探讨了主动控制系统（如颤振抑制器）对飞行器包线扩展的贡献。 第三部分：在轨机械系统的动力学建模与控制（约 180 页） 本部分将研究视角拓展至空间环境，关注航天器展开机构、姿态控制与振动隔离。 空间环境下的运动学与动力学： 阐述了牛顿-欧拉方程在轨道力学中的应用，并详细推导了柔性空间结构（如太阳能帆板、大型天线）在微重力/零重力环境下的运动微分方程。重点讨论了轨道摄动、太阳辐射压力（SRP）以及微流星体撞击对结构柔性模态的影响。 大型机构展开动力学： 针对卫星展开臂、对日定向机构等复杂多体系统，建立了刚体-柔体耦合的动力学模型。分析了展开过程中的冲击与振动传递，并设计了基于能量耗散的被动/主动阻尼策略，以确保机构在最终锁定状态下的高精度对准。 空间振动隔离与噪声控制： 针对高精度载荷（如光学载荷）的平台振动问题，系统介绍了基于非线性动力学理论的隔振器设计。研究了带间隙、带摩擦的非线性隔振特性，以及利用磁悬浮或半主动控制策略来优化振动传递率，实现宽频带降噪。 第四部分：复杂接触与非光滑动力学（约 120 页） 此部分深入研究了机械系统中普遍存在的接触和摩擦现象，这些因素往往是系统失效或高频振动的根源。 摩擦模型的精细化描述： 涵盖了静摩擦、动摩擦、粘滑效应（Stick-Slip）以及温湿度依赖性摩擦模型。重点介绍了基于微观接触几何的摩擦力预测方法，超越了传统的库仑模型。 冲击与碰撞动力学： 分析了高速碰撞过程中的能量耗散与材料响应。详细介绍了恢复系数法、冲量法在离散建模中的应用，并结合有限元方法对碰撞过程中的应力波传播和局部塑性变形进行了模拟。 数值求解策略： 针对接触问题的非光滑特性，系统介绍了求解这类问题的数值算法，包括罚函数法、增广拉格朗日法以及半正定规划（SDP）在处理多重接触约束时的应用。 第五部分：随机动力学与可靠性分析（约 100 页） 现代工程系统运行在不可预测的外部激励环境中，随机动力学分析至关重要。 随机载荷建模： 详细阐述了环境载荷（如大气湍流、火箭发动机推力脉动、地震载荷）的概率模型，包括平稳随机过程、高斯白噪声的工程化处理。 随机响应分析方法： 重点介绍了模态分解法、蒙特卡洛模拟（Monte Carlo Simulation, MCS）及其高效变体（如均值中心法、直​​接积分法）在求解随机动力学方程中的应用。探讨了概率密度演化法（Probability Density Evolution Method, PDEM）在处理非线性系统随机响应预测中的优势。 结构可靠性评估： 基于随机响应分析的结果，系统地介绍了基于极限状态函数的结构可靠性指标计算，包括一阶可靠性方法（FORM）和二阶可靠性方法（SORM），并探讨了载荷-强度不确定性耦合对系统寿命预测的影响。 第六部分：先进材料与结构动力学特性（约 80 页） 本部分关注新型功能材料对结构动力学行为的重塑作用。 复合材料与夹层结构： 深入分析了各向异性材料（如碳纤维增强复合材料）的本构关系及其对振动模式的影响。针对复合材料层合板，推导了考虑剪切变形的动力学模型（如Mindlin-Reissner理论），并分析了分层（Delamination）的动力学特征。 智能材料在振动控制中的应用： 介绍了压电材料（PZT）和磁流变（MR）流体在主动或半主动振动控制中的机理。详细分析了通过集成智能材料驱动器和传感器网络，如何实现对结构模态的动态抑制和抑制带隙的构建。 第七部分：仿真验证与实验技术（约 70 页） 本书的最后一部分回归工程实践，介绍了动力学模型验证的先进手段。 高级模态分析技术： 讨论了实验模态分析（EMA）与计算机辅助工程（CAE）模型的对比与修正。重点介绍了非接触式测量技术，如激光多普勒测振仪（LDV）在采集高频结构响应数据中的应用，以及基于数据驱动的系统辨识方法（如复频模态分析 FDD）。 高精度载荷测试与标定： 介绍了动载荷激励设备（如激振器、爆炸冲击发生器）的原理与标定方法。强调了在复杂工况下（如高低温、真空环境）进行动力学参数辨识的工程挑战与解决方案。 --- 适用对象 航空航天器设计与分析工程师 高等院校航空宇航、机械、力学、控制科学专业的研究生及教师 从事复杂机械系统动力学分析、结构健康监测（SHM）及可靠性工程的专业人员 本书的深度和广度使其成为一本不可多得的、能系统提升读者在多物理场耦合动力学分析领域工程素养的权威参考书。它不仅提供了理论深度，更注重方法的可实施性与工程前瞻性。

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这本书的排版和装帧质量也是值得称赞的一点。在如今许多书籍为了降低成本而牺牲阅读体验的时代，这部作品在细节处理上展现出了极高的匠人精神。纸张的选择似乎经过了特别考量，既保证了墨水的清晰度，又不易反光，长时间阅读眼睛不易疲劳。更值得一提的是，书中对公式的展示方式，采用了清晰的行内和独立公式块的组合，并且关键变量的定义都标注得非常明确。在涉及到复杂矩阵运算或张量分析的部分，作者没有简单地用一大堆符号堆砌，而是通过脚注或侧边栏的形式，提供了必要的数学背景回顾，这对于那些很久没有接触高等数学的读者来说，简直是一份及时的“知识复习卡”。这种对阅读体验的细致关注，体现了出版方和作者对于知识传播的严肃态度，使得每一次翻页都成为一种享受，而非负担。

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这部书的封面设计着实吸引眼球，那种深邃的蓝色调配合着流线型的飞船剪影，立刻将我的思绪拉入一个关于太空探索与机械精确性的世界。我原以为这是一本纯粹的理论手册，里面充斥着枯燥的公式和晦涩的物理定律，但翻开后才发现，作者似乎在努力架起一座沟通理论与实践的桥梁。书中的插图和图表绘制得非常精细，即便是对于一个非专业背景的读者来说，也能大致理解其中描述的复杂运动轨迹和结构设计理念。我特别欣赏作者在介绍基础概念时所展现出的那种循序渐进的耐心，它不像某些教科书那样，上来就抛出需要深厚背景知识才能理解的定理，而是通过一系列精心设计的案例来引导读者逐步深入。虽然我还没有完全消化书中的所有内容，但就目前的阅读体验而言，它给我的感觉是既有学术的严谨性，又不失对读者友好的关怀，非常适合希望从宏观概念入手，再探究微观细节的入门者。它成功地在我心中点燃了一丝对航天工程领域的好奇火花，让我开始思考那些看不见的力是如何精准地控制着我们在宇宙中的每一次“起舞”。

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抛开技术细节不谈，这本书在更深层次上给我带来的触动，是关于工程思维的培养。它似乎在潜移默化中教会我如何以一种系统、多尺度的方式去看待复杂问题。书中对于建模过程的描述，不仅仅是展示了如何建立数学模型，更重要的是展示了在真实世界约束条件下，工程师们是如何进行取舍、简化和迭代的。那种在“理想模型”与“现实可行性”之间寻求最佳平衡点的过程，是教科书很难完全传达的“行业智慧”。阅读过程中，我不断地在思考，如果我是一名项目负责人，面对书中所描述的限制和挑战，我会如何决策？这种强迫性的代入感和批判性思考，远比单纯记忆知识点更有价值。它不仅仅是传授了知识，更像是在传递一种解决问题的哲学，一种对工程实践的敬畏之心，这对于任何志在严谨领域发展的人来说，都是宝贵的精神财富。

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我花了相当长的时间来审视这本书的章节布局，发现其逻辑组织脉络非常清晰，体现出作者对材料组织有着深刻的理解。它不是简单地将所有知识点堆砌在一起，而是像构建一座复杂的建筑，从地基到屋顶都有其明确的功能和连接点。例如，在讨论某一特定控制算法时，作者会巧妙地回顾前文铺垫的动力学模型，这种前后呼应的手法极大地增强了学习的连贯性，避免了知识的孤立存在。最让我感到惊喜的是，书中似乎穿插了一些历史性的背景介绍，这使得原本冰冷的工程问题有了一层人文色彩。我仿佛能看到那些早期的工程师们是如何在有限的计算能力下，凭借直觉和经验去解决这些看似无解的难题。这种对历史的尊重和对前人智慧的继承，让这本书的厚重感油然而生。它不仅仅是一本关于“如何做”的书，更是一部关于“为什么会是这样”的思考录，引导我们去探究技术发展的内在驱动力。

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阅读这本书的过程中，我发现作者的语言风格介于严谨的学术写作和富有激情的科普叙述之间，找到了一种非常微妙的平衡点。很多技术性的段落，在表述上极其精准，每一个动词和名词的选择都似乎经过了千锤百炼，确保了信息传递的无歧义性。然而，在一些总结性的段落或展望未来应用的部分，文字又变得生动起来，充满了对未知领域的向往和对工程美学的赞叹。这种风格的切换非常自然，让人在紧绷的逻辑思维和放松的想象之间自由切换，极大地缓解了长时间阅读专业书籍可能带来的疲劳感。我甚至在某些描述飞行器姿态变化的部分，仿佛能通过文字“感受”到那种瞬间的力矩变化和系统的响应，这无疑是作者高超的文字驾驭能力的体现。总而言之，它成功地将抽象的数学概念具象化，让读者在理解原理的同时，也能体会到工程师在设计过程中的那种精妙的艺术感。

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