载人飞船返回舱空气动力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:国防工业出版社

作者:张鲁民编

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1970-1

价格:20.0

装帧:精装

isbn号码:9787118027785

丛书系列:

图书标签:

• 空气动力学
• 返回舱
• 载人航天
• 飞行器
• 气动外形
• 气动特性
• 数值模拟
• 试验研究
• 空间技术
• 工程应用

《星辰远航：舰船设计中的空气动力学原理与实践》 序言 自古以来，人类对远方的探索从未停止。从驾驭风帆的早期航海家，到如今遨游星际的探索者，每一次跨越界限的壮举，都离不开对运动介质（如水和空气）的深刻理解。本书《星辰远航：舰船设计中的空气动力学原理与实践》，正是为了深入剖析这一核心科学——空气动力学，在塑造现代舰船设计，尤其是那些承载着人类雄心壮志，远航星辰的舰船设计中所扮演的关键角色。 空气动力学，作为一门研究物体在空气中运动时所受力的学科，其应用范畴之广，早已超越了我们日常所见的汽车、飞机。在航天领域，空气动力学更是决定着航天器能否安全、高效地穿越大气层，抵达预设轨道，直至踏足遥远星辰的关键。虽然本书的重点在于“舰船”这一广义概念，意在涵盖从航空母舰到深空探测器的各类海上及空间“航行”器，但其核心的空气动力学原理，与我们在特定语境下讨论的“载人飞船返回舱”面临的空气动力学挑战，实则有着千丝万缕的联系。本书的目标，并非直接论述返回舱的空气动力学细节，而是通过构建一个更为宏观、更为基础的空气动力学知识体系，为读者在理解更复杂、更专项的空气动力学问题时，打下坚实的基础。 本书将带领读者穿越空气动力学的迷人世界，从最基础的物理概念入手，逐步深入到空气动力学在现代舰船设计中的多元应用。我们将探讨空气的性质，如粘性、可压缩性；深入研究流体运动的基本方程，如纳维-斯托克斯方程，理解它们如何支配着空气的流动；并在此基础上，详细阐述升力、阻力、力矩等基本空气动力学力的产生机制和影响因素。 第一章：空气的本质——无形的力量 在开始任何关于空气动力学的探讨之前，我们必须首先认识和理解空气本身。空气并非我们想象中的“无”，它是一种具有质量、密度、粘性和可压缩性的物质。本章将从微观和宏观两个层面，详尽介绍空气的物理化学性质。我们将研究不同高度和温度下空气密度的变化，这对于理解大气层中不同区域的空气动力学特性至关重要。同时，粘性的概念，即空气内部的摩擦力，将是理解边界层形成和流动分离等关键现象的基础。可压缩性，即空气在高速运动中密度会发生显著变化的特性，也将是本章的重点，它直接关系到高速舰船（如超音速飞机、部分航天器）的设计考量。此外，本章还将介绍马赫数等重要参数，它们标志着流动是否接近或达到音速，从而区分亚音速、跨音速、超音速和高超音速流动的特性。 第二章：流体运动的语言——基本方程与概念 理解空气的运动，离不开数学的描述。本章将引入流体动力学中最核心的基本方程，特别是基于牛顿力学和质量守恒定律推导出的连续性方程。我们将简要介绍纳维-斯托克斯方程组，这是描述粘性不可压缩流体运动的运动方程。尽管这些方程组在数学上非常复杂，难以解析求解，但它们构成了我们理解空气动力学现象的理论基石。本章还将重点阐述伯努利方程，它揭示了流体速度、压力和势能之间的相互关系，是理解升力产生的重要工具。此外，我们将介绍一些关键的空气动力学概念，如层流与湍流，它们分别代表空气以有序或无序方式流动的两种模式，对物体表面的阻力和传热有着截然不同的影响。 第三章：空气动力学力的起源——升力与阻力 任何在空气中运动的物体，都会受到升力和阻力的作用。本章将深入剖析这两种基本空气动力学力的产生机制。我们将从翼型理论入手，解释科氏力（Kutta-Joukowski theorem）和伯努利原理如何共同作用，在机翼表面形成压力差，从而产生升力。对于舰船而言，虽然并非所有舰船都以产生升力为主要目的，但理解升力原理有助于我们设计能够优化气流，减少不必要阻力，甚至在特定工况下利用气动力的船体。 阻力，顾名思义，是空气对物体运动的阻碍作用。本章将详细介绍阻力的构成，包括压差阻力（由流动分离引起）、摩擦阻力（由空气与物体表面的摩擦引起）、诱导阻力（对于产生升力的物体，如机翼，是由于翼尖涡流引起的）以及其他形式的阻力。我们将探讨不同物体形状、表面粗糙度以及流动状态如何影响阻力的大小，并介绍减小阻力的常见策略，如流线型设计、光滑表面处理等。 第四章：控制与稳定——空气动力学力的应用 在理解升力和阻力的基础上，本章将探讨空气动力学在舰船设计中的具体应用，重点在于如何利用和控制这些力来实现运动的稳定和方向的导航。我们将讨论舵、副翼、升降舵等空气动力学控制面是如何通过改变局部气流来产生力矩，从而操纵舰船的姿态和航向。对于某些高速舰船，如导弹艇、水上飞机，以及广义上的航天器，空气动力学稳定性至关重要。本章将介绍重心、压力中心等概念，以及它们之间的相对位置如何影响舰船的稳定性。我们将讨论如何通过调整设计参数，例如船体形状、翼面的配置，来确保舰船在不同飞行或航行状态下的稳定性。 第五章：气动外形设计——效率与性能的和谐 气动外形是空气动力学研究的核心体现。本章将聚焦于如何通过科学的外形设计来优化舰船的空气动力学性能。我们将从流线型设计的原理出发，解释如何减少流动分离，降低压差阻力。对于航空器而言，机翼的翼型选择、机身的设计都直接影响着升力和阻力的平衡。对于海上舰船，如航空母舰的甲板布局、上层建筑的设计，以及为适应高速航行而设计的船体，都需要考虑空气动力学的影响，以减少风阻，提高燃油效率，并确保飞行甲板上作业的安全。本章还将介绍计算流体动力学（CFD）等现代设计工具在气动外形优化中的应用，展示如何通过数值模拟来预测和评估不同设计方案的空气动力学性能。 第六章：复杂流动的挑战——边界层与流动分离 在实际的空气动力学应用中，空气的流动往往是复杂的，尤其是在物体表面附近的区域。本章将深入探讨边界层理论。边界层是紧贴物体表面的一层薄层流体，其粘性效应尤为显著。我们将研究边界层的形成、发展及其特性，包括层流边界层和湍流边界层。 流动分离是空气动力学中的一个关键挑战，它发生在空气无法紧随物体表面流动时，从而形成低压区域，显著增加阻力并可能导致失速。本章将分析流动分离产生的原因，例如不利的压力梯度，以及其对舰船性能的影响。我们将介绍减缓或避免流动分离的设计策略，例如使用尖锐前缘、改变表面形状，或者在特定情况下利用吸气或吹气等主动流动控制技术。 第七章：模拟与测试——验证空气动力学设计的严谨之道 理论研究和计算模拟固然重要，但实际的空气动力学性能的验证，离不开严谨的实验测试。本章将介绍进行空气动力学实验的两种主要手段：风洞试验和实地测试。我们将详细阐述风洞试验的原理、设备（如不同类型的风洞），以及如何在风洞中模拟真实的空气流动条件，测量空气动力学力，并观察流动现象。本章还将讨论风洞试验的局限性，以及如何通过模型设计和试验条件的选取来最大限度地减小误差。此外，对于舰船而言，实地测试，例如在海上的航行测试，也是验证其空气动力学性能的重要环节。 第八章：跨越边界——空气动力学在广义舰船设计中的前瞻 本书的“舰船”概念，意在涵盖所有在流体介质（主要是空气）中进行长距离运动的载体。因此，本章将把视野拓展到更广阔的领域，探讨空气动力学原理在各种“舰船”设计中的前瞻性应用。我们将简要提及航空母舰、大型货轮等海上巨兽在设计中对风载荷和气动阻力的考量；讨论高速水上飞机、地效飞行器等水空结合型载具所面临的独特空气动力学问题；并重点展望空气动力学在航天器设计中的作用，例如再入大气层时的气动加热和减速，以及在其他行星大气中进行飞行和着陆的挑战。虽然本书不直接涉及载人飞船返回舱的具体空气动力学参数，但其所讨论的超音速流动、气动加热、控制面设计等基础原理，对于理解返回舱的空气动力学特性，无疑具有重要的启示意义。 结语 《星辰远航：舰船设计中的空气动力学原理与实践》致力于为读者提供一个全面、深入的空气动力学知识框架。我们相信，通过对本书内容的学习和理解，读者将能够更深刻地认识空气动力学在现代工程设计中的重要性，并为进一步探索更专业、更前沿的空气动力学课题，如本书虽未深入探讨的载人飞船返回舱的空气动力学，打下坚实的基础。空气动力学的世界充满了挑战与机遇，每一次对它的深入研究，都将引领我们向着更广阔的星辰大海，迈出更自信、更坚实的步伐。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期关注航空航天科技发展的爱好者，我一直在寻找一本能深入剖析航天器再入过程空气动力学细节的深度著作。这本书恰好满足了我的期待，但它的深度和广度远超我的预想。它并非泛泛而谈，而是将焦点精准地锁定在了“返回舱”这一特定载具上，这使得讨论极具针对性。我特别欣赏作者对“气动外形设计对稳定性与热防护系统的耦合影响”这一章节的论述。作者没有满足于展示最终的设计成果，而是细致地剖析了从卵形、钟形到钝锥形等不同构型在跨音速和高超音速段的性能权衡。对于升阻力比（L/D）如何直接影响着陆精度和过载水平的数学推导，虽然需要静下心来仔细研读，但逻辑链条清晰无比。更让我印象深刻的是，书中详细对比了不同再入角——浅角和陡角——所带来的截然不同的风险与收益分析，这体现了高度的工程思辨性。这本书适合那些希望从理论基础和工程实践层面深入理解载人返回任务空气动力学核心问题的专业读者或高年级学生，它提供了一个严谨且全面的知识框架，绝对不是随便翻翻就能领略其精髓的入门读物。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我感到惊喜的是，它将理论物理与工程实践中的“非理想因素”考虑得非常周全，这使得它读起来远比那些只谈完美模型的书要真实得多。作者花了相当的篇幅探讨了实际飞行中可能遇到的各种扰动和不确定性。比如，关于再入初始条件（轨道倾角、速度矢量误差）的微小偏差如何通过非线性效应被放大，最终影响到返回舱的飞行轨迹和热载荷分布，这部分分析让人心惊。书中还详细探讨了气动弹性力学（Aeroelasticity）在高速再入过程中的潜在影响，虽然返回舱的刚性较高，但对气动载荷下的结构响应的探讨，体现了作者考虑问题的全面性。另外，对于返回舱气动性能在不同大气密度模型（标准大气、非标准大气，甚至是火星大气对比）下的敏感性分析，为未来的深空返回任务设计提供了宝贵的参考经验。这本书成功地将“工程安全裕度”这一核心概念融入到空气动力学分析之中，使其不仅仅是一门科学的探讨，更是一门关于风险管理的艺术。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图表质量令人称赞，它在视觉上传达信息的能力达到了一个非常高的水准。我注意到，书中对于气动载荷和热流密度分布的可视化处理尤为出色。例如，在讨论激波位置和边界层分离对热防护层（TPS）的冲击时，作者采用的等值线图和矢量场图清晰地揭示了气流分离点的敏感性。那些三维渲染图，展示了返回舱体周围的复杂流动结构，即便没有深厚的专业背景，也能直观感受到气动力的作用方式。相比于其他很多同类书籍，这本书的图表几乎没有冗余，每一张图都服务于特定的论点，且图注详尽准确。这极大地降低了理解复杂空气动力学现象的门槛。此外，对历史演变的比对部分，例如早期试验飞行器与现役返回舱气动布局的迭代对比，也通过时间轴和对比图的形式呈现，使得学习过程充满了探索感和连贯性。总的来说，这本书在用现代出版技术来展现传统工程学知识方面，做出了非常典范的示范。

评分☆☆☆☆☆

我必须指出，这本书的学术严谨性毋庸置疑，它更像是一本教科书式的参考资料集，而不是轻松的科普读物。作者在引用数据和理论模型时表现出了极高的审慎态度。例如，在涉及高焓流的化学反应气体动力学部分，书中详细阐述了基于纳维-斯托克斯方程组的数值模拟方法及其在求解再入过程中的局限性。对于湍流模型（如RANS方法）的选择对计算结果影响的讨论，就显示出作者对计算流体力学（CFD）前沿研究的深刻把握。书中多次引用了国际上权威的试验数据和风洞测试结果来验证理论模型的准确性，这为读者建立起了一套可信赖的知识体系。虽然其中涉及的许多专业术语和复杂的边界条件处理，对于初学者来说可能需要反复查阅才能理解透彻，但正是这种毫不妥协的深度，使得这本书成为该领域研究人员不可或缺的工具书。它旨在建立理论与工程实践之间的桥梁，确保每一个设计决策都有坚实的空气动力学基础作为支撑。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为那些对太空探索充满无限好奇心的普通读者量身定做的！我本来以为这种专业性很强的书读起来会像啃硬骨头一样枯燥乏味，没想到作者的叙述方式极其生动活泼。他没有一上来就堆砌那些让人头疼的数学公式和复杂的流体力学概念，而是像一位经验丰富的宇航员导师在给你娓娓道来。开篇就通过一系列引人入胜的案例，比如阿波罗任务中返回舱“跳跃式”再入大气层时的惊险瞬间，立刻抓住了我的注意力。我仿佛身临其境，能感受到高速穿越稀薄大气层时，舱体表面那令人难以置信的炙热，以及控制系统必须在毫秒之间做出的精确调整。作者非常擅长用类比来解释抽象的物理现象，比如将气动加热比作在水龙头下快速摩擦石头，形象地描绘了动能转化为热能的过程。阅读体验中，我不仅了解了气动减速的基本原理，更体会到了工程师们在设计过程中所付出的巨大心血和面临的无数挑战。这本书的价值在于，它成功地将尖端科学知识“翻译”成了人人都能理解的故事，让人在享受阅读乐趣的同时，对航天工程的精妙设计肃然起敬。我强烈推荐给所有想了解载人航天幕后故事的非专业人士。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆