气动布局是承载各类先进飞行器的外形载体，其优劣直接影响飞行器的总体性能。高超声速飞行是当前技术发展的前沿和热点，其气动外形究竟应该如何设计，应建立哪些设计理论及方法，成为高超声速空气动力研究者亟待回答的问题。虽然国内外科研工作者对高超声速气动布局技术的研究历史久远，研究成果众多，但还缺少一本为读者系统介绍从外流到内流、再到内外流一体化、然后到机体推进一体化的高超声速气动布局设计技术的书籍。本书针对以上需求，将作者开展的与高超声速气动布局相关的研究工作进行梳理和总结，希望能抛砖引玉，传承和推动学术的发展。

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1996.09-2000.07 国防科技大学 空气动力学 本科 2000.09-2002.12 国防科技大学 空气动力学 硕士 2003.06-2007.06 中国空气动力研究与发展中心 空气动力学 博士2008.03-2010.03 西北工业大学 航空宇航 博士后 2010.03-2014.10 中国空气动力研究与发展中心 飞行器设计 副研究员 2014.10-2015.10 英国巴斯大学 空气动力学 访问学者 2015.10-2018.12 中国空气动力研究与发展中心 飞行器设计 副研究员 2018.12-2020.06 中国空气动力研究与发展中心 飞行器设计 研究员 2020.06- 中国空气动力研究与发展中心 飞行器设计 研究员高超声速空气动力学1. "Design and Analysis of Osculating General Curved Cone Wave rider" 《Aircraft engineering and aerospace technology》，第一作者，2017.12，SCI 000414979600006 2. "Point Vortex Model of Deflected Wakes of Oscillating Airfoils" 《AIAA Journal》，第一作者，2016.11，SCI 000386858800026 3. "Design methodology and experimental study of an innovative integrated waverider forebody inlet"《Chinese Journal of Aeronautics》，第一作者，2016.12，SCI 000393113300012 4. "曲外锥乘波体进气道实用构型设计和性能分析"《航空学报》2017.6, 第一作者 5. "曲外锥乘波体进气道的一体化设计和性能分析" 《推进技术》，第一作者

目录
丛书序
前言
第1章 绪论1
1.1 高超飞行器的分类/1
1.2 高超声速气动布局的需求/4
1.2.1 可用高升阻比的需求/4
1.2.2 机体推进一体化的需求/4
1.2.3 宽域高性能的需求/5
1.3 本书的构架/6
参考文献/8
第2章 高超声速流动的空间推进求解9
2.1 多组分化学反应NS方程组/9
2.1.1 直角坐标系下的多组分化学反应NS方程组/9
2.1.2 控制方程的无量纲化及坐标变换/12
2.2 多组分化学反应抛物化NS方程组/14
2.3 抛物化NS方程组的伪时间迭代推进求解/18
2.3.1 推进面上的伪时间迭代方法/19
2.3.2 抛物化NS方程组的空间离散方法/20
2.3.3 空间推进步长的选取方法/21
2.4 空间推进方法验证确认/21
2.4.1 空间推进求解超声速层流流动的验证与分析/21
2.4.2 空间推进求解超声速湍流流动的验证与分析/26
2.5 本章小结/28
参考文献/29
第3章 最小阻力旋成体构型313.1流函数/31
3.2 气动阻力/33
3.2.1 封闭体气动阻力/33
3.2.2 前体/34
3.2.3 管状前体/34
3.3 最小阻力封闭体/35
3.3.1 给定长度和体积/38
3.3.2 给定长度和中间点/39
3.4 最小阻力前体/40
3.4.1 子午线和阻力系数/42
3.4.2 给定长度和直径/43
3.4.3 冯？卡门曲线/44
3.5 最小阻力管状前体/46
3.5.1 子午线和阻力系数/47
3.5.2 给定长度和直径/48
3.6 数值优化最小阻力旋成体/49
3.6.1 优化流程构建/50
3.6.2 优化流程测试/52
3.6.3 不同马赫数的优化结果/53
3.6.4 不同长细比的优化结果/56
3.7 本章小结/59
参考文献/60
第4章 密切直激波乘波体63
4.1 直锥乘波体/64
4.1.1 直锥流场求解/64
4.1.2 直锥乘波流面追踪/68
4.2 密切锥乘波体/70
4.2.1 密切锥乘波体的设计/70
4.2.2 密切锥乘波体的验证/73
4.3 密切内锥乘波体/74
4.3.1 流线追踪内锥基准流场/75
4.3.2 密切内锥乘波体设计/76
4.3.3 密切内锥乘波体流动分析/78
4.4 密切曲面锥乘波体/80
4.4.1 密切曲面锥乘波体的设计方法/81
4.4.2 曲面锥的特征线设计/82
4.4.3 密切曲面锥乘波体设计分析/84
4.4.4 密切曲面锥乘波体和密切锥乘波体的比较/88
4.5 本章小结/91
参考文献/91
第5章 密切最小阻力锥乘波体93
5.1 超声速二元等熵流场的特征线求解/93
5.1.1 内点单元过程/94
5.1.2 直接壁面点单元过程/97
5.1.3 激波点单元过程/98
5.2 最小阻力锥乘波体设计/99
5.2.1 最小阻力锥流场的特征线求解/99
5.2.2 密切最小阻力锥乘波体设计/102
5.3 密切乘波体的优化对比/106
5.3.1乘波体设计状态气动性能评估/106
5.3.2乘波体容积系数的计算/109
5.3.3 乘波体优化流程/110
5.3.4不同底部压力对优化结果的影响/111
5.3.5 乘波体的对比优化/113
5.4 本章小结/115
参考文献/116
第6章 高超声速二元进气道设计117
6.1 可控消波二元高超声速进气道流场结构/117
6.2 等熵无旋特征线控制方程/119
6.3 特征线控制方程的数值求解/122
6.3.1 流场内点求解过程/122
6.3.2 壁面点的求解/123
6.3.3 流场中激波点的求解/124
6.3.4 壁面激波点的求解/125
6.4 可控消波二元进气道特征线设计过程/126
6.5 可控消波二元进气道的设计应用/132
6.5.1 可控消波二维进气道特征线设计/132
6.5.2 可控消波二维进气道黏性边界层修正/134
6.5.3 前缘钝度对进气道性能的影响/137
6.6 本章小结/139
参考文献/139
第7章 三维内转式高超声速进气道140
7.1 三维内转式进气道的基准流场/141
7.1.1 Busemann进气道/141
7.1.2 轴对称等熵逆置喷管流场/144
7.1.3 可控消波内转式基准流场/150
7.1.4 圆形出口内转式进气道设计示例/153
7.2 微修型方转圆进气道的设计评估/155
7.2.1 圆形出口截面内收缩进气道的设计/155
7.2.2 方形入口截面内收缩进气道的设计/156
7.2.3 方转圆进气道的曲面融合设计/156
7.2.4 方转圆进气道的性能分析/158
7.3 微修型异型转圆形进气道设计/160
7.3.1 内收缩基准流场/160
7.3.2 改进的微修型设计方法/160
7.3.3 类水滴进气道设计分析/162
7.4 类水滴进气道试验研究/163
7.4.1 试验概况/163
7.4.2 进气道通流特性/164
7.4.3 进气道抗反压特性/165
7.5 本章小结/167
参考文献/167
第8章 一体化曲外锥乘波前体进气道170
8.1 曲外锥乘波前体进气道设计方法及性能分析/171
8.1.1 可控消波一体化曲外锥基准流场/171
8.1.2 一体化曲外锥乘波前体进气道设计/171
8.1.3 理论构型性能分析/173
8.2 曲外锥乘波前体进气道修型设计与仿真分析/177
8.2.1 几何修型设计/177
8.2.2 几何修型对性能影响分析/177
8.2.3 宽流动参数的几何修型构型性能/180
8.3 一体化曲外锥乘波前体进气道试验研究/184
8.3.1 试验系统介绍/184
8.3.2 流量捕获特性/186
8.3.3 自起动特性/189
8.3.4 抗反压性能/192
8.3.5 侧滑角对性能的影响/193
8.3.6 试验和仿真计算的对比验证/195
8.3.7 马赫数4和6通流状态下的性能分析/197
8.4 本章小结/198
参考文献/199
第9章 一体化曲内锥乘波前体进气道201
9.1 密切曲内锥乘波前体进气道设计分析/202
9.1.1 一体化曲内锥基准流场设计分析/202
9.1.2 OICCWI设计/204
9.1.3 OICCWI性能仿真分析/205
9.2 理论构型试验研究/210
9.2.1 试验基本情况/210
9.2.2 OICCWI通流特性测试及数值仿真对比/211
9.2.3 OICCWI边界层修正试验研究/214
9.3 几何修型OICCWI试验研究/217
9.3.1 试验模型及试验系统/217
9.3.2 起动与不起动特性/219
9.3.3 最大抗反压特性/221
9.3.4 流量捕获特性/222
9.4 本章小结/223
参考文献/224
第10章 一体化最小阻力乘波体/内转式进气道226
10.1 最小阻力乘波体和内转进气道设计及分析/227
10.1.1 最小阻力锥乘波体设计/227
10.1.2 乘波体进气道一体化设计方法/228
10.1.3 理论构型仿真分析/232
10.2 一体化乘波内转式进气道试验研究/235
10.2.1 试验模型及试验系统/235
10.2.2 乘波体/进气道自起动及抗反压特性/238
10.2.3 乘波体进气道流量捕获特性/240
10.2.4 泄流孔对乘波体进气道性能的影响/241
10.3 数值仿真与实验对比/244
10.4 本章小结/248
参考文献/249
第11章 双模态冲压燃烧室一维数值模拟250
11.1 双模态冲压燃烧室广义一维控制方程/251
11.1.1 广义一维欧拉方程/251
11.1.2 控制方程源项及组分的确定/255
11.2 数值计算方法/259
11.3 氢燃料双模态燃烧室/262
11.3.1 计算模型和计算网格/262
11.3.2 数值模拟结果对比验证/264
11.4 碳氢燃料一维燃烧室仿真/266
11.5 本章小结/267
参考文献/267
第12章 高超声速飞行器后体尾喷管研究269
12.1 高超声速尾喷管设计流程构建/270
12.1.1 自动优化循环流程/270
12.1.2 优化工具的介绍/271
12.1.3 CFD分析工具验证确认/272
12.2 二维尾喷管型面优化/274
12.2.1 尾喷管参数化描述/274
12.2.2 原始喷管的气动性能/276
12.2.3 单目标优化结果及分析/276
12.2.4 多目标优化结果及分析/277
12.3 三维尾喷管构型优化结果分析/280
12.3.1 尾喷管三维型面参数化描述/280
12.3.2 多目标优化结果/282
12.4 变比热比尾喷流实验相似率/283
12.4.1 喷流模拟相似参数/284
12.4.2 相似准则仿真模型和条件/285
12.4.3 冷态喷流模拟方案/286
12.4.4 热态喷流模拟方案/288
12.5 内外流耦合高超飞行器尾喷流试验/293
12.5.1 实验模型/293
12.5.2 内外流实验模拟方案/294
12.5.3 内喷流总压调节及测压精度分析/296
12.5.4 落压比对喷流干扰的影响/297
12.5.5 外流马赫数对喷流干扰的影响/299
12.5.6 非均匀内喷流和均匀内喷流干扰比较/300
12.5.7 喷流比热比对内外流干扰的影响/301
12.6 本章小结/303
参考文献/303
第13章 高超飞行器机体推进一体化设计优化306
13.1 高超声速二元进气道多目标优化/307
13.1.1 二元进气道参数化建模/307
13.1.2 二维进气道的设计优化结果/307
13.1.3 轴对称进气道的设计优化结果/309
13.2 高超声速一体化飞行器设计优化/312
13.2.1 一体化飞行器力系界面划分/312
13.2.2 一体化飞行器参数化建模方案/313
13.2.3 马赫数10氢燃料一体化飞行器优化结果/315
13.2.4 马赫数10碳氢燃料一体化飞行器优化结果/318
13.2.5 马赫数6碳氢燃料一体化飞行器优化结果/320
13.3 典型一体化高超飞行器布局设计/324
13.3.1 一体化飞行器布局方案/324
13.3.2 一体化飞行器外流特性分析/325
13.3.3 一体化飞行器内流特性分析/328
13.4 本章小结/330
参考文献/331