气动弹性设计基础（力学）

　　《国防科工委“十五”规划教材：气动弹性设计基础（力学）》介绍了飞行器气动弹性设计的基本原理和基本方法，包括4个主要内容，即气动弹性静力问题、气动弹性动稳定性：颤振、气动伺服弹性稳定性分析以及气动弹性动力响应。除了阐述基本概念和基本理论外，书中还介绍了常用的工程处理方法；对近年来在气动弹性技术上的新进展，也作了简要的介绍。《国防科工委“十五”规划教材：气动弹性设计基础（力学）》为高等航空院校相关专业本科生和研究生的教学用书或参考书，也可供航空工业部门和其他工业部门结构设计人员参考。

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第1章 绪论1.1 气动弹性问题的概述11.2 气动弹性力学发展的历史梗概21.3 气动弹性方框图31.4 气动弹性问题的分类51.4.1 气动弹性的力三角形51.4.2 热气动弹性的力四面体61.4.3 气动伺服弹性问题71.5 飞行器设计与气动弹性设计81.5.1 在飞机设计中的气动弹性设计81.5.2 气动弹性设计在飞机设计中的新进展11思考题12参考文献12第2章 气动弹性静力问题的基本原理和解析方法2.1 气动弹性静力问题的基本原理132.1.1 扭转发散142.1.2 载荷重新分布152.1.3 操纵效率与操纵反效172.1.4 非线性影响222.2 长直机翼的解析方法232.2.1 长直机翼的扭转发散232.2.2 长直机翼的载荷重新分布262.2.3 长直机翼的操纵反效及操纵效率29思考题32参考文献33第3章 气动弹性静力问题的矩阵分析方法3.1 气动力影响系数的矩阵表示343.1.1 马蹄涡系353.1.2 三元机翼的气动力影响系数矩阵363.1.3 气动力影响系数矩阵A的近似求解方法383.2 气动弹性静力问题分析的基本方程413.2.1 大展弦比直机翼静气动弹性基本方程413.2.2 大展弦比后掠机翼静气动弹性基本方程433.2.3 一般翼面静气动弹性基本方程443.3 机翼发散计算与分析453.3.1 机翼发散基本方程453.3.2 机翼发散计算方法463.3.3 带有掠角的机翼发散的特点503.3.4 提高发散动压的设计考虑533.4 机翼载荷重新分布的计算与分析543.4.1 载荷重新分布基本方程543.4.2 载荷重新分布的两种计算情况553.5 副翼操纵效率与反效593.5.1 操纵反效基本方程593.5.2 操纵效率计算方法613.5.3 提高操纵效率的设计考虑62思考题63参考文献63第4章 非定常气动力计算方法4.1 准定常气动力644.1.1 格罗斯曼理论644.1.2 细长体理论684.1.3 气动力导数694.1.4 活塞理论704.2 非定常气动力724.2.1 西奥道生理论724.2.2 亚声速偶极子格网法简述744.2.3 超声速偶极子格网法特点76思考题77参考文献77第5章 颤振的基本概念5.1 颤振概述785.2 颤振的物理本质815.2.1 自激振动815.2.2 机翼弯扭颤振现象825.2.3 机翼副翼颤振现象855.3 简化的颤振理论865.3.1 颤振方程的建立865.3.2 频率重合理论885.3.3 举例895.4 影响颤振速度的因素91思考题93参考文献93第6章 颤振分析基础6.1 应用准定常气动力理论的二元机翼颤振946.2 应用非定常气动力理论的二元机翼颤振996.3 颤振行列式的求解1016.3.1 西奥道生法1016.3.2 Vg法1036.3.3 pk法1066.3.4 关于计及压缩性影响的颤振计算1086.4 二元机翼副翼颤振109思考题112参考文献112第7章 工程颤振分析和设计方法（一）7.1 工程颤振分析的概述1137.2 大展弦比直机翼的运动方程1157.3 大展弦比直机翼的颤振计算——用准定常气动力理论1187.4 大展弦比直机翼的颤振计算——用非定常气动力理论1227.5 大展弦比后掠机翼颤振分析的特点127思考题130参考文献130第8章 工程颤振分析和设计方法（二）8.1 小展弦比机翼的颤振计算1318.1.1 小展弦比机翼的运动方程1318.1.2 用偶极子格网法的颤振计算1338.1.3 应用活塞理论的颤振计算1348.2 尾翼颤振分析的特点1368.2.1 常规的固定尾翼颤振分析1368.2.2 全动水平尾翼的颤振分析1378.2.3 T形尾翼的颤振分析1398.3 操纵面的颤振1398.4 操纵面颤振的防止1428.4.1 操纵面质量平衡1438.4.2 不可逆操纵1458.4.3 操纵面颤振设计概要1468.5 气动弹性设计的程序1468.5.1 气动弹性设计规范1478.5.2 气动弹性设计步骤1488.5.3 有关颤振分析中的试验介绍150思考题153参考文献154第9章 气动弹性动力响应9.1 动力响应概述1559.2 弹性飞机的扰动运动方程1569.3 飞机受到阵风的动力响应1609.3.1 刚硬机翼——应用准定常理论1609.3.2 刚硬机翼——应用非定常理论1629.3.3 弹性机翼——应用非定常理论1669.4 气动弹性抖振1679.4.1 抖振的现象1689.4.2 抖振边界及抖振载荷168思考题170参考文献170第10章 气动伺服弹性（动）稳定性分析10.1 气动伺服弹性概念17210.1.1 气动伺服弹性力学的定义及分类17210.1.2 气动伺服弹性问题的形成17210.1.3 气动伺服弹性的分析与综合17410.2 飞机气动伺服弹性稳定性分析的特点17410.2.1 舵面伺服操纵系统的动力学特性17410.2.2 结构反馈控制回路的动力学特性17510.3 气动伺服弹性运动方程的建立17610.3.1 自由度和运动方程17610.3.2 复阻抗17910.4 气动伺服弹性稳定性分析的频域方法18310.4.1 奈奎斯特图线方法在气动伺服弹性稳定性分析中的应用18310.4.2 传递函数的确定18410.4.3 气动伺服弹性系统稳定裕度的确定18710.4.4 不利耦合的排除18810.4.5 频域方法在多回路气动伺服弹性稳定性分析中的应用19010.5 导弹的气动伺服弹性稳定性分析19410.5.1 自由度选择和运动方程的建立19410.5.2 广义准定常气动力Aq和控制力QΔβ19510.5.3 细长体理论在弹体气动力上的应用197思考题199参考文献199第11章 气动弹性设计的新进展11.1 气动弹性系统的状态空间法20111.1.1 状态变量、状态空间表达式20111.1.2 状态空间法中非定常气动力的拉氏域有理近似20211.1.3 气动弹性系统的状态空间表达式20411.1.4 气动弹性系统稳定性问题的状态空间法20711.2 气动伺服弹性鲁棒稳定性分析的状态空间法20811.2.1 奇异值20911.2.2 基于系统回差矩阵最小奇异值的鲁棒稳定裕度估算20911.2.3 在μ方法下的系统鲁棒稳定裕度21311.3 主动气动弹性机翼设计技术21811.3.1 AAW设计理念——对传统设计思想的突破21811.3.2 AAW技术中的主动控制22011.3.3 颤振主动抑制控制律设计22111.4 复合材料气动弹性剪裁22611.4.1 气动弹性剪裁的概念22711.4.2 气动弹性剪裁的机理22711.4.3 气动弹性剪裁的性能效益22811.4.4 气动弹性综合优化设计232思考题233参考文献234