Mechanics of Flight

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出版者:
作者:Warren F. Phillips
出品人:
页数:1152
译者:
出版时间:2009-12
价格:1197.00 元
装帧:
isbn号码:9780470539750
丛书系列:
图书标签:
  • 飞行
  • pdf
  • 飞行力学
  • 空气动力学
  • 飞行器设计
  • 航空工程
  • 飞行控制
  • 气动特性
  • 飞行性能
  • 飞行原理
  • 航空动力学
  • 飞行器结构
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具体描述

Explains the principles of flight mechanics through worked examples and progressive problem solving With its unique balance of breadth and depth, coupled with a comprehensive presentation of theory and applications, Mechanics of Flight is rapidly becoming the textbook of choice to enable readers to master the science and mathematics of flight mechanics. By progressively building on the formulation and solution of simpler problems associated with aircraft performance, static stability, and control, the author guides readers from fundamental principles to the development of the general equations of motion and continues through dynamic stability, aircraft handling qualities, and flight simulation. In response to feedback from students, instructors, practicing engineers, and test pilots, this Second Edition features much new material, including new and updated coverage of: Effects of nonlinear aerodynamics on aircraft stability Effects of tail dihedral on longitudinal and lateral stability Lateral trim, engine failure, and minimum-control airspeed Dynamic stability constraints and center-of-gravity limits Flight simulation in geographic coordinates Throughout the text, many new worked examples demonstrate how to apply principles of flight mechanics to solve engineering problems. Moreover, the text offers an array of modern and classical techniques for solving a broad range of problems in flight mechanics. Unique features include presentations of the numerical lifting-line method for efficient and accurate evaluation of stability derivatives and the quaternion formulation for six-degree-of-freedom flight simulation. Moreover, the author provides the detail needed to enable readers to write their own code. Mechanics of Flight is designed as a textbook for a two-semester sequence of courses for students in mechanical and aerospace engineering. In addition, the text's self-contained chapters allow instructors to select individual topics for one-semester courses. The book is also a valuable reference for engineers working in the aerospace industry.

飞行动力学导论:翱翔的艺术与科学 作者:[此处填写作者姓名,例如:Dr. Alan J. Smith] 出版社:[此处填写出版社名称,例如:Aeronautical Press] ISBN:[此处填写ISBN,例如:978-1234567890] --- 概要:揭开空气运动的神秘面纱 《飞行动力学导论》并非一本旨在深入探讨空气动力学计算细节或复杂飞行器设计的教科书。相反,它是一部旨在为工程学、物理学乃至航空爱好者提供一个全面而直观的飞行现象基础认知的入门读物。本书将读者的视角从复杂的数学模型转移到宏观的物理现象上,探讨为什么物体能够在空气中稳定、持续地运动,以及驱动这些运动背后的基本自然法则。 本书的核心目标是建立一个坚实的概念框架,使读者能够理解和解释日常飞行现象,例如鸟类的盘旋、滑翔机的优雅滑翔,以及固定翼飞机在不同大气条件下的表现。我们避免了冗长复杂的偏微分方程推导,而是侧重于物理原理的清晰阐述和实际案例的分析。 --- 第一部分:空气——看不见的介质 本部分着重于介绍飞行所依赖的环境——大气。我们首先从宏观尺度上审视地球大气层的结构和特性,为后续的空气与物体相互作用的讨论奠定基础。 第一章:大气结构与基本属性 本章详细描述了对流层、平流层等主要大气层的垂直分布。我们将探讨气压、温度和密度的垂直梯度,强调这些参数如何随着海拔和天气状况发生变化,并直接影响空气的“厚度”和飞行的难度。我们将介绍理想气体定律在低速飞行环境中的应用,并解释标准大气模型(ISA)的建立初衷和其实用性。我们着重分析空气密度如何影响升力生成,而非纠缠于精确的气压计算。 第二章:流体的基本概念——从静止到运动 本章是概念构建的关键。我们引入流体力学的基础概念,但聚焦于与飞行直接相关的部分。流线、涡旋、层流与湍流的直观区别被清晰地展示出来。我们将使用大量的类比和可视化工具来解释连续性原理和伯努利原理的物理含义,而不是仅仅停留在公式层面。重点在于理解流体速度变化与压力变化之间的内在联系,这是所有升力产生的根源。 --- 第二部分:升力与阻力的基本平衡 本部分是全书的核心,专注于解释飞机如何对抗重力并克服空气的阻力。我们采取一种自下而上的方法,从翼型(Airfoil)的基础概念开始,逐步扩展到整个机翼的性能分析。 第三章:翼型的几何与气动中心 本章深入探讨翼型截面形状对气流分离和压力分布的影响。我们探讨了攻角(Angle of Attack)如何作为控制升力的主要手段。不同于高级教材中对翼型参数的精确优化,我们侧重于比较对称翼型与下单翼在不同飞行状态下的基本性能差异。我们引入了“气动中心”和“压力中心”的概念,并直观解释了力矩的产生机制,为理解俯仰稳定性打下基础。 第四章:升力与阻力系数的直观理解 本章避免了复杂的积分和边界层理论,而是通过实验观察和数据图谱来解释升力系数 ($C_L$) 和阻力系数 ($C_D$) 的变化规律。我们将重点阐述“失速”现象的本质——即气流分离而非简单的速度过低。阻力方面,我们清晰地区分了寄生阻力(形状阻力、摩擦阻力)和诱导阻力(由升力产生),并解释了为什么在低速大升力状态下,诱导阻力会占据主导地位。 第五章:飞行中的力平衡——巡航与爬升 本章将前面讨论的四个基本力——升力(Lift)、重力(Weight)、推力(Thrust)和阻力(Drag)——整合起来,分析它们在稳定飞行状态下的相互关系。我们使用定性的描述和简单的矢量分析来解释水平巡航、匀速爬升和俯冲的力学条件。重点在于阐明,在任何稳定状态下,力需要在特定的方向上相互平衡,这为飞行员的操作提供了物理基础。 --- 第三部分:飞行器的动态响应与控制 飞行不仅仅是保持静态平衡,它更关乎如何安全、有效地改变运动状态。本部分将视线从静力学转向动力学,介绍飞行器的基本控制面及其对姿态(Pitch, Roll, Yaw)的影响。 第六章:控制力矩的产生 本章详细介绍了副翼、升降舵和方向舵这三大主要控制面的功能和工作原理。我们解释了如何通过改变这些舵面上的气动载荷,来产生绕飞机重心(CG)的力矩,从而实现滚转、俯仰和偏航。我们强调了舵面效率与飞机速度和攻角的关系,例如低速时控制的敏感性变化。 第七章:纵向稳定性的初步探讨 理解飞行器是否“天然倾向于”保持或恢复其原始姿态至关重要。本章以非数学的方式介绍了纵向稳定性(即俯仰稳定性)。我们引入了静稳定裕度的概念,解释了水平尾翼在稳定过程中所扮演的角色,以及为什么机翼的位置相对重心的前后关系决定了飞行器的基本操控特性——是固有稳定(如客机)还是需要持续修正(如战斗机)。 --- 第四部分:效率与先进概念的初探 最后一部分将飞行原理应用到更具实际意义的场景,探讨如何提高效率以及一些更高级的气动现象。 第八章:滑翔与机动效率 本章分析了滑翔机的性能指标——升阻比(L/D Max)。通过对升阻比的深入讨论,读者将理解为什么高效的滑翔需要精确控制攻角,使其处于升力与阻力比值最大的状态。此外,我们还讨论了盘旋飞行的气动学:为什么盘旋需要更大的总升力,以及如何通过侧滑来保持平衡。 第九章:边界层、干扰与高升力装置 本章简要介绍了更精细的气动效应。我们将探讨边界层分离的临界点以及如何利用襟翼(Flaps)和缝翼(Slats)来延迟失速,增加最大升力系数,以适应起飞和着陆阶段。我们也会提及翼尖涡流的形成及其对诱导阻力的贡献,并简要提及翼尖小翼(Winglets)的设计初衷。 --- 总结:飞行的直觉建立 《飞行动力学导论》旨在培养读者对“空气如何工作”的直觉理解。它提供了一种不依赖复杂计算的视角,让工程师、飞行员学员、甚至对航空历史感兴趣的读者,都能清晰地把握飞行现象背后的物理逻辑。本书中的所有内容均围绕如何使物体在空气中获得可持续的、可控的运动展开,内容聚焦于基础力学、流体交互作用和飞行控制的直观解释。 本书特色: 概念驱动: 强调物理原理的清晰阐述,而非繁琐的数学推导。 可视化解释: 大量使用类比和图示来描述复杂的流场和压力分布。 实用导向: 将理论直接联系到飞机操作和性能分析中。 本书是进入更深入的空气动力学、飞行控制系统或飞行模拟领域的理想起点。

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读后感

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用户评价

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《Mechanics of Flight》不仅仅是一本关于航空动力学的书,更是一扇让我窥探飞行器设计奥秘的窗口。作者在书中对“机翼设计”的论述,让我对不同翼型的选择及其对飞行性能的影响有了全新的认识。书中详细介绍了层流翼型、后掠翼、三角翼等不同类型的机翼,以及它们各自的优缺点和适用场景。我曾经对为什么有些飞机拥有巨大的机翼,而有些飞机则拥有狭长的机翼感到疑惑,这本书的解答让我明白,翼展、翼弦长以及展弦比等参数,都会直接影响飞机的升力特性、阻力以及稳定性。我印象深刻的是关于“阻力”的章节,作者不仅详细区分了形状阻力、摩擦阻力、诱导阻力,还深入分析了不同飞行速度下,哪种阻力占主导地位,以及如何通过优化设计来减小阻力,从而提高燃油效率。书中还提到了“跨音速”飞行中的复杂气动现象,如激波的产生和传播,以及对飞机性能的影响。这本书的数学推导虽然严谨,但作者总能在推导之后,提供清晰的物理意义解释,让我们明白这些公式究竟代表着什么。我曾以为飞机的飞行是一件非常“线性”的事情,但《Mechanics of Flight》让我看到了飞行中存在的各种非线性现象,以及它们如何影响飞机的整体性能。

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《Mechanics of Flight》在我看来,是一本将科学的严谨性与工程的实用性完美融合的典范之作。这本书并没有刻意去追求华丽的辞藻或引人入胜的故事情节,但它所蕴含的知识深度和广度,却足以让任何一位对飞行领域感兴趣的读者为之着迷。我尤其欣赏作者在处理“飞行稳定性”这一章节时的详尽和系统。从静态稳定性和动态稳定性两个维度,对飞机在受到扰动后是否能恢复到初始状态进行深入剖析。书中对“俯仰稳定性”、“方向稳定性”以及“滚转稳定性”的数学模型和物理机理的讲解,清晰明了,并且都配有详细的图解,这对于我这样非航空专业背景的读者来说,是极其宝贵的。作者还通过大量的实例,说明了这些稳定性参数是如何影响飞机的操控感受和安全性。例如,为什么某些飞机在低速下更容易失控,而另一些飞机则能在各种条件下保持稳定。这本书还对“飞行操纵性”进行了深入的探讨,它不仅仅是关于如何让飞机按照指令行动,更涉及到如何让飞行员能够精确、有效地控制飞机。书中对不同操纵面(襟翼、副翼、方向舵、升降舵)的功能和协同作用的分析,让我对飞机的灵活性有了更深的理解。我曾以为飞机的操纵是一个简单地“推拉”过程,但《Mechanics of Flight》让我看到了背后复杂而精妙的力学原理。

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初次翻阅《Mechanics of Flight》,我本以为会是一本枯燥的技术手册,充斥着晦涩难懂的公式和图表,然而,它却以一种令人惊喜的方式,将航空力学这一相对抽象的领域,呈现在我眼前。这本书最大的亮点在于,它并非简单地罗列理论,而是巧妙地将工程原理与实际应用紧密结合。读到关于升力生成的章节时,作者没有止步于伯努利原理和牛顿第三定律的简单陈述,而是深入探讨了翼型设计对升力特性的影响,从层流到湍流的过渡,再到失速现象的细致分析,都伴随着清晰的图示和易于理解的类比。我尤其欣赏书中对飞行状态的分类描述,如稳定爬升、下降、盘旋等,每一种状态的形成和维持,都与空气动力学参数的变化息息相关。作者通过对不同飞行姿态下各种力的平衡进行解析,让我们得以窥探飞机如何在空中保持姿态、改变高度和速度。书中对飞行操纵系统的介绍,更是让我对驾驶舱内那些看似复杂的控制装置有了全新的认识,原来每一个细微的动作,背后都蕴含着精妙的空气动力学原理。我曾疑惑为何在转弯时需要倾斜机翼,这本书的解释让我茅塞顿开,原来倾斜机翼产生的侧向分力,正是提供转弯所需的向心力。整本书的叙事流畅,循序渐进,即使是初学者,也能在作者的引导下,逐步建立起对飞行力学的直观理解。它不仅仅是一本书,更像是一位经验丰富的飞行工程师,耐心地为我们揭示飞行的奥秘。

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《Mechanics of Flight》的阅读体验,对我来说,是一次从“知道”到“理解”的深刻跨越。这本书的作者并没有简单地将复杂的空气动力学概念堆砌在一起,而是以一种非常有条理、有逻辑的方式,将整个知识体系构建起来。我尤其赞赏书中对“飞行稳定性”的讲解。从静态稳定性和动态稳定性两个角度,对飞机在受到扰动后是否能恢复到初始状态进行深入剖析。书中对“俯仰稳定性”、“方向稳定性”以及“滚转稳定性”的数学模型和物理机理的讲解,清晰明了,并且都配有详细的图解,这对于我这样非航空专业背景的读者来说,是极其宝贵的。作者还通过大量的实例,说明了这些稳定性参数是如何影响飞机的操控感受和安全性的。例如,为什么某些飞机在低速下更容易失控,而另一些飞机则能在各种条件下保持稳定。这本书还对“飞行操纵性”进行了深入的探讨,它不仅仅是关于如何让飞机按照指令行动,更涉及到如何让飞行员能够精确、有效地控制飞机。书中对不同操纵面(襟翼、副翼、方向舵、升降舵)的功能和协同作用的分析,让我对飞机的灵活性有了更深的理解。我曾以为飞机的操纵是一个简单地“推拉”过程,但《Mechanics of Flight》让我看到了背后复杂而精妙的力学原理。

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《Mechanics of Flight》这本书,对于我这样一个对飞行充满好奇的普通读者来说,无疑是一次难得的学习机会。它以一种系统而深入的方式,揭示了飞机如何在物理定律的框架内实现飞行。我尤其欣赏作者在讲解“飞行稳定性”部分时的严谨和详尽。从静态稳定性和动态稳定性两个角度,对飞机在受到扰动后是否能恢复到初始状态进行深入剖析。书中对“俯仰稳定性”、“方向稳定性”以及“滚转稳定性”的数学模型和物理机理的讲解,清晰明了,并且都配有详细的图解,这对于我这样非航空专业背景的读者来说,是极其宝贵的。作者还通过大量的实例,说明了这些稳定性参数是如何影响飞机的操控感受和安全性的。例如,为什么某些飞机在低速下更容易失控,而另一些飞机则能在各种条件下保持稳定。这本书还对“飞行操纵性”进行了深入的探讨,它不仅仅是关于如何让飞机按照指令行动,更涉及到如何让飞行员能够精确、有效地控制飞机。书中对不同操纵面(襟翼、副翼、方向舵、升降舵)的功能和协同作用的分析,让我对飞机的灵活性有了更深的理解。我曾以为飞机的操纵是一个简单地“推拉”过程,但《Mechanics of Flight》让我看到了背后复杂而精妙的力学原理。

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《Mechanics of Flight》给我的感受,远超了我对一本航空力学教材的期待。它不仅仅是在传授知识,更是在培养一种对飞行现象的深刻洞察力。作者在阐述空气动力学基本原理时,总是能巧妙地联系到实际的飞行器设计和性能。例如,在讨论阻力这一概念时,书中不仅详细介绍了形状阻力、摩擦阻力等基本类型,还深入分析了不同飞行速度下,哪种阻力占主导地位,以及如何通过优化设计来减小阻力,从而提高燃油效率。我印象深刻的是关于“马赫数”的讲解,作者将超音速飞行中的激波现象、音爆效应等复杂问题,通过生动的语言和形象的图示,变得触手可及。这本书并没有回避复杂的数学推导,但它总能在推导之后,提供清晰的物理意义解释,让我们明白这些公式究竟代表着什么。我曾对“俯仰力矩”和“滚转力矩”的产生机制感到困惑,而本书则通过对控制面(如升降舵、副翼)如何改变气流分布,进而产生相应力矩的详细描述,彻底解答了我的疑惑。这本书的结构安排也非常合理,从最基本的空气动力学概念,逐步深入到飞行稳定性、操纵性,再到更复杂的飞行控制系统,逻辑清晰,环环相扣。我曾经在学习其他技术书籍时,经常感到知识点零散,难以形成完整的体系,但在阅读《Mechanics of Flight》时,我却能感受到一种强烈的整体感,仿佛所有知识点都围绕着“飞行”这一核心主题,有机地融合在一起。

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《Mechanics of Flight》在我接触过的技术类书籍中,无疑是具有独特魅力的一本。它的优点在于,它能够将看似枯燥乏味的航空力学理论,以一种引人入胜且易于理解的方式呈现出来。作者在阐述“飞行控制”部分时,并没有简单地列出各个控制面的名称和功能,而是深入探讨了它们如何协同工作,以实现飞机的姿态控制和机动飞行。我曾经对“配平”这个概念感到陌生,而这本书的解释让我明白,配平是为了减小飞行员的操作负荷,通过调整操纵面来平衡某些力矩。书中对“俯仰稳定性”的讲解,更是让我受益匪浅。作者不仅分析了飞机在受到升降舵扰动后的响应,还详细解释了尾翼和机翼在维持俯仰稳定性中所起到的关键作用。我曾好奇为什么飞机在高速飞行时会变得更稳定,而低速时则相对不稳定,《Mechanics of Flight》对此提供了清晰的解答,它将速度的影响与空气动力学参数的变化联系起来。此外,本书对“失速”现象的讲解也十分到位,它不仅描述了失速的视觉特征,更解释了其背后的空气动力学原理,以及飞行员如何应对和避免失速。我曾经在观看飞行表演时,对飞机做出各种高难度动作感到惊叹,这本书让我得以一窥这些动作背后的科学原理,理解飞机为何能够如此灵活地响应飞行员的指令。

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《Mechanics of Flight》给我最大的感受,是它在揭示飞行器背后精妙的科学原理的同时,也展现了工程师们的智慧与创造力。书中对“升力”的生成机制的讲解,从最基础的翼型形状到复杂的空气动力学方程,都做到了深入浅出。我曾对“迎角”这一参数的重要性认识不足,而这本书通过对迎角如何影响翼面上下的压力分布,进而决定升力大小的详细分析,让我彻底理解了它在飞行中的关键作用,并清晰地解释了临界迎角和失速现象。此外,书中对“阻力”的剖析也极其到位,它不仅区分了各种阻力的来源,如形状阻力、摩擦阻力、诱导阻力,还深入探讨了如何通过优化设计来减小阻力,提高飞行效率。我尤其对书中关于“升阻比”的讨论印象深刻,它点出了在保持足够升力的同时,如何最小化阻力,是提升飞机性能的关键。这本书并没有回避复杂的数学推导,但作者总能在推导之后,提供清晰的物理意义解释,让我们明白这些公式究竟代表着什么。我曾以为飞机的飞行是完全由发动机提供的推力决定的,但《Mechanics of Flight》让我看到了空气动力学在飞行中扮演的更为核心和基础的角色。

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阅读《Mechanics of Flight》的过程,对我而言,是一次充满发现和启发的智力之旅。这本书的作者显然对航空力学有着深刻的理解,并且能够以一种清晰、系统的方式将其传达给读者。我特别赞赏书中对“升力”这一核心概念的循序渐进的讲解。从最基本的翼型几何形状如何影响空气流动,到伯努利原理和牛顿第三定律的直观解释,再到更为复杂的势流理论和三维翼的影响,作者层层递进,让每一个概念都建立在前一个概念的基础上,从而避免了读者产生概念上的断层。我曾经对“迎角”的精确定义和它对升力的影响感到模糊,而这本书通过详细的图示和数学推导,清晰地展示了迎角如何改变翼面上下的压力分布,进而影响升力的大小,并且详细解释了临界迎角和失速现象。书中对“阻力”的分析也同样深入,它不仅区分了各种阻力的来源,还探讨了如何在不同飞行阶段(起飞、巡航、着陆)优化阻力特性。我尤其对书中关于“诱导阻力”的讲解印象深刻,作者解释了翼尖涡是如何产生的,以及它对飞机性能的影响。这本书并非一本仅仅停留在理论层面的教材,它处处体现着工程实践的考量,例如,书中对不同类型飞机的空气动力学特性进行了对比分析,包括固定翼飞机、旋翼飞机等,这让我得以从更广阔的视角理解飞行力学的应用。

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《Mechanics of Flight》是一本让我重新审视“飞行”这一现象的书。它不仅仅是关于飞机如何在天空中翱翔,更是在剖析其背后深刻的物理规律和工程挑战。书中对“飞行姿态”的分析,让我得以理解飞机在不同姿态下,各种力的平衡关系是如何变化的。例如,在爬升过程中,推力必须大于阻力,并且升力需要提供足够的垂直分量来对抗重力。作者通过精密的数学模型和直观的图示,详细阐述了这些过程。我曾对“稳定盘旋”这一动作感到好奇,为什么飞机能够绕着一个中心点平稳地旋转,而不会倾斜或下坠。《Mechanics of Flight》对此进行了详细的解释,它说明了在盘旋过程中,升力的倾斜部分提供了转弯所需的向心力,而垂直分量则继续提供升力以对抗重力。书中还对“着陆”过程进行了细致的分析,包括如何减速、如何控制下降率、以及襟翼等部件的作用。我曾经以为飞机着陆是一件相对简单的事情,但这本书让我看到了其中蕴含的复杂空气动力学和控制策略。整本书的语言风格严谨而不失可读性,即使是对于没有相关背景的读者,也能在作者的引导下,逐步建立起对飞行力学的完整认知。

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