普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材：北京高等教育精品教材?氣動彈性設(shè)計基礎(chǔ)（第2版）
定 價：25 元
- 作者：陳桂彬 ，楊超 ，鄒叢青 著
- 出版時間：2010/1/1
- ISBN：9787811249392
- 出 版 社：北京航空航天大學出版社
- 中圖法分類：V211.47
- 頁碼：203
- 紙張：膠版紙
- 版次：2
- 開本：16開
《氣動彈性設(shè)計基礎(chǔ)(第2版)》介紹了飛行器氣動彈性設(shè)計的基本原理和基本方法，主要包括4部分內(nèi)容：氣動彈性靜力問題，氣動彈性動穩(wěn)定性——顫振，氣動伺服彈性穩(wěn)定性分析以及氣動彈性試驗。除了闡述基本概念和基本理論外，書中還介紹了常用的工程處理方法；對近年來在氣動彈性技術(shù)上的新進展，也作了簡要的介紹。
《氣動彈性設(shè)計基礎(chǔ)(第2版)》可作為高等航空院校相關(guān)專業(yè)本科生和研究生的教學用書或參考書，也可供航空工業(yè)部門和其他工業(yè)部門結(jié)構(gòu)設(shè)計人員參考。
氣動彈性力學所研究的各類問題，不外乎起因于空氣動力、彈性力及慣性力之間的相互作用。作為設(shè)計學科，學習它不僅要掌握各種氣動彈性現(xiàn)象的機理，更為重要的是把它的基本原理應(yīng)用到飛行器設(shè)計上，并作為一種設(shè)計準則、規(guī)范和指導思想。基于上述思想的指導，本書旨在為高等院校航空專業(yè)的本科生，提供一本基本理論與分析方法并重的教科書，以適應(yīng)我國航空工業(yè)不斷發(fā)展的需要。本書也可作為相關(guān)專業(yè)研究生的參考書，并可供航空航天、兵器、建筑及橋梁等工業(yè)部門的設(shè)計人員參考。
本書從穩(wěn)定性問題出發(fā)，介紹了氣動彈性設(shè)計的兩個重要組成部分，即氣動彈性靜力問題和氣動彈性動力問題，同時也概要地介紹了氣動伺服彈性穩(wěn)定性問題的基本概念、原理、基本方程和分析方法。
在第2版中，突出了氣動彈性穩(wěn)定性的內(nèi)容，精簡了一些與穩(wěn)定性無關(guān)的內(nèi)容，增加了顫振分析的內(nèi)容。
在氣動彈性動力問題中，顫振無疑是最為設(shè)計者關(guān)注的。這就促使防止顫振成為重要的研究課題，由此構(gòu)成了飛行器設(shè)計的重要內(nèi)容之一。本書結(jié)合工程設(shè)計實際，概括地敘述了相關(guān)防顫振設(shè)計的內(nèi)容，結(jié)合我國制定的《飛機結(jié)構(gòu)強度規(guī)范》中有關(guān)顫振的內(nèi)容，對防止顫振的要求、實施步驟等都作了一些討論。
氣動彈性試驗是氣動彈性學科的重要組成部分，它和氣動彈性的理論研究幾乎是同步開始的。其中的一些試驗項目是為了取得計算分析的原始數(shù)據(jù)，如飛行器結(jié)構(gòu)地面振動試驗、地面伺服彈性試驗等；還有一些試驗是為了直接取得相關(guān)特性的數(shù)據(jù)，如顫振風洞模型試驗、抖振試驗等。書中簡要地介紹了它的基本原理和試驗方法。
第2版共有12章，其中楊超編寫第2～4章，鄒叢青編寫第12章，其余由陳桂彬編寫。
第1章 緒論
1.1 氣動彈性問題的概述
1.2 氣動彈性力學發(fā)展的歷史梗概
1.3 氣動彈性方框圖
1.4 氣動彈性問題的分類
1.4.1 氣動彈性的力三角形
1.4.2 熱氣動彈性的力四面體
1.4.3 氣動伺服彈性問題
1.5 在飛機設(shè)計中的氣動彈性設(shè)計
1.6 氣動彈性設(shè)計在飛機設(shè)計中的新進展
1.6.1 主動氣動彈性機翼設(shè)計技術(shù)
1.6.2 復合材料氣動彈性剪裁
1.6.3 魯棒氣動伺服彈性穩(wěn)定性分析
思考題
參考文獻
第2章 氣動彈性靜力問題的基本原理和解析方法
2.1 氣動彈性靜力問題的基本原理
2.1.1 扭轉(zhuǎn)發(fā)散
2.1.2 載荷重新分布
2.1.3 操縱效率與操縱反效
2.1.4 非線性影響
2.2 長直機翼的解析方法
2.2.1 長直機翼的扭轉(zhuǎn)發(fā)散
2.2.2 長直機翼的載荷重新分布
2.2.3 長直機翼的操縱反效及操縱效率
思考題
參考文獻
第3章 氣動彈性靜力問題的矩陣分析方法
3.1 氣動力影響系數(shù)的矩陣表示
3.1.1 馬蹄渦系
3.1.2 三元機翼的氣動力影響系數(shù)矩陣
3.1.3 氣動力影響系數(shù)矩陣A的近似求解方法
3.2 氣動彈性靜力問題分析的基本方程
3.2.1 大展弦比直機翼靜氣動彈性基本方程
3.2.2 大展弦比后掠機翼靜氣動彈性基本方程
3.2.3 一般翼面靜氣動彈性基本方程
3.3 機翼發(fā)散計算與分析
3.3.1 機翼發(fā)散基本方程
3.3.2 機翼發(fā)散計算方法
3.3.3 帶有掠角的機翼發(fā)散的特點
3.3.4 提高發(fā)散動壓的設(shè)計考慮
3.4 機翼載荷重新分布的計算與分析
3.4.1 載荷重新分布基本方程
3.4.2 載荷重新分布的兩種計算情況
3.5 副翼操縱效率與反效
3.5.1 操縱反效基本方程
3.5.2 操縱效率計算方法
3.5.3 提高操縱效率的設(shè)計考慮
思考題
參考文獻
第4章 非定常氣動力計算方法
4.1 準定常氣動力
4.1.1 格羅斯曼理論
4.1.2 細長體理論
4.1.3 氣動力導數(shù)
4.1.4 活塞理論
4.2 非定常氣動力
4.2.1 西奧道生理論
4.2.2 亞聲速偶極子格網(wǎng)法簡述
4.2.3 超聲速偶極子格網(wǎng)法特點
思考題
參考文獻
第5章 顫振的基本概念
5.1 顫振概述
5.2 顫振的物理本質(zhì)
5.2.1 自激振動
5.2.2 機翼彎扭顫振現(xiàn)象
5.2.3 機翼一副翼顫振現(xiàn)象
5.3 簡化的顫振理論
5.3.1 顫振方程的建立
5.3.2 頻率重合理論
5.3.3 舉例
5.4 影響顫振速度的因素
思考題
參考文獻
第6章 顫振分析基礎(chǔ)
6.1 應(yīng)用準定常氣動力理論的二元機翼顫振
6.2 應(yīng)用非定常氣動力理論的二元機翼顫振
6.3 顫振行列式的求解
6.3.1 i奧道生法
6.3.2 V一g法
6.3.3 p-k法
6.4 二元機翼一副翼顫振
思考題
參考文獻
第7章 大展弦比機翼的顫振分析
7.1 工程顫振分析的概述
7.2 大展弦比直機翼的運動方程
7.3 采用準定常氣動力理論的顫振計算
7.4 采用非定常氣動力理論的顫振計算
7.5 大展弦比后掠機翼顫振分析的特點
思考題
參考文獻
第8章 小展弦比機翼的顫振分析
8.1 小展弦比機翼的運動方程
8.2 用偶極子格網(wǎng)法的顫振計算
8.3 應(yīng)用活塞理論的顫振計算
8.4 關(guān)于計及壓縮性影響的顫振計算
思考題
參考文獻
第9章 尾翼及操縱面顫振分析
9.1 尾翼顫振分析
9.1.1 常規(guī)的固定尾翼顫振分析
9.1.2 全動水平尾翼的顫振分析
9.1.3 T形尾翼的顫振分析
9.2 操縱面的顫振
9.3 操縱面的嗡鳴
思考題
參考文獻
第10章 飛行器的防顫振設(shè)計
10.1 防顫振設(shè)計概要
10.2 防止顫振設(shè)計的一般程序
10.2.1 防止顫振設(shè)計步驟
10.2.2 對于飛機的基本顫振分析程序
10.3 飛機結(jié)構(gòu)強度規(guī)范中有關(guān)防止顫振設(shè)計的內(nèi)容
10.4 操縱面的防顫振設(shè)計
10.4.1 操縱面防顫振設(shè)計概要
10.4.2 操縱面質(zhì)量平衡
10.4.3 不可逆操縱
10.4.4 質(zhì)量平衡對操縱面顫振影響實例
10.5 顫振主動抑制的概念
思考題
參考文獻
第11章 氣動彈性試驗
11.1 飛行器地面振動試驗
11.2 結(jié)構(gòu)伺服彈性地面試驗
11.3 顫振模型的風洞試驗
11.4 抖振模型的風洞試驗
11.4.1 抖振現(xiàn)象
11.4.2 抖振邊界的風洞試驗方法
11.4.3 抖振載荷的風洞試驗方法
11.5 飛行顫振試驗
思考題
參考文獻
第12章 氣動伺服彈性(動)穩(wěn)定性分析
12.1 氣動伺服彈性概念
12.1.1 氣動伺服彈性力學的定義及分類
12.1.2 氣動伺服彈性問題的形成
12.1.3 氣動伺服彈性的分析與綜合
12.2 飛機氣動伺服彈性穩(wěn)定性分析的特點
12.2.1 舵面伺服操縱系統(tǒng)的動力學特性
12.2.2 結(jié)構(gòu)反饋控制回路的動力學特性
12.3 氣動伺服彈性運動方程的建立
12.3.1 自由度和運動方程
12.3.2 復阻抗
12.4 氣動伺服彈性穩(wěn)定性分析的頻域方法
12.4.1 奈奎斯特圖線方法在氣動伺服彈性穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用
12.4.2 傳遞函數(shù)的確定
12.4.3 氣動伺服彈性系統(tǒng)穩(wěn)定裕度的確定
12.4.4 不利耦合的排除
12.4.5 頻域方法在多回路氣動伺服彈性穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用
12.5 導彈的氣動伺服彈性穩(wěn)定性分析
12.5.1 自由度選擇和運動方程的建立
12.5.2 廣義準定常氣動力Aq和控制力Q△β
12.5.3 細長體理論在彈體氣動力上的應(yīng)用
思考題
參考文獻
氣動彈性問題作為一門力學學科是研究彈性物體在氣流中的力學行為，其任務(wù)是研究氣動力和彈性體之間的相互影響。氣動彈性力學所研究的各類氣動彈性現(xiàn)象，不外乎起因于空氣動力、彈性力和慣性力之間的相互作用。而作為設(shè)計學科，我們學習它，則不僅要揭示各種現(xiàn)象的機理，更為重要的是把它的基本原理應(yīng)用到飛行器設(shè)計上，并作為一種設(shè)計的準則、規(guī)范和指導思想。由于在研究問題上的特殊性，致使這門學科在研究方法上也具有其自身的特點。
氣動彈性的研究方法有別于彈性力學的研究方法。彈性力學的經(jīng)典理論是研究彈性體在給定外力或位移作用下的應(yīng)力與應(yīng)變。通常，物體上的外作用力與變形無關(guān)，即認為在小變形下，不影響外力的作用。在這種情況下，常常忽略物體尺寸的變化，并按照初始形狀進行計算。但是，在大多數(shù)重要的氣動彈性問題中，情況起了變化。也就是說，應(yīng)認為外力是隨著物體的變形情況而改變的，即載荷本身不是事先可以確定的，彈性變形對它起著重要作用。在彈性變形決定以前，空氣動力的大小是不知道的。因此，通常在問題解出以前，外載荷是不知道的。例如，在研究飛機的氣動彈性問題時，要把它當做彈性體處理，此時機翼上的升力要取決于機翼翼面相對于氣流的位置和運動，即此時的氣動力載荷不是一個事先可以確切給出的值。這也是氣動彈性問題研究的主要特點之一。
氣動彈性力學主要關(guān)心的問題之一是結(jié)構(gòu)在氣流中的穩(wěn)定性。因為，對于一定的結(jié)構(gòu)，其空氣動力將會隨著氣流流速的增加而增加，而結(jié)構(gòu)的彈性剛度卻與氣流速度無關(guān)，所以存在一個臨界風速；在這個速度下，結(jié)構(gòu)變成不穩(wěn)定的。這種不穩(wěn)定性會產(chǎn)生極大的變形，并且會導致結(jié)構(gòu)的破壞，這是飛機設(shè)計中決不允許的。從穩(wěn)定性這個角度出發(fā)，根據(jù)慣性力在所考慮的問題中是否允許忽略，又可把上述的不穩(wěn)定性區(qū)分為靜不穩(wěn)定性和動不穩(wěn)定性。前者主要是扭轉(zhuǎn)變形發(fā)散，后者主要是顫振。而從氣動彈性問題的整體來看，它所包含的內(nèi)容，不僅是穩(wěn)定性，還包括很多其他問題。諸如在氣動彈性靜力問題中，由于彈性變形會引起載荷重新分布，也會使飛機的操縱效率降低，甚至發(fā)生操縱反效。在氣動彈性動力問題中，還有飛機對外載荷的動力響應(yīng)，這種響應(yīng)可以是飛機的變形、運動或誘生的動應(yīng)力。例如由操縱面偏轉(zhuǎn)、突風等引起的響應(yīng)都屬于這類問題。
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