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CSTAM 7空气动力学在民用飞机设计中的应用与挑战第七
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CSTAM 7空气动力学在民用飞机设计中的
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北京航天航空大学出版社
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国防科工委十五规划教材：现代飞机设计空气动力学现代飞机的高性能要求对空气动力学提出了新的挑战，要求设计空气动力学提供新的思想、新的概念，并在工程应用上实现之。空气动力外形的设计对飞机性能的好坏具有十分重要的作用。本书针对战斗机与民航机两类飞机的特点，分别概要地讨论了空气动力学研究的新成果，以及应用于气动外形设计上的新概念，例如在战斗机设计中如何应用非定常大迎角空气动力学，以及矢量推力技术等成果于布局中，在民航机设计中如何实现增升减阻，以提高飞机性能等问题。书中突出介绍了数值模拟在现代飞机设计中的作用与地位。　　本书可作为教师、研究生和高年级学生的教材和教学参考书，也可供设计、研究人员参考使用。上篇　军机篇第1章　未来战斗机发展的趋势及其对空气动力学提出的挑战1.1　第3代战斗机的特点1.2　第4代战斗机的特点1.3　2020年空战中战斗机配备设想1.3.1　重、轻型飞机的搭配1.3.2　有人机和无人机的搭配1.4　无人飞行器的研制1.4.1　无人机在局部战争中的地位与作用1.4.2　无人机的种类和发展方向1.4.3　长航时高空无人侦察机1.4.4　无人战斗机1.4.5　微型飞行器第2章　现代战斗机气动布局示例2.1　非定常大迎角空气动力学2.1.1　大迎角空气动力的特性2.1.2　绕细长物体的大迎角非定常空气动力特性2.1.3　细长前机身非对称涡流动的控制2.1.4　大迎角和非定常空气动力的计算2.2　边条翼升力面布局2.2.1　引言2.2.2　边条翼流动的特性2.2.3　边条翼的气动布局2.2.4　偏转襟翼以改善中小迎角时的气动特性2.2.5　大迎角时的静稳定性2.2.6　超声速飞机边条翼布局气动力小结2.3　鸭式布局2.3.1　引言2.3.2　近距耦合的鸭式布局2.3.3　远距耦合的鸭式布局2.4　前掠翼的三翼面布局2.4.1　引言2.4.2　前掠翼气动特性的优点2.4.3　前掠翼的不足处第3章　隐形飞行要求和空气动力的综合设计3.1　减缩雷达散射截面积的空气动力外形设计措施3.2　飞机隐形特性要求与飞行性能要求的综合和折中3.3　气动、隐形一体化设计的数值计算简介第4章　进排气系统及其与飞机的一体化设计4.1　一体化的含义4.2　超声速战斗机中一体化设计的重要性4.2.1　民用机和军用机发动机布局上的差异4.2.2　推进系统推力贡献的变化4.2.3　推力矢量化与超动机性相结合的要求4.3　进气道系统与前机身的一体化设计4.3.1　进气道的形式和位置4.3.2　前机身流场的设计4.3.3　F15的进气道设计4.3.4　F16的进气道设计4.3.5　未来飞机进气系统设计中应考虑的新因素4.3.6　“无隔道式超声速进气道”概念及其应用4.4　后机身、尾翼和喷管系统的一体化设计4.4.1　减小尾部阻力4.4.2　后体的综合设计4.5　内流以及内外流一体化分析与设计的数值模拟4.5.1　飞机进气道的计算4.5.2　三维扩压管道——S形管道的数值计算4.5.3　喷流与后体相互作用的计算第5章　推力矢量化、机敏性和超机敏性5.1　飞机的机敏性5.2　推力矢量化5.2.1　推力矢量化的优点5.2.2　过失速技术5.2.3　完全矢量化飞机5.2.4　部分矢量化飞机5.2.5　PST机动动作的设计及空战作战方案的研究……第6章　大迎角非定常空气动力的数学模型第7章　数值模拟方法是未来飞机设计的重要工具下篇　民机篇第8章　未来民机发展的趋势第9章　先进翼型的不断发展第10章　亚声速干线飞机三椎机翼的设计第11章　机翼梢减装置的应用第12章　减少部件间的干扰阻力第13章　减少摩擦阻力第14章　增升装置外形的空气动力第15章　民机气动力的数值计算第16章　高速民航机结束语参考文献您所在位置： &
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从战斗机的发展历程看空气动力学的贡献
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··········
··········
·45卷 (2016年) 10期
DOI：10.7693/wl
从战斗机的发展历程看空气动力学的贡献
王钢林? 郑 遂
(中国航空研究院飞行物理研究中心 北京 100012 )
The development of fighter planes and the
contribution of aerodynamics
WANG Gang-Lin? ZHENG Sui
(Flight Physics Research Center，Chinese Aeronautical Establishment，Beijing 100012，China)
摘 要 战斗机在各种类型的飞机中具有最高的空气动力学要求，其技术水平也最
能反映航空科学技术的发展情况。随着空气动力学及其他航空科技的阶段性突飞猛进，战斗
机的发展也呈现出阶跃的现象。因此，文章从最早的战斗机直至现代最新投入使用的战斗
机，乃至正在研制或未来可能出现的战斗机的性能和特点出发，进行了分代，从中可以看出
空气动力学对于战斗机发展具有明显的推动作用。
关键词 飞机，航空，空气动力学，战斗机分代
Abstract Fighter planes have the highest aerodynamic requirements amongst all aircraft.
Their technical level reflects the development of aviation science and technology. With the chang-
ing leaps of progress in aerodynamics and related fields, the development of fighter planes also
underwent various leaps and bounds. This history may be divided into different stages according
to the technical level, and covers the earliest fighters, modern fighters, those under development,
and even those potentially possible. The importance of aerodynamics for future development is
Keywords airplane, aviation, aerodynamics, fighter plane generations
1 航空飞行器的分类
根据克服重力的方式的不同，航空飞行器可
以分为轻于空气的飞行器和重于空气的飞行器。
轻于空气的航空器包括气球、飞艇等，采用空气
浮力克服重力；重于空气的航空器包括常见的飞
机、直升机等，通过翼型与空气之间的相对运动
产生空气动力克服重力。在历史上，轻于空气的
航空器更早得到发展，但重于空气的航空器是现
代航空飞行器应用的主流。
按照产生升力的装置的不同，重于空气的航
空器可以分为三大类：固定翼航空器(fixed-wing
aircraft)、旋翼机 (rotorcraft)和扑翼机 (ornithop-
ter)。这其中，固定翼航空器又可以根据有无动力
装置而被分为飞机(airplane)和滑翔机(glider)。根
据国际民航组织的定义，旋翼机可以分为直升机
(helicopter)、自转旋翼机(autogyro或 gyroplane)和
旋翼式螺旋桨飞机(gyrodyne)。
按照用途的不同，航空器可以按照图 1的方
式进行划分。
在各种飞机中，战斗机具有最高的空气动力学
要求，其技术水平也最能反映航空科学技术的发展
情况。通过分析历史上的各种主流战斗机的性能和
技术等方面特点，并进行适当的归类分代，根据各
飞机空气动力学专题
·45卷 (2016年) 10期
图1 按用途进行分类的航空器种类
图2 法国“纽波尔”双翼战斗机
代的技术特征即可理清空气动力学的发展脉络，以
及空气动力学发展对于飞行器设计技术的推动作用。
2 早期战斗机的发展
自莱特兄弟发明飞机之后，飞机很快便被
应用于军事领域。特别是第一次世界大战的爆
发，军事需求大大促进了航空工业和航空科技
的迅猛发展，并且出现了专门针对空战需求而
研制和生产的战斗机(当时被称为驱逐机)。这一
时期战斗机的主要技术特点包括：气动布局以双
翼机(图 2)为主，少量采用单翼或者三翼布局；
采用活塞式发动机驱动螺旋桨产生动力；木质
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一种受总体限制的弹用S弯进气道的设计和实验验证
【摘要】：在飞行器总体对发动机进气道长度、偏距和相贯位置有特定要求及叉形弹翼根部空间的限制情况下,设计了一种大偏距、短扩压的S弯进气道。进气道的设计特点是在唇口后保证有尽可能长的S弯扩压段,扩压段在采用合理的中心线变化规律和面积变化规律的情况下,通过变宽度的方法确定截面形状,以满足总体要求。风洞模型实验结果表明:1.进气道具有良好的气动性能,高的总压恢复系数(σ0.985),较低的周向稳态总压畸变指数(Δσ01.0%)和径向稳态总压畸变指数(Δσp2.8%);2.在一定马赫数下,进气道性能对正攻角和偏航角不敏感,仍保持高的总压恢复系数和低的畸变;3.进气道出口气流紊流度较低(—Tu2.5%),因此进气道出口截面的总畸变指数低(w3.0%)。
【作者单位】：
【分类号】：V211.48【正文快照】：
0引言常规亚声速S弯进气道由于具有总压恢复系数高,出口流场畸变较小,结构较简单的特点,在军用飞机上得到了广泛应用,近年来在巡航导弹上也多被采用,如美国的”战斧”式巡航导弹就是一个典型的代表。在S弯进气道中,气流在主流流经的方向上需要转过方向相反的两个弯道,在第一
欢迎：、、)
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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库
马高建;[D];南京航空航天大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库
李其弢,郭荣伟,付强;[J];南京航空航天大学学报;2002年02期
万大为,郭荣伟,艾清,潘世勇;[J];南京航空航天大学学报;2004年02期
【共引文献】
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万大为,郭荣伟,艾清,潘世勇;[J];南京航空航天大学学报;2004年02期
中国硕士学位论文全文数据库
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马高建;[D];南京航空航天大学;2007年
【同被引文献】
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郭荣伟，梁德旺，陈贻忠;[J];空气动力学学报;1996年02期
梁德旺,郭荣伟,宁向荣,陈毅华;[J];南京航空航天大学学报;1996年06期
中国硕士学位论文全文数据库
郭东明;[D];西北工业大学;2006年
郑勇;[D];西北工业大学;2006年
马高建;[D];南京航空航天大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库
李其弢,郭荣伟,付强;[J];南京航空航天大学学报;2002年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库
;[J];强度与环境;2011年04期
;[J];;年期
;[J];;年期
;[J];;年期
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