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空间系统基础


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空间系统基础
  • 书号：9787030490544
    作者：张育林,王兆魁,刘红卫
  • 外文书名：
  • 装帧：平装
    开本：B5
  • 页数：
    字数：
    语种：zh-Hans
  • 出版社：
    出版时间：
  • 所属分类：
  • 定价： ￥258.00元
    售价： ￥258.00元
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本书全面介绍了空间系统的基础知识，包括空间工程管理、空间环境、轨道与姿态动力学、推进系统、电源系统、热控系统、航天器结构、空间通信、遥测遥控、星载计算机、软件系统、航天器集成测试、空间操作、纳星设计等，体系完整，理论与实践并重，使读者理解空间系统开发、研制与运行的基本原理，提高空间系统分析与设计能力。
Copyright. 2005 bv ()xford UniversitV Press, Inc.
”FUNDAMENTALS OF SPACE SYSTEMS, SECOND EDITION”
was originally published in English in 2005. This translation is pub lishedbv arrangement with Oxford UniversitV Press.
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    译者序
    前言
    原书编写人员简介
    第1章 空间系统工程与管理l
    1.1引言l
    1.2系统工程基础l
    1.3系统工程中的概念4
    1.3.1功能分析4
    1.3.2验证与确认4
    1.3.3技术成熟度5
    1.3.4质量裕量5
    1.3.5收益分析6
    1.4项目开发流程7
    1.5航天系统开发管理12
    1.5.1系统工程管理计划13
    1.5.2项目评审14
    1.5.3接口控制文档17
    1.5.4配置管理19
    1.5.5工作定义和工作分解结构20
    1.5.6任务调度24
    1.5.7成本估计31
    1.5.8挣值管理33
    1.5.9风险管理34
    1.6组织36
    1.7习题38
    参考文献42
    第2章 空间环境43
    2.1地球空间环境43
    2.2引力44
    2.3大气层46
    2.3.1高度特性46
    2.3.2热成层和外大气层的变化50
    2.4电离层53
    2.4.1电离54
    2.4.2等离子体频率59
    2.4.3德拜长度61
    2.4.4航天器带电64
    2.4.5撞击尾流效应65
    2.5磁层65
    2.5.1地球内部磁场65
    2.5.2太阳风的影响68
    2.5.3带电粒子在偶极子磁场的运动69
    2.5.4磁层的分区78
    2.5.5磁暴和亚磁暴84
    2.6辐射85
    2.7行星际介质87
    2.8习题87
    参考文献89
    第3章 航天动力学92
    3.1引言92
    3.2动力学原理93
    3.3中心引力作用下的二体运动98
    3.3.1运动方程98
    3.3.2二体中心引力问题的解100
    3.3.3圆轨道104
    3.3.4椭圆轨道105
    3.3.5抛物线轨道108
    3.3.6双曲线轨道109
    3.4参考坐标系110
    3.4.1基本原理110
    3.4.2国际天球参考系112
    3.4.3国际地球参考系统113
    3.4.4 IERS地球指向参数113
    3.4.5轨道根数115
    3.5时间系统116
    3.5.1儒略历117
    3.5.2格利高里日历118
    3.5.3国际原子时118
    3.5.4力学时118
    3.5.5坐标时119
    3.5.6恒星时119
    3.5.7世界时120
    3.5.8世界协调时122
    3.5.9全球定位系统时间122
    3.6轨道摄动理论基础123
    3.6.1拉格朗日行星方程124
    3.6.2 Euler-Hill方程125
    3.7轨道摄动126
    3.7.1质量非均匀分布126
    3.7.2太阳和月球129
    3.7.3地球固体潮129
    3.7.4大气阻力130
    3.7.5辐射压力135
    3.8定轨135
    3.8.1两行轨道根数137
    3.8.2全球定位系统138
    3.9航天器覆盖率139
    3.9.1覆盖公式139
    3.9.2仰角和方位角指向140
    3.9.3多普勒频移141
    3.9.4典型轨道特性141
    3.10行星际轨道143
    3.10.1引力助推143
    3.10.2圆锥曲线拼接144
    3.10.3气动制动145
    3.10.4拉格朗日平动点146
    3.11习题147
    参考文献151
    第4章 航天器推进、发射系统和发射力学154
    4.1简介154
    4.2火箭推进的基本方程154
    4.3热力学关系158
    4.4喷管166
    4.5无外力作用下的火箭运动167
    4.6重力作用下的火箭运动172
    4.7发射飞行力学175
    4.7.1简介175
    4.7.2重力转向轨迹176
    4.7.3上升进入轨道179
    4.7.4发射场179
    4.7.5发射窗口181
    4.8轨道转移181
    4.8.1简介181
    4.8.2拉格朗日行星方程182
    4.8.3霍曼转移183
    4.8.4双椭圆轨道转移185
    4.8.5选择性轨道变换185
    4.9固体推进系统186
    4.9.1简介186
    4.9.2发动机壳体187
    4.9.3绝热层187
    4.9.4推进剂188
    4.9.5点火器191
    4.9.6喷管191
    4.9.7推力矢量控制192
    4.10液体推进系统194
    4.10.1简介194
    4.10.2椎进剂195
    4.10.3推进剂流量控制198
    4.10.4喷注器198
    4.10.5点火器199
    4.10.6推力室199
    4.10.7推力控制200
    4.10.8举例200
    4.11冷气系统204
    4.12固液混合火箭204
    4.13电推进系统205
    4.13.1简述205
    4.13.2电热推进206
    4.13.3静电推进（离子推进）207
    4.13.4电磁推力器208
    4.14其他推进系统209
    4.14.1核能209
    4.14.2太阳帆210
    4.15推进系统估算210
    4.16习题212
    第5章 航天器姿态确定与控制216
    5.1简介216
    5.2姿态描述217
    5.2.1右手正交坐标系218
    5.2.2正交变换220
    5.2.3旋转矩阵223
    5.2.4欧拉角99C
    5.2.5四元数228
    5.2.6更多参考资料230
    5.3姿态运动学230
    5.3.1运动坐标系的变化率230
    5.3.2方向余弦矩阵的运动学公式232
    5.3.3欧拉角描述的运动学公式233
    5.3.4运动学公式（四元数）234
    5.3.5更多参考资料234
    5.4姿态测量9QC
    5.4.1磁强计235
    5.4.2太阳敏感器236
    5.4.3地球地平线敏感器（地平仪）238
    5.4.4星敏感器241
    5.4.5陀螺仪242
    5.4.6航天器敏感器配置243
    5.4.7更多参考资料244
    5.5姿态估计245
    5.5.1确定性三轴姿态确定245
    5.5.2最优三轴姿态确定246
    5.5.3 NewtonRaphson方法247
    5.5.4旋转轴的姿态确定248
    5.5.5卡尔曼滤波249
    5.5.6更多参考资料250
    5.6姿态动力学250
    5.6.1角动量和欧拉方程250
    5.6.2刚体的无力矩运动253
    5.6.3对称航天器的详细姿态运动254
    5.6.4航天器力矩256
    5.6.5磁力矩256
    5.6.6重力梯度力矩257
    5.6.7气动力矩258
    5.6.8太阳辐射力矩260
    5.6.9姿态仿真261
    5.6.10更多参考资料262
    5.7姿态执行器262
    5.7.1动量轮和反作用飞轮262
    5.7.2磁力矩器263
    5.7.3推力器263
    5.7.4章动阻尼器264
    5.7.5溜溜球消旋265
    5.7.6更多参考资料266
    5.8姿态控制266
    5.8.1反作用控制266
    5.8.2磁力控制270
    5.8.3自旋稳定272
    5.8.4重力梯度稳定273
    5.8.5重力梯度稳定和自旋稳定的组合276
    5.8.6章动阻尼276
    5.8.7标准姿态控制系统276
    5.8.8振动277
    5.8.9更多参考资料277
    5.9实际航天器任务278
    5.9.1磁场卫星(Magsat)278
    5.9.2 TIMED航天器284
    5.9.3彗核之旅航天器286
    5.9.4更多参考文献288
    5.10习题289
    参考文献293
    第6章 航天器电源系统297
    6.1简介297
    6.2空间环境297
    6.2.1太阳能297
    6.2.2地球的辐射环境298
    6.3轨道因素298
    6.3.1地心赤道坐标系298
    6.3.2航天器位置299
    6.3.3太阳位置300
    6.3.4轨道、地影区和光照周期300
    6.3.5太阳能电池阵分析302
    6.4能源304
    6.4.1能源类型304
    6.4.2放射性同位素温差发电器306
    6.4.3太阳能电池309
    6.5太阳电池阵327
    6.5.1阵列结构327
    6.5.2串并联效应329
    6.5.3磁场的相关注意事项332
    6.6储能装置333
    6.6.1电化学电池333
    6.6.2航天器电池组336
    6.6.3燃料电池360
    6.7太阳电池阵的功率控制技术362
    6.7.1分流调节器362
    6.7.2串联式调节器366
    6.8航天电源系统367
    6.8.1直接能量转移系统367
    6.8.2非直接能量转移系统374
    6.8.3电源系统设计案例375
    6.9结论382
    6.10习题382
    参考文献385
    第7章 航天器热控387
    7.1简介387
    7.2设计程序概要388
    7.3分析389
    7.4热分析390
    7.5传导391
    7.6对流391
    7.7节点近似值392
    7.8方向依赖性材料属性394
    7.9辐射395
    7.9.1辐射特性395
    7.9.2真实表面之间的辐射交换398
    7.10稳态和瞬态400
    7.11环境热量输入401
    7.12轨道定义405
    7.13分析软件406
    7.14设计过程406
    7.15热控硬件408
    7.15.1散热器408
    7.15.2加热器410
    7.15.3多层绝热411
    7.15.4百叶窗413
    7.15.5热管道413
    7.15.6倍增器416
    7.16测试416
    7.16.1工程测试416
    7.16.2部件级测试417
    7.16.3系统级测试417
    7.17设计案例418
    7.17.1直射太阳能加热——热轨道案例418
    7.17.2直射太阳能加热——冷轨道案例419
    7.17.3反射加热——热轨道案例420
    7.17.4反射加热——冷轨道案例420
    7.17.5地球红外辐射加热——冷轨道案例421
    7.17.6地球红外辐射加热——热轨道案例422
    7.17.7总结424
    7.18习题424
    第8章 航天器结构设计427
    8.1简介427
    8.2航天器系统需求428
    8.3航天器构型设计430
    8.4质量特性约束与估算437
    8.4.1质量特性约束437
    8.4.2质量预算437
    8.5航天器结构设计准则——发射环境441
    8.5.1起飞441
    8.5.2最大风力与跨音速抖振442
    8.5.3助推器分离442
    8.5.4挡热板分离444
    8.5.5旋转稳走444
    8.5.6航天器分离444
    8.6运行环境444
    8.6.1推进系统444
    8.6.2展开动力学444
    8.6.3超稳结构445
    8.6.4挠性结构控制系统445
    8.6.5再人轨道与再使用445
    8.7结构设计与试验准则445
    8.7.1航天器设计准则447
    8.7.2部件设计准则451
    8.7.3安全系数与安全裕量453
    8.8应力分析456
    8.8.1正应力457
    8.8.2切应力462
    8.8.3屈曲条件465
    8.9结构类型470
    8.10结构负载路径473
    8.11热应力475
    8.12复合应力与应力比477
    8.13材料482
    8.13.1金属482
    8.13.2复合材料485
    8.14结构动力学488
    8.14.1单自由度488
    8.14.2连续系统492
    8.15有限元分析501
    8.15.1静力学分析502
    8.15.2动力学分析506
    8.16发射负载——动力学耦合分析508
    8.17结构试验与验证509
    8.17.1强度试验510
    8.17.2振动试验510
    8.17.3正弦振动试验511
    8.17.4低振幅正弦扫频试验511
    8.17.5高振幅正弦扫频试验512
    8.17.6正弦脉冲试验512
    8.17.7正弦驻波试验513
    8.17.8随机振动试验513
    8.17.9全水平随机振动试验514
    8.17.10工艺随机振动试验514
    8.17.11冲击试验515
    8.17.12噪声试验515
    8.17.13模态试验516
    8.17.14旋转平衡试验516
    8.18习题517
    第9章 空间通信526
    9.1概述526
    9.2无线电波传播530
    9.2.1天线及方向性增益530
    9.2.2增益与天线面积531
    9.2.3单向雷达范围方程531
    9.2.4分贝531
    9.2.5天线的一些性质532
    9.2.6空间信道中的传播效果535
    9.3载波频率的调制537
    9.3.1模拟调制538
    9.3.2复用及数字调制539
    9.4噪声——通信的扰动544
    9.4.1噪声来源545
    9.4.2系统噪声温度546
    9.4.3信噪比548
    9.4.4链路裕量548
    9.5航天通信链路设计示例549
    9.6特殊通信概念553
    9.6.1光通信553
    9.6.2纠错码553
    9.6.3加密及认证554
    9.6.4低概率截获(IPI)通信555
    9.6.5抗阻塞技术557
    9.6.6距离及距离速率跟踪～557
    9.7习题558
    第10章 航天器遥控与遥测560
    10.1遥控系统560
    10.1.1通用航天器遥控指令系统560
    10.1.2遥控系统组件562
    10.1.3系统需求574
    10.1.4资源需求574
    10.2遥测系统575
    10.2.1传感器576
    10.2.2信号调节577
    10.2.3信号选择577
    10.2.4到数字格式的转换578
    10.2.5处理579
    10.2.6格式580
    10.2.7数据存储580
    10.2.8调制及传输580
    10.2.9自治580
    10.2.10要求的资源582
    10.3习题582
    参考文献583
    第11章 星载计算机585
    II.1中央处理单元586
    11.2存储器586
    11.2.1只读存储器587
    11.2.2随机访问存储器587
    11.2.3特殊存储器587
    11.3大容量存储588
    11.3.1磁盘588
    11.3.2固态存储器588
    11.4输入／输出589
    11.4.1端口589
    11.4.2直接存储器访问590
    11.4.3多端口存储器591
    11.4.4中断591
    11.4.5定时器592
    11.4.6总线接口592
    11.5放障容错593
    11.5.1抗辐射性593
    11.5.2单粒子翻转594
    11.5.3CM()S闩锁594
    11.5.4奇偶性597
    11.5.5错误检测及纠正597
    11.5.6三重模件冗余603
    11.5.7多执行603
    11.5.8故障回滚604
    11.5.9看门狗定时器604
    11.5.10错误序列检测605
    11.6定制的特殊用途外围设备605
    11.6.1数据获取605
    11.6.2对数及数据压缩606
    11.6.3频域转换606
    11.6.4频谱累积606
    11.6.5图像处理607
    11.7超大规模集成607
    11.8习题608
    参考文献609
    第12章 嵌入式软件系统611
    12.1简介611
    12.1.1优势612
    12.1.2缺点612
    12.2工程飞行软件612
    12.3软件配置管理614
    12.4组织614
    12.5规模及估计616
    12.6重用617
    12.7过程617
    12.8软件检查619
    12.9软件测试620
    12.10软件独立验证及确认622
    12.11软件质量保证623
    12.12刁题623
    参考文献624
    第13章 航天器可靠性、质量保证和辐射效应626
    13.1简介626
    13.1.1可靠性626
    13.1.2质量保证626
    13.2可靠性627
    13.2.1系统可靠性627
    13.2.2可靠性评估工具：环境632
    13.2.3可靠性评估工具：数学635
    13.2.4安全性643
    13.3质量保证及零件选择645
    13.3.1系统性控制645
    13.3.2审查651
    13.3.3发射现场支持652
    13.3.4航天系统可靠性——NEAR任务案例历史653
    13.4辐射655
    13.4.1电离效应656
    13.4.2位移损坏660
    13.4.3单粒子效应664
    13.4.4辐射效应问题解决方案670
    13.5习题673
    参考文献674
    第14章 航天器集成与测试676
    14.1简介676
    14.1.1航天器设计676
    14.1.2术语676
    14.1.3设计过程概述677
    14.2集成和测试计划682
    14.2.1电气设计交互682
    14.2.2热设计交互683
    14.2.3机械设计交互683
    14.2.4技术交流会683
    14.2.5地面支持系统684
    14.2.6机械模型686
    14.2.7集成顺序686
    14.3集成与测试设施688
    14.3.1设施进度安排688
    14.3.2设施清洁作业689
    14.3.3便携式设备689
    14.3.4测试设备690
    14.3.5运输690
    14.4验证方案690
    14.4.1测试序列690
    14.4.2测试计划与流程691
    14.4.3子系统等级测试692
    14.4.4航天器子系统测试695
    14.4.5航天器级系统测试697
    14.4.6发射场测试700
    14.5习题700
    第15章 空间任务操作702
    15.1引言702
    15.2地面辅助系统结构和团队接口702
    15.2.1任务操作中心703
    15.2.2跟踪网络704
    15.2.3有效载荷操作中心和有效载荷数据档案704
    15.2.4航天器和有效载荷704
    15.2.5支持的任务操作705
    15.2.6核心任务操作团队705
    15.3任务阶段和核心操作团队的责任705
    15.3.1任务概念开发阶段706
    15.3.2任务要求和设计阶段707
    15.3.3飞行系统和地面系统开发阶段707
    15.3.4整合及环境测试708
    15.3.5发射和转运708
    15.3.6主要任务阶段708
    15.4任务多样性710
    15.5操作实践标准712
    15.5.1任务操作的概念712
    15.5.2配置管理713
    15.5.3飞行约束的应用713
    15.5.4培训和检验714
    15.5.5实时操作714
    15.5.6文件编制714
    15_5.7应急计划715
    15.5.8航天器性能评估715
    15.6习题716
    第16章 纳星概念设计718
    16.1引言718
    16.2任务描述718
    16.3任务背景718
    16.4系统需求719
    16.5运行管理概念721
    16.6风险评估722
    16.7航天动力学799
    16.8航天器结构722
    16.8.1水平支撑725
    16.8.2对角支撑727
    16.8.3小结727
    16.9姿态确定和控制子系统729
    16.10电源子系统732
    16.11热控子系统734
    16.12通信子系统737
    16.13项目流程741
    参考文献742
    附录A 单位、换算因子和常数743
    附录B 天体物理常数746
    中英文对照表753
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