现代直升机旋翼空气动力学

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曹义华编著 著
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出版社: 北京航空航天大学出版社
ISBN:9787512416543
商品编码:1611663451
出版时间:2015-04-01

具体描述

作  者:曹义华 编著 定  价:59 出 版 社:北京航空航天大学出版社 出版日期:2015年04月01日 页  数:224 装  帧:平装 ISBN:9787512416543 第1章绪论
1.1 空气动力学的内容
1.1.1 定义
1.1.2 研究问题的类型
1.2 空气动力学的研究工具
1.2.1 解析工具
1.2.2 计算工具
1.2.3 实验工具
1.3 直升机概况
1.3.1 发展简述
1.3.2 直升机分类
1.4 直升机空气动力学发展概况
1.4.1 经典空气动力学理论
1.4.2 基于CFD技术的旋翼流场模拟
1.4.3 旋翼计算声学简介
1.4.4 旋翼/机身等多部件的气动干扰简介
1.5 旋翼基本参数介绍
参考文献
第2章旋翼动量理论
2.1 引言
部分目录

内容简介

旋翼空气动力学是功率型飞行器(包括直升机、 螺旋桨飞机及旋翼机等)的空气动力学的核心内容。
直升机旋翼空气动力学问题是直升机设计过程中的先 导并且是具有全局性影响的重要研究问题。这本由曹 义华编著的《现代直升机旋翼空气动力学》的基本内 容是,首先介绍经典旋翼空气动力学的基本理论,然 后就现代旋翼空气动力学的优选数值模拟技术作详细 论述,很后对旋翼飞行器设计中所遇到的空气动力学 问题作实例解算分析;从数学角度介绍数值模拟技术 和理论计算方法的原理,在侧重于物理概念的基础上 ,尽可能地从直升机设计工程的角度阐明直升机旋翼 空气动力学的原理和现代前沿研究态势。
本教材适用于高年级本科生或研究生,也可供从 事直升机设计与运用工程研究的工程技术人员及其他 相关专业人等

《现代直升机旋翼空气动力学》 沉浸于直升机核心的精妙世界 本书并非简单罗列数据或公式,而是将您带入直升机旋翼那令人着迷且充满挑战的空气动力学领域。我们深入剖析每一片旋翼叶片如何在空中划出优雅而强大的轨迹,以及其背后蕴藏的复杂物理原理。如果您对飞行器设计、航空工程,或是仅仅对飞机如何悬停、前进、侧移乃至倒飞的好奇心驱使,那么这本著作将是您不可或缺的向导。 旋翼:直升机的灵魂 直升机的独特之处,在于其那旋转的旋翼系统。它集升力、推力、操控力于一身,是决定直升机性能的关键。本书将从最基础的空气动力学原理出发,循序渐进地解析旋翼的各个组成部分如何协同工作。我们将详细探讨: 旋翼叶片的几何形状与气动布局: 了解不同翼型设计对升力、阻力和诱导阻力的影响,以及叶片扭曲、展弦比等参数如何优化性能。 旋转气流的复杂性: 揭示旋翼在旋转过程中所产生的复杂三维流动,包括附着涡、脱体涡以及它们对旋翼整体气动特性的影响。 非定常气动效应: 深入研究旋翼在不同飞行状态下,气动载荷随时间的变化,以及这些非定常效应如何影响旋翼的稳定性、振动和疲劳寿命。 诱导速度与诱导阻力: 精确计算和理解旋翼产生的向下的诱导速度,以及由此产生的诱导阻力,这是直升机能耗的重要组成部分。 旋翼与机身的相互作用: 探讨旋翼产生的气流如何影响机身的气动特性,以及机身对旋翼性能的反作用。 从理论到实践的深度探索 《现代直升机旋翼空气动力学》的独特之处在于,它并非止步于纯粹的理论推导,而是紧密结合了实际应用和工程考量。我们将带领您: 理解不同飞行状态下的旋翼性能: 无论是在悬停、前飞、侧飞、后飞,还是在进行复杂的机动动作,旋翼都会表现出截然不同的气动特性。本书将详尽分析这些状态下的旋翼流场特点、升力分布和控制响应。 剖析先进旋翼技术: 随着航空技术的不断发展,现代直升机旋翼也在不断革新。我们将介绍诸如变桨控制、倾斜转子、高效翼梢设计、主动流动控制等先进技术,并分析它们在提升性能、降低噪声和提高效率方面的作用。 探讨影响旋翼性能的关键因素: 除了设计本身,环境因素如空气密度、温度、湿度,以及飞行员的操作都对旋翼性能有着重要影响。本书将对此进行深入探讨。 应用数值模拟方法: 随着计算能力的飞跃,计算流体动力学(CFD)已成为旋翼空气动力学研究的重要工具。我们将介绍如何运用CFD等数值方法来模拟和分析旋翼的复杂流动,预测其性能,并优化设计。 考虑结构与气动的耦合: 旋翼叶片在气动载荷作用下会发生弹性变形,这种变形又会反过来影响气动载荷。本书将触及气弹耦合这一重要议题,以及它对旋翼稳定性和性能的影响。 不仅仅是知识,更是洞察 阅读本书,您将获得对直升机旋翼空气动力学的全面、深入的理解。您将能够: 更深刻地理解直升机的飞行原理: 告别“黑箱”式的认知,真正理解直升机为何能以如此独特的方式在空中翱翔。 为直升机设计提供理论基础: 对于航空工程师而言,本书提供了扎实的理论支撑,助力其进行更优化的旋翼设计。 分析和解决实际工程问题: 掌握分析旋翼气动性能、评估设计方案、解决潜在问题的能力。 激发对航空科技的进一步探索: 本书将打开您对更广阔航空领域,特别是旋翼航空器技术发展的大门。 《现代直升机旋翼空气动力学》是一本为所有对直升机核心技术充满好奇、渴望深入了解其背后科学原理的读者量身打造的著作。它将为您揭示旋转翅膀的无穷奥秘,让您以全新的视角审视这项伟大的工程成就。

用户评价

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这本书的内容深度和广度都超出了我的预期。作者在讲解空气动力学基本原理时,并没有满足于泛泛而谈,而是深入到每一个细节,并赋予其深刻的物理意义。我记得在阅读关于“三维翼理论”的部分时,作者并没有仅仅给出公式,而是通过详细的分析,解释了为什么二维翼理论在三维空间中会失效,以及“翼尖涡流”是如何产生的,又是如何影响升力和诱导阻力的。他甚至还讨论了如何通过改变翼尖形状来减小翼尖涡流的强度,这让我对直升机桨叶设计的复杂性有了更深的理解。而且,书中对“挥舞”和“摆振”等桨叶运动的深入分析,也让我受益匪浅。我一直以为桨叶就是简单地在旋转,但这本书揭示了,桨叶在旋转过程中还会伴随着复杂的上下运动(挥舞)和前后倾斜(摆振),而这些运动又会反过来影响桨叶的气动性能。作者用清晰的图示和严谨的数学推导,解释了这些运动是如何产生的,以及它们对直升机飞行稳定性和控制性的影响,这让我对直升机精密的控制系统有了全新的认识。我必须说,这本书不仅仅是一本关于旋翼空气动力学的书,它更是一本关于如何通过理解和运用物理规律来实现复杂工程目标的教科书。

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读完《现代直升机旋翼空气动力学》这本书,我感觉自己对直升机的理解已经从“能飞”提升到了“为何能飞得如此巧妙”。书中对于“桨叶载荷”的分析,让我深刻体会到了工程师在设计中所面临的巨大挑战。作者不仅仅是给出了载荷的分布图,更是详细解释了这些载荷是如何产生的,以及在不同的飞行条件下,载荷是如何变化的。他通过严谨的数学推导和生动的图示,展示了桨叶是如何在高速旋转和复杂的空气动力作用下承受巨大的拉力、弯矩以及剪切力。更让我印象深刻的是,书中关于“材料力学”与“空气动力学”如何结合的探讨。它解释了为什么直升机桨叶需要采用特殊的复合材料,以及这些材料的强度、韧性、刚度等特性是如何影响桨叶的气动性能和结构可靠性的。他甚至还讨论了材料的疲劳和断裂等问题,以及如何通过设计和制造工艺来确保桨叶的长期使用安全。这种跨学科的知识融合,让我看到了现代工程设计的复杂性和精妙之处。这本书让我对直升机这种精密的机械造物有了前所未有的敬意,也让我更加理解了背后所蕴含的科学原理和工程智慧。

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不得不说,《现代直升机旋翼空气动力学》是一本让我每次翻阅都能有新发现的书。它不仅内容扎实,而且选材非常新颖,涵盖了许多当今直升机技术研究的热点和前沿领域。我尤其喜欢书中关于“气动噪声”的章节,这在以往我阅读过的很多类似书籍中都很少见到如此深入的探讨。作者详细分析了直升机旋翼产生的各种噪声源,比如桨叶气动噪声、机械噪声等等,并且阐述了设计师如何通过优化桨叶的形状、改变桨尖设计、甚至采用特殊的材料来降低噪声,以满足日益严格的环保要求。这一点让我觉得这本书具有很强的现实意义和前瞻性。此外,书中关于“新型旋翼构型”的介绍也让我大开眼界。除了传统的单旋翼带尾桨和共轴反桨,作者还介绍了许多正在发展中的新型旋翼系统,比如倾转旋翼、多旋翼无人机等等,并分析了它们各自在空气动力学方面的优势和挑战。这让我看到了直升机技术多元化的发展趋势,以及未来直升机在不同应用场景下所展现出的巨大潜力。总而言之,这本书的内容非常丰富,能够满足不同层次读者的需求,无论是对直升机感兴趣的初学者,还是希望深入研究空气动力学的专业人士,都能从中获益匪浅。

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作为一名对航空器有浓厚兴趣的爱好者,我一直在寻找一本能够系统性地阐述直升机空气动力学原理的书籍,而《现代直升机旋翼空气动力学》无疑满足了我的期待,甚至超越了我的想象。这本书的结构非常严谨,逻辑清晰,从最基础的翼型理论入手,逐步深入到复杂的多旋翼系统和先进的控制技术。我印象特别深刻的是,书中对于“桨叶载荷分布”的讨论。作者并没有简单地告知我们载荷是怎样的,而是详细分析了不同载荷分布对旋翼性能的影响,比如均匀载荷分布的优点,以及非均匀载荷分布可能带来的问题,这让我对旋翼在空中承受的巨大压力有了更直观的认识。而且,书中还探讨了如何在设计中优化桨叶的材料和结构,以应对这些巨大的载荷,并尽可能地减小结构的重量,这其中的权衡和取舍,体现了工程设计的精妙之处。另外,我非常喜欢书中关于“气动弹性”的章节。它解释了当空气动力载荷作用在柔性桨叶上时,会产生怎样的变形,而这种变形又会反过来影响气动载荷,形成一个复杂的反馈循环。作者用非常生动的语言和图示,将这种抽象的物理现象描绘得栩栩如生,让我能够深刻理解为什么直升机桨叶不能是刚性的,以及为什么需要考虑材料的弹性特性。这本书让我真正体会到了,空气动力学不仅仅是关于力的计算,更是关于力与结构相互作用的艺术。

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《现代直升机旋翼空气动力学》这本书,在我眼中不仅仅是一本技术书籍,它更像是一场关于飞行艺术的深度解读。作者以其非凡的洞察力,将那些隐藏在直升机优美身姿背后的空气动力学原理,一一呈现在读者面前。我尤其欣赏书中关于“操纵性”的章节。它详细阐述了直升机是如何通过改变旋翼桨叶的攻角和倾斜角来控制飞行姿态的,比如如何通过周期变距来实现俯仰和滚转,如何通过总距控制来实现升降。作者不仅解释了这些操纵是如何实现的,更深入地分析了不同操纵方式对直升机稳定性和响应速度的影响。他甚至还讨论了在极端飞行条件下,如何通过精密的操纵来保持直升机的稳定,以及如何应对突发的危险情况。这让我对直升机飞行员那高超的技艺有了更深的敬意,也让我明白了,他们所做的每一个细微的操纵,背后都凝聚着深刻的空气动力学原理。此外,书中关于“先进气动控制”的探讨,也让我看到了直升机技术的未来发展方向。它介绍了主动流动控制、变桨控制等前沿技术,以及这些技术是如何通过主动地改变气流来提高直升机的性能、降低噪声、甚至实现更灵活的机动。这本书让我对直升机这项伟大的发明有了更深层次的理解和欣赏。

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这本书简直打开了我对直升机世界的新认知!一直以来,我对直升机那种悬浮在空中、优雅而又充满力量的姿态都感到好奇,但总觉得它们的工作原理是那么神秘,像魔法一样。而《现代直升机旋翼空气动力学》这本书,就像一位经验丰富的向导,一点点地揭开了这层面纱。我尤其惊叹于作者如何将那些听起来无比复杂的空气动力学概念,用如此清晰、易于理解的方式阐述出来。从最基础的升力产生原理,到各种旋翼构型的优缺点分析,再到如何处理复杂的气流和稳定性问题,每一个章节都像是在为我构建一个更完整的知识体系。我特别喜欢书中对不同类型旋翼的对比分析,比如共轴反桨、串列式旋翼以及传统的单旋翼带尾桨系统,它们在设计上的巧妙之处,以及各自如何解决不同的工程挑战,都让我拍案叫绝。书中提供的图示和案例也十分到位,让我能够直观地感受到理论的实际应用。比如,在讲解旋翼失速时,作者不仅仅是给出公式,还配上了详细的图解,模拟了不同攻角下的气流分离情况,这让我对危险的失速现象有了更深刻的认识,也理解了为什么现代直升机设计如此注重安全性。更让我惊喜的是,书中还触及了许多前沿的空气动力学研究方向,比如变桨控制技术、减小噪声的设计理念等等,这让我看到了直升机技术发展的巨大潜力,也对未来直升机在各个领域的应用充满了期待。这本书绝不仅仅是一本枯燥的技术手册,它更像是一次关于飞行的深刻探索,让我对那些在天空中翱翔的钢铁之翼有了前所未有的敬畏和理解。

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说实话,拿起这本书之前,我对“空气动力学”这个词汇的第一反应是:“好难!一定全是公式和专业术语,普通人根本看不懂。”但《现代直升机旋翼空气动力学》彻底颠覆了我的这个刻板印象。作者的写作风格非常独特,他似乎有一种魔力,能够将那些抽象、复杂的物理定律,通过生动有趣的语言和贴切的比喻,转化为普通读者也能津津有味地阅读的内容。例如,在讲解旋翼叶片如何产生升力时,他没有直接抛出伯努利定律,而是先用一个简单的例子,比如你把手伸出快速行驶的汽车车窗外,感受到的那种向上的推力,来类比旋翼叶片和空气的相互作用,这瞬间就让我抓住了核心概念。更让我印象深刻的是,书中对实际工程应用场景的描述。他不会孤立地讲解理论,而是会告诉你,这些理论是如何被应用到实际的直升机设计中的。比如,在谈到旋翼桨叶的弹性变形时,他详细解释了这种变形如何在不同飞行状态下影响气动性能,以及设计师如何通过优化桨叶材料和结构来控制这种变形,以达到最佳的飞行效率和稳定性。这种“理论与实践相结合”的叙述方式,让我觉得这本书非常有价值,不仅学到了知识,更能感受到工程智慧的结晶。而且,书中对直升机在极端环境下的空气动力学问题也有深入的探讨,比如在高原、高温或者强风等不利条件下,旋翼的性能会受到哪些影响,以及如何通过设计来克服这些挑战,这些内容对于我这样的普通读者来说,简直是打开了新世界的大门。

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《现代直升机旋翼空气动力学》这本书,为我打开了一个全新的视角去理解这些空中巨兽的运作奥秘。我一直对直升机的“尾桨”功能感到好奇,它看起来并不起眼,但却承担着至关重要的角色。这本书对尾桨空气动力学的详尽阐述,彻底解答了我的疑惑。作者不仅解释了尾桨是如何抵消主旋翼产生的反扭矩,维持直升机在空中的稳定,还深入探讨了不同尾桨设计(比如传统的单尾桨、十字尾桨、涵道尾桨等)的优缺点,以及它们在不同飞行状态下的性能表现。他甚至还讨论了在某些特殊设计中,尾桨是如何兼顾辅助升力或者提供额外的操纵能力的,这让我对尾桨的作用有了更加全面和深刻的认识。更让我感到惊喜的是,书中还对“桨尖涡流”进行了深入的剖析。我一直知道桨尖涡流的存在,但从未想过它对直升机的影响如此之大。作者详细分析了桨尖涡流的形成机制,以及它如何导致升力损失、诱导阻力增加,甚至引发桨叶的颤振。他更进一步地阐述了如何通过设计优化桨尖形状、改变桨尖角度等方式来减小桨尖涡流的影响,从而提高旋翼的效率和安全性。这本书让我明白,每一个细节的设计都至关重要,都可能对整个系统的性能产生深远的影响。

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我之所以对《现代直升机旋翼空气动力学》这本书如此着迷,很大程度上是因为它将枯燥的理论知识与生动的工程实践紧密地结合在了一起。书中不仅仅是关于“是什么”,更是关于“为什么”和“如何做”。例如,在讲解“旋翼失速”这一重要概念时,作者并没有仅仅停留在描述失速的现象,而是详细分析了失速发生的原因,比如桨叶迎角过大、马赫数过高等,并重点阐述了失速对直升机飞行性能和安全性的严重影响。更重要的是,他深入探讨了在实际直升机设计中,有哪些措施可以用来避免或减轻失速的影响,比如优化桨叶的载荷分布、采用特殊的气动外形设计、以及先进的桨叶控制技术等等。这种“问题-分析-解决”的模式,让我在学习理论知识的同时,也能够感受到工程技术人员在面对实际挑战时所展现出的智慧和创造力。此外,书中关于“气动耦合”的讨论也让我耳目一新。它解释了直升机系统内部各个部件之间如何相互影响,比如旋翼和机身的相互作用,以及尾桨和主旋翼之间的协同工作。作者通过详细的分析,阐述了这种耦合关系是如何影响直升机的整体气动性能和飞行特性的,以及设计师如何通过优化设计来达到最佳的耦合效果。这让我意识到,直升机绝不是一个孤立的部件的集合,而是一个高度集成、相互协调的复杂系统。

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我一直认为,要真正理解一件事情,不能只看表面,更要深入其内在的运作机制。《现代直升机旋翼空气动力学》这本书,正是这样一本能够带领你深入直升机“心脏”的读物。它不仅仅是关于旋翼如何旋转,更是关于旋翼在复杂的气动环境中如何“思考”和“行动”。书中对于旋翼桨叶在不同飞行阶段所经历的复杂气流状态的描述,让我大开眼界。从顺桨段的加速,到逆桨段的减速,再到失速区的潜在危险,作者用详尽的文字和精美的插图,勾勒出了旋翼桨叶每一次“呼吸”都伴随着怎样的空气动力学变化。特别是对于“马赫数限制”和“颤振”等问题,书中给出了非常深入的分析,让我明白了为什么直升机在高速飞行时会遇到瓶颈,以及如何通过精密的工程设计来规避这些风险。我特别欣赏作者在讲解一些关键理论时,所采用的多角度阐述方法。他不仅会给出数学模型,还会用物理意义和实际的工程考量来解释,确保读者能够从不同层面去理解。例如,在谈论“诱导阻力”时,他不仅仅解释了它是由于桨尖涡流产生的,还详细说明了不同诱导阻力是如何影响直升机能量消耗和续航能力的,以及设计人员如何通过改变桨叶形状、增设翼尖小翼等方式来减小诱导阻力。这本书让我意识到,每一次直升机的平稳起降,每一次精准的悬停,都凝聚了多少空气动力学家的智慧和心血,每一个小小的设计细节都可能决定飞行安全和效率。

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