航天器应用轨道力学
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四川成都
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作者杨维廉
出版社中国宇航出版社
ISBN9787515919508
出版时间2021-06
装帧精装
开本32开
定价80元
货号1202454225
上书时间2024-12-14
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作者简介
杨维廉：研究员，毕业于北京大学数学力学系数学专业。1981年至1983年以国家公派访问学者的身份在美国斯坦福大学航空航天系进修。多年从事航天使命分析设计和卫星总体设计工作，以及航天器轨道力学的教学和科研工作。
目录
第1章太阳系、坐标与时间系统1
1.1太阳系1
1.2坐标系4
1.2.1地心惯性坐标系4
1.2.2地心固连坐标系7
1.2.3地平坐标系8
1.3时间系统10
1.3.1恒星时10
1.3.2平太阳时10
1.3.3历书时和力学时12
1.3.4靠前原子时13
1.3.5协调时13
参考文献15
附录关于时间的更详细的资料（仅供参考）16
第2章二体问题27
2.1开普勒三定律28
2.2二体问题的运动方程28
2.2.1椭圆轨道33
2.2.2双曲线轨道39
第3章卫星轨道摄动44
3.1概述44
3.2摄动方程45
3.2.1拉格朗日行星摄动方程45
3.2.2高斯型摄动方程48
3.3正则方程和正则变换49
3.4基于李级数的摄动方法54
3.4.1基于李级数的正则变换55
3.4.2摄动方程的解法56
3.5地球引力场非中心力项的摄动60
3.6大气阻力摄动73
参考文献78
第4章常用的地球卫星轨道79
4.1概述79
4.2地球同步轨道79
4.3临界倾角轨道81
4.4近地遥感卫星的轨道82
4.4.1近地遥感卫星的几种特殊轨道82
4.4.2回归轨道的轨迹漂移与保持87
参考文献90
附录太阳同步回归轨道的长期演变与控制91
第5章轨道机动102
5.1概述102
5.2霍曼转移102
5.3轨道控制的动力学方程106
5.4近圆轨道控制的分析方法110
5.4.1轨道动力学方程及简化111
5.4.2平面内机动的工程应用114
附录卫星轨道保持的一类控制模型119
第6章定轨、预报和精度分析127
6.1卫星的地面观测与跟踪127
6.1.1观测几何127
6.1.2卫星星下点轨迹128
6.2轨道与太阳的关系130
6.2.1阳光与轨道面的夹角130
6.2.2太阳高度角131
6.2.3地影时间131
6.3定轨134
6.4预报136
6.5定轨和预报精度的协方差分析法138
附录A一种高精度的卫星星历模型140
附录B田谐调和项摄动的系数149
附录C矩阵A的元素156
附录D地球及太阳引力加速度158
第7章相对运动与编队飞行160
7.1概述160
7.2相对运动的Hill方程及其解160
7.3基于轨道摄动解的研究方法163
7.4卫星编队飞行168
7.4.1同轨迹飞行168
7.4.2同轨道面内飞行169
7.4.3椭圆轨迹的编队飞行169
7.4.4摄动引起的队形演变及控制170
第8章轨道覆盖与星座设计172
8.1概述172
8.2轨道覆盖分析173
8.3优选覆盖176
8.3.1优选覆盖的最小星座177
8.3.2两类典型的星座178
8.4星座卫星数的一个近似估计式185
8.5GPS 的导航精度分析188
参考文献192
第9章月球和行星际探测的转移轨道193
9.1概述193
9.2N体问题的运动方程193
9.3地月转移轨道的建模195
9.4问题的解法197
9.5火星探测器飞行路径204
9.5.1探测器在太阳引力场中的飞行轨道204
9.5.2探测器在地球引力场中的飞行轨道206
9.5.3在火星引力场中的轨道207
参考文献208
附录关于最小欧几里得范数的解209
第10章三体问题和拉格朗日点轨道210
10.1三体问题210
10.2天平动点210
10.3圆性三体问题211
10.3.1假设211
10.3.2几何关系211
10.3.3运动方程212
10.4天平动点的位置213
10.5在天平动点邻域内的运动214
10.6天平动点轨道215
10.6.1近似的周期解215
10.6.2状态转移矩阵216
10.6.3微分修正217
内容摘要
本书立足于我国航天工程轨道力学设计的现实需求，从轨道摄动、轨道设计、轨道机动、定轨、预报及精度分析、月球及深空探测轨道设计等方面，结合相关的理论与工程问题，进行系统而深入的论述。书中还从卫星系统设计角度介绍了轨道设计及参数优化方法，具有很强的系统性、新颖性和实用性。本书深入浅出，对航天器轨道力学理论研究者、航天器设计师以及有效载荷设计师都有很好的参考价值。本书可以作为航天专业本科生和研究生的教学参考书，也可以作为航天领域总体和专业设计师的培训用书和工作参考书。
主编推荐
从１９７０年东方红一号发射成功到现在整整 任务及轨道涵盖面越来越广,从低轨道、高轨道５０到年地,外我天国体航绕天飞器、 着陆,轨道动力学分析和设计作为航天器任务设计的重要环节,在 理论和实践方面都取得了巨大的进步,为航天工程任务的圆满完成 提供了重要保障.本书立足于我国航天工程轨道动力学设计的实际 需求,围绕三体问题、卫星轨道摄动、地球卫星轨道设计、轨道机 动,定轨、预报及精度分析等方面,结合大量相关的理论与工程实 践问题,进行了系统深入的论述. 本人毕业于北京大学数学力学系数学专业,扎实而系统的数学 基础对我从事卫星轨道设计与分析工作帮助很大.１９８１—１９８３年以 公派访问学者的身份在美国斯坦福大学航空航天系进修,在美国工 程院院士J．V．Breakwell的指导下研究地球引力场 “质聚模型”,被 Breakwell院士评价为 “解决了多年未解决的难题”.从事轨道力学 研究和航天任务分析设计工作５０余载,早年主要负责以资源一号卫 星为代表的遥感卫星轨道设计,后来主持了以嫦娥一号为代表的深 空探测器轨道设计.轨道专业研究涉及引力摄动、冻结轨道、平根 数、状态转移矩阵迭代、相对运动、星座覆盖、状态估计、三体摄 动等方面,试图将理论成果完美地应用到工程实践.工程技术人员 在工程实践中应该主动、有意识地对工程方法论进行探讨和交流, 这对提高工作效率和设计水平都是十分必要的.我常常对研究生和 年轻的轨道设计师讲: “不会近似的工程师不是好的工程师.”轨道 设计得益于对工程近似方法的应用,而善于近似的前提就是要正确 地判别各种相关因素对结果的影响,要做到心中有数.本书也试图结合具体研究阐释这种工程近似方法的内涵. 本书分为五部分,共有１０章.其中第一部分为第１、２章,介 绍了坐标与时间、二体问题等基本概念和理论,涉及轨道分析的知 识;第二部分为第３、４章,讨论了卫星轨道摄动以及常用的地球卫 星轨道,对其进行了详尽的分析,并对轨道设计中需要考虑的问题 进行了归纳;第三部分为第５、６章,在二体问题、轨道摄动分析的 基础上,结合方法论阐述了轨道机动和定轨的具体问题和策略;第 四部分为第７、８章,讨论了轨道力学在热点问题———编队飞行和星 座设计方面的应用,对理论、研究方法和具体应用进行了探讨;第 五部分为第９、１０章,对月球和行星际探测的转移轨道和拉格朗日 点的轨道设计方法进行了详细介绍,其中利用状态转移的微分修正 方法是求解问题的核心,这种方法的适用范围广,在我国深空探测 轨道设计中得到了很好的应用. 最后,感谢中国空间技术研究院总体设计部周佐新部长、曾曜 书记、王 大 轶 副 部 长 等 领 导 的 支 持 和 帮 助;感 谢 周 文 艳 研 究 员、 邹元杰研究员以及轨道专业的各位同行,他们出色的工作促成了本 书的出版. 因学识 所 限,书 中 难 免 存 在 疏 漏 和 不 足 之 处,敬 请 读 者 批 评 指正.
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