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彈道與軌道基礎(航空航天新興領域高等教育教材)

  • 作者：張雅聲|責編:劉小琳
  • 出版社：電子工業
  • ISBN：9787121475726
  • 出版日期：2024/08/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：310
人民幣：RMB 105 元      售價：元
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內容大鋼
    彈道導彈、運載火箭和航天器在飛行中按照特有的力學規律運動，這些力學規律直接影響它們的使用方法和使用效能，從事彈道導彈和航天器發射、測控與運行管理的工程技術人員及航天器運用人員必須掌握彈道與軌道的基礎知識。
    本書旨在系統闡明彈道導彈、運載火箭和航天器的運動所涉及的基本概念和基礎知識，創新性地以航天飛行器的發射段、運行段、返回段為主線，通過實際應用與理論知識的映射，構建內容體系，主要包括以空間直角坐標系、天球坐標系和時間系統為基礎，以飛行器受力分析（引力、推力、控制力、氣動力）為支撐，分別對飛行器的主動段（彈道部分）、自由段（軌道部分）和返回再入段的動力學和運動學特性進行了詳細介紹。
    本書適合作為航天領域各專業的本科生教材，也可以作為航天領域專業技術人員的基礎知識參考書。
作者介紹
張雅聲|責編:劉小琳
目錄
第1章  力學基礎
  1.1  天體力學的發展過程
  1.2  基本定律和一般定理
  1.3  矢量導數關係
  1.4  變質量力學基本原理
    1.4.1  變質量質點系的基本方程
    1.4.2  變質量質點系的質心運動方程
    1.4.3  變質量質點系的繞質心轉動方程
  練習題
第2章  空間直角坐標系統及其轉換
  2.1  空間直角坐標系之間的轉換矩陣
    2.1.1  方向餘弦陣
    2.1.2  方向餘弦陣的歐拉角表示法
  2.2  常用的空間直角坐標系
    2.2.1  地心慣性坐標系
    2.2.2  地心坐標系
    2.2.3  發射坐標系
    2.2.4  發射慣性坐標系
    2.2.5  平移坐標系
    2.2.6  箭體坐標系
    2.2.7  速度坐標系
    2.2.8  兩類軌道坐標系
    2.2.9  測站坐標系
  2.3  常用空間直角坐標系之間的轉換
    2.3.1  從地心慣性坐標繫到地心坐標系的方向餘弦陣
    2.3.2  從地心坐標繫到發射坐標系的方向餘弦陣
    2.3.3  從發射坐標繫到箭體坐標系的方向餘弦陣
    2.3.4  從發射坐標繫到速度坐標系的方向餘弦陣
    2.3.5  從速度坐標繫到箭體坐標系的方向餘弦陣
    2.3.6  從發射慣性坐標繫到發射坐標系的方向餘弦陣
    2.3.7  從地心坐標繫到測站坐標系的方向餘弦陣
    2.3.8  歐拉角的聯繫方程
  練習題
第3章  天球坐標系
  3.1  天球與球面三角形
    3.1.1  天球的概念及特性
    3.1.2  球面三角形的定義及定理
    3.1.3  簡單球面三角形的基本性質
    3.1.4  球面三角形的基本公式
    3.1.5  兩種特殊的球面三角形
  3.2  常用的天球坐標系
    3.2.1  天球坐標系的構成
    3.2.2  天球上主要的圈和點
    3.2.3  地平坐標系
    3.2.4  時角坐標系
    3.2.5  赤道坐標系
    3.2.6  黃道坐標系
  3.3  天球坐標系之間的轉換
    3.3.1  地平坐標系與時角坐標系之間的轉換
    3.3.2  赤道坐標系與時角坐標系之間的轉換

    3.3.3  黃道坐標系與赤道坐標系之間的轉換
  3.4  天球坐標系對應的空間坐標系
  練習題
第4章  時間系統
  4.1  時間計量系統的要求
  4.2  天體的周日視運動
  4.3  基於天體周日視運動的時間系統
    4.3.1  恆星時
    4.3.2  真太陽時和平太陽時
    4.3.3  地方時、世界時和區時
  4.4  軌道計算中常用的時間系統及其轉換關係
    4.4.1  格林威治恆星時
    4.4.2  世界時UT
    4.4.3  國際原子時TAI
    4.4.4  協調世界時UTC
    4.4.5  質心動力學時TDB
    4.4.6  地球動力學時TDT
    4.4.7  GPS時間GPST
    4.4.8  北斗時BDT
    4.4.9  各時間系統的換算關係
  4.5  恆星年、回歸年與儒略年
    4.5.1  恆星年與回歸年
    4.5.2  儒略年與公曆
    4.5.3  儒略日
  練習題
第5章  地球及其引力
  5.1  地球的形狀與地面點坐標
    5.1.1  地球的形狀
    5.1.2  地面點坐標
  5.2  地球的運動
  5.3  引力位函數
    5.3.1  引力位函數的概念
    5.3.2  天體為均勻球殼時的引力位函數
    5.3.3  天體為不規則球體時的引力位函數
    5.3.4  地球引力位函數
  5.4  引力
  5.5  重力
  練習題
第6章  推力、控制力與控制力矩
  6.1  火箭發動機推力
    6.1.1  火箭發動機的類型
    6.1.2  發動機的推力
    6.1.3  比沖
  6.2  發動機的附加力矩
    6.2.1  附加哥氏力矩
    6.2.2  附加相對力矩
  6.3  火箭姿態控制系統
    6.3.1  火箭姿態角的測量
    6.3.2  姿態控制方程
    6.3.3  控制力和控制力矩

  練習題
第7章  空氣動力與空氣動力矩
  7.1  地球大氣
    7.1.1  大氣結構
    7.1.2  標準大氣
  7.2  空氣動力
    7.2.1  空氣動力的一般表示形式
    7.2.2  空氣動力在不同坐標系中的表示形式
    7.2.3  氣動係數
  7.3  空氣動力矩
    7.3.1  穩定力矩Mst
    7.3.2  穩定力矩與質心和壓心的關係
    7.3.3  阻尼力矩Md
  練習題
第8章  飛行器的主動段運動
  8.1  彈道分段
  8.2  地心慣性坐標中的動力學方程
    8.2.1  質心動力學方程
    8.2.2  繞質心轉動的動力學方程
  8.3  地面發射坐標系中的空間彈道方程
    8.3.1  地面發射坐標系中的質心動力學方程
    8.3.2  箭體坐標系中的繞質心動力學方程
    8.3.3  運動學方程
    8.3.4  控制方程
    8.3.5  聯繫方程
    8.3.6  附加方程
  8.4  地面發射坐標系中的空間彈道計算方程
    8.4.1  假設條件
    8.4.2  空間彈道計算方程
    8.4.3  用視加速度表示的質心動力學方程
    8.4.4  彈道參數計算
  8.5  速度坐標系中的空間彈道計算方程
    8.5.1  速度坐標系中的質心動力學方程
    8.5.2  半速度坐標系中的質心動力學方程
    8.5.3  速度坐標系中的空間彈道方程
    8.5.4  速度坐標系中的空間彈道計算方程
  8.6  主動段運動特性分析
    8.6.1  用於方案論證階段的簡化縱向運動方程
    8.6.2  切向運動特性分析
    8.6.3  主動段轉彎過程
  練習題
第9章  二體運動
  9.1  N體問題及其初積分
    9.1.1  N體問題的運動方程
    9.1.2  N體問題的初積分
  9.2  二體問題的一般解
    9.2.1  二體問題的基本方程
    9.2.2  二體問題的一般解
    9.2.3  天體在軌道上的速度
    9.2.4  二體系統的動能

    9.2.5  有心力運動
  9.3  二體運動的一般特性
    9.3.1  速度圖
    9.3.2  3種圓錐曲線軌道的特點
  9.4  位置與時間之間的關係
    9.4.1  圓軌道
    9.4.2  橢圓軌道
    9.4.3  拋物線軌道
    9.4.4  雙曲線軌道
  9.5  圓型限制性三體問題
    9.5.1  限制性問題的提出
    9.5.2  基本運動方程
    9.5.3  平動點與暈軌道
    9.5.4  雅克比積分與零速度面
  練習題
第10章  飛行器自由段彈道特性
  10.1  飛行器自由段彈道方程
  10.2  關機點參數與彈道的關係
    10.2.1  e, p與主動段關機點參數之間的關係
    10.2.2  圓錐曲線形狀與主動段關機點參數之間的關係
    10.2.3  橢圓的幾何參數與主動段關機點參數之間的關係
    10.2.4  成為人造地球衛星或導彈的條件
  10.3  飛行時間的計算
    10.3.1  主動段關機點參數與自由段運動參數之間的關係
    10.3.2  主動段關機點參數與被動段飛行時間之間的關係
    10.3.3  飛行時間偏差分析
  10.4  射程計算與落點誤差
    10.4.1  被動段射程的計算
    10.4.2  自由段射程的計算
    10.4.3  已知主動段關機點參數求最大被動段射程
    10.4.4  已知被動段射程求最佳速度傾角和最小能量參數
    10.4.5  落點偏差分析
  練習題
第11章  飛行器的軌道運動及特性
  11.1  軌道要素
  11.2  軌道要素與位置速度的轉換關係
    11.2.1  由軌道要素求位置速度
    11.2.2  由位置速度求軌道要素
  11.3  星下點軌跡
    11.3.1  無旋地球上的星下點軌跡
    11.3.2  旋轉地球上的星下點軌跡
    11.3.3  考慮攝動影響時的星下點軌跡
  11.4  衛星軌道分類
    11.4.1  按照軌道形狀分類
    11.4.2  按照軌道傾角分類
    11.4.3  按照軌道高度分類
  11.5  常用軌道類型
    11.5.1  回歸與准回歸軌道
    11.5.2  地球同步軌道與地球靜止軌道
    11.5.3  太陽同步軌道

    11.5.4  凍結軌道與閃電軌道
    11.5.5  伴隨軌道
  練習題
第12章  軌道攝動
  12.1  攝動的定義
  12.2  密切軌道與攝動方程
    12.2.1  密切軌道
    12.2.2  拉格朗日攝動方程
    12.2.3  高斯攝動方程
  12.3  地球非球形攝動
    12.3.1  攝動模型
    12.3.2  攝動影響分析
  12.4  大氣阻力攝動
    12.4.1  靜止大氣的攝動影響
    12.4.2  旋轉大氣的攝動影響
  12.5  三體引力攝動
  12.6  太陽光壓攝動
  練習題
第13章  軌道機動
  13.1  軌道機動的含義
    13.1.1  軌道機動的定義和作用
    13.1.2  軌道機動系統
    13.1.3  軌道機動的分類
  13.2  軌道調整
    13.2.1  小推力作用下軌道要素的變化
    13.2.2  軌道周期的調整
    13.2.3  半長軸和偏心率的調整
    13.2.4  升交點赤經和軌道傾角的調整
    13.2.5  軌道要素調整的特殊點
  13.3  軌道改變
    13.3.1  共軌道面改變
    13.3.2  軌道面改變
    13.3.3  一般非共面軌道改變
  13.4  軌道轉移
    13.4.1  共面圓軌道的兩衝量最優轉移
    13.4.2  共面圓軌道的三衝量轉移
    13.4.3  共面橢圓軌道之間的轉移
    13.4.4  非共面圓軌道之間的轉移
    13.4.5  調相機動
  13.5  軌道攔截
    13.5.1  最小能量攔截軌道
    13.5.2  固定時間攔截軌道
  練習題
第14章  飛行器的返回與再入
  14.1  返回軌道
    14.1.1  返回軌道的分段
    14.1.2  返回軌道的類型
  14.2  再入段運動
    14.2.1  再入段的一般運動方程
    14.2.2  簡化的再入段運動方程

    14.2.3  彈道式軌道再入段運動
    14.2.4  升力式軌道再入段運動
  14.3  著陸段運動
    14.3.1  著陸段運動方程
    14.3.2  對返回著陸及回收區的一般要求
  練習題
附錄A  常用參數
附錄B  常用術語英漢對照表
附錄C  坐標系間的四元數表示法
  C.1  四元數的定義
  C.2  四元數的運演算法則
  C.3  四元數的主要性質
  C.4  用四元數旋轉變換表示空間定點旋轉
  C.5  四元數變換表示坐標變換
附錄D  開普勒方程的幾種求解方法
  D.1  圖解法
  D.2  疊代法
  D.3  級數展開法
參考文獻

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