Introduction to Aircraft Aeroelasticity and Loads

Introduction to Aircraft Aeroelasticity and Loads pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Wright, Jan Robert/ Cooper, Jonathan Edward
出品人:
页数:526
译者:
出版时间:2008-1
价格:464.00 元
装帧:
isbn号码:9780470858400
丛书系列:
图书标签:
  • Aeroelasticity
  • Aircraft Loads
  • Structural Dynamics
  • Flight Loads
  • Aerodynamics
  • Finite Element Analysis
  • Vibration
  • Flutter
  • Aircraft Design
  • Structural Analysis
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具体描述

Aircraft performance is influenced significantly both by aeroelastic phenomena, arising from the interaction of elastic, inertial and aerodynamic forces, and by load variations resulting from flight and ground manoeuvres and gust / turbulence encounters. There is a strong link between aeroelasticity and loads, and these topics have become increasingly integrated in recent years."Introduction to Aircraft Aeroelasticity and Loads" introduces the reader to the main principles involved in a wide range of aeroelasticity and loads topics. Divided into three sections, the book begins by reviewing the underlying disciplines of vibrations, aerodynamics, loads and control. It goes on to describe simplified models to illustrate aeroelastic behaviour and aircraft response before introducing more advanced methodologies. Finally, it explains how industrial certification requirements for aeroelasticity and loads may be met and relates these to the earlier theoretical approaches used. Presents fundamentals of structural dynamics, aerodynamics, static and dynamic aeroelasticity, response and load calculations and testing techniques. Covers performance issues related to aeroelasticity such as flutter, control effectiveness, divergence and redistribution of lift. Includes up-to-date experimental methods and analysis. Accompanied by a website with MatLAB and SIMULINK programs that relate to the models used."Introduction to Aircraft Aeroelasticity and Loads" enables the reader to understand the aeroelastic and loads principles and procedures employed in a modern aircraft design office. It will appeal to final year undergraduate and masters students as well as engineers who are new to the aerospace industry.

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飞机气动弹性力学及载荷导论

飞机气动弹性与载荷导论:深入探索结构动力学与气动耦合的基石 作者: [此处留空,因为您要求不包含原书内容,此书的作者信息通常是简介的重要组成部分,但为遵循指令,我们专注于描述该领域本身及其重要性] 出版信息: [此处留空] 全书概述: 本书旨在为航空航天工程领域的研究人员、高级学生以及资深工程师提供一个全面且深入的理论框架与实用工具集,用以理解和分析现代飞行器设计中至关重要的两个相互耦合的物理现象:气动弹性(Aeroelasticity)与气动载荷(Aerodynamic Loads)。 在高速、高机动性飞行器的设计日益复杂的今天,结构动力学特性与周围流场之间的复杂相互作用已不再是次要的考虑因素。任何对这两个领域理解上的疏漏,都可能导致灾难性的结构失效、不佳的操控品质,甚至根本性的设计瓶颈。本书的核心目标是弥合纯粹结构分析、经典空气动力学以及系统控制理论之间的鸿沟,提供一个统一的视角来处理从低速颤振研究到高超音速载荷评估的全频谱问题。 核心主题深度剖析: 第一部分:基础理论与静态气动弹性 本部分首先建立理解气动弹性现象所需的数学与物理基础。我们从经典的刚体动力学和连续介质力学出发,迅速过渡到描述柔性结构的模态分析。 1. 结构动力学基础与模态分析: 详细阐述了有限元方法(FEM)在提取结构固有频率和振型中的应用。重点讨论了如何处理实际结构中的阻尼效应,并引入了基于模态叠加法的瞬态响应分析技术。本部分将深入探讨各种边界条件对模态特征的影响,为后续的耦合分析打下坚实的基础。 2. 经典气动理论回顾与修正: 对线性势流理论进行系统的回顾,包括薄翼理论、格林函数法以及面元法(BEM)的基础。特别关注如何将这些理论应用于非定常流动问题的求解,例如翼面在特定振动模式下的诱导速度计算。引入了延迟势(Time-Lag)的概念,作为连接瞬态气动效应的关键桥梁。 3. 静态气动弹性问题: 深入分析扭转-弯曲耦合(Torsion-Bending Coupling)的静态失稳现象,即静气动弹性发散(Divergence)。通过对控制反作用力矩和气动耦合力的精确平衡分析,推导出临界发散速度的计算方法。此外,本书还将探讨结构刚度变化对气动载荷分布的反馈影响,这对于翼型设计中对刚度的优化至关重要。 第二部分:非定常气动弹性与颤振分析 这是本书的核心,集中于动态相互作用导致的结构不稳定性——颤振(Flutter)。 4. 气动弹性等效力学模型构建: 本章侧重于如何构建描述耦合系统的状态空间模型。重点在于精确建模气动“记忆效应”,即气动力的产生依赖于过去运动历史的特性。我们将详细介绍V-g法、V-f法等经典的稳定裕度评估技术,并详细剖析气动核(Aero Kernel)的生成与处理,这是在频域和时域分析中至关重要的输入。 5. 颤振的物理机制与线性分析: 系统地分析了不同模态间的耦合如何导致自激振动。通过特征值分析,确定系统的临界速度和临界阻尼比。本书将对比均匀流场与存在边界层效应(如分离流)下的颤振特性,强调了气动阻尼在系统稳定中所起的作用。 6. 阵风载荷与动态响应分析: 超越稳定性问题,本部分转向飞行器在随机大气扰动下的响应。详细讨论了功率谱密度(PSD)方法在描述湍流模型中的应用,以及如何利用气动弹性传递函数来计算结构载荷和加速度的谱分布。本章为疲劳寿命评估和载荷谱的建立提供了严格的数学工具。 第三部分:非线性效应与先进载荷评估 随着飞行器进入更高速度和更复杂的操作包线,线性化的气动弹性模型开始失效。本部分探讨了非线性现象及现代设计中的实际载荷确定。 7. 非线性气动弹性现象: 涵盖了限制性振幅振动(Limit Cycle Oscillation, LCO)的分析。这涉及对非线性阻尼(如结构材料的滞后阻尼或气动力的饱和效应)的建模。我们将使用相平面分析和时域仿真来预测系统的非线性动态行为,并探讨如何通过非线性控制律来抑制LCO。 8. 超音速与高超音速气动弹性: 针对跨音速(Transonic)和超音速(Supersonic)条件下的特有挑战,如气动载荷的急剧变化和激波的产生。讨论了简化的频域法(如P-K法)以及在这些高马赫数下求解非定常空气动力学的数值挑战,特别是激波/结构耦合的初步探讨。 9. 载荷工程与设计裕度: 本部分侧重于将气动弹性分析结果转化为实际的结构设计要求。讨论了设计载荷的确定流程,包括最大极限载荷(Ultimate Load)和设计载荷(Design Load)的选取。重点强调了载荷不确定性(Load Uncertainty)的处理,以及如何利用气动弹性模型来优化机翼刚度,以在满足颤振裕度的同时,最小化结构重量对最大气动载荷的增益效应。 本书的独特价值: 本书避免了纯粹的理论推导堆砌,而是通过大量的算例分析和实际工程应用背景来巩固概念。它不只关注“是什么”,更深入探讨“为什么”和“如何计算”。无论是对于需要精确预测颤振速度的结构分析师,还是需要量化阵风载荷谱的载荷工程师,本书都提供了一套严谨、连贯且可操作的知识体系,是深入理解和成功驾驭现代飞行器气动弹性挑战的必备参考书。

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