《航空动力学概论》

第一章次音速的飞行动力1

第一节平静大气1

1-1大气状态1

1-2在重力影响下，理想气体之平衡情况2

1-3标准大气5

第二节大气之流动10

2-1稳定流动10

2-2柏努利公式12

2-3音速15

2-4动压力17

2-5皮氏管20

2-6横截流线的总压头之变值及流体之旋转21

2-7环流26

第三节流函数，速度位，位函数32

3-1流函数32

3-2流函数与流速分量间之关系34

3-3流函实例35

（a）直线流动35

（b）幅射流动37

（c）流源位于匀流中38

（d）相等强度两流源之合流，影像法41

（e）流源与沉穴位于匀流中44

（f）流源与沉穴位于匀流中之三向流动简例47

（g）流偶51

（h）环流与圆柱54

（i）涡旋与旋偶60

3-4速度位62

3-5位函数67

第四节复变函数之变换与机翼剖形72

4-1实数x—y平面与复数？—η平面间图形之变换72

4-2保角变换73

4-3特异点（奇点）75

4-4流型之变换77

4-5理论的机翼剖形之定型78

（a）直线与圆78

Ⅰ.圆变换为一段直线79

Ⅱ.于ζ面平行于实轴负向，—U匀流经过一圆之位函数80

Ⅲ.于ζ面，平行于虚轴负向，—V匀流经过一圆之位函数80

Ⅳ.由Ⅲ转变圆为垂直于流向一段ζ线时的位函数81

Ⅴ.求流域中一点的分流速u，v之例则82

（b）机翼剖形与圆87

（c）约库斯基假设87

（d）引用公式的说明88

（e）习用的变换公式89

4-6约库斯基变换90

4-7由圆变换翼剖形实例91

（a）圆弧形（约氏机翼剖形厚度近于零之情形）91

（b）对称形（对称式约氏机翼剖形）93

（c）约氏机翼剖形（约氏弯翼剖形）97

（d）经变换所得翼剖形要点概述98

第五节动量与能量公式101

5-1稳定流动动量的通量101

5-2稳定流动的动量公式104

5-3动量矩107

5-4能量公式111

第六节空气动力，动力相似性，无因次系数114

6-1空气动力114

6-2因次分析115

6-3动力相似性117

6-4雷诺数进一步的意义119

6-5无因次系数120

第七节未压缩流体之流型123

7-1平流与扰流123

7-2连续流动与不连续流动125

7-3边界层129

第八节飞机机翼基本概念132

8-1飞机机翼剖面外形及其特性132

8-2翼剖形之几何定型与通用组别134

8-3翼平面几何形141

8-4机翼对于空气动力特性一般习用符号145

第九节空气阻力或寄生阻力149

9-1寄生阻力定义150

9-2钝端体阻力151

9-3圆形体阻力152

9-4流线形体阻力153

9-5表皮磨擦阻力156

9-6飞机各项主要肢体之寄生阻力159

第十节机翼经验数据161

10-1翼剖形三主要系数实验数据161

（a）升力系数161

（b）阻力系数163

（c）力矩系数166

10-2展弦比对于动力系数之影响169

第十一节无限翼展机翼动力的讨论（二向机翼定理）176

11-1无旋转流动之动量公式176

11-2无限长翼展机翼升力的探求180

11-3俯仰力矩187

11-4由复素函数之位函数求升力与俯仰力矩191

11-5定倾中心抛物线199

11-6薄翼定理201

第十二节有限翼展机翼所受动力的讨论（三向机翼定理）216

12-1直涡流线与涡流片217

12-2曲涡流线224

12-3经过有限翼展机翼的气流（涡旋组）228

12-4泼郎特机翼定理（三向机翼定理）231

12-5升力的椭形分布及诱导阻力237

12-6升力分布的总论246

第十三节飞机性能254

13-1不加速平飞254

13-2性能曲线256

13-3需要功率与可用功率曲线的绘制257

13-4在各高度之性能264

13-5其他性能例则267

第十四节飞机的稳定性及其控制面273

14-1有关稳度问题中所用名词与术语273

14-2纵向安定274

14-3操纵控制面284

14-4横向稳度与偏向稳度287

第十五节航空原动力290

15-1内燃机290

15-2发动机在高空的情形298

15-3涡轮喷射发动机306

15-4火箭喷射发动机312

15-5航空原动力机的比较314

第十六节螺旋桨及其动力的计算321

16-1螺旋桨的基本概念321

16-2螺旋桨所生动力之分析326

16-3螺旋桨的特性329

16-4计算螺旋桨推进力引用定理之一：螺旋桨性能的动量定理333

16-5计算螺旋桨推进力引用定理之二：螺桨叶素学识335

16-6螺旋桨效率338

16-7螺旋桨推进力引用定理之三与计算例则流函及速度位之流源集定理（本书作者之专述）339

第十七节航空动力实验374

17-1初期简单风洞，爱氏风洞375

17-2闭路回流风洞376

17-3变压风洞379

17-4风洞实验用量表例则380

第二章超音速飞行动力概论383

第一节流体动力超音速的物理解释383

1-1空气压缩性之影响383

1-2陡震波与马赫数386

1-3压缩性对于升力与压力之关系388

（a）泼郎特-葛拉华定律389

（b）葛拉华定律对于弯弧形翼390

（c）应用葛氏定律于压力系数392

（d）绘制升力结果线的地毯法392

（e）葛拉华定律之实验证明395

（f）冯卞门-钱学森对于压缩性与压力系数间关系的申论400

（g）有限翼展次音速翼、马赫数M之影响404

（h）掠后翼对于升力之影响406

（i）以超音速翼飞行于次音速时之情形408

1-4过音速升力之丧失411

（a）过音速升力线斜度之丧失411

（b）空气动力的升力之物理性415

（c）过音速阶段翼形弯度之影响416

（d）过音速阶段的耐惟儿-史托克方程式418

1-5陡震失速对于力矩之影响423

（a）俯仰力矩的性质424

（b）压缩性于Cm之影响424

（c）压缩性施于对称翼上力矩之影响426

（d）对称翼上陡震失速之影响428

（e）弯弧翼之力矩430

（f）一般压缩性对Cm0的影响430

（g）力矩地毯图432

（h）减小俯仰力矩方法432

1-6穿音速之稳定性与控制433

1-7由于丧失升力而来之俯冲436

（a）固定倾角俯冲436

（b）固定升力俯冲437

（c）克止由压缩性而来的俯冲之方法439

（d）避免压缩性俯冲之飞机设计439

（e）避免压缩性俯冲，薄渐缩翼（锥形翼）亦为一种重要的方法440

第二节高速度测量443

2-1计量高的次音速443

2-2高度与马氏数对于空气速度变动之影响445

2-3马赫计448

2-4音速之测量449

2-5超音速的计量450

第三节超音速气流452

3-1马赫角之定义453

3-2超音速气流与次音速气流之鉴别454

3-3压缩流动与膨胀流动间各别之特性456

3-4超音速流经机翼之流型459

第四节二向超音速翼462

4-1阿开来定理462

4-2环绕机翼之压力散布464

4-3升力系数的计算465

4-4计算阻力469

4-5升力对阻力之比471

4-6表皮磨擦对阻力之影响473

4-7计算力矩474

（a）较准确之力矩计算475

（b）较准确之压力中心计算476

4-8阿开来定理一般的应用478

（a）减小基本翼阻478

（b）对于已知厚度/弦长比之最佳机翼478

（c）翼剖形容许表皮摩擦时展示之最小阻力482

4-9阿开来定理特殊的应用486

（a）随增加马赫数减小阻力，常数倾角情形487

（b）随增加马赫数减小阻力，常数升力情形488

4-10设计超音速飞机机翼之标准数值例则490

（a）最佳超音速飞行速度491

（b）最佳机翼效率之操作高度492

（c）在超音速速度翼弧度的一阶影响495

（d）变动厚度距之影响496

4-11琵史孟二阶定理498

（a）一般的计算498

（b）琵史孟定理之物理解释502

（c）从压力之分布情形计算升力与阻力及力矩504

Ⅰ.零弯度之效果506

Ⅱ.前后对称之效果507

Ⅲ.对于半弦反对称之效果507

Ⅳ.双对称之效果507

Ⅴ.琵史孟积分的物理解说508

4-12琵史孟二阶定理之应用510

（a）计算任何翼剖形之升力与阻力510

（b）琵史孟定理计算半弦力矩510

（c）计算双斜楔翼偕襟翼之力系数511

（d）琵史孟二阶定理应用之限制512

（e）琵史孟定理计算压力至1%准确度之限制513

（f）对于机翼上压力琵氏级数的另一式515

（g）利用弯度求取升力及减小阻力516

4-13二向超音速膨胀517

（a）总述517

（b）泼郎特-梅犹膨胀之数学分析519

（c）泼郎特-梅犹流线之计绘524

4-14正确的翼定理525

（a）计算泼郎特-梅犹膨胀中之压力525

（b）计算翼面在等熵膨胀情形下之压力527

（c）围绕凸曲面之膨胀528

（d）在陡震波后压力等之计算528

4-15两向超音速翼后之上向冲流角531

4-16减少阻力之例：无限二向掠后翼533

（a）次音速或穿音速前缘533

（b）超音速前缘534

（c）依边界层之影响讨论最小阻力之翼剖形536

第五节三向超音速翼538

5-1一般三阶因次的流源与流泉及流偶的物埋性质540

5-2（a）锥形流动定理540

（b）超音速锥形流动之线性解541

（c）超音速锥形流动换成线性解之542

5-3有限长之翼定理543

（a）流偶方法之解543

（b）上法施于长方形板547

（c）有限展弦比之双楔形552

第三章特种航空具及其动力简述556

第一节特种航空工具556

（a）滑翔机556

（b）直升机及旋翼机556

（c）火箭与飞弹563

第二节火箭飞行动力简述572

（a）火箭的基本动力572

（b）喷射推力与推进效率573

（c）飞弹V2推进动力操作程序简述576

（d）火箭动力飞航工具之飞行性能581

第三节人造卫星593

（a）在中心力场之行动597

（b）行动轨迹之公式599

附录（一）螺旋桨推进力引用定理之三所用公式（第三类椭性积分）之解与积分数值表606

附录（二）人造卫星的基本数式及其诱导615