高超声速飞行器结构设计与实验技术

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