本书为钱学森19471949年在麻省理工学院航空系教授可压缩流体气动力学课程讲义的中译版,体现了当时前沿的空气动力学水平。本书共分19章。第1~4章为基本原理,给出可压缩流描述的基本参数和基本原则。第5~11章讨论相对简单的各种类型二维流动,从不可压无旋流动开始,到亚、跨、超、高超声速流动的各种处理方法,包括速度图法、相似律、线性化理论等。第12~16章针对不同翼型不同流速进行三维分析。第17~19章集中于黏性效应的讨论,涉及流体的黏性、速度与温度边界层,边界层与激波相互作用等。
本书数学推导精致、内容翔实、物理概念明晰,在讲解理论知识的同时还传授了怎么把握物理本质建立数学模型的理念和方法。这对于当今工程或技术科学的学者仍具有很现实的意义。
今年是我国两弹一星功臣、中国宇航事业的奠基人钱学森先生110周年诞辰。本次出版钱先生在美国麻省理工学院(MIT)航空系教授可压缩流体气动力学这门课的英文讲义及中文译文,谨以史料的形式纪念钱先生110周年诞辰。
二战结束时的1945年初夏,钱学森曾作为美国军方科学咨询团成员,随冯·卡门一同赴德国考察纳粹德国的飞机及火箭技术,掌握了大量资料。19451946年美国自制的探空火箭女兵下士上天,波音公司造出了后掠翼B47轰炸机,美国空军也突破音障、造出了X1、X2超声速战机。1947年10月,人类更是跨入了有人飞行器的超声速时代。于是,高速空气动力学成了的热门。
钱学森博士在担任加州理工学院喷气推进实验室(JPL)主任之前,曾于1947年到1949年间,任美国麻省理工学院(MIT)航空工程系正教授,并讲授一门可压缩流体气动力学课程(Aerodynamics of Compressible Fluids,课程号16.051,助教L.M. Mack先生)。钱先生教的是当时前沿的知识。他充分利用了当时可能得到的人类的科学技术文献,包括大量来自德国科学家和苏联科学家的知识。
现在,尽管70多年过去了,钱先生讲义的内容并没有完全过时。讲义内容以飞机为主,从不可压缩流体到可压缩流体,从一维定常到三维不定常流动,从亚声速、跨声速、超声速到高超声速流动,以及流体黏性、流体热传导、边界层、边界层与激波相互作用、相似律等,涵盖了后掠机翼、有限翼展、三角翼、小波阻的知识。钱先生讲义中,不仅一系列研究方法值得我们学习,而且很多知识在目前看来仍有很好的参考价值,尤其在讲解各种近似时还传授了怎么把握物理本质建立数学模型的理念和方法,这对于工程或技术科学的学者也具有很现实的意义。
本书数学推导精致、内容翔实、物理概念明晰。随着计算机和计算技术的发展,当代动力学研究的数值计算多了,但基于基础知识的近似方法对于理解物理现象还是有很大帮助。钱先生讲义所用数学手段较深奥,部分内容超过工科院校硕士研究生的数学教学大纲要求,因此阅读此讲义的读者很可能还要在数学方面加强基础。
本次出版物我们更愿意定义为史料,其原因如下:
(1) 因年代久远,收集到的手稿不够完整,且因是作者手稿,不是正式出版物,遗漏与笔误在所难免。译者在录入和翻译校对时尽力校正,但仍做不到作为教材的完整与准确。特别原稿第220页(本书157页)缺页,导致内容不连续。
(2) 原稿仅看得到第1~11章的目录,缺失第12~19章目录。尽管译者根据手稿章节号补上目录,但仅能通过原稿目录看出第1卷与第2卷的划分,看不到第3卷(或有第4、5卷)的划分,分卷的特色也就无法完全体现,故译者对中文版补充了第3、4卷的卷名。
(3) 此手稿看似助教所用讲义。手写的文字、公式、图片等系助教的批注及补充。我们在整理文稿时将其用译者注的方式标注,可有助于理解当时的背景(如公式的适用条件、推导思路)。
基于以上原因,此次出版的中英文版本的讲义更具史料特色。
郑哲敏院士非常重视他老师著作的翻译工作,信任李佩先生创办的中国科学院科技翻译工作者协会的实力,并在建党100周年之际为书写序。
此项任务能在半年的时间保质保量地完成,得益于中国科学院科技翻译工作者协会的李伟格女士的多方协调;也在此特别感谢赵殿华女士和孙炜先生的鼎力相助,他们承担了包括英文录入和中文初译的大量工作。其间,还得到姜璐教授带领的团队在光学字符识别(OCR)方面的帮助,加快了英文录入的进程,在此一并致以深切的谢意!