Selected Aerothermodynamic Design Problems of Hypersonic Flight Vehicles pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer

作者:Ernst Heinrich Hirschel

出品人:

页数:518

译者:

出版时间:2009-10-23

价格:USD 129.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540899730

丛书系列:

图书标签:

Hypersonic Aerothermodynamics
Hypersonic Flight Vehicles
Aerothermodynamic Design
Thermal Protection
High-Speed Flow
Heat Transfer
Computational Fluid Dynamics
Aerospace Engineering
Re-entry Vehicles
Spacecraft Thermal Control

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具体描述

This volume addresses selected aerothermodynamic design problems for three vehicle classes: winged reentry, non-winged reentry, and airbreathing hypersonic flight vehicles. Following an introductory chapter, the book presents the basics of flight trajectory mechanics, giving the aerothermodynamicist an understanding of the principal issues relevant to the field. In the following chapters, specific aerothermodynamic phenomena are discussed for the three vehicle classes, major simulation problems are singled out, and particular trends are examined. Available coefficients of longitudinal motion are presented for a variety of shapes of operational and studied vehicles, and aerothermodynamic issues of stabilization, trim, and control devices are treated. A full chapter is devoted to describing equations for aerodynamic forces, moments, center of pressure, trim, and stability. Another chapter focuses on multidisciplinary design aspects, presenting the mathematical models and the coupling procedures in detail. Other chapters address the thermal state of a vehicle surface, thermal loads, and thermal surface effects, which are among the major topics of hypersonic vehicle design. The governing equations for flow in thermo-chemical non-equilibrium are presented, along with properties of the eartha (TM)s atmosphere. Finally, constants and dimensions, symbol definitions, a glossary, acronyms, and a solution guide to problems are provided. This book will be a great boon to graduate students, doctoral students, design and development engineers, and technical managers alike.

飞跃音障：超高音速飞行器的热气动设计挑战与前沿探索本书《Selected Aerothermodynamic Design Problems of Hypersonic Flight Vehicles》并非一本探讨已完成或特定型号超高音速飞行器设计案例的汇编。相反，它深入剖析了驱动超高音速飞行器技术发展的核心科学原理和关键工程难题。本书旨在揭示在设计和开发能够以五倍音速及以上速度飞行的复杂航天器过程中，所面临的独特且极具挑战性的热气动设计问题。核心关注点：本书的核心价值在于其对超高音速领域未解难题和前沿探索的聚焦。它并非提供现成的设计方案，而是带领读者一同审视那些最棘手、最需要创新思维才能克服的设计瓶颈。这包括但不限于：极端热环境下的气动性能保持：超高音速飞行中，空气的剧烈压缩和粘滞效应导致飞行器表面温度急剧升高，远超传统飞行器所能承受的范围。本书将深入探讨如何在这种极端高温下，设计出既能维持有效气动升力和推力，又能防止结构烧蚀和失效的飞行器外形和材料。这涉及到对激波层、边界层分离、高焓气体动力学效应等现象的精确理解和建模。燃烧与推进系统的集成挑战：超高音速飞行器通常依赖于先进的冲压发动机（如超燃冲压发动机）提供动力。然而，在极高速度和高温环境下，燃料的有效燃烧、进气道与发动机的匹配、以及燃烧产物对气动性能的影响，构成了复杂的设计难题。本书将着重分析这些集成问题，包括如何优化进气道几何形状以适应不同速度下的气流，如何控制高温高压下的燃烧过程，以及如何评估和管理燃烧产生的热负荷。结构与材料的耦合响应：高速飞行带来的热应力和气动载荷对结构材料提出了前所未有的要求。本书将深入研究超高音速飞行器结构材料在高温、高压、振动等复杂工况下的行为，以及热应力与气动载荷之间的相互耦合作用。这包括对新型耐高温合金、陶瓷基复合材料、隔热材料的性能分析，以及如何设计能够有效分散热应力、承受极端载荷的结构布局。控制与稳定性的多物理场耦合：超高音速飞行器的气动特性随高度和速度的变化极为显著，且容易受到气动加热的影响。本书将探讨如何在如此复杂的动态环境下，设计出能够有效控制飞行姿态、保持稳定性的控制系统。这涉及到对气动舵面效应、姿态控制发动机的响应特性，以及如何将这些控制因素与热负荷和结构完整性相结合进行综合考量。空气动力学与热力学边界的探索：本书将超越现有的设计经验，触及那些尚未完全解决的理论和计算难题。它会深入分析在接近热化学非平衡流、电离效应等极端状态下，气动性能的预测精度和设计方法的局限性。读者将了解到当前研究人员是如何尝试通过更精密的数值模拟、先进的实验手段来理解和预测这些复杂现象的。本书的独特性：与其他侧重于实际应用案例的书籍不同，本书的独特之处在于其理论导向和问题驱动的叙事方式。它不是简单地罗列设计成果，而是通过对一系列关键设计问题的深入剖析，引导读者理解超高音速飞行器设计的“为什么”和“如何”。每一章节都将聚焦于一个或几个核心的“难题”，并在此基础上，探讨相关的基础理论、现有研究方法、以及未来可能的解决方案。读者收益：通过阅读本书，读者将能够：深刻理解超高音速飞行器设计的固有挑战：摆脱对这一领域的浮泛认识，掌握其核心的技术障碍。掌握前沿的研究思路和方法：了解当前科学家和工程师在解决这些难题时所采用的最新理论框架和计算工具。培养解决复杂工程问题的能力：通过对具体设计问题的剖析，学习如何进行多物理场耦合分析和跨学科集成设计。激发创新思维，探索未知领域：本书将为有志于投身超高音速技术研究的学者、工程师和学生提供一个高质量的起点，帮助他们认识到未被满足的需求和潜在的突破方向。总而言之，《Selected Aerothermodynamic Design Problems of Hypersonic Flight Vehicles》是一部关于探索而非完成的著作。它邀请您一同踏上一段深入超高音速飞行器设计核心的旅程，直面最严峻的挑战，并为未来的技术飞跃奠定坚实的理论基础。本书的内容将聚焦于那些需要突破性思维才能解决的、关于热气动设计关键性问题的理论性分析和方法性探讨。