作者：柳军//丁峰//刘珍//陈韶华
页数：433
出版社：科学出版社
出版日期：2020
ISBN：9787030661104
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内容简介
本书针对高超声速飞行器气动设计、总体设计研究方向，系统介绍了高超声速乘波设计理论、方法及国内外近期新进展。本书主要分两部分，部分介绍乘波设计理论和方法；分章节逐步介绍了基本设计工具（第二章）、乘波设计基本思路（第三章）、轴对称流场乘波设计（第四章）、非轴对称流场乘波设计（第五章）以及乘波体改型设计（第六章）等内容。第二部分介绍乘波理论在机体/推进一体化设计中的应用；分章节逐步介绍了乘波前体/进气道一体化设计（第七章）、内外流一体化全乘波设计方法（第八章）。通过本书的学习，读者可以了解高超声速乘波设计理论的提出、发展历程，掌握它的基本原理和方法，以及乘波设计方法在高超声速内外流一体化气动设计中的应用技术。
目录
目录
丛书序
前言
第1章 绪论 1
1.1 乘波体的概念/1
1.2 乘波设计优点/3
1.3 乘波飞行器的工程应用前景/4
1.4 本书章 节介绍/5
第2章 乘波设计基础8
2.1 乘波设计基本步骤/8
2.2 乘波设计要素/11
2.3 基准流场设计/13
2.3.1 斜激波关系式基准流场设计方法/14
2.3.2 锥形流理论基准流场设计方法/20
2.3.3 特征线理论基准流场设计方法/26
2.3.4 高超声速小扰动理论基准流场设计方法简介/50
2.3.5 空间推进基准流场设计方法简介/51
2.3.6 时间推进基准流场设计方法简介/52
2.4 激波型线设计/54
2.4.1 楔形基准流场激波底部型线/55
2.4.2 锥形基准流场激波底部型线/56
2.4.3 吻切设计中的激波底部型线/56
2.4.4 三维基准流场激波底部型线/58
2.5 几何特征型线设计/59
2.5.1 设定上表面底部型线的乘波体设计/60
2.5.2 设定下表面底部型线的乘波体设计/61
2.5.3 设定前缘线水平投影型线的乘波体设计/63
2.5.4 设定三维前缘线的乘波体设计/65
2.5.5 设定组合特征型线的乘波体设计/66
2.6 流线追踪方法/68
2.6.1 基本控制方程/69
2.6.2 锥形流场方法/69
2.6.3 超声速轴对称流场方法/73
2.6.4 三维流场方法/74
2.6.5 自由流面法/75
2.7 气动特性评估方法及案例/75
2.7.1 工程估算方法/76
2.7.2 数值计算方法/83
2.8 小结/90
第3章 一般乘波设计91
3.1 平面流场和轴对称流场/92
3.2 基于平面基准流场的乘波设计/93
3.2.1 基于楔形流场的乘波设计/93
3.2.2 基于曲楔流场的乘波设计/95
3.3 基于外压缩轴对称流场的乘波设计/97
3.3.1 基于锥形流场的乘波设计/97
3.3.2 基于曲锥流场的乘波设计/100
3.3.3 曲锥流场乘波设计举例/104
3.3.4 曲锥基准流场设计参数影响讨论/121
3.4 基于内收缩轴对称流场的乘波设计/131
3.4.1 基于直激波内锥流场的乘波设计/131
3.4.2 基于曲激波内锥流场的乘波设计/133
3.5 基于近似三维流场的乘波设计/135
3.6 基于精确三维流场的乘波设计/137
3.7 小结/139
第4章 吻切类乘波设计141
4.1 吻切乘波设计原理/141
4.1.1 吻切乘波设计思路/141
4.1.2 吻切乘波设计基本步骤/144
4.1.3 吻切乘波设计约束的讨论/145
4.2 吻切锥乘波设计实例/147
4.2.1 设计输入参数/147
4.2.2 吻切锥乘波体构型/148
4.2.3 吻切锥乘波体性能分析/150
4.3 吻切轴对称乘波设计实例/153
4.3.1 曲锥基准流场求解/153
4.3.2 吻切轴对称乘波设计步骤/154
4.3.3 吻切轴对称乘波体构型/156
4.3.4 三种吻切轴对称乘波体性能对比分析/160
4.4 吻切流场乘波设计实例（一）/164
4.4.1 设计思路和步骤/164
4.4.2 变壁面压力吻切流场乘波体构型/166
4.4.3 变壁面压力吻切流场乘波体性能分析/167
4.4.4 吻切轴对称与吻切流场乘波体性能对比分析/170
4.5 吻切流场乘波设计实例（二）/177
4.5.1 设计思路和步骤/177
4.5.2 变激波角锥导吻切流场乘波体构型/178
4.5.3 变激波角锥导吻切流场乘波体性能分析/180
4.6 小结/184
第5章 乘波设计应用举例186
5.1 组合乘波设计掠影/186
5.1.1 星形乘波体/186
5.1.2 宽速域乘波体组合设计/187
5.1.3 乘波体外加小翼设计/189
5.1.4 高压捕获翼设计/189
5.2 两级乘波设计/190
5.2.1 背景和基本概念/190
5.2.2 锥导两级乘波体设计/192
5.2.3 吻切锥两级乘波体设计/200
5.2.4 变激波角吻切两级乘波体设计/207
5.3 多级变形乘波设计/222
5.3.1 背景和基本概念/222
5.3.2 锥导多级变形乘波体设计/223
5.3.3 吻切锥多级变形乘波体设计/230
5.4 脊形乘波设计/234
5.4.1 背景和基本概念/234
5.4.2 基于超椭圆曲线的脊形吻切锥乘波体设计/236
5.4.3 基于CST方法的脊形吻切锥乘波体设计/247
5.4.4 乘波体前缘钝化设计/258
5.5 基于前缘线水平投影型线的吻切锥乘波设计/264
5.5.1 基本概念/264
5.5.2 设计原理及约束/265
5.5.3 设计步骤/266
5.5.4 设计输入参数/267
5.5.5 乘波体设计实例/268
5.5.6 乘波特性验证/272
5.5.7 气动特性分析/275
5.5.8 机翼形状影响/277
5.5.9 机翼翼展影响/285
5.5.10 乘波飞机设计实例/290
5.6 基于三维前缘线的吻切锥乘波设计/296
5.6.1 背景和基本概念/296
5.6.2 设计原理/298
5.6.3 设计约束讨论/300
5.6.4 设计步骤/301
5.6.5 设计输入参数/301
5.6.6 乘波体设计实例/302
5.6.7 乘波体性能分析/306
5.7 小结/313
第6章 乘波体与进气道的一体化设计315
6.1 背景和基本概念/315
6.2 乘波前体/进气道一体化设计/317
6.2.1 乘波前体/进气道流向一体化设计/317
6.2.2 乘波前体/进气道展向一体化设计/321
6.3 乘波机体/进气道一体化设计/326
6.3.1 基准流场包容式一体化设计/327
6.3.2 基准流场相交式一体化设计/328
6.3.3 全基准流场一体化设计/329
6.3.4 几何融合式一体化设计/329
6.4 小结/329
第7章 内外流一体化全乘波设计331
7.1 基本概念/331
7.2 基于基准体的轴导全乘波设计/332
7.2.1 全乘波构型部件组成/332
7.2.2 全乘波构型设计原理/333
7.2.3 基准体及基准流场/336
7.2.4 全乘波构型设计步骤/337
7.2.5 基准流场的详细设计/339
7.2.6 基准流场设计实例/345
7.2.7 全乘波构型设计实例及验证/350
7.3 基于基准激波的轴导全乘波设计/355
7.3.1 基准流场/356
7.3.2 设计原理和步骤/357
7.3.3 基准流场详细设计/358
7.3.4 基准流场设计实例/361
7.3.5 全乘波构型设计实例及验证/366
7.4 全乘波构型设计参数影响分析/371
7.4.1 乘波前体/进气道部件/372
7.4.2 基准流场设计输入参数影响分析/374
7.4.3 底部型线设计输入参数影响分析/381
7.5 乘波前体/进气道的边界层黏性修正/384
7.5.1 边界层黏性修正基本原理/384
7.5.2 边界层位移厚度计算方法/386
7.5.3 乘波前体/进气道边界层黏性修正实例/391
7.6 全乘波构型的风洞试验验证/396
7.6.1 试验设备/396
7.6.2 试验模型及试验工况/397
7.6.3 试验结果分析/407
7.7 全乘波飞行器设想/418
7.8 小结/420
参考文献 422
丛书序
前言
第1章 绪论 1
1.1 乘波体的概念/1
1.2 乘波设计优点/3
1.3 乘波飞行器的工程应用前景/4
1.4 本书章 节介绍/5
第2章 乘波设计基础8
2.1 乘波设计基本步骤/8
2.2 乘波设计要素/11
2.3 基准流场设计/13
2.3.1 斜激波关系式基准流场设计方法/14
2.3.2 锥形流理论基准流场设计方法/20
2.3.3 特征线理论基准流场设计方法/26
2.3.4 高超声速小扰动理论基准流场设计方法简介/50
2.3.5 空间推进基准流场设计方法简介/51
2.3.6 时间推进基准流场设计方法简介/52
2.4 激波型线设计/54
2.4.1 楔形基准流场激波底部型线/55
2.4.2 锥形基准流场激波底部型线/56
2.4.3 吻切设计中的激波底部型线/56
2.4.4 三维基准流场激波底部型线/58
2.5 几何特征型线设计/59
2.5.1 设定上表面底部型线的乘波体设计/60
2.5.2 设定下表面底部型线的乘波体设计/61
2.5.3 设定前缘线水平投影型线的乘波体设计/63
2.5.4 设定三维前缘线的乘波体设计/65
2.5.5 设定组合特征型线的乘波体设计/66
2.6 流线追踪方法/68
2.6.1 基本控制方程/69
2.6.2 锥形流场方法/69
2.6.3 超声速轴对称流场方法/73
2.6.4 三维流场方法/74
2.6.5 自由流面法/75
2.7 气动特性评估方法及案例/75
2.7.1 工程估算方法/76
2.7.2 数值计算方法/83
2.8 小结/90
第3章 一般乘波设计91
3.1 平面流场和轴对称流场/92
3.2 基于平面基准流场的乘波设计/93
3.2.1 基于楔形流场的乘波设计/93
3.2.2 基于曲楔流场的乘波设计/95
3.3 基于外压缩轴对称流场的乘波设计/97
3.3.1 基于锥形流场的乘波设计/97
3.3.2 基于曲锥流场的乘波设计/100
3.3.3 曲锥流场乘波设计举例/104
3.3.4 曲锥基准流场设计参数影响讨论/121
3.4 基于内收缩轴对称流场的乘波设计/131
3.4.1 基于直激波内锥流场的乘波设计/131
3.4.2 基于曲激波内锥流场的乘波设计/133
3.5 基于近似三维流场的乘波设计/135
3.6 基于精确三维流场的乘波设计/137
3.7 小结/139
第4章 吻切类乘波设计141
4.1 吻切乘波设计原理/141
4.1.1 吻切乘波设计思路/141
4.1.2 吻切乘波设计基本步骤/144
4.1.3 吻切乘波设计约束的讨论/145
4.2 吻切锥乘波设计实例/147
4.2.1 设计输入参数/147
4.2.2 吻切锥乘波体构型/148
4.2.3 吻切锥乘波体性能分析/150
4.3 吻切轴对称乘波设计实例/153
4.3.1 曲锥基准流场求解/153
4.3.2 吻切轴对称乘波设计步骤/154
4.3.3 吻切轴对称乘波体构型/156
4.3.4 三种吻切轴对称乘波体性能对比分析/160
4.4 吻切流场乘波设计实例（一）/164
4.4.1 设计思路和步骤/164
4.4.2 变壁面压力吻切流场乘波体构型/166
4.4.3 变壁面压力吻切流场乘波体性能分析/167
4.4.4 吻切轴对称与吻切流场乘波体性能对比分析/170
4.5 吻切流场乘波设计实例（二）/177
4.5.1 设计思路和步骤/177
4.5.2 变激波角锥导吻切流场乘波体构型/178
4.5.3 变激波角锥导吻切流场乘波体性能分析/180
4.6 小结/184
第5章 乘波设计应用举例186
5.1 组合乘波设计掠影/186
5.1.1 星形乘波体/186
5.1.2 宽速域乘波体组合设计/187
5.1.3 乘波体外加小翼设计/189
5.1.4 高压捕获翼设计/189
5.2 两级乘波设计/190
5.2.1 背景和基本概念/190
5.2.2 锥导两级乘波体设计/192
5.2.3 吻切锥两级乘波体设计/200
5.2.4 变激波角吻切两级乘波体设计/207
5.3 多级变形乘波设计/222
5.3.1 背景和基本概念/222
5.3.2 锥导多级变形乘波体设计/223
5.3.3 吻切锥多级变形乘波体设计/230
5.4 脊形乘波设计/234
5.4.1 背景和基本概念/234
5.4.2 基于超椭圆曲线的脊形吻切锥乘波体设计/236
5.4.3 基于CST方法的脊形吻切锥乘波体设计/247
5.4.4 乘波体前缘钝化设计/258
5.5 基于前缘线水平投影型线的吻切锥乘波设计/264
5.5.1 基本概念/264
5.5.2 设计原理及约束/265
5.5.3 设计步骤/266
5.5.4 设计输入参数/267
5.5.5 乘波体设计实例/268
5.5.6 乘波特性验证/272
5.5.7 气动特性分析/275
5.5.8 机翼形状影响/277
5.5.9 机翼翼展影响/285
5.5.10 乘波飞机设计实例/290
5.6 基于三维前缘线的吻切锥乘波设计/296
5.6.1 背景和基本概念/296
5.6.2 设计原理/298
5.6.3 设计约束讨论/300
5.6.4 设计步骤/301
5.6.5 设计输入参数/301
5.6.6 乘波体设计实例/302
5.6.7 乘波体性能分析/306
5.7 小结/313
第6章 乘波体与进气道的一体化设计315
6.1 背景和基本概念/315
6.2 乘波前体/进气道一体化设计/317
6.2.1 乘波前体/进气道流向一体化设计/317
6.2.2 乘波前体/进气道展向一体化设计/321
6.3 乘波机体/进气道一体化设计/326
6.3.1 基准流场包容式一体化设计/327
6.3.2 基准流场相交式一体化设计/328
6.3.3 全基准流场一体化设计/329
6.3.4 几何融合式一体化设计/329
6.4 小结/329
第7章 内外流一体化全乘波设计331
7.1 基本概念/331
7.2 基于基准体的轴导全乘波设计/332
7.2.1 全乘波构型部件组成/332
7.2.2 全乘波构型设计原理/333
7.2.3 基准体及基准流场/336
7.2.4 全乘波构型设计步骤/337
7.2.5 基准流场的详细设计/339
7.2.6 基准流场设计实例/345
7.2.7 全乘波构型设计实例及验证/350
7.3 基于基准激波的轴导全乘波设计/355
7.3.1 基准流场/356
7.3.2 设计原理和步骤/357
7.3.3 基准流场详细设计/358
7.3.4 基准流场设计实例/361
7.3.5 全乘波构型设计实例及验证/366
7.4 全乘波构型设计参数影响分析/371
7.4.1 乘波前体/进气道部件/372
7.4.2 基准流场设计输入参数影响分析/374
7.4.3 底部型线设计输入参数影响分析/381
7.5 乘波前体/进气道的边界层黏性修正/384
7.5.1 边界层黏性修正基本原理/384
7.5.2 边界层位移厚度计算方法/386
7.5.3 乘波前体/进气道边界层黏性修正实例/391
7.6 全乘波构型的风洞试验验证/396
7.6.1 试验设备/396
7.6.2 试验模型及试验工况/397
7.6.3 试验结果分析/407
7.7 全乘波飞行器设想/418
7.8 小结/420
参考文献 422
