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:

作者:Hirschel, Ernst H./ Weiland, Claus

出品人:

页数:540

译者:

出版时间:2009-9

价格:$ 135.54

装帧:

isbn号码:9781563479908

丛书系列:

图书标签:

• Hypersonic Aerodynamics
• Hypersonic Flight
• Aerothermodynamics
• Thermal Protection
• Spacecraft Design
• High-Speed Flow
• Computational Fluid Dynamics
• Heat Transfer
• Aerospace Engineering
• Hypersonic Vehicles

好的，以下是一份针对您的图书《Selected Aerothermodynamic Design Problems of Hypersonic Flight Vehicles》的详细图书简介，内容聚焦于该领域的相关主题，但不包含您所提及书籍的具体内容。 --- 探索超音速飞行器热气动设计的关键挑战 一部聚焦于前沿工程与物理挑战的深度解析 本书汇集了多个当代航空航天工程领域最复杂、最紧迫的挑战，旨在为研究人员、工程师和高级学生提供一个深入理解和解决高超音速飞行器（Hypersonic Flight Vehicles）热气动设计核心问题的平台。在速度跨越马赫数五的宏伟境界中，空气动力学与热力学现象的相互作用达到了一个全新的复杂程度，要求设计者不仅要掌握传统的流体力学原理，更要应对极端条件下的材料性能、流动分离、激波与边界层相互作用等前所未有的难题。 本书内容严格围绕当前高超音速飞行器设计流程中亟待突破的关键瓶颈展开，系统性地探讨了支撑下一代飞行器性能与安全飞行的基础科学与应用技术。 第一部分：极端条件下的气动布局与流动控制 高超音速飞行器面临的首要挑战是如何在极宽的速度和高度范围内实现稳定的气动性能。本部分深入剖析了针对高超音速特性的气动外形设计原则，重点关注激波/边界层相互作用（Shock Wave/Boundary Layer Interaction, SBLI）在不同飞行阶段（如助推、巡航和再入）的影响与控制策略。 详细讨论了高焓流动效应对气动力的影响。随着飞行速度的增加，空气被显著加热，导致分子离解和电离，这些化学反应的非平衡状态极大地改变了流体的热物性和输运性质。书稿详细分析了如何利用高保真计算流体力学（CFD）模型来准确捕捉这些化学活性流动的热力学行为，并将其反馈到气动升阻力系数的预测中。此外，对于空气动力学失稳现象，特别是高超音速下的等离子体效应如何影响无线电通信和导航系统的探讨，也占据了重要篇幅。 在主动控制方面，本书探讨了先进的流动控制技术在优化气动性能中的应用。这包括但不限于：利用微型喷射器或等离子体激励器对边界层进行精确扰动，以延迟或抑制分离；以及如何设计具备变几何能力的翼型和进气道系统，以适应从亚音速到高超音速的飞行包线。对推力矢量与气动力耦合的控制律设计也进行了深入研究，以确保飞行器在极端气动载荷下的精确姿态保持。 第二部分：热管理与结构完整性——高超音速的热屏障 高超音速飞行对材料科学和热防护系统（Thermal Protection Systems, TPS）提出了近乎苛刻的要求。飞行器表面温度可轻易超过数千开尔文，直接威胁到结构完整性。本书的第二部分专注于解决这一“热屏障”问题。 我们详细考察了热流环境的精确预测方法。这不仅包括对驻点和表面平均热流率的计算，更侧重于非平衡态传热过程的建模，例如辐射换热在极高温度下的主导作用。针对辐射传热，我们探讨了如何精确计算高温气体（如高浓度的一氧化碳和二氧化碳）的光谱吸收和发射特性，这是准确评估结构载荷的关键。 在热防护系统设计层面，本书对比分析了活动式冷却（Active Cooling）和被动式冷却（Passive Cooling）技术的优缺点。对于活动式冷却，深入分析了再生冷却（Regenerative Cooling）系统的流道设计、冷却剂选择（如液态甲烷、氢气）及其在复杂几何结构中的热交换效率优化。对于被动式系统，重点审视了烧蚀材料的复杂失效机制，包括其相变、质量损失与表面烧蚀速率之间的非线性关系，以及如何通过改进材料配方来延长烧蚀寿命。 此外，材料的应力-热耦合分析是本部分的核心内容。探讨了高温下复合材料或陶瓷基复合材料（CMCs）的蠕变、疲劳以及瞬态热冲击下的力学响应。这要求结合瞬态有限元分析来预测结构在剧烈温度梯度下的变形与残余应力分布，确保飞行器在整个任务剖面中不发生结构屈曲或脆性断裂。 第三部分：动力系统集成与性能优化 高超音速飞行的推进系统是其区别于传统航空器的标志性特征。本部分聚焦于冲压发动机（Scramjet）的设计与集成挑战。 详细阐述了进气道设计与匹配的复杂性。进气道不仅要有效地减速和压缩高超音速来流，还必须在不同的飞行条件下精确地管理激波位置，避免内部流动分离，同时控制流入燃烧室的马赫数和压力。本书提供了先进的激波捕获与能量损失最小化的设计准则。 对于燃烧室设计，重点讨论了如何在极短的停留时间内（微秒量级）实现燃料的充分雾化、混合与稳定燃烧。深入分析了湍流化学反应耦合模型在预测燃烧效率和污染物生成中的作用，并探讨了如何利用等离子体或微波辅助点火技术来克服高马赫数下燃料-空气混合的困难。 最后，本书将气动外形与推进系统进行整体耦合优化（Aero-Propulsion Integration）。阐明了如何通过共享表面（如利用飞行器腹部作为压缩面）来提升系统整体的推进效率，以及如何通过先进的优化算法（如遗传算法或代理模型）来平衡气动阻力、热负荷与推力性能，以最大化飞行器的航程和有效载荷。 --- 本书为专业读者提供了理解和解决高超音速领域复杂工程问题的关键工具和深入见解，是迈向实用化高超音速飞行技术不可或缺的参考资料。

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从一个对工程挑战充满敬意的角度来看，《Selected Aerothermodynamic Design Problems of Hypersonic Flight Vehicles》这本书的书名，就如同向一位经验丰富的工程师发出了一个邀请，邀请他一同深入探讨高超音速飞行器设计中最具压力的那些环节。我期待这本书能够以一种务实而深刻的方式，揭示那些在实验室和计算模型中隐藏的复杂性。我希望书中能够详细解析，当飞行器速度突破音速的五倍甚至更高时，传统的空气动力学理论将面临怎样的挑战，以及工程师们是如何通过引入更精密的物理模型来应对的。例如，书中是否会深入探讨高超音速流动中存在的奇点问题，如激波尖端的形成、流动分离区域的复杂性，以及这些问题对飞行器稳定性和可控性的潜在影响。我更关心的是，书中是否能提供一些基于实际项目经验的案例研究，展示在面临极端热载荷、高压强和化学反应等挑战时，是如何通过迭代设计和优化来找到可行的解决方案的。书中对材料科学在高超音速设计中的作用的探讨，比如耐高温合金、陶瓷基复合材料以及先进的热防护涂层，也将是我非常感兴趣的部分。这本书的书名让我相信，它将是一次对高超音速飞行器设计“硬骨头”的真正攻坚，能够帮助我们理解那些决定成败的关键设计问题。

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作为一个对未来航空航天技术充满憧憬的研究生，我一直在寻找能够引领我进入高超音速科学前沿的教材。《Selected Aerothermodynamic Design Problems of Hypersonic Flight Vehicles》这个书名，立刻就激起了我的求知欲。它暗示着本书将聚焦于高超音速飞行器设计中最具挑战性和创新性的部分。我设想书中会深入探讨在设计洲际弹道导弹的再入器、未来的高超音速客机，抑或是空间飞行器的返回舱时，所必须克服的空气热动力学瓶颈。我很想了解书中是如何描述和分析高超音速流动中粘性效应和化学反应动力学的影响。例如，边界层的分离、激波与边界层的相互作用，以及在高能气流中发生的化学解离和复合过程，这些都对飞行器的气动性和热载荷有着至关重要的影响。书中是否会提供一些图表和示意图，清晰地展示这些复杂流动现象，并对其进行量化分析？此外，我期待书中能够对高超音速飞行器的热管理系统进行详细的介绍，包括被动热防护（如烧蚀材料、隔热层）和主动热防护（如再生冷却、隔热瓦）的设计原理和应用。这本书的书名给我一种感觉，它将是一次对高超音速领域核心问题的深度探索，能够为我构建扎实的基础知识体系。

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对于我这样一名长期在航空航天领域摸爬滚打的工程师来说，《Selected Aerothermodynamic Design Problems of Hypersonic Flight Vehicles》这本书的书名，本身就带有一种“硬核”的吸引力。它似乎承诺将直接触及高超音速飞行器设计中最棘手、最关键的那些空气热动力学挑战。我期待书中能够深入探讨在设计诸如高超音速滑翔器或高超音速巡航导弹等复杂平台时，所面临的独特问题。例如，在高马赫数下，空气的热电离效应以及由此产生的非平衡流动对空气动力学特性的影响，这无疑是书中一个非常值得深入挖掘的方向。我希望书中能提供详实的理论推导和计算公式，帮助我理解这些复杂物理现象是如何被量化的，以及如何在设计中加以考虑。另外，书中对于高超音速飞行器在不同飞行剖面下的气动热环境演变过程的分析，也必定是重中之重。我期待能看到对气动加热、热应力以及热防护策略等方面的详细阐述。书中是否会给出一些具体的参数，例如不同材料在高超音速环境下的热导率、比热容等关键数据，并结合实际的设计需求进行案例分析，这将极大地提升这本书的实用价值。这本书的命名方式让我相信，它将是一本能够帮助我们解决实际工程难题的宝贵参考。

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作为一个对高超音速飞行器设计充满好奇的爱好者，我一直在寻找一本能深入浅出地剖析其核心热力学设计挑战的书籍。当我偶然看到《Selected Aerothermodynamic Design Problems of Hypersonic Flight Vehicles》这本书的书名时，我立刻被吸引住了。书名本身就预示着它将直击问题的要害，聚焦于那些真正让工程师们头疼的设计难题。我脑海中勾勒出一幅画面：书中会详细阐述在极高速度下，空气动力学和热力学是如何相互作用，产生令人难以置信的高温和复杂流动现象。我特别期待书中能详细解析如何应对这些极端环境对材料、结构以及控制系统的严峻考验。例如，在超燃冲压发动机设计中，如何精确控制燃烧室内的气流速度和温度，以实现持续的高效燃烧，这无疑是高超音速飞行器成功的关键。书中是否会提供具体的计算方法、模拟结果分析，甚至是实际的工程案例，来展示这些问题的解决之道？我希望它不仅仅是理论的堆砌，更能提供切实可行的工程指导。此外，考虑到高超音速飞行器在再入大气层时承受的巨大热载荷，书中对热防护系统设计，如烧蚀材料、热障涂层等方面的深入探讨，也将是我非常关注的重点。这本书的书名让我对它充满了期待，相信它能为我打开一扇理解高超音速世界的大门。

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老实说，当我拿到《Selected Aerothermodynamic Design Problems of Hypersonic Flight Vehicles》这本书时，内心是抱着一种严谨求证的心态去翻阅的。毕竟，高超音速空气热动力学本身就是一个极其复杂的领域，充满了大量的未知和挑战。我希望这本书能够提供一套系统化的分析框架，帮助我理解不同设计场景下，热力学效应是如何主导空气动力学性能的。譬如，在讨论翼型设计时，我期望书中能够详尽地分析气动加热对翼型表面压力分布和升阻特性的影响，以及如何在这些效应下优化翼型几何形状，以减小阻力并保证结构完整性。我尤其想看到书中对激波/边界层干扰以及激波/燃烧室相互作用等问题的深入剖析，因为这些现象在高超音速流动中尤为突出，并对飞行器的整体性能产生决定性影响。书中是否会引入一些先进的数值模拟技术，例如计算流体动力学（CFD）在高超音速流动模拟中的应用，以及如何解读和验证这些模拟结果，这对我来说是极具价值的。我还设想，书中可能还会涉及高超音速飞行器的推进系统设计，特别是针对冲压发动机和超燃冲压发动机的空气动力学和热力学耦合分析，这部分内容对于理解飞行器的动力性能至关重要。这本书的书名给我一种直击核心问题、不回避难度的感觉，我很期待它能提供一些真正能启发思维的见解。

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