模型飞机空气动力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[英] 西蒙斯 著，肖治垣，马东立 译

图书标签:

• 模型飞机
• 空气动力学
• 航空模型
• 飞行原理
• 空气动力学原理
• 模型制作
• 航空知识
• 空气动力
• 飞行器
• 模型设计

出版社： 航空工业出版社

ISBN：9787801839527

版次：1

商品编码：10046201

包装：平装

开本：16开

出版时间：2007-06-01

用纸：胶版纸

页数：398

字数：515000

编辑推荐

　　《模型飞机空气动力学》空气动力学本身也是一项十分有意义的研究工作，也给模型飞机这项运动增添了更深层次的迷人魅力。

内容简介

　　本书主要内容是介绍一些可用于模型飞机、直升机和滑翔机的实用的空气动力学理论。
　　任何对模型飞行感兴趣的人如果能很好地理解和掌握飞行器的理论，将会从中受益，从而不会犯一些严重的配平和操纵方面的错误；而那些设计或是制作模型的人则能进一步改善模型。除此之外，空气动力学本身也是一项十分有意义的研究工作，也给模型飞行这项运动增添了更深层次的迷人魅力。
　　一些成功的模型也许是纯粹靠着经验来设计和飞行的。需要指出的是，本书并不是宣称能带来多大的革命，但对于那些以开放包容的心态阅读本书的人来说，总能从中获得一些对模型飞机未来发展有关的新想法。有经验的模型制作者可以从书中了解到一些新内容，另一方面，他们也会发现一些原有观念受到了批评。这在描述和讨论翼型的选择一节中表现尤其明显。模型爱好者和许多发表的著作和文章频繁地采用了一些非常具有误导性的翼型术语，比如：下弧线、平底、半对称和对称等，甚至是“菲利普入口”（这得追溯至1891年Horali0　Phillips的专利）。这样一些词汇会给初学者造成严重的困扰。至少翼型中线的弯度应该和翼型的厚度放在一起描述才容易使读者明白。
　　现在几乎所有的“自由飞”模型的布局和配平采用的都是花哨的不遵循基本原则的设计，这并不是说这些模型就飞得不好，事实证明他们能够飞好。但是，当重心落在机身上错误的位置时，会给为稳定性和安全性所不得不进行的配平造成了不必要的困难。实际上，对于低速飞行的模型来说，如果把重心的位置放在当前一直流行的位置上，在性能上会有一定的损失。这种模型能占上风的原因就是模型爱好者飞得非常有技巧而忽视其内在的毛病。偏爱这种方式配平的人使用了数学公式推导其合理性，但结果证明是错误的。
　　其他的一些误解出现在对配平和稳定性概念的混淆上。这些将在第12章进行详细的论述。
　　本书假定读者是一个模型爱好者，并且知道或者已准备学习一些模型飞机是如何制作、配平和飞行的最基本的原理。同时，书中会反复强调一些基本的原则，而尽量不使用数学知识。在有必要引入数字实例时，可以在附录1中找到，如果对它不是很感兴趣，则完全可以略过这些内容，因为在航模的制作过程中没有必要也不值得去做非常精确的计算。本书涉及的核心算法都可以化为四则运算。如果愿意做更多的工作，许多问题能够借助简单的图解方法或是使用普通的计算器就能得到足够精确的答案。另外使用一些辅助的函数，比如开平方和三角函数（余弦、正弦、正切等），能有助于问题的解决，但这不是本质问题。
　　如今的商业市场中有许多不同的模型飞机应用软件，覆盖了从飞行模拟器到基本的翼型绘制和设计（这些软件有别于那些在大学或者其他的研究机构中由那些专业的空气动力学家们，比如Eppler，Somers，williams，Selig等，所使用．的高度成熟的用于翼型设计的软件程序）。模型制作者们在使用这样一些软件时应该记住一件事，这些软件在开发时所依据的假定未必可靠。错误的理论，所得到的结论也必定错误。如果要计算机得出有意义的结论就必须理解那些隐含的前提。本书提供了使模型爱好者分辨合理以及不合理情况的必要知识。
　　空气动力学家所讨论的理论适用于一般情况，但是不能当成绝对真理。因为任何时候都可能有新发现，有些情况下概率还很大。从另一方面来说，模型空气动力学，就像工程科学的一个分支，必须遵循那些经过实践检验完全可靠的基本原理。多数基本原理在第1章进行了阐述。已经熟悉了这些运动定律的读者可以跳过这些小节，但是在遇到问题之前理解和掌握这些内容还是比较重要的。
　　有关飞行速度接近声速的问题不在本书的考虑范围之内。

目录

第1章　基本原理
1.1　运动定律
1.2　平衡
1.3　加速度、质量和力
1.4　作用力和反作用力
1.5　力的分解
1.6　滑行
1.7　俯冲
1.8　爬升
1.9　盘旋
第2章　影响升力和阻力的因素
2.1　空气的作用和反作用力
2.2　密度
2.3　模型尺寸
2.4　速度
2.5　迎角和配平
2.6　翼型剖面和升力系数
2.7　翼载
2.8　机翼升力系数Cl和翼型升力第数CL
2.9　机翼CL和总CL
2.10　伯努利定理
2.11　升力的来源
2.12　环流和附着涡
2.13　阻力、升阻比
2.14　涡阻力
2.15　翼型阻力
2.16　总阻力
第3章　尺度效应与边界层
3.1　边界层
3.2　雷诺数
3.3　典型平均雷诺数
3.4　边界层雷诺数
3.5　层流边界层
3.6　转捩
3.7　湍流边界层
3.8　层流分离
3.9　分离气泡
第4章　基本的模型性能问题
第5章　减小涡诱导阻力措施之一：展弦比
第6章　减小涡诱导阻力措施之二：机翼平面形状机翼扭转、翼尖形状与翼梢小翼
第7章　翼型之一：弯度
第8章　翼型之二：湍流翼型
第9章　翼型之三：层流翼型
第10章　风洞
第11章　废阻
第12章　配平与稳定性
第13章　操纵
第14章　螺旋奖
第15章　直升机旋翼
附录
跋

前言/序言

《模型飞机空气动力学》 图书简介 本书旨在为广大模型飞机爱好者、遥控模型制作者以及对航空工程原理感兴趣的读者，提供一本深入浅出、理论与实践紧密结合的专业参考书。模型飞机，作为航空技术的微缩载体，其飞行性能的优劣，根本上取决于空气动力学原理的精确应用。本书从最基础的流体力学概念入手，逐步深入到复杂的气流现象和飞行控制，构建了一个完整的模型飞机空气动力学知识体系。 全书内容组织严谨，逻辑清晰，力求在保证科学严谨性的同时，充分考虑到模型制作群体的实际需求。我们避免了过多晦涩难懂的纯数学推导，转而侧重于物理图像的建立和工程实际中的应用指导。 第一部分：基础理论与流体力学基石 本部分是理解模型飞机空气动力学的基础。我们首先回顾了流体静力学和流体力学的基础概念，包括密度、压力、粘性等核心参数的定义及其在低速模型飞行环境中的意义。 1.1 连续介质假设与空气的特性： 详细探讨了在模型飞机飞行高度和速度范围内，空气可以被视为连续介质的合理性。讨论了气温、气压对空气密度和动力粘度的影响，这些因素直接关联到模型的起飞性能和爬升率。 1.2 伯努利原理与流速剖析： 深入阐释了伯努利方程在描述机翼上下表面流速差异时的核心作用。通过图示和实际案例，展示了如何利用该原理来初步估算升力产生的机制。 1.3 粘性流体与边界层理论的入门： 粘性是影响模型飞机效率的关键因素。本书详细介绍了粘性流体对物体表面的影响，特别是边界层的形成、发展与分离。重点分析了湍流与层流的区别，以及它们如何决定模型机翼的阻力特性和失速特性。对于模型设计者而言，理解边界层分离点的位置，是优化机翼后缘设计和防止意外失速的关键。 1.4 相似性原理与雷诺数： 强调了雷诺数（Re）在模型空气动力学中的决定性地位。通过介绍相似性定律，读者可以理解如何在地面测试模型（如风洞测试）的结果，有效地映射到全尺寸飞机或不同尺寸模型上的飞行状态。这对于设计不同比例的模型至关重要。 第二部分：翼型设计与升力特性 翼型（Airfoil）是产生升力的核心部件。本部分集中探讨了不同翼型的特性及其对模型性能的影响。 2.1 翼型几何参数的解析： 全面介绍了翼型的关键几何参数，如弦长、厚度比、弯度（拱度）、前缘半径等。通过具体的翼型族（如NACA系列）的实例分析，说明了这些参数如何相互作用，以达到特定的升阻比要求。 2.2 升力系数与攻角关系（$C_L-alpha$ 曲线）： 这是理解翼型性能的核心图谱。详细分析了攻角（Angle of Attack, AoA）如何影响升力系数的变化趋势，特别是“失速”现象的发生机制。本书提供了针对不同厚度翼型在低雷诺数条件下，其失速临界角的变化规律，这对电动滑翔机和特技飞机的设计具有极强的指导意义。 2.3 阻力系数的构成与优化： 阻力是限制模型飞机速度和续航时间的主要因素。本书将阻力分解为寄生阻力（包括摩擦阻力和压差阻力）和诱导阻力。重点分析了在模型尺寸下，摩擦阻力占比的增加趋势，并提出了诸如光滑表面处理、减小展弦比（在特技机中）或增加展弦比（在滑翔机中）等工程优化手段。 2.4 翼平面形状的影响： 从二维翼型分析过渡到三维机翼。深入探讨了机翼的平面形状——包括后掠角、梯形、椭圆和三角翼——对诱导阻力、侧滑特性和高迎角性能的影响。 第三部分：整体空气动力学分析与稳定性 模型飞机作为一个整体，其气动性能由机翼、机身、尾翼等所有部件共同决定。本部分关注部件间的相互作用和飞行稳定性。 3.1 诱导阻力与翼尖涡流控制： 详细阐述了诱导阻力产生的物理根源——翼尖涡流。并介绍了翼梢小翼（Winglets）在大型飞机上的应用原理，以及在模型设计中，如何通过合理选择展弦比和使用翼尖导流片来减轻诱导阻力对滑翔效率的影响。 3.2 机身、尾翼的贡献与干扰： 分析了机身和起落架对整体阻力的增加作用。重点讨论了水平尾翼和垂直尾翼作为稳定和控制舵面的空气动力学功能。解释了尾翼在不同俯仰角下产生的气流“遮蔽效应”（Upwash/Downwash）对主翼性能的微小但重要的修正作用。 3.3 静力学稳定性与控制力矩： 这是确保模型能够稳定飞行的核心。详细定义了俯仰静力矩、偏航静力矩和滚转静力矩。本书重点介绍了“静稳裕度”的概念，即重心（CG）与静力矩焦点（Neutral Point, NP）之间的相对位置，如何决定了模型的固有稳定倾向。通过计算，指导读者确定安全的重心范围，避免飞机在空中出现难以控制的振荡。 3.4 操纵面效率与控制力矩的产生： 探讨了副翼、升降舵和方向舵的工作原理。分析了这些控制面在不同速度和攻角下产生的力矩系数，以及如何通过调整舵面偏转角和力臂长度来匹配模型的飞行特性要求（例如，特技机需要更大的升降舵力矩）。 第四部分：特殊飞行状态与低雷诺数效应 模型飞机，尤其是小型电动模型和室内模型，往往在极低的雷诺数下运行，这使得它们的空气动力学特性与全尺寸飞机大相径庭。 4.1 低雷诺数下的边界层行为： 在Re数低于数万时，边界层极易发生提前并完全转变为湍流，导致翼型阻力急剧增加，升力系数的拐点变得不那么尖锐。本书提供了针对此类情况的翼型选择指导。 4.2 螺旋桨/涵道风扇的空气动力学： 详细分析了螺旋桨作为推力来源的空气动力学基础。介绍了桨叶的几何形状（桨距角、展弦比）如何影响其推力系数和效率。探讨了在不同进气速度下，涵道风扇的推力特性与传统螺旋桨的差异。 4.3 慢速与高攻角飞行现象： 针对滑翔机和垂直起降（VTOL）模型，分析了在高攻角、低速状态下的气流特性，包括如何通过优化机翼前缘设计来延迟失速，以及对“涡流升力”（Vortex Lift）在后掠翼模型上的初步认识。 本书配有大量工程图表和直观的物理示意图，旨在成为模型飞机设计师和高级爱好者案头不可或缺的工具书，帮助他们从“照着图纸做”升级到“理解原理并进行创新设计”。通过系统学习本书内容，读者将能够设计出性能更优、操控更精准的飞行模型。

评分☆☆☆☆☆

如果说有什么让我觉得惊喜，那就是作者在“控制系统与气动耦合”这一块的论述。在许多模型制作论坛上，大家热衷于讨论如何调教舵机反应速度，如何优化PID参数，但很少有人能把这些电子控制与飞机的实际空气动力特性结合起来讨论。这本书恰恰填补了这个空白。它不仅解释了舵面偏转产生的气动力矩，还讨论了由于机身柔性、甚至是机翼微小扭曲对控制响应延迟的影响，这才是真正决定高性能模型飞行品质的关键所在。书中甚至提供了一些实用的工具和公式，用于预估在高速俯冲或大G转弯时，由于气动载荷导致的结构变形如何反过来影响控制输入的效果。这让我意识到，一个优秀的模型不仅仅是结构的堆砌，更是一个复杂的、气动和控制相互作用的动态系统。读完这一部分，我立刻回去重新审视了我那架固定翼机的配重和舵面行程设置。

评分☆☆☆☆☆

总的来说，这本书带给我的不仅仅是知识的增加，更是一种思维模式的转变。它让我从一个单纯的“组装者”和“操作者”，开始向一个“气动工程师”的角度去看待我的模型。我开始更关注材料的刚度对气动外形保持能力的影响，更重视不同速度下翼型厚度和弯度的微小变化带来的性能差异。它不仅涵盖了传统固定翼的空气动力学精髓，对旋翼类模型的失速环流与诱导速度计算也有独到的见解，虽然这方面内容相对精简，但其提供的基础框架足以让人举一反三。这本书绝对不是一本用来速读的消遣读物，它需要你带着图尺、计算器和你的模型，反复研读、实践，每一次翻开，都能从那些看似复杂的图表中，挖掘出新的、能让你的模型飞得更出色、更可靠的秘密。

评分☆☆☆☆☆

这本书，老实说，拿到手的时候我还有点怀疑。我之前对这个领域的研究大多停留在一些基础的入门级教材上，那种讲讲升力、阻力、如何计算重心位置的，说实话，有点枯燥，而且很多实用的技巧和深入的理论总是含糊其辞，让你总感觉隔着一层纱。但是《模型飞机空气动力学》这本书，给我的感觉完全不同。它就像一个经验丰富的老飞手，坐在你身边，手把手地教你如何把那些复杂的空气动力学原理，真正应用到你手里的每一个舵面调整、每一个翼型选择上。比如，它对层流和湍流边界层在模型翼型上的影响分析，简直是细致入微，完全不是那种教科书上简短的一句带过。书中大量的图表和实例，让我这个业余爱好者都能清晰地理解，为什么在特定速度区间，某个翼型设计比另一个更有效率，以及如何通过微调翼尖小翼来改善低速下的滚转特性。那种感觉，就像突然间，我理解了飞机是如何“呼吸”的，而不是仅仅知道它需要空气才能飞起来。我尤其欣赏它对不同比例效应的讨论，这对我们制作和试飞不同尺寸的模型时，修正计算模型至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排，真的体现了作者对教学逻辑的深刻理解。它不是按照传统的物理学分支来组织内容的，而是紧密围绕着“如何造出一架能飞得好、飞得稳的模型”这条主线展开的。我记得我花了很大篇幅研究了关于“失速特性”那一章。很多教材会告诉你失速点在哪里，但这本书深入探讨了不同机翼后缘襟翼角度、不同的迎角设置对失速过程中气流分离的精细影响，以及如何通过巧妙的布局来“软化”失速过程，让模型在接近失速时依然能保持一定的可控性。这对于我这种经常尝试一些高难度机动动作的玩家来说，简直是救命稻草。更不用说它对“力矩平衡”的讨论了，那种将静力学平衡、气动弹性变形和控制面的反作用力结合起来的分析方法，其深度远超我预期的模型类书籍范畴，更像是航空工程专业的深度教材，但语言却平易近人，没有让人望而却步。

评分☆☆☆☆☆

阅读过程中，我发现作者的行文风格极其务实，几乎没有冗余的理论推导，所有的公式和模型都指向一个目的：解决实际问题。比如，关于“风洞测试与CFD模拟的互补性”那一部分，作者非常坦诚地指出了业余条件下，如何用一些非常简易的、基于皮托管测速的方法来对CFD模拟的结果进行初步校核，而不是盲目相信计算机得出的数字。这种对“如何在资源有限的情况下达到最佳工程实践”的关注，正是模型制作者最需要的智慧。它不会让你觉得高不可攀，反而激励你去动手验证。我特别喜欢他对“地面效应”处理的章节，详尽地分析了不同着陆速度下，如何利用气垫效应来减轻着陆冲击，这在处理一些大翼展滑翔机时尤其重要，避免了因为着陆姿态不佳而损伤结构。

评分☆☆☆☆☆

物流超给力 西部边远地区也能很快送到 书的质量也不错

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容很好。

评分☆☆☆☆☆

可以的，知识丰富

评分☆☆☆☆☆

书的内容很不错，对我有很大帮助。

评分☆☆☆☆☆

好可以吧！不错不错

评分☆☆☆☆☆

牛

评分☆☆☆☆☆

不错

评分☆☆☆☆☆

包装的很好，速度很快

评分☆☆☆☆☆

很好