本書(shū)根據(jù)國(guó)防科工委“十一五”規(guī)劃教材的要求,針對(duì)力學(xué)專業(yè)的教學(xué)需要編寫(xiě)。《飛行器動(dòng)力學(xué)與控制》內(nèi)容包括:緒論,飛行器動(dòng)力學(xué)建模的基本方法,飛行器軌道動(dòng)力學(xué)與控制,飛行器姿態(tài)動(dòng)力學(xué),飛行器姿態(tài)穩(wěn)定控制,復(fù)雜航天飛行器動(dòng)力學(xué),載人航天飛行,星際飛行等。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)使力學(xué)專業(yè)的本科生、研究生或相關(guān)專業(yè)的學(xué)生對(duì)航天飛行器的背景知識(shí)增加了解,掌握空間飛行器動(dòng)力學(xué)分析的基本方法,明確航天器動(dòng)力學(xué)研究的內(nèi)容,把握復(fù)雜航天器動(dòng)力學(xué)研究的方向。
本書(shū)可作為高等學(xué)校力學(xué)專業(yè)和相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生的教學(xué)或自學(xué)用書(shū),也可供研究人員和技術(shù)人員參考。
本書(shū)共分8章:第1章緒論,介紹了航天器及航天器動(dòng)力學(xué)研究的問(wèn)題;第2章飛行器動(dòng)力學(xué)建模的基本方法,介紹了牛頓一歐拉法、拉格朗日法、凱恩法等航天飛行器建模的主要基本方法;第3章飛行器軌道動(dòng)力學(xué)與控制,介紹了飛行器的運(yùn)行軌道、軌道轉(zhuǎn)移和軌道攝動(dòng)源等問(wèn)題及相關(guān)概念;第4章飛行器姿態(tài)動(dòng)力學(xué),介紹了簡(jiǎn)單飛行器的姿態(tài)動(dòng)力學(xué)及姿態(tài)控制的原理;第5章飛行器姿態(tài)穩(wěn)定控制,介紹了重力梯度穩(wěn)定、自旋穩(wěn)定和三軸穩(wěn)定的原理;第6章復(fù)雜航天飛行器動(dòng)力學(xué),介紹了復(fù)雜航天器的多體動(dòng)力學(xué)以及多柔性體動(dòng)力學(xué)建模的問(wèn)題;第7章載人航天飛行,介紹了載人航天環(huán)境和生命保障、載人航天器及載人航天史;第8章星際飛行,介紹了空間航行的基本理論、太陽(yáng)系探測(cè)以及恒星際航行所面臨的時(shí)空和技術(shù)問(wèn)題。
本書(shū)可以作為高等學(xué)校本科生和研究生的教學(xué)用書(shū)。
第1章 緒論
1.1 航天飛行器簡(jiǎn)介
1.1.1 航天飛行器
1.1.2 航天器的軌道
1.1.3 航天器的姿態(tài)穩(wěn)定
1.1.4 航天器的環(huán)境載荷
1.1.5 航天器的應(yīng)用
1.2 航天飛行器的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題
1.2.1 簡(jiǎn)單航天器的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題
1.2.2 復(fù)雜航天器的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題
1.3 我國(guó)航天器的發(fā)展?fàn)顩r
第2章 飛行器動(dòng)力學(xué)建模的基本方法
2.1 牛頓—?dú)W拉法
2.2 拉格朗日法
2.3 達(dá)朗貝爾原理
2.4 凱恩方法
2.5 虛功原理
第3章 飛行器軌道動(dòng)力學(xué)與控制
3.1 航天飛行器運(yùn)行軌道
3.1.1 坐標(biāo)系
3.1.2 軌道方程(二體運(yùn)動(dòng))
3.1.3 航天飛行器軌道攝動(dòng)
3.1.4 用矢量法求攝動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程
3.2 航天飛行器軌道轉(zhuǎn)移
3.2.1 同平面內(nèi)的軌道轉(zhuǎn)移
3.2.2 非共面軌道轉(zhuǎn)移
第4章 飛行器姿態(tài)動(dòng)力學(xué)
4.1 姿態(tài)參數(shù)的描述
4.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)方程
4.3 剛體姿態(tài)動(dòng)力學(xué)方程
4.4 航天飛行器環(huán)境擾動(dòng)
4.4.1 重力梯度力矩
4.4.2 大氣阻力矩
4.4.3 地磁力矩
4.4.4 太陽(yáng)光壓力矩
4.4.5 星上慣性力矩
第5章 飛行器姿態(tài)穩(wěn)定控制
5.1 重力穩(wěn)定航天器
5.1.1 伸收桿過(guò)程的系統(tǒng)姿態(tài)運(yùn)動(dòng)方程
5.1.2 重力穩(wěn)定過(guò)程的系統(tǒng)姿態(tài)運(yùn)動(dòng)方程
5.1.3 重力穩(wěn)定的天平動(dòng)頻率和周期
5.1.4 重力穩(wěn)定的穩(wěn)定性條件
5.2 自旋穩(wěn)定航天器
5.2.1 航天器自旋穩(wěn)定原理
5.2.2 單自旋穩(wěn)定航天器姿態(tài)動(dòng)力學(xué)
5.2.3 雙自旋穩(wěn)定航天器姿態(tài)動(dòng)力學(xué)
5.2.4 自旋航天器的主動(dòng)控制
5.3 三軸穩(wěn)定航天器
5.3.1 姿態(tài)控制器
5.3.2 飛輪控制姿態(tài)動(dòng)力學(xué)方程
5.3.3 單框架控制力矩陀螺穩(wěn)定航天器姿態(tài)動(dòng)力學(xué)方程
第6章 復(fù)雜航天飛行器動(dòng)力學(xué)
6.1 多體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
6.1.1 多體系統(tǒng)的混合坐標(biāo)系及其相關(guān)矩陣
6.1.2 多剛體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)
6.1.3 柔性多體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)
6.2 用牛頓—?dú)W拉法建立復(fù)雜航天器的動(dòng)力學(xué)方程
6.2.1 多剛體系統(tǒng)的單體動(dòng)力學(xué)方程
6.2.2 多柔體系統(tǒng)的單體動(dòng)力學(xué)方程
6.3 拉格朗日法建立復(fù)雜航天器的動(dòng)力學(xué)方程
6.3.1 中心剛體加柔性附件類(lèi)航天器動(dòng)力學(xué)方程
6.3.2 含復(fù)合柔性結(jié)構(gòu)類(lèi)航天器動(dòng)力學(xué)方程
6.4 凱恩法建立復(fù)雜航天器的動(dòng)力學(xué)方程
6.4.1 相鄰柔性體間的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系
6.4.2 多體系統(tǒng)中柔性體Bk的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程
6.4.3 柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程
6.5 柔性航天器動(dòng)力學(xué)分析算例
第7章 載人航天飛行
7.1 載人航天環(huán)境和生命保障
7.1.1 航天器環(huán)境
7.1.2 環(huán)境控制和生命保障
7.2 載人航天史
7.3 載人航天飛行器
7.3.1 宇宙飛船
7.3.2 航天飛機(jī)
7.3.3 載人空間站
7.4 展望火星飛行
第8章 星際航行
8.1 星際航行的基本理論
8.1.1 齊奧爾科夫斯基公式
8.1.2 阿克萊公式
8.1.3 航天飛行速度
8.2 太陽(yáng)系探測(cè)
8.2.1 太陽(yáng)系
8.2.2 行星際探測(cè)
8.2.3 行星際航行軌道
8.3 恒星際飛行
參考文獻(xiàn)