航天器推进系统及其应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:495

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出版时间:1970-1

价格:58.00元

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isbn号码:9787561226728

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《行星际导航与轨道动力学基础》 内容简介 本书旨在为对深空探测任务、卫星姿态控制以及轨道设计与优化感兴趣的读者，提供一套系统、严谨且与现代航天实践紧密结合的理论与技术框架。本书聚焦于航天器在引力场中的运动规律、导航信息的获取与处理，以及如何精确规划和执行航天器的空间轨迹。全书内容覆盖从经典轨道力学到前沿摄动理论的广泛领域，并辅以大量工程实例，确保理论的实用性和可操作性。 第一部分：轨道力学基础与解析解 本书首先回顾了牛顿万有引力定律和运动定律在航天动力学中的基础地位。详细阐述了二体问题（Two-Body Problem）的完整解析解，即开普勒定律的数学推导及其在轨道预测中的应用。本部分深入讨论了轨道要素（如半长轴、偏心率、倾角、升交点赤经、近地点幅角和真近点角）的定义、相互转换及其在轨道机动分析中的作用。 随后，本书进入三体问题的讨论范畴，重点分析了限制性三体问题（Restricted Three-Body Problem, RTBP）在太阳-地球、地月系统中的应用。详细介绍了拉格朗日点（Lagrange Points）的物理意义、稳定性分析，以及如何利用这些特殊点设计周期性轨道，如地月系统的准周期轨道（Near-Rectilinear Halo Orbits, NRHO）在未来深空门户任务中的关键作用。对摄动（Perturbations）的引入部分，涵盖了非球形地球引力场（如J2效应）、大气阻力、太阳辐射压以及月球和太阳的引力摄动，并采用拉格朗日形式的变分方程（Variation of Parameters）来量化这些摄动对轨道长期演化的影响。 第二部分：轨道设计与机动优化 本部分聚焦于如何根据任务需求，设计最优的轨道转移方案和执行必要的轨道修正。内容从基础的霍曼转移（Hohmann Transfer）开始，扩展到更具效率的低能耗转移（Low-Energy Transfers, LETs），特别是边界利用导引（Interplanetary Trajectory Optimization）和弱耦合区（Weak Stability Boundary, WSB）的机制。 对航天器轨道机动（Orbital Maneuvers）的分析是本章的核心。详细讨论了脉冲机动（Impulsive Maneuvers）的ΔV预算和最优设计，包括轨道平面变更、近地点高度调整等。对于非脉冲机动，如低推力机动（Low-Thrust Maneuvers），本书引入了最优控制理论的基础，阐述了庞特里亚金最大值原理在指导低推力轨迹优化中的应用，并对比了准点优化（Pseudospectral Methods）和直接配点法（Direct Collocation）在数值求解中的优劣。 此外，本书还专门开辟章节讨论了天文导航（Astro-navigation）的概念，包括星光跟踪、地标识别在导航中的作用，以及如何利用这些测量数据修正航天器的轨道预测误差。 第三部分：航天器姿态动力学与控制 姿态动力学是确保航天器天线指向目标、太阳能帆板对准太阳的关键。本书深入探讨了航天器的刚体动力学，详细推导了欧拉方程（Euler Equations）和陀螺运动方程。 在姿态描述方面，本书全面对比了四元数（Quaternions）、旋转矩阵（Rotation Matrices）和欧拉角（Euler Angles）的特性，重点强调四元数在避免万向节锁（Gimbal Lock）和数值稳定性上的优势。 姿态动力学控制部分是本书的技术高潮。内容涵盖了被动姿态控制，如利用磁矩和力矩陀螺（CMG）的动态特性进行稳定。主动姿态控制则聚焦于反馈控制律的设计。详细分析了基于误差反馈的姿态控制算法，包括PID控制、滑模控制（Sliding Mode Control）在抵抗外部干扰下的鲁棒性。对于需要高精度指向的任务，本书引入了基于观测器的状态估计方法，如扩展卡尔曼滤波器（Extended Kalman Filter, EKF）在姿态敏感器件（如星敏感器、陀螺仪）数据融合中的应用，以实时、准确地确定航天器的瞬时姿态。 第四部分：深空探测的特殊挑战 最后，本书针对未来深空探测任务面临的挑战进行了专项论述。讨论了行星际飞行的导航精度要求、通信延迟对实时控制的影响。重点分析了行星进入、下降与着陆（Entry, Descent, and Landing, EDL）阶段的复杂气动与动力学耦合问题，包括高超音速气动力的建模、降落伞展开的时序控制，以及依赖地形相对导航（Terrain Relative Navigation, TRN）技术的自主着陆策略。 本书适合高等院校宇航、航空、力学及控制工程专业的高年级本科生和研究生，以及从事航天器研制、轨道运行和任务规划的工程技术人员作为专业参考书。阅读本书需要具备扎实的微积分、线性代数和经典力学基础。

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这本书的深度和广度都超出了我的预期，它不仅仅是一本教科书，更像是一部浓缩的航天发展史和未来展望录。我读到了一些关于上世纪冷战时期航天竞赛中推进技术突破的章节，那些惊心动魄的研发历程，读来令人热血沸腾。作者对每一个关键技术节点都有深入的挖掘，比如液体火箭发动机的喷管设计优化、固体燃料的配方革新等等，每一个细节都透露出工程学的智慧与艰辛。更让我眼前一亮的是，书中对未来推进技术——特别是针对深空探测所需的比冲提升方案——进行了详尽的探讨。那些关于等离子体推进、核热推进的理论模型和可行性分析，让我对人类何时能抵达火星、甚至更远的星系有了更清晰的想象。这本书的参考文献和注释也极为丰富，为我后续的深入研究指明了方向，实在是一本不可多得的宝藏级参考资料。

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这本书简直是为我量身定制的，我一直对宇宙探索和未来的星际旅行抱有浓厚的兴趣，但苦于缺乏系统性的专业知识。这本书的出现，无疑为我打开了一扇新的大门。它从基础概念讲起，循序渐进地剖析了航天动力学的复杂世界。我尤其欣赏作者对不同类型推进系统的介绍，比如化学推进、电推进乃至更前沿的核动力推进。书中的图表和案例分析非常详尽，让我能直观地理解每一项技术背后的物理原理和工程挑战。读完前几章，我已经能够自信地跟朋友们讨论“霍尔效应推力器”和“离子推进”的区别，这在过去是不可想象的。作者的叙述风格既有科学的严谨性，又不失故事的趣味性，让人在学习专业知识的同时，也能感受到探索未知的兴奋。对于初学者来说，这本书提供了一个非常扎实且引人入胜的入门路径，强烈推荐给所有对航天领域心怀憧憬的朋友们。

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说实话，我拿到这本书时，心里是有点忐忑的，毕竟“推进系统”听起来就非常硬核和枯燥。但这本书的编排方式彻底颠覆了我的刻板印象。它的行文流畅自然，即便是介绍复杂的数学模型和热力学过程时，作者也能用非常形象的比喻来辅助理解。我特别喜欢其中穿插的“工程师手记”部分，这些小插曲让我看到了这些伟大发明背后，工程师们是如何克服材料限制、解决热管理难题的。它让我从一个纯粹的“结果崇拜者”转变为一个理解“过程不易”的欣赏者。我感觉自己仿佛真的走进了一个火箭总装车间，亲眼目睹了那些精密部件如何被组装起来，如何承受巨大的推力和温度。对于那些希望从感性认识上升到理性理解的读者，这本书提供了完美的桥梁，它让冰冷的科学原理变得有温度、有故事。

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这本书的排版和印刷质量也值得称赞，这在技术类书籍中往往容易被忽视，但它却极大地提升了阅读体验。图文的配合堪称典范，那些剖视图、流程图和性能曲线，布局清晰，标注准确无误，使得晦涩难懂的性能参数一目了然。我记得有一次我查阅关于比冲（Isp）与推力重量比之间关系的章节，以往我需要在好几本书中交叉比对，而这本书则将所有核心指标的相互制约关系，用一个精心设计的图表清晰地展示了出来。这体现了编辑团队和作者在内容呈现上的高度专业素养。对于需要经常查阅数据和公式的专业人士而言，如此友好的界面设计无疑是提高工作效率的强大助力，它不仅仅是一本用来“读”的书，更是一本可以随时翻阅参考的“工具书”。

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作为一名资深航空航天爱好者，我阅读过不少同类书籍，但这本书在系统性和前瞻性上，无疑达到了一个新的高度。它没有停留在对现有技术的简单罗列，而是着力于剖析不同推进方案的“优劣势平衡”——这才是工程决策的核心。书中对不同任务剖面（例如近地轨道发射、地球同步轨道转移、行星际转移）如何反向驱动推进系统选择的分析，逻辑性极强。特别是对于新兴的电推进系统，它不仅仅描述了工作原理，还细致对比了不同电推技术的推力特性、功率需求和长期可靠性，这对进行任务设计的人员来说至关重要。书中对推进剂选择（从传统的液氢/液氧到更具潜力的甲烷、甚至水）的讨论也极其到位，体现了作者对可持续和经济性因素的全面考量。这是一部真正能提升读者战略思维的专业读物。

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