中航工业首席专家技术丛书：水上飞机水动力设计 [Seaplane Hydrodynamic Design] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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诸林塘 著，中航工业科技与信息化部 编

图书标签:

• 水上飞机
• 水动力学
• 飞行器设计
• 航空工程
• 船舶工程
• 流体力学
• 设计手册
• 工程技术
• 专业参考
• 中航工业

出版社： 航空工业出版社

ISBN：9787516504116

版次：1

商品编码：11620714

包装：精装

丛书名： 中航工业首席专家技术丛书

外文名称：Seaplane Hydrodynamic Design

开本：16开

出版时间：2014-11-01

用纸：胶版纸

页数：250

字数：444000

正文语种：中文

内容简介

　　《中航工业首席专家技术丛书：水上飞机水动力设计》详细阐述了水上飞机的基本概念和特点，分析了水上飞机水动力设计理论；重点论述了水上飞机水动力性能和水动布局及外形设计；全面探讨了水上飞机水动力性能试验分析方法；最后，对水动力设计新技术和水上飞机未来发展进行了展望。

作者简介

　　褚林塘，湖北省监利县人，研究员，中航通用飞机有限责任公司副总工程师，中国特种飞行器研究所副所长兼总工程师，中国航空工业集团公司首席技术专家、高速水动力技术航空科技重点实验室主任。1991年毕业于天津大学船舶工程专业，南京航空航天大学工程硕士。长期致力于水面飞行器、浮空飞行器和通用飞机的研究与开发，以及飞机，船舶。水中兵器等运载类平台的水动力技术研究。曾获得多项省部级以上科学技术进步奖，其中一等奖1项。二等奖4项，并于2004年获“国防科技工业‘511人才’学术技术带头人”称号。2008年享受政府特殊津贴。2011年获新中国航空工业创建60周年航空报国突出贡献奖。
　　主要著作（包括合著）：《海军飞机结构腐蚀控制设计指南》《国内外浮空器文集》《2011年中国浮空器大会论文集》《水上飞机文集》，累计约270万字，并发表了相关论文20余篇。

内页插图

目录

第1章 概述
1.1 水上飞机的特点
1.1.1 水上飞机及其分类
1.1.2 水上飞机的主要设计特点
1.1.3 水上飞机的使用环境和使用要求
1.2 水上飞机的发展历史
1.2.1 早期的水上飞机
1.2.2 第二次世界大战时期的水上飞机
1.2.3 现代水上飞机
1.3 水上飞机的主要优点和用途
1.3.1 水上飞机的主要优点
1.3.2 水上飞机的用途

第2章 水动力设计基础
2.1 水上飞机流体静力学
2.1.1 浮性
2.1.2 稳性
2.1.3 抗沉性
2.2 水上飞机流体动力学
2.2.1 滑行理论
2.2.2 水翼理论
2.3 气象水文条件及适海性
2.3.1 海水
2.3.2 风与浪
2.3.3 浪级与海况
2.3.4 船舶耐波性评估标准
2.3.5 航行舒适性限制

第3章 水动力性能
3.1 阻力特性
3.1.1 水上飞机阻力类型
3.1.2 起飞和降落过程中阻力的变化
3.1.3 船体主要参数对阻力的影响
3.1.4 模型水阻力的实机换算
3.1.5 水上飞机阻力性能评判方法
3.2 纵向运动稳定性
3.2.1 水上飞机起降纵向运动稳定性设计要求
3.2.2 水上飞机起降纵向运动稳定性评判方法
3.2.3 水上飞机模型试验纵向运动稳定性判定准则
3.2.4 船体参数对起降纵向运动稳定性的影响
3.3 操纵性
3.3.1 操纵性概述
3.3.2 航向操纵性
3.3.3 操纵性衡准
3.4 喷溅特性
3.4.1 喷溅产生的机理
3.4.2 喷溅发展及其危害
3.4.3 影响喷溅的因素
3.4.4 抑制喷溅措施
3.4.5 喷溅性能的评判方法
3.5 耐波性
3.5.1 波浪概述
3.5.2 水上飞机在波浪上的运动
3.5.3 波浪上的运动统计分析
3.5.4 水上飞机在波浪上运动特性预报
3.5.5 船体参数对飞机在波浪上运动的影响
3.6 水载荷
3.6.1 水载荷的类型及其对飞机结构强度的影响
3.6.2 水载荷理论分析
3.6.3 船体参数对水载荷的影响
3.6.4 水载荷谱的编制方法
3.6.5 降低水载荷的方法

第4章 水动布局及外形设计
4.1 概述
4.2 水动布局型式与设计
4.2.1 水动布局型式
4.2.2 水动布局型式的选择
4.3 船体设计
4.3.1 船体设计程序概述
4.3.2 水上飞机船体概述
4.3.3 船体参数选择
4.4 浮筒设计
4.4.1 浮筒体积的确定方法
4.4.2 浮筒参数的选择
4.5 其他水动力设计
4.5.1 水舵设计
4.5.2 锚泊装置设计

第5章 模型水动力试验
5.1 概述
5.2 高速水动力实验室试验设备简介
5.2.1 高速拖曳水池
5.2.2 高速拖车
5.2.3 造波设备
5.2.4 消波设备
5.2.5 测量仪器
5.3 模型试验相似准则
5.3.1 相似概念
5.3.2 相似准则
5.4 试验模型设计与制作要求
5.4.1 单船身模型
5.4.2 全机动力模型
5.4.3 水载荷模型
5.4.4 自由飞模型
5.5 水动力性能试验
5.5.1 阻力试验
5.5.2 喷溅性能试验
5.5.3 稳定性试验
5.5.4 水载荷试验
5.5.5 耐波性试验
5.5.6 力矩试验
5.5.7 其他试验

第6章 水动性能飞行试验
6.1 综述
6.2 飞行试验一般程序
6.2.1 试飞任务单的确定
6.2.2 飞行前地面和水面准备
6.2.3 飞行前地面检查
6.2.4 试飞员进场
6.2.5 飞行前水面检查
6.2.6 浮态测量
6.2.7 水上试飞
6.2.8 试飞员讲评
6.2.9 试飞数据处理并确定下次飞行任务
6.3 飞行试验科目
6.3.1 水上试飞科目
6.3.2 水上试飞状态和内容选择
6.3.3 测试参数
6.3.4 试飞要求及评价准则
6.4 飞行试验准备
6.4.1 制定试飞大纲和试飞计划
6.4.2 测试方案与测试改装
6.4.3 试飞前地面准备
6.4.4 地面／水面特种设施及配套规划
6.4.5 空、地勤人员的选择和培训
6.4.6 水密试验
6.5 试飞风险评估和试飞顺序安排
6.6 试飞数据处理分析
6.7 应急情况处理
6.7.1 应急情况工作要求
6.7.2 水上试飞应急情况处理

第7章 水动力设计新技术
7.1 数字水池试验模拟技术
7.1.1 基本原理
7.1.2 研究热点及技术优势
7.1.3 应用设想
7.2 CFD在水动力设计中的应用
7.2.1 基本原理
7.2.2 研究热点及技术优势
7.2.3 应用设想
7.3 船体线型参数化设计
7.3.1 基本原理
7.3.2 研究热点及技术优势
7.3.3 应用设想

第8章 未来水上飞机的发展
8.1 高性能水上飞机
8.2 地效飞机
8.3 三栖飞机
参考文献

前言/序言

《翼影逐浪：现代水上飞机水动力设计精要》 图书简介： 在辽阔的蓝色疆域上，水上飞机以其独特的起降能力，征服了海洋、湖泊和河流，成为人类探索和利用水域的关键工具。本书并非对某一特定水上飞机型号的详尽拆解，也不是对零散技术细节的堆砌，而是旨在深入浅出地阐释现代水上飞机水动力设计这一核心领域的科学原理、工程方法与发展趋势。我们将从流体力学的基础出发，层层递进，揭示水上飞机在水面航行、起飞和着陆过程中所面临的复杂水动力挑战，并介绍科学家与工程师们为应对这些挑战所开发的创新解决方案。 本书首先将带领读者回顾水上飞机水动力学的发展历程，理解从早期的简陋设计到如今高性能飞机的演进轨迹，重点剖析不同历史时期在船体形状、浮力结构、水动力操纵等方面所取得的关键突破。随后，我们将深入探讨水面航行阶段的关键水动力学问题，包括船体在不同速度下的阻力特性（如粘性阻力、波浪阻力、飞溅阻力等），以及如何通过优化船体型线设计来降低阻力，提高航行效率。我们将详细介绍计算流体动力学（CFD）等现代数值模拟工具在预测和分析水动力性能方面的应用，以及模型试验在验证设计成果中的重要作用。 起飞阶段是水上飞机设计中最具挑战性的环节之一。本书将重点分析起飞过程中水动力与气动力的耦合作用，阐述水动力性能如何影响飞机的起飞性能，以及如何通过优化起飞襟翼、喷水装置等设计来增强起飞时的水上推力，缩短起飞滑行距离。我们还将探讨不同水面条件（如波浪、风力）对起飞过程的影响，以及设计策略如何确保起飞的稳定性和安全性。 着陆阶段同样需要精妙的设计。本书将深入研究水上飞机在不同着陆方式下的水动力特性，包括水上迫降、正常着陆以及在颠簸水面上的着陆。我们将讨论如何设计能够吸收冲击能量、防止飞机俯仰或侧翻的着陆装置，以及如何通过控制飞机姿态来减缓着陆冲击。 此外，本书还将触及水动力设计中的一些前沿领域，例如： 水动力操纵与稳定性： 飞机在水面上的转向、减速以及在复杂水流条件下的稳定性控制，这涉及到尾舵、副翼、水翼等操纵面的设计及其与船体水动力特性的协同。 喷溅控制与水密性： 如何有效控制起降过程中产生的巨大水花，防止其对飞机结构和发动机造成损害，以及确保机身的良好水密性。 新型浮力结构与材料： 探索如充气式浮筒、复合材料浮筒等创新设计，以及它们在减轻重量、提高结构强度和改善水动力性能方面的优势。 环境适应性设计： 考虑不同水域（淡水、海水）的密度差异、温度变化对水动力性能的影响，以及应对海洋腐蚀等问题。 本书力求为读者构建一个系统、全面的水上飞机水动力设计知识框架，帮助理解其中的关键技术难题，并激发对未来水上飞机设计的创新思考。无论您是航空航天领域的从业者，还是对水上飞行器充满好奇的研究者，亦或是相关专业的学生，都能从中获得深刻的启发和宝贵的知识。

评分☆☆☆☆☆

在水上飞机推进系统与水动力学的相互作用方面，这本书的内容给我带来了全新的认识。作者详细阐述了螺旋桨在水中工作时所产生的额外阻力，以及如何通过优化螺旋桨设计来降低这种影响。我尤其关注了关于“喷溅效应”的讨论，作者解释了螺旋桨叶片产生的喷溅如何影响机身下部和尾部结构，以及如何通过调整螺旋桨角度或采用特殊的喷溅抑制装置来减小这种影响。此外，书中还讨论了水上飞机在不同速度下，推进系统效率的变化，以及如何通过合理的动力配置来保证飞机的起降性能。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排非常合理，它循序渐进地引导读者深入理解水上飞机的核心设计难题。从基础的水动力学原理，到复杂的性能评估方法，再到最终的结构设计与优化，每个部分都紧密相连。我非常喜欢作者在介绍“滑行性能”时的论述。他不仅计算了不同速度下的水动力阻力，还深入分析了空气动力学对滑行过程的影响，比如迎角变化带来的升力变化，以及螺旋桨推力如何克服阻力。书中关于“起飞滑跑”的章节，更是将理论计算与实际经验相结合，详细描述了起飞过程中速度、升力、阻力和推力之间的动态平衡。作者提出的利用计算流体动力学（CFD）进行滑跑过程模拟的思路，让我看到了未来优化设计的潜力。

评分☆☆☆☆☆

读完关于水动力学性能评估的章节，我感觉自己仿佛经历了一场严谨的学术训练。书中对于不同测试方法和评估指标的讲解，可谓是面面俱到。作者详细阐述了模型试验的各个环节，从风洞水槽的选型、模型制作的精度要求，到数据采集的标准化流程，再到最后结果的分析与修正，每一个步骤都充满了技术细节。我特别留意了书中关于“兴波阻力”的章节，作者不仅给出了计算公式，还深入分析了导致兴波阻力的关键因素，比如速度、船体形状以及水的深度等。他通过大量的图表和案例，形象地展示了不同设计参数如何影响飞机的起降性能，以及在不同海况下飞机的稳定性。更令我印象深刻的是，作者并没有回避复杂性和不确定性，他坦诚地指出了现有模型在预测某些极端情况下的局限性，并提出了未来可能的研究方向。这种对科学前沿的探索精神，以及对自身研究局限性的清醒认识，让我对作者的专业素养和严谨治学态度肃然起敬。

评分☆☆☆☆☆

这本书不仅提供了理论上的指导，更重要的是，它通过大量的工程实例，为我们展示了如何在实际设计中解决水动力学面临的挑战。作者在文中反复提及一些经典的水上飞机设计案例，并深入分析了这些设计的成功之处以及面临的不足。我从中学习到了如何将抽象的数学模型转化为具体的工程设计参数。例如，在讨论船体密封性设计时，作者详细阐述了在不同工况下，船体结构需要承受的外部压力，以及如何通过材料选择、连接工艺和密封材料来保证船体的完整性。这种将理论与实践紧密结合的方式，极大地增强了我学习的兴趣和动手能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书对于水上飞机在不同海况下的操纵性问题的探讨，是极其深入的。作者不仅分析了风浪对飞机姿态的影响，还提出了多种应对策略。我仔细学习了关于“转向操纵”的章节，作者解释了如何通过方向舵、副翼以及船体形状的协同作用，来控制飞机在水面上的航向。书中还提到了在波浪中进行转向时，可能出现的危险情况，以及如何通过飞行员的精细操作和飞机的稳定设计来规避风险。这种对复杂工况下飞机操控性的深入研究，对于提升水上飞机的安全性至关重要。

评分☆☆☆☆☆

在处理水上飞机起降时的稳定性问题上，这本书给予了我极大的启示。作者花了相当大的篇幅来探讨不同类型的船体设计（如浮筒式、船体式）在水上稳定性的差异。他不仅从理论上推导了不同设计下的力矩平衡方程，还结合了大量的实际案例，分析了在不同风浪条件下，各种设计所表现出的稳定性表现。我尤其关注了关于“俯仰稳定性”和“横滚稳定性”的章节。作者通过对重心、浮心以及水面支撑力的精妙计算，解释了如何通过调整船体形状、配载和飞行状态来保证飞机在水面上的安全可控。书中关于风浪载荷对飞机结构影响的分析，也让我看到了设计师在考虑实际工作环境时所面临的挑战。

评分☆☆☆☆☆

总体而言，这本书是一部关于水上飞机水动力设计的权威著作，它以严谨的科学态度、详实的数据支撑和丰富的工程经验，为我们揭示了这项复杂工程领域的奥秘。从最基础的水动力学原理，到最前沿的仿真技术，再到最实际的设计挑战，作者都进行了深入浅出的阐述。我从这本书中获得的不仅仅是知识，更重要的是一种解决问题的思维方式和对工程科学的热爱。这本书的价值在于，它能够帮助读者从宏观的整体设计理念，到微观的细节处理，都能够有清晰的认识和深入的理解。对于任何想要在水上飞机设计领域有所建树的工程师或研究者来说，这本书都将是一笔宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

对于水上飞机水动力设计的每一个关键环节，这本书都进行了详尽的剖析。我个人尤其对书中关于“着水冲击载荷”的章节印象深刻。作者深入探讨了飞机在接触水面时所产生的巨大冲击力，以及如何通过合理设计船体结构、减震装置来分散和吸收这些载荷。他引用了大量的研究数据和工程实践，来证明不同材料、不同连接方式对承受冲击力的影响。书中还提到了水上飞机在不同着水状态下的载荷差异，比如在浪涌、颠簸的水面上着水，对飞机结构造成的威胁更大。这种对细节的关注，体现了作者在实际工程应用方面的深厚功底。

评分☆☆☆☆☆

这本书绝对是为那些真正沉浸在水上飞机设计领域、并且对水动力学原理有着深入探究欲望的专业人士量身定做的。从翻开第一页开始，我就被书中那种严谨的学术氛围和扎实的技术内容深深吸引。作者在开篇就抛出了几个极具挑战性的问题，比如如何精确模拟水陆交界面的复杂流体行为，以及如何将这些模拟结果有效地应用于实际的飞机结构设计中。我尤其欣赏作者在介绍数学模型时所表现出的细致入微，他并没有简单地罗列公式，而是花了大量篇幅去解释每一个变量的物理意义，以及它们是如何相互关联、共同影响水动力性能的。例如，在讨论船体线型对阻力特性的影响时，作者通过一系列精妙的实验数据对比和理论推导，清晰地展示了不同曲率、不同水线形状如何直接导致表面张力、粘性阻力以及兴波阻力的变化。这种深度剖析，让我这个读者能够真正理解“为什么”这样做，而不是仅仅停留在“怎么做”的层面。

评分☆☆☆☆☆

这本书对于理解水上飞机在水中运动时的空气动力学与水动力学的耦合作用，提供了前所未有的深度。作者在文中反复强调，水上飞机的设计绝不能仅仅将空气动力学和水动力学视为两个独立的学科。在飞机入水、滑行、起飞以及降落的各个阶段，水面与机身的相互作用会产生复杂的力学效应，这些效应反过来又会影响飞机的姿态和空气动力学性能。书中对“飞溅效应”的详细论述，就极具启发性。作者通过理论分析和仿真结果，解释了水花飞溅如何影响机翼和螺旋桨的效率，以及如何增加飞机结构的磨损。他提出的改进设计，比如优化船体前缘形状以减少水花高度，或者设计特殊的导流装置，都让我看到了将理论知识转化为实际应用的可行性。这种跨学科的融合思维，是现代航空工程设计不可或缺的。