弹道与轨道基础（第3版）
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作者张雅声 著
出版社电子工业出版社
ISBN9787121475726
出版时间2024-08
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定价105元
货号1203362335
上书时间2024-09-07
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目录
目 录
第1章 力学基础001
1.1 天体力学的发展过程001
1.2 基本定律和一般定理002
1.3 矢量导数关系003
1.4 变质量力学基本原理004
1.4.1 变质量质点系的基本方程004
1.4.2 变质量质点系的质心运动方程006
1.4.3 变质量质点系的绕质心转动方程007
练习题009
第2章 空间直角坐标系统及其转换010
2.1 空间直角坐标系之间的转换矩阵010
2.1.1 方向余弦阵010
2.1.2 方向余弦阵的欧拉角表示法012
2.2 常用的空间直角坐标系015
2.2.1 地心惯性坐标系 015
2.2.2 地心坐标系 016
2.2.3 发射坐标系 016
2.2.4 发射惯性坐标系 017
2.2.5 平移坐标系 018
2.2.6 箭体坐标系 018
2.2.7 速度坐标系 019
2.2.8 两类轨道坐标系019
2.2.9 测站坐标系 020
2.3 常用空间直角坐标系之间的转换021
2.3.1 从地心惯性坐标系到地心坐标系的方向余弦阵021
2.3.2 从地心坐标系到发射坐标系的方向余弦阵022
2.3.3 从发射坐标系到箭体坐标系的方向余弦阵023
2.3.4 从发射坐标系到速度坐标系的方向余弦阵024
2.3.5 从速度坐标系到箭体坐标系的方向余弦阵025
2.3.6 从发射惯性坐标系到发射坐标系的方向余弦阵026
2.3.7 从地心坐标系到测站坐标系的方向余弦阵029
2.3.8 欧拉角的联系方程030
练习题031
第3章 天球坐标系032
3.1 天球与球面三角形032
3.1.1 天球的概念及特性032
3.1.2 球面三角形的定义及定理033
3.1.3 简单球面三角形的基本性质035
3.1.4 球面三角形的基本公式035
3.1.5 两种特殊的球面三角形039
3.2 常用的天球坐标系041
3.2.1 天球坐标系的构成041
3.2.2 天球上主要的圈和点042
3.2.3 地平坐标系043
3.2.4 时角坐标系044
3.2.5 赤道坐标系045
3.2.6 黄道坐标系045
3.3 天球坐标系之间的转换046
3.3.1 地平坐标系与时角坐标系之间的转换047
3.3.2 赤道坐标系与时角坐标系之间的转换048
3.3.3 黄道坐标系与赤道坐标系之间的转换048
3.4 天球坐标系对应的空间坐标系048
练习题049
第4章 时间系统050
4.1 时间计量系统的要求050
4.2 天体的周日视运动051
4.3 基于天体周日视运动的时间系统052
4.3.1 恒星时052
4.3.2 真太阳时和平太阳时052
4.3.3 地方时、世界时和区时056
4.4 轨道计算中常用的时间系统及其转换关系057
4.4.1 格林威治恒星时058
4.4.2 世界时UT1058
4.4.3 国际原子时TAI058
4.4.4 协调世界时UTC058
4.4.5 质心动力学时TDB059
4.4.6 地球动力学时TDT059
4.4.7 GPS时间GPST059
4.4.8 北斗时BDT059
4.4.9 各时间系统的换算关系059
4.5 恒星年、回归年与儒略年060
4.5.1 恒星年与回归年060
4.5.2 儒略年与公历060
4.5.3 儒略日061
练习题062
第5章 地球及其引力063
5.1 地球的形状与地面点坐标063
5.1.1 地球的形状063
5.1.2 地面点坐标064
5.2 地球的运动067
5.3 引力位函数069
5.3.1 引力位函数的概念069
5.3.2 天体为均匀球壳时的引力位函数070
5.3.3 天体为不规则球体时的引力位函数071
5.3.4 地球引力位函数076
5.4 引力077
5.5 重力080
练习题082
第6章 推力、控制力与控制力矩083
6.1 火箭发动机推力083
6.1.1 火箭发动机的类型083
6.1.2 发动机的推力084
6.1.3 比冲089
6.2 发动机的附加力矩089
6.2.1 附加哥氏力矩 089
6.2.2 附加相对力矩 091
6.3 火箭姿态控制系统093
6.3.1 火箭姿态角的测量093
6.3.2 姿态控制方程095
6.3.3 控制力和控制力矩096
练习题100
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第7章 空气动力与空气动力矩101
7.1 地球大气101
7.1.1 大气结构101
7.1.2 标准大气102
7.2 空气动力107
7.2.1 空气动力的一般表示形式107
7.2.2 空气动力在不同坐标系中的表示形式107
7.2.3 气动系数108
7.3 空气动力矩111
7.3.1 稳定力矩Mst111
7.3.2 稳定力矩与质心和压心的关系112
7.3.3 阻尼力矩Md113
练习题114
第8章 飞行器的主动段运动115
8.1 弹道分段115
8.2 地心惯性坐标中的动力学方程117
8.2.1 质心动力学方程117
8.2.2 绕质心转动的动力学方程117
8.3 地面发射坐标系中的空间弹道方程118
8.3.1 地面发射坐标系中的质心动力学方程118
8.3.2 箭体坐标系中的绕质心动力学方程123
8.3.3 运动学方程125
8.3.4 控制方程126
8.3.5 联系方程126
8.3.6 附加方程127
8.4 地面发射坐标系中的空间弹道计算方程128
8.4.1 假设条件128
8.4.2 空间弹道计算方程129
8.4.3 用视加速度表示的质心动力学方程130
8.4.4 弹道参数计算131
8.5 速度坐标系中的空间弹道计算方程135
8.5.1 速度坐标系中的质心动力学方程135
8.5.2 半速度坐标系中的质心动力学方程136
8.5.3 速度坐标系中的空间弹道方程137
8.5.4 速度坐标系中的空间弹道计算方程137
8.6 主动段运动特性分析140
8.6.1 用于方案论证阶段的简化纵向运动方程140
8.6.2 切向运动特性分析141
8.6.3 主动段转弯过程143
练习题148
第9章 二体运动149
9.1 N体问题及其初积分149
9.1.1 N体问题的运动方程149
9.1.2 N体问题的初积分150
9.2 二体问题的一般解152
9.2.1 二体问题的基本方程152
9.2.2 二体问题的一般解153
9.2.3 天体在轨道上的速度155
9.2.4 二体系统的动能157
9.2.5 有心力运动157
9.3 二体运动的一般特性158
9.3.1 速度图158
9.3.2 3种圆锥曲线轨道的特点161
9.4 位置与时间之间的关系163
9.4.1 圆轨道163
9.4.2 椭圆轨道164
9.4.3 抛物线轨道169
9.4.4 双曲线轨道169
9.5 圆型限制性三体问题170
9.5.1 限制性问题的提出170
9.5.2 基本运动方程171
9.5.3 平动点与晕轨道173
9.5.4 雅克比积分与零速度面175
练习题178
第10章 飞行器自由段弹道特性179
10.1 飞行器自由段弹道方程179
10.2 关机点参数与弹道的关系182
10.2.1 e, p与主动段关机点参数之间的关系182
10.2.2 圆锥曲线形状与主动段关机点参数之间的关系184
10.2.3 椭圆的几何参数与主动段关机点参数之间的关系187
10.2.4 成为人造地球卫星或导弹的条件190
10.3 飞行时间的计算191
10.3.1 主动段关机点参数与自由段运动参数之间的关系192
10.3.2 主动段关机点参数与被动段飞行时间之间的关系193
10.3.3 飞行时间偏差分析196
10.4 射程计算与落点误差197
10.4.1 被动段射程的计算198
10.4.2 自由段射程的计算200
10.4.3 已知主动段关机点参数求最大被动段射程201
10.4.4 已知被动段射程求最佳速度倾角和最小能量参数203
10.4.5 落点偏差分析205
练习题207
第11章 飞行器的轨道运动及特性208
11.1 轨道要素208
11.2 轨道要素与位置速度的转换关系210
11.2.1 由轨道要素求位置速度211
11.2.2 由位置速度求轨道要素212
11.3 星下点轨迹215
11.3.1 无旋地球上的星下点轨迹215
11.3.2 旋转地球上的星下点轨迹217
11.3.3 考虑摄动影响时的星下点轨迹220
11.4 卫星轨道分类221
11.4.1 按照轨道形状分类221
11.4.2 按照轨道倾角分类221
11.4.3 按照轨道高度分类222
11.5 常用轨道类型223
11.5.1 回归与准回归轨道223
11.5.2 地球同步轨道与地球静止轨道224
11.5.3 太阳同步轨道225
11.5.4 冻结轨道与闪电轨道226
11.5.5 伴随轨道227
练习题228
第12章 轨道摄动229
12.1 摄动的定义229
12.2 密切轨道与摄动方程231
12.2.1 密切轨道231
12.2.2 拉格朗日摄动方程231
12.2.3 高斯摄动方程232
12.3 地球非球形摄动233
12.3.1 摄动模型233
12.3.2 摄动影响分析234
12.4 大气阻力摄动235
12.4.1 静止大气的摄动影响236
12.4.2 旋转大气的摄动影响237
12.5 三体引力摄动239
12.6 太阳光压摄动241
练习题242
第13章 轨道机动243
13.1 轨道机动的含义243
13.1.1 轨道机动的定义和作用243
13.1.2 轨道机动系统244
13.1.3 轨道机动的分类244
13.2 轨道调整245
13.2.1 小推力作用下轨道要素的变化245
13.2.2 轨道周期的调整246
13.2.3 半长轴和偏心率的调整247
13.2.4 升交点赤经和轨道倾角的调整251
13.2.5 轨道要素调整的特殊点252
13.3 轨道改变252
13.3.1 共轨道面改变253
13.3.2 轨道面改变254
13.3.3 一般非共面轨道改变258
13.4 轨道转移258
13.4.1 共面圆轨道的两冲量最优转移258
13.4.2 共面圆轨道的三冲量转移261
13.4.3 共面椭圆轨道之间的转移262
13.4.4 非共面圆轨道之间的转移264
13.4.5 调相机动264
13.5 轨道拦截267
13.5.1 最小能量拦截轨道269
13.5.2 固定时间拦截轨道271
练习题272
第14章 飞行器的返回与再入273
14.1 返回轨道273
14.1.1 返回轨道的分段273
14.1.2 返回轨道的类型276
14.2 再入段运动277
14.2.1 再入段的一般运动方程277
14.2.2 简化的再入段运动方程282
14.2.3 弹道式轨道再入段运动284
14.2.4 升力式轨道再入段运动288
14.3 着陆段运动293
14.3.1 着陆段运动方程293
14.3.2 对返回着陆及回收区的一般要求295
练习题295
附录A 常用参数296
附录B 常用术语英汉对照表297
附录C 坐标系间的四元数表示法300
C.1 四元数的定义300
C.2 四元数的运算法则300
C.3 四元数的主要性质302
C.4 用四元数旋转变换表示空间定点旋转302
C.5 四元数变换表示坐标变换303
附录D 开普勒方程的几种求解方法306
D.1 图解法306
D.2 叠代法306
D.3 级数展开法307
参考文献308
内容摘要
弹道与轨道理论就是从事弹道导弹和航天器发射、测控与运行管理的工程技术人员，以及航天指挥人员所必须掌握的专业基础知识。本书以航天领域的基本理论和基础知识为重点，以坐标系统和时间系统为基础，以飞行器受力分析为支撑，分别对飞行器的主动段、自由段和返回再入段的动力学和运动学特性进行了详细介绍；同时，从实际应用出发，简要介绍了轨道摄动和轨道机动的基本概念。本书比较适合作为航天专业的本科生教材，也可以作为航天领域专业技术人员的基础知识参考书。
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