高超声速飞行器结构设计与试验技术
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作者阎君
出版社科学出版社
ISBN9787030742315
出版时间2022-12
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定价260元
货号1202851397
上书时间2024-11-21
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目录
丛书序
前言
第1章绪论
11.1高超声速技术发展脉络/1
1.1.1美国高超声速技术的发展/3
1.1.2俄罗斯高超声速技术的发展/9
1.2结构、热防护与试验技术的发展/11
1.2.1结构与热防护技术/12
1.2.2试验技术的发展/19
1.3小结/23
参考文献/24
第2章高超声速飞行器气动力、热载荷环境设计理论25
2.1概述/25
2.2高超声速飞行器气动载荷设计方法/27
2.2.1高超声速飞行器气动载荷特点/27
2.2.2静载荷/28
2.2.3冲击载荷/32
2.2.4噪声载荷/32
2.2.5振动载荷/32
2.3高超声速飞行器气动热环境设计方法/33
2.3.1工程算法/33
2.3.2数值模拟技术/38
2.3.3局部热环境设计技术/50
2.3.4转捩机制与判据/57
2.3.5壁面催化特性与非平衡流动/61
2.4小结/65
参考文献/65
第3章优选结构与防隔热材料技术67
3.1概述/67
3.2国内外研究情况/68
3.2.1优选结构复合材料/68
3.2.2防热功能复合材料/69
3.2.3隔热材料技术/73
3.3结构与防热材料/81
3.3.1树脂基复合材料/81
3.3.2碳基复合材料/83
3.3.3陶瓷基复合材料/85
3.4高效隔热材料/86
3.4.1纳米气凝胶隔热材料/86
3.4.2陶瓷隔热瓦/88
3.4.3柔性隔热材料/89
3.4.4热透波材料/89
3.5热密封材料微观结构及性能/91
3.6温控材料工艺与实现/92
3.6.1热屏蔽温控材料/92
3.6.2热耗散温控材料/93
3.7小结/95
参考文献/96
第4章高超声速飞行器结构设计97
4.1概述/97
4.1.1飞行器结构的功能/98
4.1.2飞行器结构的分类/98
4.2结构设计方法和设计流程/101
4.2.1设计依据/101
4.2.2设计准则/102
4.2.3设计流程/103
4.2.4设计思想和设计方法/103
4.3结构设计内容/107
4.3.1结构材料选用/108
4.3.2结构构型设计/109
4.4典型结构设计原理和工程实例/109
4.4.1舱段结构设计/109
4.4.2翼面和舵面结构设计/123
4.4.3连接结构设计/126
4.5小结/137
参考文献/137
第5章临近空间飞行器优选材料体系力学分析理论140
5.1概述/140
5.2金属材料强度评价方法/141
5.3高温复合材料的细观结构特征及力学性能/143
5.3.1高温复合材料力学特征/143
5.3.2编织型复合材料的力学特征/145
5.4高温复合材料强度性能与评价准则/150
5.4.1复合材料非线性本构关系/150
5.4.2纤维增强复合材料强度准则/153
5.4.3编织复合材料内部缺陷的力学特性表征/165
5.5结构动强度设计与评价方法/172
5.5.1结构动力学设计原则/173
5.5.2动态载荷对材料属性的影响规律/177
5.5.3热噪声激励下典型结构的低频动响应分析/179
5.5.4高频热噪声作用下的典型结构统计能量分析/183
5.5.5陶瓷基复合材料冲击阻抗及损伤容限/185
5.6高温复合材料力/热/氧耦合环境强度设计与分析技术/193
5.6.1高温复合材料应力氧化机理及数学建模/193
5.6.2热力氧耦合作用下高温复合材料力学特性/204
5.7小结/218
参考文献/219
第6章高超声速环境结构气动弹性设计及分析技术220
6.1概述/220
6.2高超声速气动弹性发展/221
6.2.1高超声速气动弹性试验研究/221
6.2.2高超声速气动弹性理论研究/221
6.3高超声速非定常气动力建模/222
6.3.1气动力近似方法/222
6.3.2基于CFD的高超声速非定常气动力计算方法/227
6.4气动弹性分析方法/237
6.4.1工程方法/239
6.4.2降阶方法/241
6.4.3数值方法/247
6.4.4方法对比/259
6.5气动伺服弹性分析方法/261
6.6热气弹结构动力学特性分析/265
6.6.1热环境下的结构刚度分析/265
6.6.2热环境下的结构振动方程/266
6.6.3热环境对结构动力学特性影响的定性分析/268
6.7风洞颤振试验概述/269
6.8气弹算例分析方法/272
6.8.1复合材料壁板颤振分析方法研究/272
6.8.2临近空间飞行器部件及全弹颤振分析/274
6.9小结/276
参考文献/277
第7章高超声速飞行器防隔热设计技术278
7.1概述/278
7.1.1被动式热防护方案/279
7.1.2半被动式热防护方案/281
7.1.3主动式热防护方案/281
7.2高超声速飞行器防热设计方法与设计流程/283
7.2.1防热设计程序/283
7.2.2设计输入分析和指标分解/284
7.2.3防热试验设计/285
7.3高超声速飞行器隔热设计方法与设计流程/286
7.3.1设计依据/286
7.3.2设计准则/286
7.3.3设计程序/287
7.3.4设计方法/287
7.3.5试验项目/290
7.4高超声速飞行器温控设计方法与设计流程/291
7.4.1温控设计流程/291
7.4.2温控指标确定/296
7.4.3温控设计内容/297
7.4.4温控验证方法/300
7.5小结/302
参考文献/303
第8章高超声速飞行器防隔热与热密封分析理论304
8.1概述/304
8.2碳/碳材料防热机理与性能评价方法/305
8.2.1碳的燃烧反应机理/305
8.2.2碳氧反应的速率控制机理/309
8.2.3碳氧反应的扩散速率控制机理/310
8.3低烧蚀碳/碳材料防热机理与性能评价方法/315
8.3.1氧化膜生成机制及生成条件/315
8.3.2氧化膜气体扩散机制及模拟方法/318
8.3.3氧化膜传热规律及工程等效方法/322
8.3.4氧化膜失效机理及工程预测方法/325
8.3.5典型地面试验工况的仿真分析/326
8.4陶瓷基复合材料防热机理与性能评价方法/338
8.4.1C/SiC烧蚀机理及计算方法/338
8.4.2典型地面试验工况的仿真分析/390
8.5树脂基复合材料防热机理与性能评价方法/396
8.5.1树脂基材料分解机理及计算方法/396
8.5.2典型地面试验工况的仿真分析/417
8.6纳米隔热材料微细观结构特点与传热机理/429
8.6.1纳米隔热材料导热计算方法/431
8.6.2纳米隔热材料辐射特性/439
8.6.3耦合传热模型及计算方法/447
8.7纳米隔热材料宏观传热特性与热物性参数辨识算法/448
8.7.1纳米隔热材料传热的模拟方法/449
8.7.2导热系数参数辨识求解/450
8.7.3辐射参数辨识方法/452
8.8热密封结构作用机理及分析方法/456
8.8.1热密封及多孔隔热材料传热特性分析/456
8.8.2典型缝隙空腔复杂气体流动和传热模式分析/460
8.8.3缝隙流场与腔体固体传热的耦合计算分析/461
8.8.4陶瓷纤维毡类多孔材料中的热量传递模型和计算方法/469
8.8.5填充密封材料的热密封结构的热量传递模型与计算方法/489
8.9小结/491
参考文献/492
第9章试验技术493
9.1概述/493
9.2高超声速飞行器地面试验面临的难点与需求/493
9.2.1热防护试验/493
9.2.2力学试验/495
9.3试验分类及其技术/497
9.3.1气动热试验/499
9.3.2防热（烧蚀）试验/501
9.3.3高温氧化损伤试验/502
9.3.4热结构热匹配试验/502
9.3.5动/静态热密封试验/503
9.3.6隔热温控试验/506
9.3.7热静力复合试验/508
9.3.8热振动复合试验/509
9.3.9热噪声复合试验/511
9.3.10舵结构系列试验/512
9.4试验设施/514
9.4.1高超声速风洞/514
9.4.2长时间射流风洞/521
9.4.3静态试验设备/526
9.5测量技术/532
9.5.1气动热测量测试技术/533
9.5.2防隔热测量测试技术/546
9.5.3应变测量技术/553
9.6小结/571
参考文献/571
第10章结束语573
内容摘要
本书对几十年来美、俄等航天强国高超声速技术发展脉络进行了梳理，对国外各型高超声速飞行器的结构与热防护技术的发展历程进行了总结，结合国内外高超声速飞行器的工程研制经验与教训，分别对高超声速飞行器气动力、热载荷工程设计方法、结构与热防护材料工艺特点与基础性能、结构与热防护系统相关产品的工程设计方法与设计流程、性能评价理论、地面试验设备模拟原理与测量技术进行了详细介绍。
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