Modeling and Simulation of Aerospace Vehicle Dynamics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Amer Inst of Aeronautics &

作者:Zipfel, Peter H.

出品人:

页数:576

译者:

出版时间:2007-3

价格:$ 107.29

装帧:HRD

isbn号码:9781563478758

丛书系列:

图书标签:

• Engineering
• Aerospace
• 航空航天动力学
• 飞行器建模
• 飞行器仿真
• 气动特性
• 控制系统
• 数值方法
• MATLAB
• Simulink
• 飞行控制
• 动力学仿真

地球的守护者：天体动力学与空间任务设计 本书并非一本关于航空器动力学建模与仿真的入门指南，而是深入探讨了塑造我们对宇宙认识、并驱动人类探索太空的更宏大科学范畴——天体动力学。我们将目光从围绕地球飞行的精密机械移开，转向行星、恒星乃至星系的宏大舞蹈，理解宇宙万物运动的根本规律，并以此为基石，擘画人类走向星辰大海的壮丽蓝图。 第一卷：宇宙运动的基石——经典天体力学 第一章：引力定律的颂歌——牛顿的宇宙观 我们将从牛顿的万有引力定律出发，揭示引力如何成为宇宙中最强大的塑形者。从苹果落地到行星绕日，引力定律统一了地面与天空的物理学，为我们理解天体运行提供了坚实的理论框架。我们将详细解析万有引力的数学表达，以及它在描述点质量、球体等理想化天体运动中的应用。更进一步，我们会探讨牛顿万有引力定律对后来科学发展的深远影响，以及它在理解潮汐、彗星轨道等现象中的关键作用。本章将穿插介绍牛顿发现引力定律的传奇故事，以及当时科学界对这一革命性理论的接受过程。 第二章：轨道的艺术——开普勒定律与行星运动 在牛顿的引力框架下，我们回归到开普勒对行星运动的精确观测。本书将详细阐述开普勒三大定律，即椭圆轨道定律、面积定律和周期定律，并展示它们如何完美地描述了行星在太阳引力场中的运动轨迹。我们将深入剖析椭圆轨道的几何特性，例如半长轴、离心率、近日点和远日点等关键参数的意义，以及它们如何决定了一颗行星的运行速度和轨道形状。我们将通过数学推导，将牛顿的引力定律与开普勒定律联系起来，证明引力是行星轨道运动的根本原因。此外，本章还将探讨如何利用开普勒定律来预测行星的位置，以及其在早期天文观测和历法制定中的重要性。 第三章：多体问题的魅影——引力相互作用的复杂性 真实的天体世界并非只有两个天体间的简单相互作用，而是成千上万甚至数以亿计的天体在引力作用下相互影响。本章将引入“多体问题”的概念，解释当三个或更多天体同时存在于一个引力系统中时，其运动轨迹将变得极其复杂，难以用解析方法精确求解。我们将讨论多体问题的历史沿革，从雅各比、庞加莱等数学家对问题的探索，到如今数值模拟在解决多体问题中的核心作用。我们将简要介绍求解多体问题的一些近似方法和数值积分技术，以及它们在理解星系动力学、星团演化等复杂天体现象中的应用。 第四章：轨道的升华——轨道力学与相对论效应 在对牛顿引力有了深刻理解的基础上，本章将进一步探讨在极端引力环境下，经典力学的局限性以及广义相对论的出现。我们将详细介绍广义相对论如何修正了牛顿引力定律，并解释其在描述黑洞、中子星等致密天体附近的引力效应，以及水星近日点进动等经典力学难以解释的现象。我们将深入分析广义相对论方程的数学结构，并探讨其在理解引力波、宇宙膨胀等现代宇宙学研究中的关键作用。此外，本章还将触及相对论效应在精确测量和导航中的重要性，例如GPS系统就需要考虑相对论效应才能达到所需的精度。 第二卷：人类的触角——空间任务设计与导航 第五章：抵达星辰的蓝图——任务轨道设计 本书将详细阐述设计太空任务时所需的轨道规划。我们将从基础的轨道力学出发，介绍不同类型的轨道，如地球静止轨道、太阳同步轨道、转移轨道等，以及它们各自的应用场景。我们将深入探讨如何利用轨道力学原理，计算实现不同任务目标所需的轨道参数，例如卫星的发射轨道、行星际探测器的飞行轨迹、甚至月球着陆器的下降轨道。本章将重点介绍霍曼转移轨道、引力助推等常用的轨道设计技术，以及如何通过数学模型来优化轨道设计，以最大程度地节省燃料、缩短飞行时间或提高任务成功率。 第六章：宇宙中的罗盘——导航与轨道确定 太空任务的成功离不开精确的导航和轨道确定。本章将深入探讨如何在浩瀚的宇宙中定位和追踪航天器。我们将介绍多种导航技术，包括地面测控、星敏感器、惯性导航系统、以及自主导航技术。我们将详细阐述轨道确定（Orbit Determination）的基本原理，即如何利用一系列观测数据（如距离、方位角、径向速度等）来推算出航天器的精确轨道。本章还将介绍卡尔曼滤波等先进的估计算法，它们在处理观测噪声、提高轨道确定精度方面发挥着至关重要的作用。我们将通过实例，展示轨道确定技术在行星际探测、卫星编队飞行等复杂任务中的应用。 第七章：穿越时空的旅程——轨道机动与姿态控制 在太空任务的执行过程中，航天器经常需要进行轨道机动以改变其运行轨道，以及进行姿态控制以保持其指向或调整其观测方向。本章将详细介绍各种轨道机动技术，例如变轨机动、轨道保持机动、以及近距离交会对接时的轨道调整。我们将分析执行这些机动所需的推力计算、燃料消耗，以及最佳的机动时机。在姿态控制方面，本章将介绍多种控制策略，包括角动量轮、反作用轮、磁力矩器、以及推进器控制等，并分析它们在实现高精度姿态稳定、望远镜指向、太阳能帆板对准等方面的性能。 第八章：宇宙的瓶颈与机遇——深空探测的挑战与未来 随着人类探索的步伐迈向更远的星系，深空探测面临着前所未有的挑战，也蕴藏着无限的机遇。本章将聚焦于深空探测任务中的天体力学难题。我们将探讨如何设计能够穿越小行星带、规避空间碎片、以及在极端温度环境下工作的探测器。我们将深入分析地外天体引力场对探测器轨道的影响，以及如何利用这些引力场实现引力助推，从而节省宝贵的燃料。本章还将展望未来深空探测的可能方向，例如载人火星任务、小行星资源开采、甚至系外行星探测等，并讨论天体力学在这些未来任务中的核心作用。我们将分析新型推进技术（如核动力、太阳帆）对深空任务轨道设计的影响，以及如何利用先进的计算能力和人工智能来优化深空任务的设计和执行。 第三卷：宇宙的奥秘——高级天体动力学与前沿探索 第九章：动态的宇宙——星系动力学与宇宙演化 本书将跳出太阳系的范畴，探索更广阔的宇宙。本章将深入研究星系动力学，即理解星系内部恒星、气体、尘埃以及暗物质的运动规律。我们将介绍星系碰撞、星系合并、以及星系核球和盘面的形成等动力学过程。我们将探讨如何利用观测数据和数值模拟，揭示星系的演化历史，以及暗物质在星系形成和稳定中的关键作用。本章还将介绍宇宙膨胀的观测证据，以及大爆炸理论等现代宇宙学模型，并探讨天体力学在理解宇宙大尺度结构形成中的作用。 第十章：混沌的边缘——非线性动力学与混沌现象 在某些天体系统中，微小的初始条件变化可能导致长期的、不可预测的轨道演化，这就是混沌现象。本章将深入探讨非线性动力学和混沌理论在天体动力学中的应用。我们将分析某些共振现象、三体问题的混沌行为，以及它们如何影响小行星轨道稳定性、彗星轨道变化等。我们将介绍李雅普诺夫指数、相空间等概念，并展示如何利用数值方法来识别和理解天体系统中的混沌行为。本章还将讨论混沌现象对长期轨道预测的限制，以及在某些情况下，混沌可能带来的“奇点”或“转折点”。 第十一章：引力的低语——引力波天文学与时空扰动 随着引力波探测技术的飞速发展，我们获得了一种全新的观测宇宙的方式。本章将介绍引力波的理论基础，即爱因斯坦广义相对论中关于时空涟漪的预言。我们将详细讲解引力波的产生机制，例如双黑洞合并、中子星碰撞等事件，以及它们如何产生强大的引力波。我们将介绍地面引力波探测器（如LIGO、Virgo）的工作原理和探测结果，并讨论引力波天文学如何为我们提供关于极端天体物理现象的新信息，以及如何帮助我们检验广义相对论在强引力场下的有效性。本章还将探讨引力波天文学对宇宙学研究的潜在影响，例如用于测量宇宙膨胀速率。 第十二章：未来的远航——先进的轨道设计与星际旅行的设想 本书的最后一章将目光投向遥远的未来。我们将探讨当前天体力学研究的前沿方向，以及它们如何为未来的星际旅行提供可能。我们将讨论先进的轨道设计技术，例如利用太阳帆、激光推进等新型推进方式实现的高效星际转移。我们将分析前往遥远恒星系统的轨道计算，包括寻找最佳的发射窗口、利用引力助推穿越星际介质等。本章还将触及一些更具科幻色彩的设想，例如虫洞、曲速引擎等理论上的可能性，以及它们与天体力学的潜在联系。我们将重点关注如何利用不断发展的计算能力、人工智能和新型材料科学，克服星际旅行所面临的巨大挑战，最终实现人类跨越星际的宏伟梦想。 本书并非为了提供一套固定的建模和仿真流程，而是旨在激发读者对宇宙运行规律的深刻理解，以及对人类探索宇宙无限可能性的好奇心。通过对天体力学及其应用领域的深入剖析，我们希望能够为有志于投身太空探索、天文学研究以及相关工程领域的读者，提供一个坚实的理论基础和广阔的视野。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

从装帧和印刷质量来看，这本书绝对是顶级水准。纸张的质感很好，即使是长时间阅读也不会觉得眼睛疲劳，这在动辄几百页的专业书籍中非常重要。更值得称赞的是，书中的图表清晰度非常高，无论是复杂的结构示意图还是密集的仿真结果曲线，线条都锐利分明，色彩搭配得当，没有出现任何印刷模糊的问题。对于需要对照图形理解理论的读者来说，这一点至关重要。我记得有一次在深夜阅读关于控制力矩陀螺（CMG）建模的部分，那些三维的力矩矢量图如果不够清晰，理解起来会非常吃力，但这本书的插图质量完美地解决了这个问题。这种对细节的关注，体现了出版方对专业内容的尊重。此外，书后的索引做得非常详尽，很多关键术语都可以快速定位到相关章节，极大地提高了查阅效率，让我能更高效地在不同知识点之间进行跳转和回顾。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书的前几章，我最大的感受是作者对“仿真”这一环节的重视程度远超我的预期。我原以为这可能更多是一本偏重理论推导的教科书，但实际上，它在如何将理论模型转化为可运行的仿真代码方面提供了大量的指导。书中穿插了许多关于MATLAB/Simulink环境下的建模技巧，甚至提到了如何处理实际工程中常见的传感器噪声和执行器延迟等问题。这种注重实践操作的风格，极大地提高了这本书的实用价值。我特别喜欢作者在讲解状态空间模型时，总是会紧密联系到实际的控制回路设计，让抽象的数学概念变得触手可及。例如，书中关于飞行器姿态估计的那一节，不仅详细解释了卡尔曼滤波的原理，还给出了一个完整的仿真流程图，让我可以立刻上手尝试构建自己的仿真环境。对于我这样希望快速将理论知识应用于实际项目中的工程师来说，这本书简直是一本“实战手册”，而不是一本束之高阁的理论宝典。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙述方式非常具有启发性，它不像某些学术著作那样枯燥乏味，而是带着一种循序渐进的引导性。作者的文字功底也相当了得，即便是处理那些非常复杂的微分方程组，他也能用非常清晰、甚至可以说是优雅的方式表达出来。我特别欣赏的是，书中很多章节在介绍完一个新概念后，都会紧接着进行“敏感性分析”的讨论，这培养了读者一种批判性思维，让我们不仅仅停留在“模型能跑起来”的层面，而是去思考“这个模型在哪些条件下是可靠的”。这种对模型局限性的深入探讨，在很多入门级读物中是完全缺失的。我花了很长时间研究其中关于大气湍流对飞行器稳定性的影响那部分，作者通过不同的随机过程模型来模拟环境扰动，展示了仿真工具在预测极端工况下的表现，这对于设计高鲁棒性的控制系统至关重要。这本书真的教会了我如何“像工程师一样思考”，而不仅仅是“像数学家一样计算”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得非常简洁，那种深邃的蓝色调配上银灰色的字体，让人一眼就能感受到一种严谨和专业的气息。我一开始被它的名字吸引，因为我对航空航天领域一直怀有浓厚的兴趣，特别是那些飞行动力学和控制方面的复杂问题。拿到书后，我首先翻阅了目录，发现它涵盖的内容非常广泛，从基本的空气动力学原理到复杂的飞行器控制系统设计，几乎是一本航空航天动力学领域的“百科全书”。我尤其欣赏作者在理论推导上的细致入微，每一个公式的得出都有清晰的逻辑链条，这对于我们这些希望深入理解底层原理的学习者来说，简直是福音。书中对不同类型飞行器，比如固定翼飞机和旋翼飞行器的动力学建模都有详尽的阐述，这点在很多同类书籍中是比较少见的。我记得有一章专门讲了非线性动力学分析，那部分的图表和实例非常直观，帮我彻底理清了一些困扰已久的数学模型问题。总的来说，这本书的结构安排得很有章法，既有坚实的理论基础，又不乏实际应用的案例分析，为我后续的研究工作打下了非常坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度令人印象深刻，它显然是基于作者多年在一线研究和教学经验中提炼出来的精华。它不仅仅是知识的罗列，更像是一套完整的思维训练体系。我注意到作者在每一章的结尾都设置了“拓展阅读”和“思考题”，这明显是为研究生和高阶学习者量身定做的挑战。这些思考题往往需要结合前面学到的多个概念进行综合应用，真正考验读者的内化程度。例如，其中一个关于气动弹性耦合建模的习题，要求我们结合结构动力学基础来修正气动力的计算模型，这已经超越了常规飞行器动力学范畴，直接触及了更前沿的交叉学科领域。这本书的价值在于它能不断地“推着”读者向前走，而不是仅仅满足于提供一个现成的答案。对于任何想在航空航天动力学领域有所建树的人来说，这本书无疑是一笔值得长期投入的宝贵资源，它的价值会随着时间的推移而愈发凸显。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆