本書探討高超聲速乘波氣動構(gòu)型的設計理論與工程方法體系，嘗試構(gòu)建“基礎理論創(chuàng)新方法工程實踐”的研究框架。第一部分著重梳理乘波體基礎理論，推導基本設計范式及基準流場通用解法；第二部分試圖拓寬理論邊界，形成寬域雙后掠構(gòu)型設計、乘波構(gòu)型優(yōu)化設計、乘波機體/進氣道一體化設計等探索性成果；第三部分圍繞工程實現(xiàn)難點，針對兩級入軌構(gòu)型、考慮雷達隱身、兼顧熱防護/幾何約束/操縱性等實際問題展開討論。內(nèi)容主要基于著者團隊前期研究，同時參考國內(nèi)外相關(guān)成果，嘗試建立理論與實踐的聯(lián)系。
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高超聲速飛行器設計長期從事飛行器設計方法及關(guān)鍵技術(shù)研究，先后主持國家自然科學基金、國家863計劃、國防裝備預先研究、國家重大專項、國防創(chuàng)新特區(qū)等項目50余項。被評為國家863計劃“十一五”先進個人，獲國家科技進步二等獎1項，軍隊科技進步一等獎1項、二等獎2項。出版學術(shù)專著6部，發(fā)表論文60余篇，已授權(quán)發(fā)明專利60余項。
目錄
叢書序
前言
第1章緒論1
1.1研究背景/1
1.2高超聲速氣動布局/6
1.3乘波體基本概念/10
1.4乘波體理論發(fā)展歷程/11
1.4.1楔導／錐導乘波體/14
1.4.2吻切乘波體/15
1.4.3拓展乘波體/16
1.5高超聲速乘波構(gòu)型飛行器/18
1.6高超聲速乘波體發(fā)展趨勢/26
1.7本書主要內(nèi)容/27
參考文獻/28
第2章乘波體基本設計理論34
2.1引言/34
2.2乘波體設計要求/35
2.3楔導乘波設計理論/36
2.4錐導乘波設計理論/37
2.5吻切乘波設計理論/38
2.5.1吻切錐理論/38
2.5.2吻切軸對稱理論/39
2.5.3吻切流場理論/41
2.6本章小結(jié)/42
參考文獻/42
第3章乘波體基準流場求解44
3.1引言/44
3.2基準流場設計/46
3.2.1特征線理論與控制方程/46
3.2.2典型單元的數(shù)值求解方法/47
3.2.3軸對稱彎曲激波流場模型及設計/58
3.3流線追蹤技術(shù)/60
3.4方法驗證/62
3.5本章小結(jié)/65
參考文獻/65
第4章寬域雙后掠乘波體設計與分析67
4.1引言/67
4.2基于投影法的雙后掠錐導乘波體設計/68
4.2.1設計原理與方法/68
4.2.2高速氣動性能分析/70
4.2.3低速氣動性能分析/79
4.2.4不同速度和高度對氣動性能影響/80
4.2.5投影位置對氣動性能的影響/81
4.3基于投影法的雙后掠曲錐乘波體設計/83
4.4基于投影法的雙后掠吻切錐乘波體設計/85
4.4.1設計原理與方法/85
4.4.2高超聲速氣動性能分析/88
4.4.3低速氣動性能分析/92
4.4.4亞、跨、超聲速氣動性能分析/94
4.5本章小結(jié)/96
參考文獻/97
第5章乘波體優(yōu)化設計99
5.1引言/99
5.2乘波體性能快速估算/101
5.2.1構(gòu)建積分單元/102
5.2.2無黏氣動力計算/103
5.2.3黏性力計算/104
5.3乘波體優(yōu)化算法/106
5.3.1常用優(yōu)化算法/106
5.3.2改進的多目標布谷鳥優(yōu)化算法/107
5.4吻切錐乘波體優(yōu)化設計/109
5.4.1優(yōu)化問題描述/109
5.4.2優(yōu)化結(jié)果/111
5.4.3設計工況對優(yōu)化結(jié)果的影響/113
5.5雙后掠曲面錐導乘波體優(yōu)化設計與分析/115
5.5.1優(yōu)化問題描述/115
5.5.2優(yōu)化結(jié)果/115
5.5.3典型優(yōu)化外形氣動性能分析/117
5.6本章小結(jié)/133
參考文獻/134
第6章乘波構(gòu)型擴展設計137
6.1引言/137
6.2組合乘波構(gòu)型設計/138
6.2.1星型乘波體/138
6.2.2外加小翼乘波體/139
6.2.3高壓捕獲翼乘波體/140
6.2.4寬速域組合乘波體/141
6.3變馬赫數(shù)／變激波角吻切乘波構(gòu)型/143
6.4后掠角及上反角可控的乘波構(gòu)型/144
6.5脊型乘波構(gòu)型/146
6.5.1基于超橢圓曲線的脊型吻切錐乘波體設計/147
6.5.2基于CST方法的脊型吻切錐乘波體設計/148
6.6本章小結(jié)/150
參考文獻/151
第7章乘波構(gòu)型／進氣道一體化設計154
7.1引言/154
7.2乘波前體／進氣道一體化設計/155
7.2.1設計內(nèi)涵/155
7.2.2乘波前體／二維進氣道一體化設計/158
7.2.3三維內(nèi)收縮進氣道/前體一體化設計/160
7.3乘波機體／進氣道一體化設計/164
7.3.1基準流場包容式一體化設計/165
7.3.2基準流場相交式一體化設計/165
7.3.3“全乘波”一體化設計/166
7.4內(nèi)乘波進氣道一體化設計/169
7.4.1內(nèi)乘波進氣道基本概念/169
7.4.2內(nèi)乘波進氣道設計實例/173
7.5寬速域乘波機體／進氣道一體化設計實例/179
7.5.1設計過程/180
7.5.2基準流場模型及方法驗證/184
7.5.3全乘波飛行器性能分析/189
7.6本章小結(jié)/196
參考文獻/197
第8章兩級入軌乘波構(gòu)型設計202
8.1引言/202
8.2基于錐導乘波體的兩級融合設計/203
8.2.1設計原理/203
8.2.2設計方法驗證/208
8.2.3設計參數(shù)靈敏度分析/210
8.3基于吻切錐乘波體的兩級融合設計/218
8.3.1設計原理/219
8.3.2設計方法驗證/220
8.3.3設計參數(shù)靈敏度分析/222
8.4兩級入軌空天飛機氣動布局初步設計/227
8.4.1兩級融合乘波飛行器設計方案/227
8.4.2組合體氣動特性分析/229
8.4.3上面級氣動特性分析/233
8.5本章小結(jié)/237
參考文獻/238
第9章乘波構(gòu)型雷達隱身設計239
9.1引言/239
9.2雷達隱身設計基礎/240
9.2.1雷達隱身技術(shù)基本概念/240
9.2.2雷達隱身數(shù)值仿真方法/244
9.3高超聲速雷達隱身設計現(xiàn)狀/246
9.3.1氣動外形隱身技術(shù)/247
9.3.2等離子鞘隱身技術(shù)/249
9.4典型高超聲速氣動布局散射特性/251
9.4.1旋成體散射特性/254
9.4.2翼身融合體散射特性/254
9.4.3翼身組合體散射特性/256
9.4.4菱形多面體散射特性/257
9.4.5乘波體散射特性/258
9.5乘波構(gòu)型隱身外形設計/260
9.5.1考慮隱身的乘波構(gòu)型設計/260
9.5.2乘波構(gòu)型隱身性能評估/261
9.6本章小結(jié)/264
參考文獻/265
第10章乘波構(gòu)型工程設計267
10.1引言/267
10.2乘波構(gòu)型熱防護設計/268
10.2.1高速飛行熱環(huán)境/268
10.2.2乘波構(gòu)型的前緣鈍化/268
10.2.3頭部逆向噴流與激波針/276
10.3乘波構(gòu)型幾何約束設計/285
10.3.1展長約束乘波構(gòu)型設計/286
10.3.2展長約束乘波構(gòu)型氣動性能/286
10.3.3展向切除乘波構(gòu)型氣動性能/291
10.4乘波構(gòu)型操縱面設計/296
10.4.1常用操縱面型式/296
10.4.2操縱面設計實例/297
10.5乘波前體／進氣道一體化構(gòu)型邊界層黏性修正/305
10.5.1邊界層黏性修正基本原理/305
10.5.2邊界層位移厚度計算方法/307
10.5.3乘波前體／進氣道邊界層黏性修正實例/310
10.6本章小結(jié)/312
參考文獻/313
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