前言
　　本書是我從1960年投身新中國航天事業(yè)以來，至2009年近半個(gè)世紀(jì)的航天工程研制實(shí)踐總結(jié)。我正趕上了中國航天從無到有的大發(fā)展時(shí)期。1960年我從成都電訊工程學(xué)院無線電工程系雷達(dá)專業(yè)畢業(yè)后，被分配到國防部第五研究院（1965年改名為第七機(jī)械工業(yè)部，后又更名為航天工業(yè)部、航天工業(yè)總公司等），在一院十二所從事運(yùn)載火箭的控制系統(tǒng)和測試發(fā)控系統(tǒng)的研制工作，先后擔(dān)任技術(shù)員、工程組長、研究室主任（高級工程師）、研究所副所長（研究員）、航天工業(yè)部航天民品總公司總工程師等技術(shù)職務(wù)（職稱）；1960年~1976年，主要擔(dān)任東風(fēng)四號導(dǎo)彈（后改為長征一號運(yùn)載火箭，發(fā)射我國第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號）和東風(fēng)五號導(dǎo)彈（后改為長征二號運(yùn)載火箭，發(fā)射我國低軌道重型衛(wèi)星）自動(dòng)化測試系統(tǒng)數(shù)字儀器（數(shù)字電壓表、測時(shí)測頻儀、數(shù)字比較器和數(shù)字打印機(jī)等）研制主管設(shè)計(jì)師（工程組長），后期擔(dān)任數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)測試發(fā)控系統(tǒng)技術(shù)攻關(guān)組長；1977年~1984年，擔(dān)任發(fā)射地球同步衛(wèi)星工程（即“331工程”）運(yùn)載火箭（長征三號）控制系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師（總體研究室主任）；1984年10月~1992年，在研究所任技術(shù)副所長和副總工程師，負(fù)責(zé)長征三號運(yùn)載火箭外星發(fā)射和航天民品開發(fā)領(lǐng)導(dǎo)工作；1992年~1994年，擔(dān)任航天工業(yè)部航天民品總公司總工程師，兼航天地鐵與高速鐵路專家組組長；1995年~2005年，在中國載人航天工程辦公室任研究員（軍職），主要負(fù)責(zé)工程電氣與控制專業(yè)的大總體設(shè)計(jì)與技術(shù)協(xié)調(diào)工作。在我近50年的“航天設(shè)計(jì)人生”中，有16年（1960年~1976年）的航天儀器設(shè)備研制經(jīng)歷，有17年（1977年~1994年）的控制系統(tǒng)、測試發(fā)控系統(tǒng)、民用自動(dòng)化系統(tǒng)研制經(jīng)歷，有10年（1995年~2005年）的航天工程大總體研制經(jīng)歷，最近5年主要擔(dān)任“專家組”成員和教學(xué)工作。我在較長的航天型號研制中，編寫了多個(gè)航天工程型號研制報(bào)告，公開發(fā)表過20多篇論文，正式出版了60多萬字的個(gè)人專著《運(yùn)載火箭測試發(fā)控工程學(xué)》（1989年被評為部級優(yōu)秀教材）；榮立過航天工業(yè)部和部隊(duì)的三等功（1961年）、一等功（1984年）、二等功（1993年），并獲突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)兩次（1999年和2004年），享受政府特殊津貼；榮獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步特等獎(jiǎng)兩項(xiàng)（“331工程”和“921工程”），全國科技大會(huì)重大科技成果獎(jiǎng)一項(xiàng)，國防科工委重大科技成果特等獎(jiǎng)一項(xiàng)，一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)多項(xiàng)；先后受聘多所軍隊(duì)院校和地方大學(xué)為碩博研究生講授《航天工程設(shè)計(jì)》專業(yè)課。本書就是對上述部分型號研制報(bào)告、學(xué)術(shù)論文和授課講義的系統(tǒng)性整理。本書可作為新參加航天工程設(shè)計(jì)的大學(xué)畢業(yè)生、碩博研究生、航天發(fā)射場的指戰(zhàn)員等的入門教材和工作參考書。
　　從事現(xiàn)代航天工程設(shè)計(jì)與試驗(yàn)的技術(shù)人員，必須牢固掌握三個(gè)方面的航天知識和技能。
　　（1）建立正確的“航天工程基本概念”（第1篇）
　　了解從古代火箭技術(shù)與航天理論的建立到現(xiàn)代適用火箭問世和人類進(jìn)入航天新時(shí)代的發(fā)展進(jìn)步過程（第1章），全面而系統(tǒng)地掌握現(xiàn)代運(yùn)載火箭與航天器的分類、定義、組成和關(guān)鍵技術(shù)，掌握重要部件或儀器的工作原理和技術(shù)參數(shù)（第2章、第3章），進(jìn)一步掌握運(yùn)載火箭和航天器的地面支持系統(tǒng)——測控通信系統(tǒng)（第4章）和測試發(fā)控系統(tǒng)（第5章）的設(shè)計(jì)原理與重要作用，建立航天工程總體設(shè)計(jì)概念（第6章），掌握航天工程安全性與可靠性設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容（第7章）。
　�。�2）深入掌握“航天工程基礎(chǔ)理論”（第2篇）
　　這些基礎(chǔ)理論包括天文、地球物理與航天運(yùn)動(dòng)學(xué)（第8章）,航天動(dòng)力學(xué)及其應(yīng)用（第9章），火箭推進(jìn)與飛行動(dòng)力學(xué)（第10章），火箭的飛行軌道與總體參數(shù)計(jì)算（第11章），航天器的運(yùn)行軌道設(shè)計(jì)（第12章），航天器的返回軌道設(shè)計(jì)（第13章），登月軌道設(shè)計(jì)（第14章）等。
　�。�3）積極投入“航天工程設(shè)計(jì)任務(wù)”（第3篇）
　　這是基本概念與實(shí)際工作的結(jié)合，基礎(chǔ)理論在設(shè)計(jì)實(shí)踐的應(yīng)用，可以檢驗(yàn)自己能否擔(dān)當(dāng)航天工程各層次（工程大系統(tǒng)、火箭或飛船系統(tǒng)、推進(jìn)/結(jié)構(gòu)和控制分系統(tǒng)、儀器設(shè)備、原材料與元器件）的設(shè)計(jì)、制造與試驗(yàn)任務(wù)。參加設(shè)計(jì)實(shí)踐的最好途徑是先承擔(dān)基層的“儀器設(shè)備設(shè)計(jì)”任務(wù)（同時(shí)可掌握新材料和新元件的研制與選用）,再承擔(dān)“分系統(tǒng)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)”任務(wù)，最后承擔(dān)“工程大系統(tǒng)設(shè)計(jì)”任務(wù)。因?yàn)樯蠈拥脑O(shè)計(jì)是建立在下層次設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上的，這與建設(shè)高樓大廈是一樣的道理（萬丈高樓從地起）。但是，你不一定有這樣好的機(jī)遇，可能你一進(jìn)入航天工程設(shè)計(jì)部門就擔(dān)任系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)，對下面層次的設(shè)計(jì)一無所知。較好的補(bǔ)救辦法是到儀器設(shè)備研制單位去實(shí)習(xí)一段時(shí)間。若沒有這樣的機(jī)會(huì)，那只好去請教那些有經(jīng)驗(yàn)的儀器設(shè)備設(shè)計(jì)師們了。這一課不補(bǔ)，你的系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)困難重重，你還可能會(huì)犯終生遺憾的錯(cuò)誤。還有一個(gè)忠告，你若是承擔(dān)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)，你還要抓住時(shí)機(jī)學(xué)習(xí)相鄰專業(yè)（如推進(jìn)和發(fā)動(dòng)機(jī)、結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)等專業(yè)）的設(shè)計(jì)知識，因?yàn)樗鼈兺ǔＪ强刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)條件或控制對象。若相鄰系統(tǒng)間的接口關(guān)系搞不好，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量也肯定上不去。還要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，研制一個(gè)新型號時(shí)，各層次的設(shè)計(jì)是按設(shè)計(jì)階段分步實(shí)施的，一般分為方案論證和方案設(shè)計(jì)階段、初樣研制階段、試樣研制階段。每一研制階段必須完成本階段規(guī)定的研制任務(wù)，更不能跨階段去做下階段的工作。各階段規(guī)定完成的任務(wù)，詳見第6章。
　　航天工程師們將在具體的型號研制中，深化對基本概念的認(rèn)識和基礎(chǔ)理論的掌握，并以此指導(dǎo)自己的設(shè)計(jì)實(shí)踐；同時(shí)，在實(shí)踐中會(huì)遇到新技術(shù)和新問題，要通過分析計(jì)算和試驗(yàn)相結(jié)合的辦法解決這些問題；從而，又提高和充實(shí)了原有的概念和理論，并獲得了更新更高級的概念和理論。每通過一個(gè)新型號的設(shè)計(jì)實(shí)踐，都將在航天概念和航天理論方面大大提高一步，這是唯物辯證法中理論與實(shí)踐的循環(huán)發(fā)展。這就是攻克航天科技難題的“三步驟”方法。因此，本書以“航天工程基本概念”、“航天工程基礎(chǔ)理論”、“航天工程設(shè)計(jì)任務(wù)”的3篇結(jié)構(gòu)，論述航天工程設(shè)計(jì)實(shí)踐。愿你在中國航天的廣闊天地里，出色地完成你擔(dān)負(fù)的任務(wù)，為進(jìn)一步提高我國的航天技術(shù)水平作出自己的貢獻(xiàn)。
　　在此，我首先要感謝老一輩中國航天開創(chuàng)專家黃緯祿、沈家楠、梁思禮、王汝龍、徐延萬等老師對我的指導(dǎo)和幫助！感謝我在多個(gè)航天型號研制中的領(lǐng)導(dǎo)和戰(zhàn)友們。我們共同戰(zhàn)斗的驚險(xiǎn)和喜悅，今生難忘！感謝我的愛妻、同學(xué)和同事黃國玉，我的科研成果中有她的辛勞和奉獻(xiàn)。
　　這里，我還要感謝在本書寫作和出版過程中，中國載人航天工程辦公室和航天一院十二所新老領(lǐng)導(dǎo)和同事們對我的鼓勵(lì)和幫助！感謝中國載人航天工程辦公室提供了主要的出版經(jīng)費(fèi)。感謝王永志、王汝龍、陳炳忠、謝名苞等領(lǐng)導(dǎo)，詳細(xì)地審閱書稿并提出了寶貴的修改意見。感謝周雁飛、宋偉和易新等同志，在本書出版工作中付出的辛勤勞動(dòng)。
　　最后，我要特別感謝本書參考文獻(xiàn)中所列出的著者（譯者）們！我引用了文獻(xiàn)中的技術(shù)觀點(diǎn)或論述方法。由于本人理論修養(yǎng)和寫作水平有限，書中難免有錯(cuò)誤與不妥之處，敬請批評指正，萬分感謝！