本书系统论述有人航天器的设计原理，介绍太空环境及其对人类太空飞行的影响、轨道力学、大气再入力学、发射力学以及航天器飞行力学等理论基础和技术约束，重点论述发射飞行器、太空飞机、太空舱和返回舱的设计原理，分析伞系统和水平着陆回收的力学问题，关注再入返回的加速度过载和热防护设计；简单介绍典型太空发射系统、太空舱与太空飞机的构型设计；描述有人航天器设计中的可靠性、安全性以及经济成本模型。本书体系完整，理论与实践并重。
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目录
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译者序
前言
第0章 引言及航天器设计报告大纲 1
0.1 涉及的课题 1
0.2 设计课程的方法 3
0.3 报告编写建议 6
第1章 有人太空飞行 8
1.1 太空的起点 8
1.2 太空停留 8
1.3 进入太空 9
1.4 人类太空飞行的前五十年 11
1.5 近期的人类太空飞行 14
参考文献 17
第2章 地球大气 18
2.1 大气环境 18
2.2 状态方程与流体静力平衡 20
2.3 1976年版本美国标准大气模型 20
2.4 使用大气模型的流动性质 31
2.5 大气性质表 36
2.6 其他大气模型 43
参考文献 45
第3章 太空环境 46
3.1 重力作用 46
3.2 气体密度和阻力效应 47
3.3 太阳 50
3.4 磁场 51
3.5 范艾伦辐射带 52
3.6 电离层 53
3.7 流星体和轨道残骸 54
3.8 航天器带电 55
3.9 常用常数、缩写和换算关系 55
参考文献 55
第4章 大气层中的高超声速有人任务 57
4.1 跨大气层有人任务 57
4.2 跨大气层飞行器 58
4.3 大气层中的飞行轨迹 61
4.4 可重复使用太空飞机的设计问题 63
4.5 近期内的跨大气层飞行任务 68
参考文献 69
第5章 轨道力学 72
5.1 太空任务几何学 72
5.2 轨道上的能量与角动量 79
5.3 大气再入的轨道转移 85
5.4 轨道的地面轨迹 88
5.5 航天器地平线 97
5.6 行星际轨迹 100
5.7 常数与换算系数 106
参考文献 106
第6章 大气再入力学 107
6.1 一般运动方程 107
6.2 滑翔再入轨迹 109
6.3 再入期间的减速 112
6.4 再入期间的加热 117
6.5 弹道再入 120
6.6 滑翔再入 131
6.7 低速返回与回收：降落伞 151
6.8 低速返回与回收：太空飞机 159
6.9 常数和参数汇总 176
参考文献 179
第7章 发射力学 182
7.1 发射飞行器的一般方程 182
7.2 简化助推分析中的推力、升力和阻力 184
7.3 无量纲运动方程 191
7.4 定常推力和零升力、零阻力下的简化助推分析 192
7.5 火箭的分级 204
7.6 发射飞行器的纵向稳定性 225
7.7 发射飞行器设计通常要考虑的因素 255
7.8 常数和参数汇总 269
参考文献 270
第8章 航天器飞行力学 274
8.1 太空飞行器飞行力学与性能分析 274
8.2 高超声速空气动力学 274
8.3 高超声速飞行中的钝体 282
8.4 高超声速飞行中的细长体 296
8.5 空气的热力学性质 310
8.6 航天器动力学 320
8.7 航天器控制系统 339
8.8 常数汇总与系数换算 349
参考文献 349
第9章 热防护系统 352
9.1 滞止点基本传热关系式 352
9.2 近似空气化学 354
9.3 滞止点热传递 357
9.4 半球头部周围的热传递 360
9.5 球形罩头锥周围的热传递 361
9.6 再入飞行器的热防护层 362
9.7 热传递相似性参数 384
9.8 热防护层研发与实际应用 398
9.9 常数、换算和TPS缩略词 402
参考文献 406
第10章 航天器构型设针 408
10.1 航天器环境及其对设计的影响 408
10.2 环境控制和生命支持系统 426
10.3 结构系统、推进系统、电力系统、控制系统 430
10.4 乘员支持系统 434
参考文献 435
第11章 安全、可靠性、风险评估 437
11.1 系统安全与可靠性 437
11.2 任务可靠性分配 439
11.3 可靠性函数 441
11.4 失效率模型与可靠性估计 442
11.5 分配目标 443
11.6 概率风险评估概述 443
11.7 航天器顶层功能失效 448
11.8 航天飞机的PRA 452
11.9 乘员飞行安全 453
11.10 风险管理中人的因素 460
11.11 韦布尔分布 461
参考文献 463
第12章 太空访问的经济因素 465
12.1 航天器成本要素 465
12.2 阿波罗计划的成本 465
12.3 航天飞机计划的成本 466
12.4 每磅入轨价格 468
12.5 发射成本的组成 468
12.6 成本计算关系 474
参考文献 483
附录A 高超声速空气动力学 485
A.1 一维流关系式 485
A.2 正激波 490
A.3 高超声速流中物体上的滞止压力 494
A.4 斜激波 495
A.5 小扰动理论 499
A.6 普朗特-迈耶尔膨胀 502
A.7 锥形流 507
A.8 牛顿流 510
A.9 物体形状的影响 513
A.10 攻角的影响 514
参考文献 518
附录B 太空飞机坐标 519
B.1 罗克韦尔航天飞机轨道器 519
B.2 X-24C 523
B.3 X-15 528
B.4 太空飞机Bor-4 532
B.5 诺思洛普HL-10升力体 536
B.6 赫尔姆斯太空飞机 540
B.7 海姆斯太空飞机 544
B.8 几款太空飞机的升力阻力和力矩的估算数据 547
B.9 高超声速太空飞机的相似性 549
彩图
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