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《航空动力学基础与应用》 内容简介 本书旨在全面、深入地阐述航空动力学的基本原理、关键技术及其在现代航空器设计中的具体应用。全书共分为五大部分，结构严谨，逻辑清晰，既注重理论的深度，又强调工程实践的广度。 第一部分：空气动力学基础理论 本部分系统回顾和深化了流体力学和空气动力学的基本概念。首先从连续介质假设出发，详细介绍了不可压缩流和可压缩流的基本控制方程——纳维-斯托克斯方程、欧拉方程及其简化形式。随后，重点阐述了等熵流、激波理论以及边界层理论。在边界层部分，不仅分析了粘性流动的基本特性，如分离现象、湍流模型（如 $k-epsilon$ 模型和 $k-omega$ 模型），还深入探讨了如何利用边界层控制技术（如吹吸气、槽道设计）来优化气动性能，降低阻力，提高升力。对于跨音速流动，本书结合了薄翼理论和激波理论，详细分析了气动弹性现象（如马赫颤振），并介绍了尖拱设计、超音速翼型设计的基本原则。 第二部分：飞行器外形设计与气动分析 本部分聚焦于如何将空气动力学原理应用于实际飞行器外形设计。内容涵盖了固定翼飞机、直升机旋翼以及火箭的构型设计。对于固定翼飞机，详细分析了不同机翼布局（后掠翼、三角翼、复合后掠翼）的气动特性，包括在高升阻比巡航、大迎角机动和低速起降阶段的设计考量。特别地，本书引入了先进的数值气动分析方法（Computational Fluid Dynamics, CFD）。详细讲解了基于有限体积法的求解技术、网格生成技术（结构网格、非结构网格、混合网格）以及湍流模型的适用性选择。通过大量的算例分析，展示了如何利用CFD工具对复杂气动问题（如翼身融合、复杂构型下的干扰流场）进行精确预测和优化。 第三部分：空气动力学性能评估与试验技术 本部分侧重于飞行器气动性能的实验验证和工程评估方法。首先介绍了风洞试验的原理、分类（低速、高速、超高超音速风洞）及其关键设备（如激波管、正激奇变流风洞）。重点阐述了试验模型的设计、应力测量技术（如全息干涉测量、粒子图像测速 PIV）以及数据处理方法。对于飞行试验，详细介绍了气动数据获取的原理，包括压力探头、迎角/侧滑角测量系统的校准与误差分析。此外，本书还系统介绍了飞行器气动中心、静力矩、静稳定性导数（如静导数、动导数）的确定方法，为初步设计阶段的气动特性预估提供了可靠的工程参考。 第四部分：先进气动技术与控制 本部分深入探讨了当代航空领域的前沿气动控制技术。内容涵盖了主动流动控制（AFC）技术，包括等离子体激励器、射频（RF）激励器在边界层控制和抑制气动噪声中的应用。对于高超声速飞行器，本书详细分析了激波与边界层相互作用（SWBLI）问题，以及乘波体（Waverider）的设计原理和热防护设计中的气动热载荷计算方法。在飞行控制方面，重点介绍了静稳定性不足/静不稳定的飞行器（如先进战斗机、无人机）的增稳与控制策略，包括电传飞控系统的耦合关系、控制律的设计思路以及地面效应、大气湍流对飞行品质的影响。 第五部分：工程实践案例分析 为加深读者对理论与实践结合的理解，本部分精选了几个典型的航空器设计案例进行深入剖析。这些案例包括新一代高效率客机的高亚声速巡航优化、第五代战斗机的超音速巡航与高迎角机动设计，以及高超声速飞行器的气动热环境分析。通过对这些案例中关键气动挑战的解构和解决方案的剖析，读者能够理解复杂工程约束下气动设计所面临的权衡取舍，掌握从概念设计、初步设计到详细设计全过程中的气动工程思维。 本书结构完整，内容覆盖了从基础理论到前沿应用的整个知识谱系，适合航空航天工程、空气动力学专业的本科高年级学生、研究生以及从事飞行器设计、空气动力学研究的工程师和科研人员作为参考教材或专业手册使用。书中配有大量原理图、工程数据和典型算例，力求做到理论与工程的完美结合。
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