电推进航天器总体设计

图书标准信息

• 作者 王敏
• 出版社 科学出版社
• 出版时间 2019-11
• 版次 1
• ISBN 9787030630216
• 定价 148.00元
• 装帧 其他
• 字数 360千字

【内容简介】

电推进是一种高比冲的先进航天动力技术，可大幅降低推进剂携带量、显著提升航天器全方位能力。电推进航天器是应用电推进完成部分或全部推进任务的航天器。在我国高性能和高价值航天器上应用电推进系统，是突破航天器能力瓶颈的重要的手段，对于提高航天器承载能力、延长航天器服务寿命、提高姿态和轨道控制精度，具有举足轻重的作用。《电推进航天器总体设计》在调研国外电推进航天器设计和研制的基础上，参考国内电推进通信卫星总体设计和工程实践经验，全面阐述了电推进航天器总体设计应该关注的要素，包括推进任务分析、航天器总体设计、电推进系统设计、羽流防护设计、电磁兼容性设计、姿态轨道控制、试验验证和评估等，希望对提升我国电推进航天器总体设计能力、推动我国电推进工程进程有所帮助。

【目录】

目录

丛书序

序

前言

第1章 绪论

1.1 航天器与电推进系统 001

1.1.1 航天器的发展 001

1.1.2 航天器电推进系统 002

1.2 电推进原理和技术发展 004

1.2.1 电推进基本原理 004

1.2.2 电推进特点和类型 005

1.2.3 电推进技术发展 011

1.3 电推进在航天器上的应用 013

1.3.1 地球静止轨道卫星任务 013

1.3.2 深空探测任务 015

1.3.3 对地观测和科学实验任务 016

1.3.4 电推进应用发展趋势 017

第2章 航天器电推进任务分析与总体设计

2.1 航天器电推进任务分析 019

2.1.1 航天器电推进任务需求 019

2.1.2 电推进任务适应能力分析 021

2.1.3 电推进系统主要性能指标 022

2.1.4 航天器轨道维持推进任务设计 024

2.1.5 航天器轨道转移推进任务设计 027

2.2 电推进系统功能和性能分析 030

2.2.1 电推进系统功能分析 030

2.2.2 电推进系统性能分析 032

2.3 电推进航天器系统设计 034

2.3.1 航天器总体设计概述 034

2.3.2 电推进系统构型布局设计 042

2.3.3 电推进系统供配电设计 051

2.3.4 电推进系统热控设计 052

第3章 电推进系统设计

3.1 电推进系统总体设计 054

3.1.1 电推进系统组成架构设计 054

3.1.2 电推进推进剂工质设计 059

3.1.3 推进剂预算和装填量分析 064

3.1.4 电推进可靠性安全性设计 066

3.2 电推进系统典型单机设计 072

3.2.1 离子推力器 072

3.2.2 霍尔推力器 073

3.2.3 电源处理单元 076

3.2.4 贮供子系统 080

3.2.5 推力矢量调整机构 085

3.3 电推进系统工作流程设计 088

3.3.1 电推进全寿命周期任务流程设计 088

3.3.2 电推进自主运行流程设计 089

3.3.3 电推进在轨工作模式及切换设计 095

第4章 电推进位置保持与姿态控制

4.1 电推进位置保持原理 099

4.1.1 卫星轨道要素 099

4.1.2 地球静止轨道摄动 103

4.1.3 电推进轨道控制模型 108

4.2 电推进位置保持策略设计 113

4.2.1 电推进南北位置保持策略设计 114

4.2.2 电推进东西位置保持策略设计 116

4.3 电推进南北和东西联合位置保持策略设计 119

4.3.1 南北东西位置保持联合控制 119

4.3.2 正常模式下的位置保持策略 121

4.3.3 故障模式下的位置保持策略 122

4.4 电推进角动量卸载控制 128

4.4.1 直接联合控制方法 128

4.4.2 顺序联合控制方法 130

4.5 电推进位置保持工程实现 132

4.5.1 地面支持系统 132

4.5.2 星上软件系统 133

4.5.3 位置保持工作流程 133

第5章 电推进轨道转移与姿态控制

5.1 电推进小推力轨道转移动力学模型 135

5.1.1 轨道控制运动学模型 135

5.1.2 轨道控制动力学模型 143

5.2 电推进轨道转移策略优化设计 145

5.2.1 小推力轨道转移优化理论 145

5.2.2 小推力轨道转移优化求解方法 146

5.3 电推进轨道转移策略简化设计 150

5.3.1 时间*优解及其特征分析 151

5.3.2 电推进变轨策略简化 154

5.4 电推进变轨过程姿态控制 159

5.4.1 姿态参考坐标系定义 159

5.4.2 姿态指向规划 160

5.4.3 姿态机动控制 162

电推进轨道转移流程设计 163

5.5.1 地面支持系统 164

5.5.2 星上软件系统 164

5.5.3 轨道转移工作流程 164

第6章 电推进羽流分析和防护设计

6.1 电推进羽流特性和效应 166

6.1.1 电推进羽流特性 166

6.1.2 电推进羽流效应 167

6.2 电推进羽流与航天器相互作用机理 170

6.2.1 电推进羽流等离子体输运机理 170

6.2.2 电推进羽流与航天器表面动量和能量交换机理 172

6.2.3 电推进羽流粒子对航天器表面溅射与沉积机理 176

6.2.4 电推进羽流对航天器表面充放电机理 178

6.3 电推进羽流特性和效应试验 178

6.3.1 羽流特性测量方案 179

6.3.2 羽流效应试验方案 184

6.4 电推进羽流效应防护设计和仿真评估 187

6.4.1 电推进羽流效应防护设计 187

6.4.2 电推进羽流效应分析模型 188

6.4.3 电推进羽流力热效应分析 189

6.4.4 电推进羽流溅射效应分析 190

第7章 电推进航天器电磁兼容性设计

7.1 基本理论与概念 193

7.1.1 EMC基础知识 193

7.1.2 EMC标准 196

7.1.3 EMC技术 197

7.2 电推进的电磁干扰特性 199

7.2.1 电推进航天器电磁兼容性问题 199

7.2.2 电推进系统对航天器的电磁干扰机理 200

7.3 电推进电磁兼容性设计 201

7.3.1 电推进整星的电磁兼容性设计 201

7.3.2 电推进系统的电磁兼容性设计 202

7.4 电磁兼容性实验 205

7.4.1 电推进系统的EMC 测试 205

7.4.2 非点火状态电推进整星EMC 测试 210

7.4.3 点火状态电推进整星EMC 测试 213

第8章 电推进航天器试验与验证

8.1 电推进航天器试验验证综述 216

8.1.1 电推进试验项目确定原则 216

8.1.2 电推进航天器试验项目矩阵 217

8.2 电推进试验项目 218

8.2.1 单机级试验 218

8.2.2 分系统级试验 222

8.2.3 整星级试验 225

8.2.4 可靠性和寿命试验 228

8.3 电推进在轨测试 231

8.3.1 电推进在轨功耗测试 231

8.3.2 电推进在轨推力测试 231

8.3.3 电推进在轨比冲测试 232

8.3.4 电推进南北位保能力测试 233

8.4 电推进试验设备和系统 233

8.4.1 电推进性能测试真空设备 233

8.4.2 电推进寿命与可靠性验证设备 234

第9章 典型电推进航天器总体设计

9.1 电推进位置保持通信卫星 236

9.1.1 劳拉公司LS 1300平台卫星 236

9.1.2 空客公司Eurostar 3000平台卫星 238

9.1.3 波音公司BSS 702平台卫星 240

9.1.4 中国实践十三号卫星 243

9.2 全电推进通信卫星 247

9.2.1 波音BSS 702SP平台全电推进卫星 247

9.2.2 空客Eurostar 3000EOR平台全电推进卫星 249

9.2.3 欧洲航天局Electra平台全电推进卫星 250

9.2.4 东方红四号SP平台全电推进卫星 252

9.3 电推进深空探测航天器 253

9.3.1 深空一号探测器 253

9.3.2 黎明号探测器 255

9.3.3 隼鸟号探测器 258

9.3.4 智慧一号探测器 259

9.3.5 贝皮科伦布水星探测器 260

9.4 中低轨道电推进航天器 262

9.4.1 低轨对地观测航天器 262

9.4.2 低轨微小卫星 263

9.4.3 低轨卫星星座 264

9.4.4 低轨载人空间站 265

参考文献 267

缩略语 275