《飞机内流空气动力学》求取 ⇩

目录1

主要符号表1

第一章　基本理论1

1.1 基本方程1

1.1.1 连续方程1

1.1.1.1　连续方程的一般形式1

1.1.1.2　定常流连续方程1

1.1.1.3　直角坐标连续方程1

1.1.2 动量方程2

1.1.2.1　动量方程的一般形式2

1.1.2.2　欧拉方程3

1.1.2.3　粘性流运动方程4

1.1.3 动量矩方程5

1.1.4 能量方程6

1.1.4.1　一维管流的能量方程6

1.1.4.2　一般形式的能量方程7

1.1.5 气动函数7

1.1.5.1　音速7

1.1.5.2　马赫线、马赫锥、速度系数8

1.1.5.3　气动函数简介8

1.2　超音速流动9

1.2.1 二维超音速普朗特-迈耶流动和特征线法9

1.2.2 轴对称超音速势流的特征线法12

1.2.3.1　二维平面激波13

1.2.3 激波13

1.2.3.2　圆锥激波14

1.2.4 二维有旋超音速流（包括轴对称流）的特征线法15

1.2.5 管内超音速流15

1.3　粘性流体力学基本知识18

1.3.1 基本概念18

1.3.2 附面层19

1.3.2.1　引言19

1.3.2.2　附面层位移厚度和动量损失厚度20

1.3.2.3　附面层动量积分关系21

1.3.2.4　表面摩擦阻力和管道损失21

1.3.3 尾迹23

1.3.2.5　分离流23

1.3.4　粘性混合（射流）24

1.3.5 附壁效应24

1.4　空气动力系数24

1.5　基本的相似准则26

参考文献27

第二章　超音速进气道28

2.1　概述28

2.1.1 进气道特性参数28

2.1.1.1　流量系数及换算流量28

2.1.1.2　总压恢复系数29

2.1.1.3　阻力系数29

2.1.1.4　畸变指数30

2.1.2 超音速进气道的型式31

2.1.1.5　稳定性裕度31

2.1.2.1　皮托式进气道32

2.1.2.2　外压式进气道33

2.1.2.3　内压式进气道34

2.1.2.4　混压式进气道38

2.2　超音速进气道的激波损失及波系选择39

2.2.1 激波损失的计算39

2.2.2 最佳波系的奥斯瓦梯许理论简介40

2.2.3 给定气流总折角下的最佳波系44

2.2.4 轴对称流中的最佳波系60

2.2.5　有内收缩的情况61

2.3.2　侧面皮托式进气道65

2.3.2.1　不可压流的趋近损失和扩压器损失65

2.3.1 皮托式进气道65

2.3　超音速进气道中的其它损失65

2.3.2.2　趋近和扩压器损失的压缩性修正67

2.3.2.3　入口前的流动性质68

2.3.2.4　分离压强系数69

2.3.2.5　分离对进气道总压恢复的影响70

2.3.2.6　正激波分叉引起的总压损失变化72

2.3.3 外压式进气道中的干扰损失72

2.3.4 轴对称进气道中折转损失的经验分析73

2.3.4.1　全捕获流量柱形外罩的折转损失73

2.3.4.2　压缩面肩部圆角的影响75

2.3.4.3　非全捕获流量时柱形外罩进气道的折转损失75

2.4.1 附加阻力及溢流阻力的概念79

2.4 超音速进气道的附加阻力79

2.4.2　超音速溢流附加阻力的计算80

2.4.2.1　二维进气道80

2.4.2.2　单锥进气道80

2.4.2.4　楔形进气道的侧向溢流修正80

2.4.2.3　双锥进气道81

2.4.3 亚音速溢流阻力的计算90

2.4.3.1　薄壁柱形外罩的溢流阻力90

2.4.3.2　超音速皮托式进气道91

2.4.3.3　外压式进气道94

2.4.4 离体激波位置的近似确定96

2.4.4.1　皮托式进气道96

2.4.4.2　二波系外压式进气道99

2.5　超音速进气道的外罩压阻101

2.5.1 轴对称尖唇外罩101

2.5.2 二维尖唇外罩106

2.5.3　钝唇外罩106

2.6　超音速进气道-发动机流量匹配108

2.6.1 发动机需要的流量108

2.6.2 进气道的特性曲线110

2.6.3 不可调混压式进气道的速度特性112

2.6.4 进气道临界流量的计算114

2.6.5 进气道-发动机匹配分析115

2.6.5.1　进气道-发动机共同工作点的确定115

2.6.5.2　进气道调节规律的确定115

2.7.1 设计点的选取及设计要求118

2.7　超音速进气道设计及参数选择原则118

2.7.2　进口波系的配置119

2.7.3 进口面积Ac的选取121

2.7.4　进气道喉道的设计122

2.8　二维和轴对称超音速进气道流场的数值计算方法123

2.8.1 锥形流场的计算123

2.8.1.1　泰勒-马考尔方法123

2.8.1.2　直线法124

2.8.2 二维及轴对称流的特征线法127

2.8.2.1　数值计算步骤128

2.8.2.2　双锥进气道计算举例132

2.8.3.1　基本方程及其变换133

2.8.3 有迎角时双锥进气道的超音速流场计算133

2.8.3.2　次激波后流场初始截面的计算136

2.9 飞行姿态及气动布局对进气道起动特性的影响141

2.9.1 迎角和侧滑角对单独进气道的影响141

2.9.1.1　皮托式进气道141

2.9.1.2　二维楔压缩面进气道141

2.9.1.3　圆锥压缩面进气道143

2.9.2 布局型式对进气道性能的影响145

2.9.3　前机身形状对进气道性能的影响149

参考文献150

3.1.2　机身侧面进气道152

3.1.1 机身头部进气道152

3.1　布局型式152

第三章　亚音速进气道152

3.1.3　机身腹部进气道153

3.2　进口参数设计154

3.2.1 设计点选取154

3.2.2　进口形状154

3.2.3　进口面积的确定155

3.2.3.1　最佳速度比的确定155

3.2.3.2　进口面积的确定158

3.2.4　唇口设计158

3.2.4.1　1/4椭圆型线的圆筒形进气道159

3.2.4.2　NACA-1系列外形圆筒进气道160

3.2.4.3　临界马赫数的确定163

3.3 内管道参数选择171

3.3.1 喉道设计171

3.3.1.1　喉道马赫数171

3.3.1.2　喉道面积及Mth的校核171

3.3.1.3　唇口收缩比及速度分布172

3.3.2 内管道设计172

3.3.2.1　一般设计原则172

3.3.2.2　面积分布规律173

3.4　附加阻力175

3.4.1 附加阻力的计算175

3.4.2 附加阻力的修正177

3.5　亚音速进气道的总压恢复179

3.5.1.1　唇口损失的计算方法180

3.5.1.2　尖唇情况180

3.5.1 唇口损失的确定180

3.5.1.3　圆唇情况181

3.5.1.4　低速唇口损失计算步骤182

3.5.2 内管道损失计算——损失系数法183

3.5.2.1　管道损失分析183

3.5.2.2　管道各段损失的确定183

3.5.2.3　内管道总损失的确定184

3.5.2.4 亚音速扩压器的损失184

3.5.2.6　变截面直管的损失187

3.5.2.7　弯管的损失187

3.5.2.10　管道损失的压缩性修正188

3.5.2.9　亚音速内管道损失系数对进气道总压恢复的影响188

3.5.2.8　滤网的损失188

3.5.2.5　横截面形状对损失的影响189

3.5.2.11　内管道损失的计算步骤190

3.6　S形管道流动分析190

3.6.1 基本流动现象及分析190

3.6.2　S形管道设计方法193

3.6.3 附面层控制194

3.6.3.1　附面层泄除194

3.6.3.2　向附面层内加动能194

3.6.4 用位流摄动法近似计算S形管道195

参考文献196

第四章　进气道不稳定工作、附面层控制与畸变199

4.1　进气道的非定常流动及不稳定工作状态199

4.1.1 亚音速飞行状态下的非定常流199

4.1.2　双管道的不稳定工作203

4.1.3 超音速飞行状态下的非定常流205

4.1.3.1　概述205

4.1.3.2　进气道喘振206

4.1.3.3　超临界正激波振荡212

4.1.4 避免进气道喘振的方法212

4.2　进气道附面层及其控制214

4.2.1 附面层对进气道工作性能的影响214

4.2.2 机身附面层216

4.2.2.1　机身附面层厚度的估算216

4.2.2.2　机身附面层的排除217

4.2.3 压缩面上的附面层222

4.2.3.1　外压式进气道附面层泄除222

4.2.3.2　混压式进气道附面层泄除224

4.2.3.3　附面层泄除阻力226

4.2.3.4　泄除系统几何形状的选择229

4.2.3.5　附面层吹除232

4.2.4　旋涡发生器234

4.2.5　进气道的激波-附面层干扰237

4.3　进气道畸变241

4.3.1 引言241

4.3.2 畸变指标243

4.3.2.1　稳态畸变指标243

4.3.2.2　动态畸变指标246

4.3.3 稳态畸变对发动机稳定性的影响247

4.3.3.1　稳态畸变对发动机稳定性影响的实验结果247

4.3.3.2　平行压气机理论248

4.3.3.3　动态响应及修正250

4.3.4.1 稳态畸变-压强脉动分析252

4.3.4.2　瞬态畸变分析252

4.3.4 动态畸变对发动机稳定性的影响252

4.3.5　进气道旋流258

参考文献260

第五章　进气道控制和控制系统264

5.1 引言264

5.2　影响进气道与发动机流量匹配的因素264

5.2.1 发动机工作状态对进气道与发动机匹配的影响264

5.2.2 飞行马赫数变化对进气道与发动机匹配的影响264

5.3　可调几何形状进气道265

5.3.1 矩形进气道265

5.2.4 迎角、侧滑角对进气道与发动机匹配的影响265

5.2.3 温度变化对进气道与发动机匹配的影响265

5.3.1.1　斜板266

5.3.1.2　旁路环或旁路门267

5.3.2　轴对称进气道272

5.3.2.1　可调中心锥272

5.3.2.2　旁路环、旁路门和放气门272

5.3.3 矩形与轴对称进气道的对比272

5.4　进气道控制系统273

5.4.1 闭环系统与开环系统273

5.4.2　进气道控制系统选择时应考虑的因素274

5.5.1 马赫数M∞控制方案278

5.5　进气道的控制方案278

5.5.2　πk控制方案279

5.5.3 数字计算机控制方案280

5.5.4 混压式进气道闭环控制方案281

5.6　进气道控制系统部件284

5.6.1 传感器284

5.6.1.1　压力传感器284

5.6.1.2　位移传感器285

5.6.2 电液伺服阀285

5.6.3 用于进气道控制系统的计算机287

5.6.4　联动装置289

5.6.4.1　动力联动装置289

5.7.1.1　误差分析的步骤290

5.7.1.2　控制系统的误差分析290

5.6.4.2　随动联动装置290

5.7.1 误差分析290

5.7　系统误差分析与误差分配290

5.7.1.3　误差分析实例291

5.7.2　误差分配293

参考文献293

第六章　排气喷管294

6.1 前言294

6.2　气体动力学公式的一些摘引294

6.3　排气喷管的基本性能296

6.3.1 理论性能296

6.3.1.1　收敛喷管的推力参数296

6.3.1.2　收敛-扩张喷管的流量参数和推力参数299

6.3.2 喷管的实际性能304

6.4　收敛喷管和收敛-扩张喷管307

6.4.1 收敛喷管307

6.4.1.1 引言307

6.4.1.2　收敛喷管的流量系数Cd307

6.4.1.3　收敛喷管气动载荷的估算312

6.4.2 收敛-扩张喷管312

6.4.2.1 引言312

6.4.2.2　收敛-扩张喷管方案及主要几何参数313

6.4.2.3　收敛-扩张喷管的性能参数313

6.4.2.4　收敛-扩张喷管膨胀工况下气流的分离319

6.4.2.5　收敛-扩张喷管的漏气损失和冷却损失321

6.4.2.6　收敛-扩张喷管的气动载荷计算324

6.4.2.7　收敛-扩张喷管的设计325

6.5　塞式喷管328

6.5.1　塞式喷管的工作328

6.5.1.1　完全内膨胀塞式喷管328

6.5.1.2　完全外膨胀塞式喷管329

6.5.1.3　混合膨胀塞式喷管329

6.5.2　塞式喷管的特性329

6.5.3　塞式喷管主要几何参数对其性能的影响331

6.5.4 塞式喷管的设计332

6.6　非轴对称喷管和矩形喷管333

6.6.1 非轴对称喷管和矩形喷管方案334

6.6.3 矩形收敛-扩张喷管内特性的估算335

6.6.2 矩形喷管的主要特征参数335

6.6.4 矩形收敛-扩张喷管的内特性336

6.6.5　矩形喷管装置性能340

6.6.6 矩形喷管红外辐射特性341

6.7　反推力装置342

6.7.1 反推力装置类型342

6.7.2　反推力装置气动设计344

6.7.2.1　换向器内的气体流动344

6.7.2.2　反推力装置的设计参数345

6.7.3　反推力装置性能348

6.8 推力转向装置类型及性能350

6.8.1 轴对称推力转向喷管350

6.8.2　上翼面喷气技术351

6.8.3 矩形非对称推力转向喷管352

6.8.3.1　收敛-扩张喷管352

6.8.3.2　单边膨胀斜板形喷管353

6.8.3.3　楔形喷管推力转向353

6.9　排气喷管试验技术357

6.9.1 排气喷管试验的基本要求357

6.9.2　排气喷管试验设备357

6.9.3 喷管的推力测量358

6.9.4　地面试验数据的换算359

参考文献361

第七章 引射喷管和引射增力装置365

7.1 引射喷管的物性365

7.1.1 引射喷管中的流动特征365

7.1.2 引射喷管的推力和抽吸特性366

7.2　引射喷管的试验结果370

7.3　引射喷管的几何参数对其性能的影响377

7.3.1 收敛-扩张形引射喷管的几何参数对其性能的影响377

7.3.1.1　引射喷管几何喉道间距比？和直径比？377

7.3.1.2　引射喷管扩张角β380

7.3.1.3 引射喷管出口直径比？382

7.3.2 收敛形和圆筒形引射喷管的几何参数对其性能的影响384

7.4 引射喷管的性能特性计算387

7.4.1　概述387

7.4.2 一维复合可压流法计算引射喷管的性能388

7.4.3 一维流法计算引射喷管的性能395

7.4.3.1　主流和次流的参数计算396

7.4.3.2　粘性影响的修正397

7.4.4 特征线法计算超音速引射喷管的性能特性401

7.4.4.1　音速线的计算401

7.4.4.2　非粘性主流和次流流场的计算402

7.4.4.3　粘性影响的修正403

7.4.4.4　推力特性和抽吸特性的计算404

7.5 引射喷管中气流的分离和气动稳定性问题406

7.5.1 引射喷管中气流的分离406

7.5.2 喷管中流动的稳定性问题410

7.6　外流对引射喷管性能的影响414

7.7　引射喷管的调节422

7.7.1 机械式可调节引射喷管423

7.7.2 气动定位式引射喷管426

7.7.3 辅助进气门式引射喷管429

7.7.4 可调节引射喷管的安装性能434

7.8　引射增力装置441

7.8.1 引射增力装置性能参数441

7.8.2 提高引射增力装置性能的措施446

7.8.3 外流对引射增力装置性能的影响448

7.8.4 引射增力装置在飞行器上的应用452

参考文献455

8.1.1 次流的定义460

8.1.2 次流的用途460

8.1.3 次流的引入途径460

8.1 引言460

第八章　次流系统460

8.2　发动机舱冷却461

8.2.1　冷却型式461

8.2.2　结构温度461

8.3　次流与进气道性能的匹配462

8.4　次流与喷管性能的影响463

8.4.1 次流对喷管性能的影响463

8.4.2 发动机舱的压强、破坏载荷和卸压系统464

8.4.3 排气口466

8.5　次流系统的设计计算472

8.5.1 次流系统设计和流动假设473

8.5.2　向机体外排气的次流系统计算方法474

8.5.3 气流通过隔舱从引射喷管排出的次流量计算方法476

8.6.1 进气口型式及其特点481

8.6　进气口性能计算481

8.6.2　头部进气口的设计和性能计算483

8.6.3 淹没式风斗进气口的设计和性能计算486

8.6.4 淹没式进气口及阻力系统计算实例498

8.6.5　冲压风斗的设计计算分析502

8.6.6 多孔板的设计和性能计算504

8.6.7　平滑槽进气口的设计和性能计算507

8.7 主要冷却部件的阻力517

8.7.1 散热器的阻力517

8.7.1.1　散热器的型式517

8.7.1.2　散热器阻力的估算517

8.7.3　附面层泄除阻力521

8.7.2　辅助装置的冷却阻力521

8.7.4 附面层分流器的阻力估算523

8.7.4.1　尺寸考虑523

8.7.4.2　阻力的估算526

8.7.5　旁路门阻力529

8.7.6　隔网阻力529

参考文献530

第九章　进排气系统与飞机各部分的干扰533

9.1 引言533

9.2　进气道与飞机的相互干扰533

9.2.1　进气道安装型式的效果举例533

9.2.1.1　各种安装型式进气道的进口流场533

9.2.1.2　喉部流动性能535

9.2.1.3　进气道出口流动性能536

9.2.1.4　背部进气道540

9.2.2　机身外形对进气道流动的影响547

9.2.2.1　对进气道进口流场的影响547

9.2.2.2　对进气道喉部流场的影响549

9.2.2.3　对进气道出口流场的影响551

9.2.3　前缘边条对进气道性能的影响553

9.2.4 武器发射对进气道性能的影响560

9.2.5 飞机外形对进气道稳定工作的影响及其判定准则563

9.2.6 进气道升力涡和溢流涡565

9.2.7 推力-阻力核算系统565

9.2.7.1　引言565

9.2.7.2　气动参考状态567

9.2.7.3　参考工作状态568

9.2.7.4　飞机-推进系统作用力的划分570

9.2.8　发动机短舱572

9.3　排气系统与后体的相互干扰572

9.3.1 后体的阻力572

9.3.1.1　引言572

9.3.1.2　无喷流时后体阻力系数的计算573

9.3.1.3　有喷流时后体阻力系数的计算579

9.3.1.4　后体阻力的风洞模型试验603

9.3.2 喷流对附近翼面的干扰效应607

9.3.2.1　喷流对水平尾翼和后体的干扰效应607

9.3.2.2　喷流对机翼的干扰效应609

参考文献611

名词索引613