AIAA航空航天技术丛书：飞机设计案例教程 [Aircraft Design Projects for Engineering Students] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[英] 劳埃德·詹金森（Jenkinson L.R.），吉姆·马奇曼（Marchman J.F.） 著，李占科 译

图书标签:

• 航空航天工程
• 飞机设计
• 工程教育
• 案例研究
• 航空工程
• 设计项目
• 学生教材
• AIAA
• 航空技术
• 工程设计

出版社： 航空工业出版社

ISBN：9787516503072

版次：1

商品编码：11436212

包装：精装

丛书名： AIAA航空航天技术丛书

外文名称：Aircraft Design Projects for Engineering Students

开本：16开

出版时间：2013-12-01

用纸：胶版纸

页数：372

内容简介

　　《AIAA航空航天技术丛书：飞机设计案例教程》以飞机设计项目研究实例的形式，对飞机设计思想和设计过程进行了详细系统的介绍。全书共计11章：第1章阐述了飞机设计方法；第2章详细给出了飞机的初步设计过程；第3章对随后的7个飞机项目研究进行了简单介绍；第4～第10章分别给出了远程商务喷气飞机、新型军用教练机、电动竞赛飞机、飞行汽车、先进纵深拦截飞机、高空长航时无人侦察机和通用两栖飞机等飞机设计项目的详细设计、计算和分析过程；第11章对学生进行飞机项目设计的工作组织与汇报进行了介绍。

目录

绪论
第1章 设计方法论
第2章 初步设计
2.1 问题定义
2.1.1 客户
2.1.2 飞机可行性
2.1.3 认识问题
2.1.4 创新
2.1.5 设计过程的组织
2.1.6 总结
2.2 信息检索
2.2.1 现有的和竞争机型
2.2.2 技术报告
2.2.3 运行经验
2.3 飞机需求
2.3.1 市场和任务问题
2.3.2 适航和其他标准
2.3.3 环境和社会问题
2.3.4 商业和制造业考虑
2.3.5 系统和设备要求
2.4 布局选择
2.5 初始基本尺寸
2.5.1 初始质量估算
2.5.2 初始布局图
2.6 初步评价
2.6.1 质量说明
2.6.2 飞机配平
2.6.3 空气动力学分析
2.6.4 发动机数据
2.6.5 飞机性能
2.6.6 初始技术报告
2.7 初始布局完善
2.7.1 约束分析
2.7.2 权衡分析
2.8 细化基本设计
2.9 参数化和权衡分析
2.10 最终的基本布局
2.10.1 额外的技术注意事项
2.10.2 更广泛的注意事项
2.11 类型说明
2.11.1 报告格式
2.11.2 插图、图样和图表
参考文献

第3章 项目研究简介
第4章 项目研究：远程商务喷气机
4.1 引言
4.2 项目简介
4.3 项目分析
4.3.1 有效载荷／航程
4.3.2 旅客舒适度
4.3.3 机场要求
4.3.4 技术评估
4.3.5 市场
4.3.6 其他用途
4.3.7 飞机发展
4.3.8 商业分析
4.4 信息反馈
4.5 设计概念
4.5.1 常规布局
4.5.2 支撑翼／鸭翼布局
4.5.3 三翼面布局
4.5.4 翼身融合体布局
4.5.5 布局选择
4.6 初始尺寸和布局
4.6.1 质量估计
4.6.2 发动机尺寸和选择
4.6.3 机翼几何外形
4.6.4 机身几何外形
4.6.5 初始“基本型飞机”总体布置图
4.7 初始估算
4.7.1 质量和平衡分析
4.7.2 气动力估算
4.7.3 初始性能估算
4.7.4 约束的分析
4.7.5 性能估算的改进
4.7.6 费用估计
4.8 权衡研究
4.8.1 其他方案和布局
4.8.2 有效载荷／航程研究
4.8.3 起降性能研究
4.8.4 机翼几何尺寸研究
4.8.5 经济性分析
4.9 初始“类型说明”
4.9.1 总体飞机描述
4.9.2 飞机几何外形
4.9.3 质量和性能说明
4.9.4 经济性和运营问题
4.1 0研究评论
参考文献

第5章 项目研究：军用训练系统
5.1 引言
5.2 项目简介
5.2.1 设计要求
5.2.2 任务剖面
5.3 问题定义
5.4 信息检索
5.4.1 技术分析
5.4.2 飞机布局
5.4.3 发动机数据
5.5 设计理念
5.6 初始尺寸
5.7 初步估算
5.7.1 质量估计
5.7.2 气动特性估算
5.7.3 性能估算
5.8 约束条件分析
5.8.1 起飞距离
5.8.2 进场速度
5.8.3 着陆距离
5.8.4 基本飞行分析
5.8.5 海平面的格斗转弯
5.8.6 25000ft高度的格斗转弯
5.8.7 爬升率
5.8.8 约束图
5.9 改进的基本布局
5.10 进一步的工作
5.11 研究评论
5.11.1 优势
5.11.2 缺点
5.11.3 机遇
5.11.4 风险
5.11.5 改进的飞机布局
5.12 附言
参考文献

第6章 项目研究：电动竞赛飞机
6.1 引言
6.2 项目简介
6.2.1 赛道和比赛程序
6.2.2 F1比赛的历史
6.2.3 参赛飞行员的意见
6.2.4 官方的F1比赛规则
6.3 问题定义
6.4 信息检索
6.4.1 现有飞机
6.4.2 布局分析
6.4.3 电推进系统
6.5 概念设计
6.6 初始几何尺寸
6.6.1 初始质量估算
6.6.2 初始气动考虑
6.6.3 螺旋桨设计
6.7 初始性能估算
6.7.1 最大平飞速度
6.7.2 爬升性能
6.7.3 转弯性能
6.7.4 起降性能
6.8 研究评论
参考文献
……
第7章 项目研究：一种双模式飞机
第8章 项目研究：先进纵深拦截飞机
第9章 项目研究：高空长航时无人侦察机
第10章 项目研究：一种通用两栖飞机
第11章 设计的组织与汇报
附录A 单位和系数换算
附录B 设计数据来源

精彩书摘

　　4.6 初始尺寸和布局
　　在设计过程的时候，我们可以开始实现飞机的几何构型了。首先必须对飞机质量进行一个估计。利用这个值可以确定发动机和机翼的尺寸。机身外形根据内部布置和尾翼需求进行确定。随着主要部件一个个被确定，那么就有可能给出首张飞机的比例图。有必要根据相似飞机类型的粗略估计来完成布局（例如，尾翼和起落架）。
　　4.6.1 质量估计
　　根据4.4节质量参数建议如下：
　　空机质量比=0.52
　　燃油质量比=0.35
　　下面的质量估计仅以kg给出（转换因子1kg≈2.2051b）。
　　有效载荷规定为80座的商务级旅客和行李。对于这类“特级票”的运营，每位旅客允许的质量限额（包括行李）将大于标准的。我们将允许每位旅客为120kg。飞机条例规定至少要两名飞行员。航空公司想要在客舱提供高档次服务，因此我们假设需要4名客舱服务员。通常允许每个机组人员100kg，每个客舱服务人员80kg。
　　因此，有效载荷估计如下：
　　Mpay=（80x120）+（2xl00）+（4x80） =10120kg
　　为了包含附带的航班餐点服务，给予每位旅客额外的5kg。这就给有效载荷增加400kg，使得飞机的“有用质量”=10520kg。
　　……

前言/序言

AIAA 航空航天技术丛书：飞行器结构强度分析与优化设计 内容提要 本书作为AIAA航空航天技术丛书中的重要一员，聚焦于现代飞行器结构设计中至关重要的一环——结构强度分析与优化设计。它深入剖析了从概念设计到详细工程分析的整个流程，旨在为航空航天领域的工程师、研究人员及高年级学生提供一套全面、系统且具有高度实践指导性的技术手册与教学参考。 本书的编纂严格遵循现代航空工程的最新标准和发展趋势，内容涵盖了结构分析的基础理论、先进的数值计算方法、疲劳与断裂评估、复合材料结构的应用以及面向性能的优化设计策略。全书结构严谨，逻辑清晰，既包含了详尽的理论推导，又辅以大量的实际工程案例和算例，确保读者能够将理论知识有效地转化为解决实际工程问题的能力。 第一部分：飞行器结构强度分析基础理论 本部分奠定了后续高级主题所需的理论基石。 第一章 结构设计与载荷环境概述： 详细阐述了飞行器结构设计的基本原则、结构件的分类（如机翼、机身、尾翼的结构布局）以及空气动力学、气动弹性力学所决定的主要设计载荷。重点讨论了极限载荷、设计载荷与许用载荷的确定过程，以及不同飞行阶段（起飞、爬升、巡航、机动、着陆）对结构施加的动态和静力影响。 第二章 材料本构关系与本构模型： 深入探讨了航空航天用材料（如高强度钢、钛合金、铝锂合金以及先进复合材料）的力学性能。详细介绍了线弹性、弹塑性材料模型，包括屈服准则（如Mises、Tresca）的推导与应用。对于复合材料，重点阐述了铺层设计对宏观力学性能的影响，引入了经典层合板理论（CLT）来预测铺层的应力应变关系。 第三章 经典结构单元的应力分析： 回顾并深化了梁、板、壳等基本构件的应力分析方法。在梁理论部分，引入了剪力中心的概念和扭转刚度的计算。在板壳理论中，详细阐述了薄壁结构在高载荷下的应力分布，特别关注了蒙皮-加强筋结构中的应力集中问题，并介绍了边界条件对计算结果的敏感性分析。 第二部分：现代结构分析的数值方法 本部分聚焦于工程实践中最核心的工具——有限元分析（FEA）。 第四章 有限元方法理论基础： 阐述了从变分原理到有限元离散化的全过程。详细介绍了常用的单元类型，如桁架单元、梁单元、板壳单元（如四边形和三角形单元）的形函数和刚度矩阵的推导。重点分析了单元选择对分析精度和计算效率的影响。 第五章 高级有限元应用与模型建立： 针对复杂飞行器结构，本章指导读者如何构建有效的FEA模型。内容包括网格划分策略（特别是对复杂几何特征和应力敏感区域的处理）、接触分析（如铆接点和搭接处的模拟）、载荷施加技术（如压力面、惯性载荷的映射）以及边界条件的合理设置。讨论了网格畸变对结果的负面影响及局部网格细化的方法。 第六章 动力学与瞬态响应分析： 涵盖了飞行器结构动态特性分析。介绍了自由振动模态分析（固有频率和振型）、响应谱分析及其在地震或冲击载荷环境下的应用。对于涉及燃料晃动或气动-结构耦合的分析，提供了简化的瞬态动力学分析方法概述。 第三部分：结构可靠性与寿命评估 本部分关注结构在服役期间的安全性与耐久性。 第七章 疲劳载荷谱与累积损伤理论： 详细阐述了如何从飞行谱数据中提取代表性载荷循环，并构建实际的载荷谱。引入了线性累积损伤理论，如Miner法则，并讨论了其局限性。对于更复杂的载荷序列，介绍了有效载荷因子（Effective Load Factor）的概念及高低周疲劳的区分。 第八章 疲劳裂纹扩展与断裂韧性： 基于线弹性断裂力学的基本原理，系统介绍了裂纹尖端应力强度因子（Stress Intensity Factor, SIF）的计算方法，包括数值方法和经验公式。深入探讨了Paris-Erdogan律在预测裂纹扩展速率中的应用，并讨论了不同载荷比（R值）对疲劳裂纹扩展的影响。同时，本书也阐述了结构件的断裂韧性测试与评价标准。 第九章 结构全寿命评估与适航要求： 结合适航条例（如FAR/CS 25部），指导读者完成结构的设计许用寿命评估。讨论了损伤容限设计（Damage Tolerance）的理念，包括对初始缺陷的检测、控制和剩余寿命评估，以确保在损伤发生后仍能安全地完成剩余的飞行任务。 第四部分：面向性能的结构优化设计 本部分将分析导向设计过程，实现结构减重和性能提升。 第十章 结构优化设计基础： 介绍了结构优化的数学规划框架，包括目标函数（如最小质量、最大刚度）、设计变量（如截面尺寸、厚度、材料分布）和约束条件（如应力、位移、频率限制）。重点讲解了灵敏度分析在优化过程中的作用。 第十一章 拓扑优化与尺寸优化方法： 详细介绍了拓扑优化（Topology Optimization）如何确定承载骨架的最佳材料分布，以及如何将拓扑优化的结果转化为可制造的尺寸优化问题。讨论了几种主流的迭代算法，如密度法和水平集法在解决复杂几何体优化中的应用。 第十二章 复合材料结构的优化设计： 针对复合材料的各向异性特性，本书探讨了铺层角度、层数、厚度作为设计变量的优化问题。内容包括对刚度最大化和热膨胀最小化等特定目标的优化策略，以及如何集成制造约束（如最小弯曲半径）到优化流程中。 附录：软件应用与后处理技巧 附录部分提供了一系列关于主流工程软件（如NASTRAN, ABAQUS等）在进行上述分析时的具体操作指南，特别是如何进行高级后处理，如应力奇异性识别、载荷路径追踪以及优化结果的可视化验证。 本书特点 强调工程实践性： 所有理论讲解均以解决实际航空工程问题为导向。 覆盖先进技术： 充分吸纳了复合材料结构分析、损伤容限设计和拓扑优化等前沿技术。 深度与广度兼顾： 理论推导严谨，同时提供了大量来自实际项目背景的案例分析。 本书是航空航天工程师提升结构设计与分析能力的必备参考书。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我对这本书的期望值其实是建立在它“案例教程”这个名头上的。我本以为会看到一系列像好莱坞大片分解幕后制作那样的精彩内容，比如某款著名战机或者客机的设计决策过程是如何一步步被推翻、修正、最终定型的。我渴望看到的是那种“我们本打算用A方案，但是因为XX约束，最终选择了B方案，而B方案的优势在于……”的深度剖析，那种充满博弈和妥协的真实设计场景。然而，这本书的案例似乎更像是“教科书式的最优解”展示，步骤清晰得有点不真实。很多地方的参数选择和性能指标设定，缺乏足够的背景说明，让人忍不住想追问：“为什么是这个数据？它背后的驱动因素是什么？”特别是关于重量控制和成本估算这些极为敏感又关键的环节，感觉被轻轻带过了，没有深入挖掘那些让项目真正走向成功的“幕后英雄”——那些严苛的工程权衡。我总觉得，真正的工程设计远比书上描述的要混乱、要充满不确定性，期待的“硬核”实战经验，在这里似乎被过滤得太干净了，少了那么点“硝烟味”。

评分☆☆☆☆☆

我一直对人机工程学（Human Factors Engineering）在现代驾驶舱设计中的作用非常重视，特别是关于态势感知、信息过载管理以及未来无人机/有人僚机协同操作界面设计的前沿趋势。我期待这本书能提供一些关于增强现实（AR）平视显示器（HUD）的内容布局优化，或者关于如何设计直观的、符合飞行员认知模型的控制逻辑。然而，这本书的“人机交互”部分处理得相当简略，更像是将驾驶舱描述为一个固定的、参数化的实体，而非一个动态的、以人为中心的复杂系统。对于先进的飞行控制系统（FCS）软件架构的安全性验证、冗余设计策略，以及如何通过软件定义的功能来应对紧急情况下的飞行员干预需求等关键议题，书中几乎没有涉及。这让我感到有些遗憾，因为在现代航空设计中，软件和人机界面往往是限制系统性能和可靠性的最大瓶颈之一。这本书似乎更偏向于传统的硬件和空气动力学侧重，对驱动未来飞行体验升级的“软实力”关注不足。

评分☆☆☆☆☆

我对航空器结构设计和材料科学的交叉领域非常感兴趣，尤其关注新型复合材料在承受极端载荷时的失效模式分析，以及如何通过拓扑优化来减轻结构重量而不牺牲安全性。我原本希望这本书能在这方面提供一些前沿的视角，比如先进材料在机翼后掠角、翼身融合部位的应用案例，或者是考虑疲劳裂纹扩展的实时健康监测系统如何嵌入到初始设计阶段。然而，这本书在结构部分的处理上，显得非常传统和保守，大多还是围绕着已有的成熟设计方法和规范进行展开，更多地关注于经典的梁、板、壳理论在飞机部件上的应用。对于碳纳米管增强复合材料、形状记忆合金在主动控制面上的应用等，几乎没有涉及。这让我感觉这本书的时间维度可能稍微滞后了一些，它很好地巩固了经典知识，但对于推动设计进入下一个十年的技术变革，提供的启发性似乎不够强。我更青睐那些敢于讨论未来材料和结构一体化设计挑战的读物，这本书更多的是对过去成功的总结和继承。

评分☆☆☆☆☆

作为一名热衷于飞行器热力学和推进系统集成的工程师，我最期待看到的是关于高效能发动机与机体气动布局的深度耦合研究。我希望看到例如，如何精确计算喷气发动机（或未来电动推进系统）的排气羽流对尾翼和机身下表面的干扰效应，以及如何利用这些效应进行升力或阻力控制的创新设计。这本书在动力系统部分，虽然讲解了推力线、油箱布局等基础内容，但对于现代高涵道比涡扇发动机带来的复杂气动-热力耦合问题，探讨得相对表面化。例如，关于进气道设计如何应对不同飞行马赫数下的压气机喘振裕度问题，或者如何利用先进的冷却技术来应对高超声速飞行带来的热环境挑战，这些关键的、决定飞行器性能上限的细节，在书中没有得到足够的篇幅。我需要的是那种能让我理解复杂系统间相互制约、互相促进的量化分析，而不是简单的性能参数对比。这本书在系统集成方面的深度，未能完全满足我对跨学科优化的渴求。

评分☆☆☆☆☆

哇，这本书拿到手就觉得分量十足，封面设计挺专业，那种严谨的学术气息扑面而来。我本来是想找一些关于现代飞机空气动力学优化设计的前沿进展，比如关于超声速巡航翼型设计啊，或者隐身技术在结构布局上的深度应用等等。结果呢，这本书更多地聚焦于基础的、系统性的设计流程，从初步的构型选择到性能评估，步骤非常详尽。它更像是一部“如何系统地完成一个设计项目”的工具书，而不是一个深入探讨某个尖端技术细节的专著。我特别希望看到一些关于计算流体力学（CFD）在不同设计阶段的应用实例，比如如何利用高保真模型来验证某些创新布局的优劣。这本书的案例虽然丰富，但总觉得停留在传统的设计范式上，对于那些颠覆性的技术，比如增材制造对结构设计的影响，或者AI辅助设计工具的实际应用，介绍得比较保守和基础，这让我这个追求“新潮”的读者略感失望。它更适合刚入门的学生打好扎实的基础，但对于已经有一定经验，渴望了解行业最新动向的工程师来说，深度略有不足，我更期待看到更多关于前沿技术如何融入设计迭代过程的实战经验分享。

评分☆☆☆☆☆

科普读物，一般推荐，实际案例不错。

评分☆☆☆☆☆

东西不错是正品~我很喜欢~

评分☆☆☆☆☆

给部门统一采购书籍，看着还不错，派送也挺快，希望有更多的优惠活动

评分☆☆☆☆☆

爱好，纯粹爱好，看看

评分☆☆☆☆☆

翻翻还好，感觉翻译上差那么一点点精准，但也算是很能给人启发的一本书了

评分☆☆☆☆☆

高品质的进口系列图书译本。内容详实，印刷精美！

评分☆☆☆☆☆

入门级书籍

评分☆☆☆☆☆

好书精读，值得

评分☆☆☆☆☆

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