飞行器气动弹性原理

《飞行器气动弹性原理》介绍气动弹性的基本原理和基本方法，是对本科生教材《气动弹性设计基础》的进一步深化与拓宽。除了对气动弹性静力学及气动弹性动稳定性——颤振展开了进一步深入讨论外，还着重对气动弹性动力响应问题进行了系统的论述。此外，由于在气动弹性分析中，试验工作占有极其重要的地位，故《飞行器气动弹性原理》也简要介绍了有关气动弹性的各项试验。《飞行器气动弹性原理》可作为高等院校相关专业研究生的教学用书或参考书，以及高年级本科生的参考书，也可供航空航天工业部门及其他工业部门结构强度、气动和飞行控制设计人员参考。

第1章 绪论
1.1 气动弹性力学概述
1.2 气动弹性力学发展的简要回顾
1.3 气动弹性现象描述
1.3.1 气动弹性静力学的基本现象
1.3.2 气动弹性动力学的基本现象
1.4 气动弹性力学的新发展
1.5 气动弹性学科的特点
思考题及练习题
参考文献

第2章 结构动力学基础的简要回顾
2.1 概述
2.2 拉格朗日方程
2.2.1 广义坐标与广义外力
2.2.2 完整系统的拉格朗日方程
2.3 多自由度系统的自由振动
2.3.1 主振动
2.3.2 主坐标和坐标耦合
2.3.3 多自由度振动的——般论述
2.4 弹性体的振动
2.4.1 等剖面梁的自由扭转振动
2.4.2 等剖面梁的自由弯曲振动
2.4.3 长直机翼的弯扭自由振动
2.4.4 自振形态的正交性
2.5 板的振动
2.6 频率的近似计算法
2.6.1 瑞利(rayleigh)法
2.6.2 里兹(ritz)法
思考题及练习题
参考文献

第3章 非定常气动力基础
3.1 非定常气动力计算的发展
3.2 n-s方程和euler方程
3.2.1 n-s方程
3.2.2 euler方程
3.3 速度势方程
3.3.1 速度势方程公式
3.3.2 初始条件及边界条件
3.3.3 压力系数
3.4 小扰动速度势方程
3.4.1 小扰动假设
3.4.2 方程
3.4.3 压力系数
3.4.4 边界条件
3.5 线性小扰动方程求解基本思路
3.5.1 叠加原理
3.5.2 基本解
3.5.3 谐振荡形式的线性小扰动方程
3.5.4 求解思路
3.5.5 线性非定常气动力求解基本假设小结
3.6 偶极子格网法简介
3.6.1 亚声速偶极子格网法简述
3.6.2 超声速偶极子格网法特点
3.7 准定常气动力
3.7.1 grossman理论
3.7.2 细长体理论
3.7.3 气动力导数
3.7.4 活塞理论
3.8 二元非定常气动力理论
3.9 线性非定常气动力近似方法
3.10 非线性非定常方程求解的基本特点
思考题及练习题
参考文献

第4章 气动弹性静力学
4.1 发散
4.1.1 发散的基本原理
4.1.2 翼根固支机翼的扭转发散
4.1.3 发散工程分析方法
4.1.4 影响发散分析结果的因素
4.2 载荷重新分布
4.2.1 载荷重新分布的基本原理
4.2.2 翼根固支机翼的载荷重新分布
4.2.3 载荷重新分布的工程分析方法
4.3 机翼掠角对静气动弹性的影响
4.4 操纵效率及操纵反效
4.4.1 基本现象
4.4.2 长直机翼的副翼效率及反效
4.4.3 操纵效率的一般表述方式
4.5 热效应对气动弹性的影响
4.5.1 气动热与气动弹性的耦合关系
4.5.2 高超声速气动力分析方法
4.5.3 高超声速气动热计算方法
思考题及练习题
参考文献

第5章 气动弹性动稳定性
5.1 颤振的机理
5.1.1 振动的观点
5.1.2 数学的观点
5.1.3 能量的观点
5.1.4 反馈的观点
5.2 典型翼段的颤振理论
5.2.1 基于定常气动力理论的颤振计算
5.2.2 基于准定常气动力理论的颤振计算
5.2.3 基于非定常气动力理论的颤振计算
5.3 颤振行列式的求解
5.3.1 解颤振方程的y-g法
5.3.2 解颤振方程的p-k法
5.4 影响颤振稳定性的参数
5.5 大展弦比机翼的颤振分析
5.5.1 大展弦比直机翼的颤振分析
5.5.2 大展弦比后掠机翼的颤振分析
5.5.3 大展弦比直机翼-副翼颤振
5.6 壁板和小展弦比翼面的颤振分析
5.6.1 小展弦比翼面的颤振分析
5.6.2 壁板颤振
5.7 非经典颤振及抖振
5.7.1 嗡鸣(跨声速舵面颤振)
5.7.2 失速颤振
5.7 3抖振
5.8 飞行器的防颤振设计
5.8.1 防颤振设计概要
5.8.2 基本的飞机颤振分析
5.8.3 飞机结构强度规范中防颤振设计内容
思考题及练习题
参考文献

第6章 气动弹性动力响应
6.1 典型翼段的离散阵风响应
6.1.1 离散阵风
6.1.2 离散阵风响应——准定常气动力理论
6.1.3 离散阵风响应——非定常气动力理论
6.2 典型翼段的连续阵风响应
6.2.1 连续阵风
6.2.2 连续阵风响应功率谱
6.3 长直机翼的阵风响应
6.3.1 气动弹性运动方程
6.3.2 广义非定常气动力
6.3.3 加速度与载荷响应函数
6.4 气动弹性动力响应分析的一般方法
6.4.1 阵风响应频域分析
6.4.2 阵风响应时域分析
思考题及练习题
参考文献

第7章 气动伺服弹性
7.1 气动伺服弹性概述
7.1.1 气动伺服弹性问题的由来
7.1.2 气动伺服弹性的分类与内容
7.1.3 气动伺服弹性的分析与综合
7.2 气动伺服弹性系统的组成
7.2.1 弹性机体与气动力环节
7.2.2 舵机与传感器环节
7.2.3 状态空间模型
7.2.4 系统广义受控对象
7.2.5 气动伺服弹性闭环系统
7.2.6 阵风干扰下的闭环系统
7.3 气动伺服弹性分析
7.3.2 气动伺服弹性分析的时域方法
7.3.3 气动伺服弹性分析实例
7.4 气动伺服弹性综合
7.4.1 颤振主动抑制技术
7.4.2 阵风减缓主动控制
7.4.3 主动气动弹性机翼技术
7.5 气动伺服弹性不利因素的排除
思考题及练习题
参考文献

第8章 气动弹性试验
8.1 气动弹性的地面试验
8.1.1 地面振动试验
8.1.2 结构伺服弹性地面试验
8.2 气动弹性的风洞试验
8.2.1 静气动弹性模型的发散试验
8.2.2 颤振模型的风洞试验
8.2.3 抖振模型的风洞试验
8.3 气动弹性的飞行试验
8.3.1 飞行颤振试验
8.3.2 飞行载荷测量试验
思考题及练习题
参考文献

    到目前为止，以上各章节讨论了线性频域非定常气动力求解的理论基础和假设，下面从经典颤振工程求解的角度分析线性非定常气动力计算的几个宏观假设，这些宏观假设可以帮助读者了解气动弹性中非定常气动力求解与一般非定常气动力和定常气动力求解的区别。
     1.气动力平面假设
     有时也称为翼面结构的法向气动力假设。由前面讨论可知，非定常气动力的计算不仅是刚体气动力问题，还必须考虑与结构振动的耦合，这些耦合是通过边界条件引入的。由于结构振动主要在法向上，因此翼面结构的法向气动力是与结构振动耦合的主要成分。也就是说，虽然气动阻力较大，但由于阻力方向与结构振动的主要方向有近90‘夹角，因此阻力方向上与结构振动耦合的非定常气动力为小量，可以忽略。因此，在线性非定常气动力工程分析中，经常将翼面压成平面考虑，甚至将机体或弹体也压成平面。
     2.线性假设
     线性假设也称为小扰动和小变形假设，这两个假设是保证结构动力学和空气动力学方程线化的基础。