再入飞行器概念外形优化设计 应用于返回舱和有翼飞行器PDF电子书下载

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第一章 引言 1

1.1 再入任务 2

1.1.1 20世纪的再入 2

1.1.2 21世纪的再入 9

1.2 外形优化 12

1.3 本书内容概述 16

第二章 飞行力学 17

2.1 飞行环境 17

2.1.1 中心天体形状 18

2.1.2 地心引力 19

2.1.3 大气层 20

2.2 运动方程 22

2.2.1 坐标系 22

2.2.2 作用力 26

2.2.3 再入方程 27

2.3 制导方法 29

2.3.1 返回舱 30

2.3.2 有翼飞行器 31

2.3.3 飞行器稳定性 33

第三章 气动热力学 35

3.1 基本概念 35

3.1.1 热力学性质 36

3.1.2 超声速／高超声速流动特性 38

3.1.3 黏性 42

3.2 气动载荷 43

3.3 局部倾斜法 46

3.3.1 方法描述 47

3.3.2 方法选择 53

3.4 热传递 56

3.4.1 对流换热 57

3.4.2 返回舱的情况 59

第四章 数值插值 63

4.1 基本概念 63

4.1.1 连续性和凸性 63

4.1.2 线性差值 65

4.1.3 双线性插值 65

4.2 三次样条曲线 66

4.2.1 基本概念 67

4.2.2 Bézier和Hermite样条 68

4.2.3 避免自相交和凹形 71

4.3 Herrnite样条曲面 72

第五章 飞行器几何形状 75

5.1 解析参数 76

5.2 有翼飞行器参数化 80

5.2.1 机身 80

5.2.2 翼 89

5.2.3 机身与机翼界面 92

5.2.4 质量模型 93

5.3 网格曲面 95

第六章 优化 99

6.1 一般概念 99

6.1.1 问题描述 99

6.1.2 多目标最优性 100

6.2 粒子群优化算法 102

6.2.1 方法概述 102

6.2.2 约束处理 103

6.2.3 多目标粒子群算法 103

6.3 外形优化 106

6.3.1 性能指标 106

6.3.2 约束 108

第七章 模拟器设计 113

7.1 仿真代码 113

7.2 模型验证 119

7.2.1 气动 119

7.2.2 飞行器轨迹 126

7.3 仿真设置 131

7.3.1 通用设置 131

7.3.2 返回舱设置 131

7.3.3 有翼飞行器设置 132

第八章 形状分析——返回舱 135

8.1 蒙特卡洛分析 135

8.2 优化 144

8.2.1 二维分析 144

8.2.2 三维优化 157

8.3 结束语 160

第九章 外形分析——有翼飞行器 163

9.1 蒙特卡洛分析 164

9.2 优化结果 170

9.2.1 基线优化 171

9.2.2 俯仰稳定优化 190

9.2.3 热速率跟踪优化 195

9.3 结束语 202

附录A 相对黏性力近似 205

附录B 有翼飞行器外形生成案例 209

B.1 机身形状 209

B.2 机翼形状 221

附录C 最优的返回舱外形 231

C.1 返回舱Pareto前沿上选择点的演变 231

C.2 最优的返回舱外形 232

附录D 最优的有翼飞行器外形 235

D.1 有翼飞行器Pareto前沿选择点的演变 235

D.2 基于基准设置的最优有翼飞行器外形 236

参考文献 245

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