正版 制导兵器气动特性工程计算方法 雷娟棉,吴甲生著 北京理工大学出版社【T】 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

图书标签:

• 制导武器
• 气动特性
• 工程计算
• 空气动力学
• 雷娟棉
• 吴甲生
• 北京理工大学出版社
• 航天工程
• 导弹技术
• 空气动力学计算

店铺： 煜轩图书专营店

出版社： 北京理工大学出版社

ISBN：9787564090562

商品编码：26875058393

丛书名： 制导兵器气动特性工程计算方法(工业和信息化部

出版时间：2015-02-01

基本信息

书名:制导兵器气动特性工程计算方法

：68.00元

作者:雷娟棉，吴甲生　编著

出版社：北京理工大学出版社

出版日期：2015-02-01

ISBN：9787564090562

字数：368000

页码：289

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：

编辑推荐

---

暂无相关内容

目录

---

章　绪论
第二章　制导兵器气动布局
第三章　制导兵器气动特性工程计算的部件组合法
第四章　施成体弹身轴向力和法向力工程计算方法
第五章　弹翼轴向力和法向力工程计算方法
第六章　弹翼-弹身-尾翼组合体法向力和轴向力工程计算方法
第七章　压心系数及力矩系数工程计算方法
第八章　动导数工程计算方法
第九章　舵面效率和铰链力矩工程计算方法
第十章　特殊部件气动特性的工程计算方法
第十一章　弹箭旋转空气动力效应
第十二章　高超声速飞行器气动特性工程计算方法
第十三章　制导兵器气动外形布局设计
参考文献

内容提要

---

本书介绍了适用于制导兵器初步设计阶段空气动力特性汁算的工程计算方法，较详细地说明了气动部件的绕流图画、表面压力分布，以加深对空气动力特性变化规律物理机理的理解。全书共分13章：第1章绪论；第2章制导兵器气动布局；第3章制导兵器气动特性工程计算的部件组合法；第4章旋成体弹身轴向力和法向力工程计算方法；第5章弹翼轴向力和法向力工程计算方法；第6章弹翼一弹身一尾翼组合体法向力和轴向力工程计算方法；第7章压心系数及力矩系数工程计算方法；第8章动导数工程计算方法；第9章舵面效率和铰链力矩工程计算方法；第10章特殊部件气动特性工程计算方法；第11章弹箭旋转空气动力效应；第12章高超声速飞行器气动特性工程计算方法；第13章制导兵器气动外形布局设计。
本书适用于航天、领域从事制导兵器气动外形设计计算的工程技术人员，对制导兵器总体设计、弹道和飞行方案设计、控制系统设计的工程技术人员以及高等院校与制导设计相关的飞行器总体、空气动力学、飞行力学、制导与控制等专业的教师、本科生和研究生也有参考值。

文摘

---

暂无相关内容

暂无相关内容

作者介绍

---

暂无相关内容

《精确制导武器气动设计与分析》 引言 在现代国防科技领域，精确制导武器（PGM）的发展是衡量一个国家军事技术水平的重要标志。其核心能力之一在于对飞行器气动特性的精确掌握和优化，以实现高精度、高效率的打击任务。本书《精确制导武器气动设计与分析》旨在系统、深入地探讨制导兵器在飞行过程中所面临的气动问题，并提供一套完整、实用的工程计算方法，以指导设计者和研究人员进行气动优化，提升武器的整体性能。本书内容涵盖了气动基础理论、数值模拟技术、典型气动问题分析以及工程应用案例，力求为读者构建一个全面、立体的知识体系。 第一部分：制导兵器气动基础理论 本部分将从制导兵器特有的飞行环境和气动特性出发，建立必要的气动理论基础。 1.1 制导兵器飞行概述与气动挑战 1.1.1 制导兵器的典型飞行剖面： 剖析导弹、制导弹药等典型制导兵器从发射到击中目标的整个飞行过程，包括助推段、巡航段、机动段、末段等不同阶段。分析各阶段的速度、高度、攻角、侧滑角等关键飞行参数的变化规律。 1.1.2 制导兵器面临的气动特性挑战： 详细阐述制导兵器在不同飞行条件下所遇到的主要气动挑战。这包括： 跨音速气动特性： 导弹在亚音速、跨音速和超音速之间飞行时，气动力的变化复杂且剧烈，尤其是在跨音速区间，激波的产生与发展导致阻力激增、升力特性改变，对飞行稳定性与控制带来严峻考验。 高攻角气动特性： 制导兵器在机动飞行过程中，可能长时间处于高攻角状态。此时，传统的线性气动理论不再适用，需要考虑非线性气动效应，如流动分离、涡流产生等，这些都会显著影响气动力、力矩以及飞行操纵性。 弹道耦合效应： 飞行轨迹与气动特性的相互影响。例如，不稳定的气动性能可能导致弹道偏离，而弹道变化又反过来影响气动环境。 热气动耦合： 高速飞行时，空气摩擦产生的高温会影响空气的物理化学性质，进而影响气动性能，甚至可能对结构造成热损伤。 气动弹性效应： 飞行过程中，气动力作用在结构上可能导致结构的变形，这种变形又会改变气动载荷，形成反馈耦合。 1.1.3 制导兵器气动设计的关键性能指标： 明确衡量制导兵器气动性能的关键指标，如： 升力与阻力特性： 效率（升阻比）、最大升力系数、阻力系数随马赫数、攻角的变化。 稳定性与操纵性： 静安定性、动安定性、控制效率、机动能力（如过载能力）。 气动热环境： 飞行器表面温度分布、热流密度。 气动噪声： 飞行器气动噪声的产生机理及影响。 1.2 相似理论与无量纲参数 1.2.1 相似性原理在气动研究中的应用： 介绍几何相似、运动相似和物理性质相似等基本相似原理，以及它们在风洞试验和数值模拟中的重要作用，如何通过相似物体来预测真实飞行器的气动特性。 1.2.2 关键无量纲参数的物理意义与影响： 马赫数（Mach Number）： 表征可压缩性效应，区分亚音速、跨音速、超音速和高超音速流。 雷诺数（Reynolds Number）： 表征粘性效应，区分层流与湍流，影响边界层特性和阻力。 普朗特数（Prandtl Number）： 表征动量传递与热量传递的相对关系，影响传热过程。 斯图鲁哈数（Strouhal Number）： 描述周期性非定常现象，如涡脱落。 攻角（Angle of Attack, α）与侧滑角（Angle of Sideslip, β）： 直接影响气动力和力矩。 容积比、展弦比等几何参数： 影响气动效率和稳定性。 1.3 流动相似性与边界条件 1.3.1 流动相似性的基本概念： 深入理解在不同飞行条件下，气流流动的相似性条件，如何保证试验和计算的代表性。 1.3.2 边界条件的物理表征： 壁面边界条件： 无滑移、无穿透、自由滑移、温度边界等。 自由来流边界条件： 均匀来流、周期性边界等。 出口边界条件： 压力出口、速度出口等。 对称边界条件： 利用对称性简化计算域。 燃烧与排气模拟相关的边界条件： 针对发动机工作状态。 第二部分：制导兵器气动数值模拟方法 本部分将聚焦于现代气动研究中不可或缺的数值模拟技术，提供一套完整的计算流程和方法论。 2.1 计算流体力学（CFD）基本原理 2.1.1 控制方程的推导与离散化： Navier-Stokes方程： 介绍三维、不可压缩/可压缩、定常/非定常、粘性/无粘流动方程组，以及其物理意义。 能量方程： 考虑温度场和能量守恒。 湍流模型方程： RANS（雷诺平均方程）、LES（大涡模拟）、DNS（直接数值模拟）等模型的引入，解释其适用性和计算成本。 离散化方法： 有限差分法、有限体积法、有限元法等，阐述它们的基本思想、优点与缺点。 2.1.2 网格生成技术： 结构网格与非结构网格： 介绍不同类型网格的特点，以及如何根据几何形状和流动特性选择合适的网格。 网格划分策略： 几何模型预处理、网格生成软件的使用、网格质量检查与优化（如网格密度、正交性、纵横比等）。 自适应网格细化： 自动根据流动特性在关键区域（如激波、涡流区域）加密网格，提高计算精度和效率。 2.2 湍流模型及其选择 2.2.1 常用雷诺平均（RANS）模型： 零方程模型（如混合层流-湍流模型）： 简单，适用于流动分离不显著的情况。 单方程模型（如 Spalart-Allmaras 模型）： 广泛应用于航空航天领域，特别是外部流。 两方程模型（如 $k-epsilon$、$k-omega$ 模型及其改进型）： 能够较好地模拟边界层和自由流区域的湍流特性，是目前应用最广泛的模型。详细介绍不同模型在描述湍流能量、耗散率等方面的差异。 2.2.2 大涡模拟（LES）与直接数值模拟（DNS）： LES： 模拟大尺度涡结构，对小尺度涡进行亚网格模型处理，适用于非定常、分离流等复杂流动。 DNS： 直接求解Navier-Stokes方程，解析所有尺度的涡结构，计算量巨大，主要用于基础研究或验证目的。 2.2.3 针对制导兵器流动的湍流模型选择原则： 结合制导兵器飞行特点（如高马赫数、高攻角、流动分离、激波-边界层干扰等），指导读者如何选择合适的湍流模型。 2.3 高精度格式与数值方法 2.3.1 流动求解器： 有限体积法（FVM）： 在网格节点上进行积分，适用于处理复杂的几何形状和不均匀网格。 有限差分法（FDM）： 在网格点上进行近似，适用于规则网格，计算效率高。 有限元法（FEM）： 在单元上进行近似，适用于复杂几何和多物理场耦合。 2.3.2 高分辨率格式： 通量分裂方法（如AUSM、Roe等）： 适用于处理激波等强间断。 迎风格式与中心差分格式的组合： 平衡数值耗散与精度。 TVD（Total Variation Diminishing）格式、ENO（Essentially Non-Oscillatory）格式： 能够精确捕捉激波和接触间断，避免数值振荡。 2.3.3 求解算法： 隐式与显式求解： 讨论稳定性与效率的权衡。 多重网格（Multigrid）加速技术： 提高求解收敛速度。 并行计算技术： MPI、OpenMP等，提升大规模算例的计算效率。 2.4 激波与膨胀波处理 2.4.1 激波的产生机理与特征： 详细介绍斜激波、弓形激波、激波-激波相互作用等。 2.4.2 膨胀波的产生与传播： 讨论自由膨胀、连续膨胀等。 2.4.3 数值捕捉激波的方法： 结合高分辨率格式，说明如何精确计算激波位置和强度，以及其对气动力的影响。 2.4.4 激波-边界层干扰： 分析激波与边界层相互作用时产生的流动分离、负压区等现象，及其对气动性能的负面影响。 2.5 求解器配置与结果后处理 2.5.1 求解器设置： 物理模型选择、求解参数设定（时间步长、收敛标准）、边界条件设置等。 2.5.2 后处理技术： 云图显示： 速度、压力、温度、湍动能等物理量的空间分布。 流线、迹线图： 直观展示流动模式，如涡结构、分离泡。 定量数据提取： 气动力、力矩系数，表面压力分布，激波位置等。 误差分析与验证： 与实验数据或解析解进行对比，评估计算精度。 第三部分：制导兵器典型气动问题分析与计算方法 本部分将针对制导兵器在设计和飞行中遇到的具体气动问题，给出详细的分析框架和计算策略。 3.1 弹体外形优化与气动布局设计 3.1.1 气动布局的基本原则： 介绍弹头形状（圆锥形、钝锥形、曲面形）、弹体长度、弹翼（前翼、后翼、尾翼）布局、舵面设计等对气动性能的影响。 3.1.2 最小阻力外形设计： 概述： 追求高升阻比，减少飞行过程中的能量损失。 计算方法： 利用CFD对不同外形进行仿真，通过参数优化，寻找阻力最小的构型。考虑马赫数、攻角等不同飞行状态下的阻力特性。 尖头与钝头弹头的选择： 分析不同头部形状在高亚音速、跨音速和超音速下的阻力表现。 3.1.3 提高升力与机动性设计： 弹翼设计： 翼型选择、展弦比、后掠角、翼梢设计等对升力系数、升力斜率的影响。 控制面（舵面）设计： 舵面尺寸、位置、偏转角范围对控制力矩和操纵性的影响。 增升装置： 如边条翼、鸭翼等，分析其在产生涡流、增强升力方面的作用。 3.1.4 稳定性和操纵性设计： 静安定性： 计算气动质心与弹体质心的相对位置。 动安定性： 计算阻尼力矩系数，评估飞行过程中的稳定性。 控制效率： 计算舵面偏转产生的力矩，确保有足够的操纵能力。 3.1.5 气动弹性与结构耦合： 简要介绍气动弹性效应的初步评估方法，以及如何考虑其对气动性能的影响。 3.2 跨音速气动特性分析 3.2.1 跨音速流动的特点： 激波的形成、发展和移动，压强奇点，流动分离等。 3.2.2 跨音速阻力激增（Wave Drag）： 分析原因（激波产生），以及如何通过外形设计（如面积律）来减小。 3.2.3 跨音速升力与力矩特性变化： 攻角、侧滑角对升力、俯仰力矩、偏航力矩的影响，以及其非线性变化。 3.2.4 数值模拟的挑战与技巧： 选择合适的湍流模型和高分辨率格式，保证对激波的准确捕捉。 3.3 高攻角气动特性分析 3.3.1 高攻角流动现象： 流动分离、强涡流的产生与发展、边界层特性改变。 3.3.2 非线性气动效应： 升力系数随攻角非线性增长，俯仰力矩发生突变（如失速），侧向力与偏航力矩的出现。 3.3.3 涡流的生成与控制： 边条涡、前缘涡等，分析其对升力、阻力、稳定性的影响。 3.3.4 数值模拟的考虑： 需要使用能够准确捕捉流动分离和涡结构的湍流模型（如LES或改进的RANS模型），以及精细的网格。 3.4 弹道稳定性与控制 3.4.1 飞行稳定性分析： 静稳定性： 质心与气动质心的相对位置。 动稳定性： 俯仰、偏航、滚转运动的阻尼特性。 3.4.2 控制系统设计： 舵面控制： PID控制、滑模控制等基本控制律在舵面偏转中的应用。 推力矢量控制（TVC）： 分析TVC的原理、结构以及其在提高机动性方面的优势，并给出TVC的CFD建模方法。 3.4.3 弹道仿真与气动影响： 利用气动仿真结果，结合动力学方程，进行弹道仿真，评估不同气动特性对弹道精度和飞行稳定性的影响。 3.5 气动热效应分析 3.5.1 热流密度与表面温度计算： 粘性耗散： 高速流动时，粘性功转化为热能。 传导、对流、辐射： 考虑不同传热方式。 3.5.2 求解耦合方程： 引入能量方程，并进行气动-热耦合计算。 3.5.3 材料选择与热防护： 结合热分析结果，为弹体材料选择提供依据。 第四部分：工程应用案例与实践 本部分将通过具体算例，展示如何将前述理论和方法应用于实际的制导兵器设计中。 4.1 典型制导弹药气动仿真分析 4.1.1 算例介绍： 选择一种典型的制导弹药（如空空导弹、对地攻击弹药）作为研究对象，详细介绍其几何模型、飞行环境参数。 4.1.2 网格划分与CFD模型建立： 展示网格划分过程，以及CFD求解器的具体配置。 4.1.3 不同飞行状态下的气动特性分析： 低速/中速飞行： 升阻特性、稳定性。 跨音速飞行： 阻力激增、控制面效率变化。 高超音速飞行（如适用）： 激波阵列、气动加热。 高攻角机动： 涡流效应、非线性气动特性。 4.1.4 结果分析与优化建议： 对仿真结果进行详细解读，并提出针对性的气动外形或控制策略优化建议。 4.2 弹翼/控制面设计与气动性能评估 4.2.1 案例描述： 针对一个具有特定机动要求的制导兵器，进行弹翼或控制面的设计与优化。 4.2.2 参数化设计与仿真： 通过改变弹翼/控制面的几何参数（如面积、后掠角、翼型），进行多组CFD仿真。 4.2.3 性能对比与最优选择： 对比不同设计方案下的升力、阻力、操纵性等指标，选出最优设计。 4.3 针对特定环境的气动适应性研究 4.3.1 案例描述： 研究制导兵器在特殊环境下的气动性能，如高海拔、高密度空气、或存在复杂气流（如强风、湍流）的情况下。 4.3.2 考虑环境因素的CFD模拟： 如何在CFD模型中引入环境因素（如空气密度、温度梯度、风速剖面）。 4.3.3 性能评估与应对策略： 分析环境因素对气动特性的影响，并提出相应的气动设计或控制策略。 结论 本书全面系统地梳理了制导兵器气动特性的工程计算方法，从基础理论到先进的数值模拟技术，再到具体的工程应用案例。通过深入理解和掌握这些方法，读者将能够更有效地进行制导兵器的气动设计与分析，从而提升武器系统的整体性能，为国防科技的进步贡献力量。未来的研究方向包括更高精度的湍流模型、多物理场耦合模拟、以及基于人工智能的快速气动设计等，这些都将为制导兵器的发展带来新的突破。

评分☆☆☆☆☆

作为一名刚入行不久的制导兵器领域从业者，我之前在气动特性计算方面一直感觉有些力不从心，理论知识和实际操作之间总是有隔阂。直到我接触到这本《正版 制导兵器气动特性工程计算方法》，我才感觉自己找到了一把金钥匙。书中的内容循序渐进，从基础概念的讲解，到复杂模型的构建，再到结果的解读，都安排得非常合理。作者们用一种非常清晰易懂的语言，解释了许多原本看起来非常抽象和复杂的概念。我尤其喜欢书中提供的各种算例，这些算例不仅展示了计算方法的具体操作步骤，还深入剖析了每一步背后的物理意义。这让我不再仅仅是“照猫画虎”，而是真正理解了为什么这样做，以及这样做能够带来什么样的结果。对于我这样的初学者来说，这本书的价值简直是无法估量。它不仅解答了我心中的很多疑问，还极大地增强了我解决实际问题的信心。

评分☆☆☆☆☆

说实话，一开始拿到这本《制导兵器气动特性工程计算方法》的时候，我以为它会是一本枯燥乏味的教科书，充满了晦涩难懂的公式和理论。然而，读完之后，我不得不承认我之前的看法是多么的片面。这本书以一种非常实际和工程化的视角来探讨制导兵器气动特性的计算。作者们并没有仅仅停留在理论层面，而是将理论与实际应用紧密结合，提供了大量解决实际工程问题的思路和方法。我尤其赞赏书中关于模型验证和不确定性分析的部分，这在实际工程中是至关重要的，但往往容易被忽视。书中详细讲解了如何通过实验数据来验证计算模型的准确性，以及如何量化和管理计算结果中的不确定性，这对于确保制导兵器设计的可靠性和安全性具有不可估量的价值。此外，书中的案例分析也做得非常到位，通过具体的例子，生动地展现了计算方法的应用过程，让读者能够更直观地理解抽象的理论。总的来说，这本书不仅提供了技术上的指导，更重要的是培养了一种严谨的工程思维。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值在于它提供了一种“知其然，更知其所以然”的学习路径。很多关于制导兵器气动特性的计算方法，在网上或者其他教材中可能都能找到，但往往只是罗列公式和步骤，缺乏对背后的物理原理的深入挖掘。而《正版 制导兵器气动特性工程计算方法》这本书，则恰恰弥补了这一不足。雷娟棉和吴甲生老师在讲解每一个计算方法时，都会追溯到最根本的物理规律，并且详细分析了这些方法是如何从基本原理推导出来的。这使得我们在应用这些方法时，不再是盲目套用，而是能够根据实际情况，灵活地调整和优化。书中对于不同气动效应的物理机制的阐述，也让我对制导兵器在复杂环境下的行为有了更深刻的理解。总而言之，这本书不仅仅是一本技术指导书，更是一本能够帮助读者建立扎实理论基础，培养批判性思维的优秀读物，强烈推荐给所有对制导兵器气动特性感兴趣的朋友。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的最大感受是它的系统性和前沿性。雷娟棉和吴甲生老师在《制导兵器气动特性工程计算方法》中，将制导兵器气动特性的研究置于一个非常宏观的视角下进行展开。从气动力的基本理论，到复杂的数值模拟技术，再到实际的工程设计，几乎涵盖了所有关键的知识点。我印象深刻的是书中对高超声速气动特性的讨论，以及如何处理非定常流动和激波耦合等复杂问题。这些都是当前制导兵器研究领域的热点和难点，本书在这方面的阐述，既有深度又不失广度。作者们不仅介绍了传统的计算方法，还探讨了一些新兴的技术和发展趋势，例如机器学习在气动特性预测中的应用。这让我看到了未来制导兵器气动设计的发展方向，也为我今后的研究提供了新的思路。阅读这本书的过程，就像是在与两位资深专家进行一场深入的学术交流，他们将自己宝贵的经验和见解毫无保留地分享出来，让我受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本《正版 制导兵器气动特性工程计算方法》就迫不及待地翻开，尽管书名听起来有点硬核，但打开后发现内容相当详实，尤其是对于从事相关领域研究的朋友来说，绝对是一本值得珍藏的工具书。雷娟棉和吴甲生两位老师在气动特性计算方法上的钻研，通过这本书得以淋漓尽致地展现。内容涵盖了从基础理论到具体工程应用的各个环节，无论是数值模拟的各种方法，还是实验数据的处理和分析，都进行了深入浅出的阐述。我特别欣赏书中对各种计算模型的详细介绍，以及作者们对于不同方法适用条件的辨析，这对于我们在实际工作中选择最适合的工具至关重要。书中的图表清晰，公式推导严谨，阅读过程中能够感受到作者深厚的学术功底和丰富的实践经验。虽然有些章节涉及复杂的数学推导，但作者依然努力地用易于理解的方式呈现，力求让读者能够掌握核心概念。这不仅仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的导师，在细致地指导我们如何解决制导兵器气动特性计算中的难题。对于想要提升这方面专业技能的研究生和工程师来说，这本书无疑是极佳的学习资料。