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作 者：［荷兰］埃格伯特·多伦比克（EgbertTorenbeek）著
译 者：段卓毅 郭圣洪
出 版 社：航空工业出版社
丛 书：飞机设计技术丛书
出版时间：2016年09月
定 价：98.00
I S B N ：9787516510797
所属分类： 人文社科 > 军事
标 签：
本书概述了亚声速运输机的设计过程、设计要求、设计方法，介绍了现代燃气涡轮发动机技术进展及其总效率和推力衰减率等特征参数对飞机性能的影响，分析了气动阻力的各种分解和预测方法以及减阻技术，探讨了飞机总体布局的选择过程，建立了一种利用品质因数（最大起飞重量或能源效率）与主要选择变量之间的准解析关系对飞机设计方案进行优化的方法。本书可供飞机设计设计专业的硕士研究生和博士研究生、教学人员、飞机设计人员参考使用。
埃格伯特·多伦比克从１９８０年起担任荷兰代尔夫特理工大学飞机设计系主任，改进和完善了飞机初步设计的方法和途径，在飞机设计教学中享有很高的名望。
段卓毅，中航工业第一飞机设计研究院总设计师，中国航空研究院博士研究生导师。中国航空学会常务理事，空气动力学分会副主任委员，总装973空气动力专家组成员。中国空气动力重点实验室学术委员，中国低跨超学术委员会委员、中国流动显示技术委员会委员、高速水动力航空科技重点实验室学术委员会副主任、总装国家安全重大专项基础研究“飞机结冰与防除冰基础问题研究”专家组专家。 在空气动力学报、飞行力学、实验流体力学、航空科学技术、工程科学、飞机工程、国际航空等专业学术刊物发表论文30余篇，主编、主持翻译和译校并出版译著5部。
第１章 设计性能优异的飞机………………………………………………………（１）
１.１飞机设计如何发展…………………………………………………………（１）
１.２概念产生………………………………………………………………………（５）
１.３产品开发………………………………………………………………………（７）
１.４基本构型设计概述…………………………………………………………（１０）
１.５自动化设计综合……………………………………………………………（１５）
１.６技术评估………………………………………………………………………（１８）
１.７优化问题的结构……………………………………………………………（２０）
参考文献……………………………………………………………………………（２２）
第２章 早期方案设计………………………………………………………………（２９）
２.１方案与要求……………………………………………………………………（２９）
２.２重量术语和预测……………………………………………………………（３３）
２.３统一方程………………………………………………………………………（３７）
２.４航程参数………………………………………………………………………（４１）
２.５环境问题………………………………………………………………………（４５）
参考文献……………………………………………………………………………（４９）
第３章 推进与发动机技术…………………………………………………………（５４）
３.１推进技术引领航空发展……………………………………………………（５４）
３.２喷气推进的基本概念………………………………………………………（５４）
３.３涡桨发动机……………………………………………………………………（６０）
３.４涡扇发动机布局……………………………………………………………（６３）
３.５动力装置选择………………………………………………………………（６７）
参考文献……………………………………………………………………………（６９）
第４章 气动阻力及减阻……………………………………………………………（７４）
４.１基本概念………………………………………………………………………（７４）
４.２分解方案和术语……………………………………………………………（７７）
４.３超声速寄生阻力和诱导阻力………………………………………………（７８）
４.４升阻极曲线表示……………………………………………………………（８５）
４.５阻力预测………………………………………………………………………（８９）
４.６降低黏性阻力………………………………………………………………（９４）
４.７降低诱导阻力………………………………………………………………（１０１）
参考文献……………………………………………………………………………（１０２）
第５章 从传统布局到飞翼…………………………………………………………（１１１）
５.１飞翼实例………………………………………………………………………（１１１）
５.２有效体积的分配……………………………………………………………（１１６）
５.３气动效率研究………………………………………………………………（１２１）
５.４ＭａＬ／Ｄ参数研究…………………………………………………………（１２５）
５.５一体布局的比较……………………………………………………………（１２７）
５.６飞翼设计………………………………………………………………………（１３４）
参考文献……………………………………………………………………………（１３６）
第６章 全新设计……………………………………………………………………（１４２）
６.１主流和激进布局……………………………………………………………（１４２）
６.２机型形态学……………………………………………………………………（１４４）
６.３机翼和尾翼布局……………………………………………………………（１４８）
６.４前置翼面式飞机……………………………………………………………（１５２）
６.５非平面升力系统……………………………………………………………（１５５）
６.６连接翼飞机……………………………………………………………………（１５９）
６.７双机身飞机……………………………………………………………………（１６３）
６.８氢燃料商业运输机…………………………………………………………（１６７）
６.９有前景的概念………………………………………………………………（１６９）
参考文献……………………………………………………………………………（１７０）
第７章 飞机优化设计………………………………………………………………（１７９）
７.１完美设计：不切实际的幻想？……………………………………………（１７９）
７.２优化要素………………………………………………………………………（１８０）
７.３解析优化或数值优化？……………………………………………………（１８６）
７.４大规模优化设计问题………………………………………………………（１９１）
７.５概念设计中的实用优化……………………………………………………（１９７）
参考文献……………………………………………………………………………（２００）
第８章 最佳重量理论………………………………………………………………（２０８）
８.１重量工程：飞机设计的核心………………………………………………（２０８）
８.２设计灵敏度……………………………………………………………………（２１０）
８.３喷气运输机空重……………………………………………………………（２１２）
８.４机体阻力的设计灵敏度……………………………………………………（２１６）
８.５推力、动力装置和燃油重量………………………………………………（２１９）
８.６起飞重量、推力和燃油效率………………………………………………（２２４）
８.７总结和思考……………………………………………………………………（２２８）
参考文献……………………………………………………………………………（２３０）
第９章 发动机和机体的匹配………………………………………………………（２３４）
９.１需求与约束……………………………………………………………………（２３４）
９.２根据巡航性能选取的发动机大小…………………………………………（２３５）
９.３低速要求………………………………………………………………………（２３７）
９.４起飞图解分析………………………………………………………………（２３９）
９.５进近和着陆……………………………………………………………………（２４４）
９.６发动机选择和安装…………………………………………………………（２４６）
参考文献……………………………………………………………………………（２４８）
第１０章 机翼气动力设计的要素…………………………………………………（２５２）
１０.１引言…………………………………………………………………………（２５２）
１０.２平面几何形状………………………………………………………………（２５４）
１０.３设计灵敏度信息……………………………………………………………（２５７）
１０.４亚声速飞机机翼……………………………………………………………（２６０）
１０.５含约束条件的优化…………………………………………………………（２６３）
１０.６跨声速飞机机翼……………………………………………………………（２６５）
１０.７升力系数和展弦比…………………………………………………………（２７１）
１０.８详细设计……………………………………………………………………（２７５）
１０.９高升力装置…………………………………………………………………（２７８）
参考文献……………………………………………………………………………（２７９）
第１１章 机翼结构及其重量………………………………………………………（２８６）
１１.１引言…………………………………………………………………………（２８６）
１１.２方法…………………………………………………………………………（２８８）
１１.３基本翼盒……………………………………………………………………（２９２）
１１.４惯性力减小和设计载荷……………………………………………………（２９９）
１１.５非理想重量…………………………………………………………………（３０２）
１１.６次要结构和杂项结构………………………………………………………（３０６）
１１.７铝合金的应力水平…………………………………………………………（３１０）
１１.８优化…………………………………………………………………………（３１３）
１１.９应用…………………………………………………………………………（３１７）
参考文献……………………………………………………………………………（３２０）
第１２章 统一的巡航性能…………………………………………………………（３２３）
１２.１引言…………………………………………………………………………（３２３）
１２.２最大气动效率………………………………………………………………（３２６）
１２.３参数ＭａＬ／Ｄ…………………………………………………………………（３２９）
１２.４航程因子……………………………………………………………………（３３２）
１２.５巡航飞行时的航程…………………………………………………………（３３６）
１２.６巡航过程与任务耗油量……………………………………………………（３３９）
１２.７思考…………………………………………………………………………（３４４）
参考文献……………………………………………………………………………（３４５）
附录Ａ 体积、表面面积和浸润面积………………………………………………（３４９）
Ａ.１机翼…………………………………………………………………………（３４９）
Ａ.２机身…………………………………………………………………………（３４９）
Ａ.３尾翼表面……………………………………………………………………（３５０）
Ａ.４发动机短舱和吊架…………………………………………………………（３５０）
Ａ.５机身浸润面积………………………………………………………………（３５１）
参考文献……………………………………………………………………………（３５１）
附录Ｂ 国际标准大气………………………………………………………………（３５３）
附录Ｃ 缩略词………………………………………………………………………（３５６）
前言/序言
对于学生和年轻研究人员来说，飞机设计是一项非常令人着迷、充满激情的工作。他们之所以对这种工程学科感兴趣，是因为他们知道这是一门综合性的学科：飞机飞行涉及空气动力学；飞机能够承载一定的有效载荷并保持机体完整需要合理的结构布局；飞机的稳定性和操纵性又涉及飞行力学，这些还只是飞机设计的基础问题。在理工领域，航空航天工程院系均遵循这一原则，并以空气动力学、轻型结构、飞行力学及空间技术等基础学科为基础，为工程专业学生提供航空航天知识。人们通常认为，飞机设计这门学科不值得开设一个专门的系。但是总有例外，荷兰代尔夫特理工大学便是欧洲首批开创飞机设计系的理工大学之一。在１９８０年埃格伯特·多伦比克担任系主任之后，这个具有鲜明个性的人进一步完善了飞机初步设计的方法和途径。１９９５年，慕尼黑理工大学（ＴＵＭ）开设航空工程系，主要课程就是飞机设计，而我受聘担任系主任。这说明飞机综合设计已逐步在科研领域引起关注。
类似观点亦见于产业界。我在空中客车公司（Ａｉｒｂｕｓ）任职期间，技术管理层并不完全相信，飞机设计与空气动力学、结构、系统、推进和机舱等大型工程设计部门一样重要。但同时，空中客车公司却在大约１０年前突然发现，公司缺乏具有全面知识、可以将飞机整体视为一个复杂系统的工程师。于是，空中客车公司大力推行改革，在公司培养“飞机架构设计师”和“飞机系统集成工程师”，并高度强调“飞机设计”专业的知识和经验至关重要。
然而，产业界与研究中心或大学对飞机综合设计的看法存在严重分歧。产业界要求并希望，大学和研究中心不要太过关注飞机集成，因为这是产业界发挥作用的专门领域。产业界声称自己是唯一的参与者，因为他们熟知市场需求并且必须在决定发展新产品并将其推入市场之前根据时间、成本、质量和风险考虑正确的设计方法。所以，产业界希望大学不要涉足飞机设计领域，并且不打算告知科研界太多有关创新型飞机设计的详情。但同时，学生和年轻工程师又不得不在大学学习期间接受培训，学习并掌握飞机设计的基本特征。与_______飞机设计相比，学生对低速空气动力学或机身骨架详细设计并不太感兴趣。他／她们的动机是开发飞机模型、滑翔机，并希望知道如何设计此类飞行器以及采用何种方法确定机翼、尾翼和发动机尺寸。飞机设计科学方法因此成为大学主要学科之一以及航空工程课程的组成部分。
市场上好书不少，但我首推埃格伯特·多伦比克的书籍。此类书籍主要于１９８０—１９９０年成书，并提供了诸多２０世纪６０—８０年代有关飞机设计的资料。当时，作者主要关注飞机初步设计，包括重量①分配、机翼和尾翼面积确定，以及操纵性和稳定性评估。
在过去的２０年中，计算机能力大大提高。市面上出现大量飞机设计软件程序，只要遵循传统飞机设计特点，这些软件将表现很好且能获得优秀的设计结果。飞机设计过程的新增内容称为多学科设计优化（ＭＤＯ）法。计算机速度和容量的持续提高首先使得各种类型的结构布局都可以采用有限元法进行研究，允许拟研发的飞机部件和整机的气动设计采用计算流体力学方法。接下来的步骤便是利用多学科工具。首先，整合不同设计边界，如高速和低速空气动力学。然而，如今多学科设计优化法允许采用空气动力学、结构和飞行力学设计约束条件整合法、采用多学科设计优化法设计飞机。多学科设计优化是适用于各种飞机设计特征的新型设计方法，几乎有关飞机设计的所有论文目前均采用某种多学科优化方法。
我还记得，大约５年前，飞机设计教授在研讨会期间坐在俄罗斯萨马拉伏尔加（Ｗｏｌｇａ）海滩激情讨论飞机优化问题。我们亦都知悉埃格伯特·多伦比克当时正在创作有关预先飞机设计的新书。然而，埃格伯特·多伦比克曾一度怀疑，在所有机构都采用大型复杂软件工具的同时，是否仍有足够多的人对错综复杂的预先飞机设计感兴趣。埃格伯特并不确知飞机行业的人士是否喜欢阅读此类书籍。我们鼓励他继续创作。埃格伯特·多伦比克在飞机设计教授中名望极高，我本人亦非常高兴他最终完成了创作。在读完本书几章内容之后，我坚信，埃格伯特的飞机设计准解析法非常有价值，是对常规计算机化分析法的绝好补充。
在未来几十年内，航空业将面临新环境方面的各种巨大挑战。尽管航空运输业绩斐然，但仍将面临新问题，如“什么飞行高度最佳，对大气的影响最小？”或“对于给定的一项飞行任务，新概念飞机选配了类似开式转子发动机等新设备后如何提升燃油效率，减少环境影响？”我深信，未来的新概念飞机应该能够更好地应对航空运输必须面对的、日益严格的环保限制。对于那些必须分析研究新边界条件影响的问题，以及大型工业计算机软件尚未得到正确验证的问题，则阅读本书将大有裨益。本书所述的物理方法有助于更好地定性分析各类新型和非传统飞机设计概念的主要参数，有助于读者理解如何评估所述概念的利弊。
最后，祝愿本书取得好成绩，并希望产业界、科研界的同仁，尤其是青年科研人员喜爱本书。
名誉教授、工学博士、名誉博士迪特尔·施密特（ＤｉｅｔｅｒＳｃｈｍｉｔｔ）
空中客车公司（ＡｉｒｂｕｓＳＡＳ）未来项目航空顾问、前负责人
慕尼黑理工大学布拉尼亚克航空工程学院前任教授
２０１２年１１月２５日_
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