当物体穿过大气的速度大于当地音速时,该物体就是超音速物体。马赫数定义为物体速度除以当地音速。对于马赫数大于 1(超音速流),由于空气的压缩性,在流场中和物体表面附近会产生冲击波。传统上,所谓高超音速速度范围的马赫数下限约为 5 马赫(1.7 公里/秒)。“低高超音速”值的范围在 5 马赫到 10 马赫左右,而“高高超音速”值的范围在 10 马赫到 30 马赫或以上。例如,30 马赫(10 公里/秒)接近航天飞机的再入速度。很少有物体能够以高超音速飞行。我们看到以这种速度移动的最常见物体是进入地球大气层的流星。当流星坠落到地球表面时,它们的速度可能达到每秒 30 英里(48 公里/秒),1 而当它们进入大气层上层时,它们对应的马赫数将超过 150。流星在路径上立即压缩空气时,会先出现弓形冲击波。冲击波的温度和压力急剧增加,直到空气中的气体电离并分解,从而导致可见光和无线电波的发射。这些条件还会导致流星表面快速升温,导致它们在进入大气层时破裂和解体。光学和基于雷达的监视系统现在用于扫描外太空,以探测小行星和其他可能与地球相撞的轨道物体。
M.Tech. 课程内容 AS 3010 航空航天技术概论 3003 航天任务类型、环境、天体动力学:轨道力学基础(双体运动、圆周速度和逃逸速度、椭圆双曲和抛物线轨道运动);基本轨道机动。 火箭推进基础:上升飞行力学:运载火箭选择。进入大气层;进入飞行力学;进入加热。姿态确定和控制;基本概念;旋转动力学回顾;刚体动力学;扰动扭矩;被动姿态控制;主动控制;姿态确定。热控制、航天器功率、电信。 AS 5010 工程空气动力学与飞行力学 3003 流体力学基本方程。无粘流。流函数。速度势。二维不可压缩流:拉普拉斯方程及其解。翼型流;保角变换,薄翼型理论。有限机翼简介;普朗特升力线理论。边界层和分离对翼面流动的影响。大气。飞机基本性能评估。稳定性和控制简介。 AS 5020 气体动力学和推进要素 3003 气体动力学基本方程。一维等熵流。马赫波,冲击波。带有冲击、传热和摩擦的一维流动。二维冲击。普朗特-迈耶流。线性化二维亚音速流;普朗特-格劳特/戈特特变换。线性化超音速流;阿克雷特理论。吸气式和火箭推进系统的分类及其工作原理。螺旋桨理论,不同类型发动机的性能。高度和前进速度的影响。燃气涡轮发动机部件、构造和性能。 AS 5030 飞机和航空航天结构 3003 飞机分类、飞行原理、飞行控制、基本仪器和飞机系统、直升机机翼分析。剪切中心。封闭和开放管的弯曲和扭转。多室管。柱和梁柱。板和板桁组合的弯曲和屈曲。机身分析。实验技术;应变计、光弹性、离散和连续系统的振动。