AIAA航空航天技術叢書：飛機設計案例教程 [Aircraft Design Projects for Engineering Students] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[英] 勞埃德·詹金森（Jenkinson L.R.），吉姆·馬奇曼（Marchman J.F.） 著，李占科 譯

圖書標籤:

• 航空航天工程
• 飛機設計
• 工程教育
• 案例研究
• 航空工程
• 設計項目
• 學生教材
• AIAA
• 航空技術
• 工程設計

齣版社： 航空工業齣版社

ISBN：9787516503072

版次：1

商品編碼：11436212

包裝：精裝

叢書名： AIAA航空航天技術叢書

外文名稱：Aircraft Design Projects for Engineering Students

開本：16開

齣版時間：2013-12-01

用紙：膠版紙

頁數：372

內容簡介

　　《AIAA航空航天技術叢書：飛機設計案例教程》以飛機設計項目研究實例的形式，對飛機設計思想和設計過程進行瞭詳細係統的介紹。全書共計11章：第1章闡述瞭飛機設計方法；第2章詳細給齣瞭飛機的初步設計過程；第3章對隨後的7個飛機項目研究進行瞭簡單介紹；第4～第10章分彆給齣瞭遠程商務噴氣飛機、新型軍用教練機、電動競賽飛機、飛行汽車、先進縱深攔截飛機、高空長航時無人偵察機和通用兩棲飛機等飛機設計項目的詳細設計、計算和分析過程；第11章對學生進行飛機項目設計的工作組織與匯報進行瞭介紹。

目錄

緒論
第1章 設計方法論
第2章 初步設計
2.1 問題定義
2.1.1 客戶
2.1.2 飛機可行性
2.1.3 認識問題
2.1.4 創新
2.1.5 設計過程的組織
2.1.6 總結
2.2 信息檢索
2.2.1 現有的和競爭機型
2.2.2 技術報告
2.2.3 運行經驗
2.3 飛機需求
2.3.1 市場和任務問題
2.3.2 適航和其他標準
2.3.3 環境和社會問題
2.3.4 商業和製造業考慮
2.3.5 係統和設備要求
2.4 布局選擇
2.5 初始基本尺寸
2.5.1 初始質量估算
2.5.2 初始布局圖
2.6 初步評價
2.6.1 質量說明
2.6.2 飛機配平
2.6.3 空氣動力學分析
2.6.4 發動機數據
2.6.5 飛機性能
2.6.6 初始技術報告
2.7 初始布局完善
2.7.1 約束分析
2.7.2 權衡分析
2.8 細化基本設計
2.9 參數化和權衡分析
2.10 最終的基本布局
2.10.1 額外的技術注意事項
2.10.2 更廣泛的注意事項
2.11 類型說明
2.11.1 報告格式
2.11.2 插圖、圖樣和圖錶
參考文獻

第3章 項目研究簡介
第4章 項目研究：遠程商務噴氣機
4.1 引言
4.2 項目簡介
4.3 項目分析
4.3.1 有效載荷／航程
4.3.2 旅客舒適度
4.3.3 機場要求
4.3.4 技術評估
4.3.5 市場
4.3.6 其他用途
4.3.7 飛機發展
4.3.8 商業分析
4.4 信息反饋
4.5 設計概念
4.5.1 常規布局
4.5.2 支撐翼／鴨翼布局
4.5.3 三翼麵布局
4.5.4 翼身融閤體布局
4.5.5 布局選擇
4.6 初始尺寸和布局
4.6.1 質量估計
4.6.2 發動機尺寸和選擇
4.6.3 機翼幾何外形
4.6.4 機身幾何外形
4.6.5 初始“基本型飛機”總體布置圖
4.7 初始估算
4.7.1 質量和平衡分析
4.7.2 氣動力估算
4.7.3 初始性能估算
4.7.4 約束的分析
4.7.5 性能估算的改進
4.7.6 費用估計
4.8 權衡研究
4.8.1 其他方案和布局
4.8.2 有效載荷／航程研究
4.8.3 起降性能研究
4.8.4 機翼幾何尺寸研究
4.8.5 經濟性分析
4.9 初始“類型說明”
4.9.1 總體飛機描述
4.9.2 飛機幾何外形
4.9.3 質量和性能說明
4.9.4 經濟性和運營問題
4.1 0研究評論
參考文獻

第5章 項目研究：軍用訓練係統
5.1 引言
5.2 項目簡介
5.2.1 設計要求
5.2.2 任務剖麵
5.3 問題定義
5.4 信息檢索
5.4.1 技術分析
5.4.2 飛機布局
5.4.3 發動機數據
5.5 設計理念
5.6 初始尺寸
5.7 初步估算
5.7.1 質量估計
5.7.2 氣動特性估算
5.7.3 性能估算
5.8 約束條件分析
5.8.1 起飛距離
5.8.2 進場速度
5.8.3 著陸距離
5.8.4 基本飛行分析
5.8.5 海平麵的格鬥轉彎
5.8.6 25000ft高度的格鬥轉彎
5.8.7 爬升率
5.8.8 約束圖
5.9 改進的基本布局
5.10 進一步的工作
5.11 研究評論
5.11.1 優勢
5.11.2 缺點
5.11.3 機遇
5.11.4 風險
5.11.5 改進的飛機布局
5.12 附言
參考文獻

第6章 項目研究：電動競賽飛機
6.1 引言
6.2 項目簡介
6.2.1 賽道和比賽程序
6.2.2 F1比賽的曆史
6.2.3 參賽飛行員的意見
6.2.4 官方的F1比賽規則
6.3 問題定義
6.4 信息檢索
6.4.1 現有飛機
6.4.2 布局分析
6.4.3 電推進係統
6.5 概念設計
6.6 初始幾何尺寸
6.6.1 初始質量估算
6.6.2 初始氣動考慮
6.6.3 螺鏇槳設計
6.7 初始性能估算
6.7.1 最大平飛速度
6.7.2 爬升性能
6.7.3 轉彎性能
6.7.4 起降性能
6.8 研究評論
參考文獻
……
第7章 項目研究：一種雙模式飛機
第8章 項目研究：先進縱深攔截飛機
第9章 項目研究：高空長航時無人偵察機
第10章 項目研究：一種通用兩棲飛機
第11章 設計的組織與匯報
附錄A 單位和係數換算
附錄B 設計數據來源

精彩書摘

　　4.6 初始尺寸和布局
　　在設計過程的時候，我們可以開始實現飛機的幾何構型瞭。首先必須對飛機質量進行一個估計。利用這個值可以確定發動機和機翼的尺寸。機身外形根據內部布置和尾翼需求進行確定。隨著主要部件一個個被確定，那麼就有可能給齣首張飛機的比例圖。有必要根據相似飛機類型的粗略估計來完成布局（例如，尾翼和起落架）。
　　4.6.1 質量估計
　　根據4.4節質量參數建議如下：
　　空機質量比=0.52
　　燃油質量比=0.35
　　下麵的質量估計僅以kg給齣（轉換因子1kg≈2.2051b）。
　　有效載荷規定為80座的商務級旅客和行李。對於這類“特級票”的運營，每位旅客允許的質量限額（包括行李）將大於標準的。我們將允許每位旅客為120kg。飛機條例規定至少要兩名飛行員。航空公司想要在客艙提供高檔次服務，因此我們假設需要4名客艙服務員。通常允許每個機組人員100kg，每個客艙服務人員80kg。
　　因此，有效載荷估計如下：
　　Mpay=（80x120）+（2xl00）+（4x80） =10120kg
　　為瞭包含附帶的航班餐點服務，給予每位旅客額外的5kg。這就給有效載荷增加400kg，使得飛機的“有用質量”=10520kg。
　　……

前言/序言

AIAA 航空航天技術叢書：飛行器結構強度分析與優化設計 內容提要 本書作為AIAA航空航天技術叢書中的重要一員，聚焦於現代飛行器結構設計中至關重要的一環——結構強度分析與優化設計。它深入剖析瞭從概念設計到詳細工程分析的整個流程，旨在為航空航天領域的工程師、研究人員及高年級學生提供一套全麵、係統且具有高度實踐指導性的技術手冊與教學參考。 本書的編纂嚴格遵循現代航空工程的最新標準和發展趨勢，內容涵蓋瞭結構分析的基礎理論、先進的數值計算方法、疲勞與斷裂評估、復閤材料結構的應用以及麵嚮性能的優化設計策略。全書結構嚴謹，邏輯清晰，既包含瞭詳盡的理論推導，又輔以大量的實際工程案例和算例，確保讀者能夠將理論知識有效地轉化為解決實際工程問題的能力。 第一部分：飛行器結構強度分析基礎理論 本部分奠定瞭後續高級主題所需的理論基石。 第一章 結構設計與載荷環境概述： 詳細闡述瞭飛行器結構設計的基本原則、結構件的分類（如機翼、機身、尾翼的結構布局）以及空氣動力學、氣動彈性力學所決定的主要設計載荷。重點討論瞭極限載荷、設計載荷與許用載荷的確定過程，以及不同飛行階段（起飛、爬升、巡航、機動、著陸）對結構施加的動態和靜力影響。 第二章 材料本構關係與本構模型： 深入探討瞭航空航天用材料（如高強度鋼、鈦閤金、鋁鋰閤金以及先進復閤材料）的力學性能。詳細介紹瞭綫彈性、彈塑性材料模型，包括屈服準則（如Mises、Tresca）的推導與應用。對於復閤材料，重點闡述瞭鋪層設計對宏觀力學性能的影響，引入瞭經典層閤闆理論（CLT）來預測鋪層的應力應變關係。 第三章 經典結構單元的應力分析： 迴顧並深化瞭梁、闆、殼等基本構件的應力分析方法。在梁理論部分，引入瞭剪力中心的概念和扭轉剛度的計算。在闆殼理論中，詳細闡述瞭薄壁結構在高載荷下的應力分布，特彆關注瞭濛皮-加強筋結構中的應力集中問題，並介紹瞭邊界條件對計算結果的敏感性分析。 第二部分：現代結構分析的數值方法 本部分聚焦於工程實踐中最核心的工具——有限元分析（FEA）。 第四章 有限元方法理論基礎： 闡述瞭從變分原理到有限元離散化的全過程。詳細介紹瞭常用的單元類型，如桁架單元、梁單元、闆殼單元（如四邊形和三角形單元）的形函數和剛度矩陣的推導。重點分析瞭單元選擇對分析精度和計算效率的影響。 第五章 高級有限元應用與模型建立： 針對復雜飛行器結構，本章指導讀者如何構建有效的FEA模型。內容包括網格劃分策略（特彆是對復雜幾何特徵和應力敏感區域的處理）、接觸分析（如鉚接點和搭接處的模擬）、載荷施加技術（如壓力麵、慣性載荷的映射）以及邊界條件的閤理設置。討論瞭網格畸變對結果的負麵影響及局部網格細化的方法。 第六章 動力學與瞬態響應分析： 涵蓋瞭飛行器結構動態特性分析。介紹瞭自由振動模態分析（固有頻率和振型）、響應譜分析及其在地震或衝擊載荷環境下的應用。對於涉及燃料晃動或氣動-結構耦閤的分析，提供瞭簡化的瞬態動力學分析方法概述。 第三部分：結構可靠性與壽命評估 本部分關注結構在服役期間的安全性與耐久性。 第七章 疲勞載荷譜與纍積損傷理論： 詳細闡述瞭如何從飛行譜數據中提取代錶性載荷循環，並構建實際的載荷譜。引入瞭綫性纍積損傷理論，如Miner法則，並討論瞭其局限性。對於更復雜的載荷序列，介紹瞭有效載荷因子（Effective Load Factor）的概念及高低周疲勞的區分。 第八章 疲勞裂紋擴展與斷裂韌性： 基於綫彈性斷裂力學的基本原理，係統介紹瞭裂紋尖端應力強度因子（Stress Intensity Factor, SIF）的計算方法，包括數值方法和經驗公式。深入探討瞭Paris-Erdogan律在預測裂紋擴展速率中的應用，並討論瞭不同載荷比（R值）對疲勞裂紋擴展的影響。同時，本書也闡述瞭結構件的斷裂韌性測試與評價標準。 第九章 結構全壽命評估與適航要求： 結閤適航條例（如FAR/CS 25部），指導讀者完成結構的設計許用壽命評估。討論瞭損傷容限設計（Damage Tolerance）的理念，包括對初始缺陷的檢測、控製和剩餘壽命評估，以確保在損傷發生後仍能安全地完成剩餘的飛行任務。 第四部分：麵嚮性能的結構優化設計 本部分將分析導嚮設計過程，實現結構減重和性能提升。 第十章 結構優化設計基礎： 介紹瞭結構優化的數學規劃框架，包括目標函數（如最小質量、最大剛度）、設計變量（如截麵尺寸、厚度、材料分布）和約束條件（如應力、位移、頻率限製）。重點講解瞭靈敏度分析在優化過程中的作用。 第十一章 拓撲優化與尺寸優化方法： 詳細介紹瞭拓撲優化（Topology Optimization）如何確定承載骨架的最佳材料分布，以及如何將拓撲優化的結果轉化為可製造的尺寸優化問題。討論瞭幾種主流的迭代算法，如密度法和水平集法在解決復雜幾何體優化中的應用。 第十二章 復閤材料結構的優化設計： 針對復閤材料的各嚮異性特性，本書探討瞭鋪層角度、層數、厚度作為設計變量的優化問題。內容包括對剛度最大化和熱膨脹最小化等特定目標的優化策略，以及如何集成製造約束（如最小彎麯半徑）到優化流程中。 附錄：軟件應用與後處理技巧 附錄部分提供瞭一係列關於主流工程軟件（如NASTRAN, ABAQUS等）在進行上述分析時的具體操作指南，特彆是如何進行高級後處理，如應力奇異性識彆、載荷路徑追蹤以及優化結果的可視化驗證。 本書特點 強調工程實踐性： 所有理論講解均以解決實際航空工程問題為導嚮。 覆蓋先進技術： 充分吸納瞭復閤材料結構分析、損傷容限設計和拓撲優化等前沿技術。 深度與廣度兼顧： 理論推導嚴謹，同時提供瞭大量來自實際項目背景的案例分析。 本書是航空航天工程師提升結構設計與分析能力的必備參考書。

評分☆☆☆☆☆

哇，這本書拿到手就覺得分量十足，封麵設計挺專業，那種嚴謹的學術氣息撲麵而來。我本來是想找一些關於現代飛機空氣動力學優化設計的前沿進展，比如關於超聲速巡航翼型設計啊，或者隱身技術在結構布局上的深度應用等等。結果呢，這本書更多地聚焦於基礎的、係統性的設計流程，從初步的構型選擇到性能評估，步驟非常詳盡。它更像是一部“如何係統地完成一個設計項目”的工具書，而不是一個深入探討某個尖端技術細節的專著。我特彆希望看到一些關於計算流體力學（CFD）在不同設計階段的應用實例，比如如何利用高保真模型來驗證某些創新布局的優劣。這本書的案例雖然豐富，但總覺得停留在傳統的設計範式上，對於那些顛覆性的技術，比如增材製造對結構設計的影響，或者AI輔助設計工具的實際應用，介紹得比較保守和基礎，這讓我這個追求“新潮”的讀者略感失望。它更適閤剛入門的學生打好紮實的基礎，但對於已經有一定經驗，渴望瞭解行業最新動嚮的工程師來說，深度略有不足，我更期待看到更多關於前沿技術如何融入設計迭代過程的實戰經驗分享。

評分☆☆☆☆☆

我一直對人機工程學（Human Factors Engineering）在現代駕駛艙設計中的作用非常重視，特彆是關於態勢感知、信息過載管理以及未來無人機/有人僚機協同操作界麵設計的前沿趨勢。我期待這本書能提供一些關於增強現實（AR）平視顯示器（HUD）的內容布局優化，或者關於如何設計直觀的、符閤飛行員認知模型的控製邏輯。然而，這本書的“人機交互”部分處理得相當簡略，更像是將駕駛艙描述為一個固定的、參數化的實體，而非一個動態的、以人為中心的復雜係統。對於先進的飛行控製係統（FCS）軟件架構的安全性驗證、冗餘設計策略，以及如何通過軟件定義的功能來應對緊急情況下的飛行員乾預需求等關鍵議題，書中幾乎沒有涉及。這讓我感到有些遺憾，因為在現代航空設計中，軟件和人機界麵往往是限製係統性能和可靠性的最大瓶頸之一。這本書似乎更偏嚮於傳統的硬件和空氣動力學側重，對驅動未來飛行體驗升級的“軟實力”關注不足。

評分☆☆☆☆☆

我對航空器結構設計和材料科學的交叉領域非常感興趣，尤其關注新型復閤材料在承受極端載荷時的失效模式分析，以及如何通過拓撲優化來減輕結構重量而不犧牲安全性。我原本希望這本書能在這方麵提供一些前沿的視角，比如先進材料在機翼後掠角、翼身融閤部位的應用案例，或者是考慮疲勞裂紋擴展的實時健康監測係統如何嵌入到初始設計階段。然而，這本書在結構部分的處理上，顯得非常傳統和保守，大多還是圍繞著已有的成熟設計方法和規範進行展開，更多地關注於經典的梁、闆、殼理論在飛機部件上的應用。對於碳納米管增強復閤材料、形狀記憶閤金在主動控製麵上的應用等，幾乎沒有涉及。這讓我感覺這本書的時間維度可能稍微滯後瞭一些，它很好地鞏固瞭經典知識，但對於推動設計進入下一個十年的技術變革，提供的啓發性似乎不夠強。我更青睞那些敢於討論未來材料和結構一體化設計挑戰的讀物，這本書更多的是對過去成功的總結和繼承。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我對這本書的期望值其實是建立在它“案例教程”這個名頭上的。我本以為會看到一係列像好萊塢大片分解幕後製作那樣的精彩內容，比如某款著名戰機或者客機的設計決策過程是如何一步步被推翻、修正、最終定型的。我渴望看到的是那種“我們本打算用A方案，但是因為XX約束，最終選擇瞭B方案，而B方案的優勢在於……”的深度剖析，那種充滿博弈和妥協的真實設計場景。然而，這本書的案例似乎更像是“教科書式的最優解”展示，步驟清晰得有點不真實。很多地方的參數選擇和性能指標設定，缺乏足夠的背景說明，讓人忍不住想追問：“為什麼是這個數據？它背後的驅動因素是什麼？”特彆是關於重量控製和成本估算這些極為敏感又關鍵的環節，感覺被輕輕帶過瞭，沒有深入挖掘那些讓項目真正走嚮成功的“幕後英雄”——那些嚴苛的工程權衡。我總覺得，真正的工程設計遠比書上描述的要混亂、要充滿不確定性，期待的“硬核”實戰經驗，在這裏似乎被過濾得太乾淨瞭，少瞭那麼點“硝煙味”。

評分☆☆☆☆☆

作為一名熱衷於飛行器熱力學和推進係統集成的工程師，我最期待看到的是關於高效能發動機與機體氣動布局的深度耦閤研究。我希望看到例如，如何精確計算噴氣發動機（或未來電動推進係統）的排氣羽流對尾翼和機身下錶麵的乾擾效應，以及如何利用這些效應進行升力或阻力控製的創新設計。這本書在動力係統部分，雖然講解瞭推力綫、油箱布局等基礎內容，但對於現代高涵道比渦扇發動機帶來的復雜氣動-熱力耦閤問題，探討得相對錶麵化。例如，關於進氣道設計如何應對不同飛行馬赫數下的壓氣機喘振裕度問題，或者如何利用先進的冷卻技術來應對高超聲速飛行帶來的熱環境挑戰，這些關鍵的、決定飛行器性能上限的細節，在書中沒有得到足夠的篇幅。我需要的是那種能讓我理解復雜係統間相互製約、互相促進的量化分析，而不是簡單的性能參數對比。這本書在係統集成方麵的深度，未能完全滿足我對跨學科優化的渴求。

評分☆☆☆☆☆

好書

評分☆☆☆☆☆

可以

評分☆☆☆☆☆

非常好的一次購物體驗，下次還會再來的

評分☆☆☆☆☆

很不錯，給老師買的！

評分☆☆☆☆☆

好書。專業，不愧是aiaa教材。

評分☆☆☆☆☆

書很好，是我喜歡的一本書

評分☆☆☆☆☆

科普讀物，一般推薦，實際案例不錯。

評分☆☆☆☆☆

辦公室專門買的，一次買呢很多類型的還不錯！！

評分☆☆☆☆☆

不得不說質量非常好，非常滿意，發貨也挺快，物超所值！全五分送上。。。。。。。。。。