本书系统介绍了飞机人椅系统空气动力特性的试验模拟方法和数值模拟方法，对人椅系统在亚跨声速、大迎角、大侧滑角范围的空气动力特性进行了分析研究。全书共7章：第1章阐述了弹射救生系统的发展历程与趋势、国内外研究概况、主要研究方法等；第2章简要介绍了涉及的气动基础知识和试验原理；第3章分析了试验模拟的不确定度；第4章介绍了数值模拟方法和典型的计算结果；第5章详细介绍了地面模拟试验方法和典型结果；第6章结合前述内容详细分析了人椅系统的空气动力特性；第7章初步建立了人椅系统研制技术平台。
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目录CONTENTS
前言
第1章 绪论 1
1.1 航空弹射救生系统发展 1
1.2 人椅系统空气动力特性研究目的和意义 2
1.3 国内外飞机人椅系统空气动力特性地面模拟研究 7
1.4 国内外飞机人椅系统空气动力数值模拟研究 11
1.5 空气动力学——人椅系统安全救生的重要支撑技术 14
第2章 空气动力学基础知识与风洞试验原理 16
2.1 空气动力学基础知识 16
2.1.1 空气属性 16
2.1.2 空气动力学基本概念 21
2.1.3 空气动力学基本关系式 27
2.1.4 空气动力学基本方程 30
2.2 坐标轴系 33
2.2.1 风洞试验常用坐标轴系 33
2.2.2 机体坐标轴系Oxbyb zb 33
2.2.3 气流坐标系Oxaya za 34
2.2.4 半机体坐标轴系Oxiyi zi 35
2.2.5 风洞坐标轴系Oxwyw zw 35
2.2.6 天平坐标轴系Ox′y′z′ 35
2.2.7 坐标轴系转换 36
2.3 风洞试验原理 37
2.3.1 相似理论 37
2.3.2 相对性原理 37
2.2.3 高速风洞试验相似准则 38
第3章 人椅系统风洞试验不确定度 43
3.1 概述 43
3.2 飞机人椅系统模型高速风洞试验数据不确定度分析方法 44
3.3 飞机人椅系统模型风洞试验中的误差源和独立测量变量 46
3.4 试验中过程参数及试验结果不确定度估算 47
3.4.1 风洞气流参数 48
3.4.2 模型姿态角 49
3.4.3 空气动力系数 50
3.5 飞机人椅系统模型风洞试验系统不确定度计算 51
3.6 试验技术研究结果可靠性分析 54
3.6.1 试验研究结果重复性 54
3.6.2 支撑干扰 55
3.6.3 试验研究结果与国外试验结果比较 58
第4章 人椅系统空气动力特性数值模拟 61
4.1 概述 61
4.2 三维Euler方程有限体积法 63
4.2.1 数学模型 63
4.2.2 有限体积法 64
4.2.3 边界处理 66
4.2.4 耗散模型 69
4.2.5 四步Runge Kutta显式时间推进格式 71
4.2.6 加速收敛措施 73
4.3 三维N-S方程计算 76
4.3.1 N-S方程的一般形式 76
4.3.2 边界条件 78
4.3.3 有限体积法 80
4.3.4 湍流模型 81
4.3.5 时间步长的选取 83
4.4 飞机人椅系统数值模拟 84
4.4.1 几何模型与网格 84
4.4.2 计算过程与方法 87
第5章 人椅系统空气动力特性地面模拟试验方法 90
5.1 概述 90
5.2 人椅系统空气动力特性火箭滑车试验方法 91
5.3 人椅系统映像半模型支撑试验方法 92
5.4 人椅系统尾支撑试验方法 93
5.5 人椅系统侧壁直角弯杆支撑试验方法 95
5.5.1 侧壁直角弯杆支撑试验方式 95
5.5.2 飞机人椅系统试验技术难点 96
5.5.3 飞机人椅系统试验技术的实现 97
5.5.4 飞机人椅系统模型空气动力载荷预计 99
5.5.5 天平设计要求 100
5.5.6 大迎角大侧滑角机构设计要求 100
5.5.7 试验模拟研究设备及人椅系统模型 101
5.5.8 飞机人椅系统试验方法 106
5.5.9 飞机人椅系统天平设计 108
5.5.10 试验数据处理方法与修正 115
5.5.11 飞机人椅系统模型试验数据修正 119
第6章 人椅系统空气动力特性 124
6.1 人椅系统流动特性分析 124
6.2 人椅系统数值模拟研究结果与试验研究结果比较分析 137
6.3 人椅系统空气动力特性分析 138
6.3.1 人椅系统空气动力特性分析与快速预估 138
6.3.2 飞机人椅系统升力特性 144
6.3.3 飞机人椅系统阻力特性 146
6.3.4 飞机人椅系统俯仰力矩特性 150
6.3.5 飞机人椅系统侧向力特性 153
6.3.6 飞机人椅系统滚转力矩特性 155
6.3.7 飞机人椅系统偏航力矩特性 158
第7章 人体空气动力特性及其风洞模拟方法 161
7.1 概述 161
7.2 人体空气动力试验 162
7.2.1 人体空气动力试验方法 162
7.2.2 人体空气动力试验的技术难点与试验技术的实现 164
7.2.3 人椅组合体试验模型 168
7.2.4 人体空气动力试验天平设计 169
7.2.5 人体空气动力与坐标系 170
7.2.6 人体空气动力试验数据处理与修正 171
7.3 人体空气动力特性 172
7.3.1 头部与保护头盔组合体和密闭头盔的空气动力特性 172
7.3.2 人体上肢空气动力特性 173
7.3.3 人体下肢空气动力特性 178
7.3.4 防护装置对人体空气动力特性的影响 181
7.3.5 人体承受空气动力载荷的影响与分析 196
参考文献 198
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