模型飛機空氣動力學 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[英] 西濛斯 著，肖治垣，馬東立 譯

圖書標籤:

• 模型飛機
• 空氣動力學
• 航空模型
• 飛行原理
• 空氣動力學原理
• 模型製作
• 航空知識
• 空氣動力
• 飛行器
• 模型設計

齣版社： 航空工業齣版社

ISBN：9787801839527

版次：1

商品編碼：10046201

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2007-06-01

用紙：膠版紙

頁數：398

字數：515000

編輯推薦

　　《模型飛機空氣動力學》空氣動力學本身也是一項十分有意義的研究工作，也給模型飛機這項運動增添瞭更深層次的迷人魅力。

內容簡介

　　本書主要內容是介紹一些可用於模型飛機、直升機和滑翔機的實用的空氣動力學理論。
　　任何對模型飛行感興趣的人如果能很好地理解和掌握飛行器的理論，將會從中受益，從而不會犯一些嚴重的配平和操縱方麵的錯誤；而那些設計或是製作模型的人則能進一步改善模型。除此之外，空氣動力學本身也是一項十分有意義的研究工作，也給模型飛行這項運動增添瞭更深層次的迷人魅力。
　　一些成功的模型也許是純粹靠著經驗來設計和飛行的。需要指齣的是，本書並不是宣稱能帶來多大的革命，但對於那些以開放包容的心態閱讀本書的人來說，總能從中獲得一些對模型飛機未來發展有關的新想法。有經驗的模型製作者可以從書中瞭解到一些新內容，另一方麵，他們也會發現一些原有觀念受到瞭批評。這在描述和討論翼型的選擇一節中錶現尤其明顯。模型愛好者和許多發錶的著作和文章頻繁地采用瞭一些非常具有誤導性的翼型術語，比如：下弧綫、平底、半對稱和對稱等，甚至是“菲利普入口”（這得追溯至1891年Horali0　Phillips的專利）。這樣一些詞匯會給初學者造成嚴重的睏擾。至少翼型中綫的彎度應該和翼型的厚度放在一起描述纔容易使讀者明白。
　　現在幾乎所有的“自由飛”模型的布局和配平采用的都是花哨的不遵循基本原則的設計，這並不是說這些模型就飛得不好，事實證明他們能夠飛好。但是，當重心落在機身上錯誤的位置時，會給為穩定性和安全性所不得不進行的配平造成瞭不必要的睏難。實際上，對於低速飛行的模型來說，如果把重心的位置放在當前一直流行的位置上，在性能上會有一定的損失。這種模型能占上風的原因就是模型愛好者飛得非常有技巧而忽視其內在的毛病。偏愛這種方式配平的人使用瞭數學公式推導其閤理性，但結果證明是錯誤的。
　　其他的一些誤解齣現在對配平和穩定性概念的混淆上。這些將在第12章進行詳細的論述。
　　本書假定讀者是一個模型愛好者，並且知道或者已準備學習一些模型飛機是如何製作、配平和飛行的最基本的原理。同時，書中會反復強調一些基本的原則，而盡量不使用數學知識。在有必要引入數字實例時，可以在附錄1中找到，如果對它不是很感興趣，則完全可以略過這些內容，因為在航模的製作過程中沒有必要也不值得去做非常精確的計算。本書涉及的核心算法都可以化為四則運算。如果願意做更多的工作，許多問題能夠藉助簡單的圖解方法或是使用普通的計算器就能得到足夠精確的答案。另外使用一些輔助的函數，比如開平方和三角函數（餘弦、正弦、正切等），能有助於問題的解決，但這不是本質問題。
　　如今的商業市場中有許多不同的模型飛機應用軟件，覆蓋瞭從飛行模擬器到基本的翼型繪製和設計（這些軟件有彆於那些在大學或者其他的研究機構中由那些專業的空氣動力學傢們，比如Eppler，Somers，williams，Selig等，所使用．的高度成熟的用於翼型設計的軟件程序）。模型製作者們在使用這樣一些軟件時應該記住一件事，這些軟件在開發時所依據的假定未必可靠。錯誤的理論，所得到的結論也必定錯誤。如果要計算機得齣有意義的結論就必須理解那些隱含的前提。本書提供瞭使模型愛好者分辨閤理以及不閤理情況的必要知識。
　　空氣動力學傢所討論的理論適用於一般情況，但是不能當成絕對真理。因為任何時候都可能有新發現，有些情況下概率還很大。從另一方麵來說，模型空氣動力學，就像工程科學的一個分支，必須遵循那些經過實踐檢驗完全可靠的基本原理。多數基本原理在第1章進行瞭闡述。已經熟悉瞭這些運動定律的讀者可以跳過這些小節，但是在遇到問題之前理解和掌握這些內容還是比較重要的。
　　有關飛行速度接近聲速的問題不在本書的考慮範圍之內。

目錄

第1章　基本原理
1.1　運動定律
1.2　平衡
1.3　加速度、質量和力
1.4　作用力和反作用力
1.5　力的分解
1.6　滑行
1.7　俯衝
1.8　爬升
1.9　盤鏇
第2章　影響升力和阻力的因素
2.1　空氣的作用和反作用力
2.2　密度
2.3　模型尺寸
2.4　速度
2.5　迎角和配平
2.6　翼型剖麵和升力係數
2.7　翼載
2.8　機翼升力係數Cl和翼型升力第數CL
2.9　機翼CL和總CL
2.10　伯努利定理
2.11　升力的來源
2.12　環流和附著渦
2.13　阻力、升阻比
2.14　渦阻力
2.15　翼型阻力
2.16　總阻力
第3章　尺度效應與邊界層
3.1　邊界層
3.2　雷諾數
3.3　典型平均雷諾數
3.4　邊界層雷諾數
3.5　層流邊界層
3.6　轉捩
3.7　湍流邊界層
3.8　層流分離
3.9　分離氣泡
第4章　基本的模型性能問題
第5章　減小渦誘導阻力措施之一：展弦比
第6章　減小渦誘導阻力措施之二：機翼平麵形狀機翼扭轉、翼尖形狀與翼梢小翼
第7章　翼型之一：彎度
第8章　翼型之二：湍流翼型
第9章　翼型之三：層流翼型
第10章　風洞
第11章　廢阻
第12章　配平與穩定性
第13章　操縱
第14章　螺鏇奬
第15章　直升機鏇翼
附錄
跋

前言/序言

《模型飛機空氣動力學》 圖書簡介 本書旨在為廣大模型飛機愛好者、遙控模型製作者以及對航空工程原理感興趣的讀者，提供一本深入淺齣、理論與實踐緊密結閤的專業參考書。模型飛機，作為航空技術的微縮載體，其飛行性能的優劣，根本上取決於空氣動力學原理的精確應用。本書從最基礎的流體力學概念入手，逐步深入到復雜的氣流現象和飛行控製，構建瞭一個完整的模型飛機空氣動力學知識體係。 全書內容組織嚴謹，邏輯清晰，力求在保證科學嚴謹性的同時，充分考慮到模型製作群體的實際需求。我們避免瞭過多晦澀難懂的純數學推導，轉而側重於物理圖像的建立和工程實際中的應用指導。 第一部分：基礎理論與流體力學基石 本部分是理解模型飛機空氣動力學的基礎。我們首先迴顧瞭流體靜力學和流體力學的基礎概念，包括密度、壓力、粘性等核心參數的定義及其在低速模型飛行環境中的意義。 1.1 連續介質假設與空氣的特性： 詳細探討瞭在模型飛機飛行高度和速度範圍內，空氣可以被視為連續介質的閤理性。討論瞭氣溫、氣壓對空氣密度和動力粘度的影響，這些因素直接關聯到模型的起飛性能和爬升率。 1.2 伯努利原理與流速剖析： 深入闡釋瞭伯努利方程在描述機翼上下錶麵流速差異時的核心作用。通過圖示和實際案例，展示瞭如何利用該原理來初步估算升力産生的機製。 1.3 粘性流體與邊界層理論的入門： 粘性是影響模型飛機效率的關鍵因素。本書詳細介紹瞭粘性流體對物體錶麵的影響，特彆是邊界層的形成、發展與分離。重點分析瞭湍流與層流的區彆，以及它們如何決定模型機翼的阻力特性和失速特性。對於模型設計者而言，理解邊界層分離點的位置，是優化機翼後緣設計和防止意外失速的關鍵。 1.4 相似性原理與雷諾數： 強調瞭雷諾數（Re）在模型空氣動力學中的決定性地位。通過介紹相似性定律，讀者可以理解如何在地麵測試模型（如風洞測試）的結果，有效地映射到全尺寸飛機或不同尺寸模型上的飛行狀態。這對於設計不同比例的模型至關重要。 第二部分：翼型設計與升力特性 翼型（Airfoil）是産生升力的核心部件。本部分集中探討瞭不同翼型的特性及其對模型性能的影響。 2.1 翼型幾何參數的解析： 全麵介紹瞭翼型的關鍵幾何參數，如弦長、厚度比、彎度（拱度）、前緣半徑等。通過具體的翼型族（如NACA係列）的實例分析，說明瞭這些參數如何相互作用，以達到特定的升阻比要求。 2.2 升力係數與攻角關係（$C_L-alpha$ 麯綫）： 這是理解翼型性能的核心圖譜。詳細分析瞭攻角（Angle of Attack, AoA）如何影響升力係數的變化趨勢，特彆是“失速”現象的發生機製。本書提供瞭針對不同厚度翼型在低雷諾數條件下，其失速臨界角的變化規律，這對電動滑翔機和特技飛機的設計具有極強的指導意義。 2.3 阻力係數的構成與優化： 阻力是限製模型飛機速度和續航時間的主要因素。本書將阻力分解為寄生阻力（包括摩擦阻力和壓差阻力）和誘導阻力。重點分析瞭在模型尺寸下，摩擦阻力占比的增加趨勢，並提齣瞭諸如光滑錶麵處理、減小展弦比（在特技機中）或增加展弦比（在滑翔機中）等工程優化手段。 2.4 翼平麵形狀的影響： 從二維翼型分析過渡到三維機翼。深入探討瞭機翼的平麵形狀——包括後掠角、梯形、橢圓和三角翼——對誘導阻力、側滑特性和高迎角性能的影響。 第三部分：整體空氣動力學分析與穩定性 模型飛機作為一個整體，其氣動性能由機翼、機身、尾翼等所有部件共同決定。本部分關注部件間的相互作用和飛行穩定性。 3.1 誘導阻力與翼尖渦流控製： 詳細闡述瞭誘導阻力産生的物理根源——翼尖渦流。並介紹瞭翼梢小翼（Winglets）在大型飛機上的應用原理，以及在模型設計中，如何通過閤理選擇展弦比和使用翼尖導流片來減輕誘導阻力對滑翔效率的影響。 3.2 機身、尾翼的貢獻與乾擾： 分析瞭機身和起落架對整體阻力的增加作用。重點討論瞭水平尾翼和垂直尾翼作為穩定和控製舵麵的空氣動力學功能。解釋瞭尾翼在不同俯仰角下産生的氣流“遮蔽效應”（Upwash/Downwash）對主翼性能的微小但重要的修正作用。 3.3 靜力學穩定性與控製力矩： 這是確保模型能夠穩定飛行的核心。詳細定義瞭俯仰靜力矩、偏航靜力矩和滾轉靜力矩。本書重點介紹瞭“靜穩裕度”的概念，即重心（CG）與靜力矩焦點（Neutral Point, NP）之間的相對位置，如何決定瞭模型的固有穩定傾嚮。通過計算，指導讀者確定安全的重心範圍，避免飛機在空中齣現難以控製的振蕩。 3.4 操縱麵效率與控製力矩的産生： 探討瞭副翼、升降舵和方嚮舵的工作原理。分析瞭這些控製麵在不同速度和攻角下産生的力矩係數，以及如何通過調整舵麵偏轉角和力臂長度來匹配模型的飛行特性要求（例如，特技機需要更大的升降舵力矩）。 第四部分：特殊飛行狀態與低雷諾數效應 模型飛機，尤其是小型電動模型和室內模型，往往在極低的雷諾數下運行，這使得它們的空氣動力學特性與全尺寸飛機大相徑庭。 4.1 低雷諾數下的邊界層行為： 在Re數低於數萬時，邊界層極易發生提前並完全轉變為湍流，導緻翼型阻力急劇增加，升力係數的拐點變得不那麼尖銳。本書提供瞭針對此類情況的翼型選擇指導。 4.2 螺鏇槳/涵道風扇的空氣動力學： 詳細分析瞭螺鏇槳作為推力來源的空氣動力學基礎。介紹瞭槳葉的幾何形狀（槳距角、展弦比）如何影響其推力係數和效率。探討瞭在不同進氣速度下，涵道風扇的推力特性與傳統螺鏇槳的差異。 4.3 慢速與高攻角飛行現象： 針對滑翔機和垂直起降（VTOL）模型，分析瞭在高攻角、低速狀態下的氣流特性，包括如何通過優化機翼前緣設計來延遲失速，以及對“渦流升力”（Vortex Lift）在後掠翼模型上的初步認識。 本書配有大量工程圖錶和直觀的物理示意圖，旨在成為模型飛機設計師和高級愛好者案頭不可或缺的工具書，幫助他們從“照著圖紙做”升級到“理解原理並進行創新設計”。通過係統學習本書內容，讀者將能夠設計齣性能更優、操控更精準的飛行模型。

評分☆☆☆☆☆

如果說有什麼讓我覺得驚喜，那就是作者在“控製係統與氣動耦閤”這一塊的論述。在許多模型製作論壇上，大傢熱衷於討論如何調教舵機反應速度，如何優化PID參數，但很少有人能把這些電子控製與飛機的實際空氣動力特性結閤起來討論。這本書恰恰填補瞭這個空白。它不僅解釋瞭舵麵偏轉産生的氣動力矩，還討論瞭由於機身柔性、甚至是機翼微小扭麯對控製響應延遲的影響，這纔是真正決定高性能模型飛行品質的關鍵所在。書中甚至提供瞭一些實用的工具和公式，用於預估在高速俯衝或大G轉彎時，由於氣動載荷導緻的結構變形如何反過來影響控製輸入的效果。這讓我意識到，一個優秀的模型不僅僅是結構的堆砌，更是一個復雜的、氣動和控製相互作用的動態係統。讀完這一部分，我立刻迴去重新審視瞭我那架固定翼機的配重和舵麵行程設置。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排，真的體現瞭作者對教學邏輯的深刻理解。它不是按照傳統的物理學分支來組織內容的，而是緊密圍繞著“如何造齣一架能飛得好、飛得穩的模型”這條主綫展開的。我記得我花瞭很大篇幅研究瞭關於“失速特性”那一章。很多教材會告訴你失速點在哪裏，但這本書深入探討瞭不同機翼後緣襟翼角度、不同的迎角設置對失速過程中氣流分離的精細影響，以及如何通過巧妙的布局來“軟化”失速過程，讓模型在接近失速時依然能保持一定的可控性。這對於我這種經常嘗試一些高難度機動動作的玩傢來說，簡直是救命稻草。更不用說它對“力矩平衡”的討論瞭，那種將靜力學平衡、氣動彈性變形和控製麵的反作用力結閤起來的分析方法，其深度遠超我預期的模型類書籍範疇，更像是航空工程專業的深度教材，但語言卻平易近人，沒有讓人望而卻步。

評分☆☆☆☆☆

總的來說，這本書帶給我的不僅僅是知識的增加，更是一種思維模式的轉變。它讓我從一個單純的“組裝者”和“操作者”，開始嚮一個“氣動工程師”的角度去看待我的模型。我開始更關注材料的剛度對氣動外形保持能力的影響，更重視不同速度下翼型厚度和彎度的微小變化帶來的性能差異。它不僅涵蓋瞭傳統固定翼的空氣動力學精髓，對鏇翼類模型的失速環流與誘導速度計算也有獨到的見解，雖然這方麵內容相對精簡，但其提供的基礎框架足以讓人舉一反三。這本書絕對不是一本用來速讀的消遣讀物，它需要你帶著圖尺、計算器和你的模型，反復研讀、實踐，每一次翻開，都能從那些看似復雜的圖錶中，挖掘齣新的、能讓你的模型飛得更齣色、更可靠的秘密。

評分☆☆☆☆☆

這本書，老實說，拿到手的時候我還有點懷疑。我之前對這個領域的研究大多停留在一些基礎的入門級教材上，那種講講升力、阻力、如何計算重心位置的，說實話，有點枯燥，而且很多實用的技巧和深入的理論總是含糊其辭，讓你總感覺隔著一層紗。但是《模型飛機空氣動力學》這本書，給我的感覺完全不同。它就像一個經驗豐富的老飛手，坐在你身邊，手把手地教你如何把那些復雜的空氣動力學原理，真正應用到你手裏的每一個舵麵調整、每一個翼型選擇上。比如，它對層流和湍流邊界層在模型翼型上的影響分析，簡直是細緻入微，完全不是那種教科書上簡短的一句帶過。書中大量的圖錶和實例，讓我這個業餘愛好者都能清晰地理解，為什麼在特定速度區間，某個翼型設計比另一個更有效率，以及如何通過微調翼尖小翼來改善低速下的滾轉特性。那種感覺，就像突然間，我理解瞭飛機是如何“呼吸”的，而不是僅僅知道它需要空氣纔能飛起來。我尤其欣賞它對不同比例效應的討論，這對我們製作和試飛不同尺寸的模型時，修正計算模型至關重要。

評分☆☆☆☆☆

閱讀過程中，我發現作者的行文風格極其務實，幾乎沒有冗餘的理論推導，所有的公式和模型都指嚮一個目的：解決實際問題。比如，關於“風洞測試與CFD模擬的互補性”那一部分，作者非常坦誠地指齣瞭業餘條件下，如何用一些非常簡易的、基於皮托管測速的方法來對CFD模擬的結果進行初步校核，而不是盲目相信計算機得齣的數字。這種對“如何在資源有限的情況下達到最佳工程實踐”的關注，正是模型製作者最需要的智慧。它不會讓你覺得高不可攀，反而激勵你去動手驗證。我特彆喜歡他對“地麵效應”處理的章節，詳盡地分析瞭不同著陸速度下，如何利用氣墊效應來減輕著陸衝擊，這在處理一些大翼展滑翔機時尤其重要，避免瞭因為著陸姿態不佳而損傷結構。

評分☆☆☆☆☆

666666666

評分☆☆☆☆☆

很好。。。。。。。。。。。。。

評分☆☆☆☆☆

貨真價實

評分☆☆☆☆☆

一傢之言，信口說說

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容很好。

評分☆☆☆☆☆

哥哥哥哥哥哥好懷念過哥哥好很好

評分☆☆☆☆☆

講解的很詳細印刷的圖片也還可以的

評分☆☆☆☆☆

好

評分☆☆☆☆☆

不錯，物流神速！