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內容簡介

《航天器飛行動力學建模理論與方法》以航天飛行器為對象，係統講述建立飛行動力學模型的理論與方法。全書分為上、下兩篇。上篇闡述建立飛行動力學模型所需的數學、力學理論和方法，包括：矢量與坐標變換、四元數理論、剛體動力學、拉格朗日方程、擬拉格朗日方程、凱恩方程、正則方程與正則變換、中心引力運動、空間運動幾何學及時間係統等。下篇具體建立各種航天飛行器的飛行動力學模型，包括：有翼導彈、鏇轉導彈、彈道導彈、運載火箭、人造地球衛星、深空探測器等的飛行動力學模型。《航天器飛行動力學建模理論與方法》主要作為高等院校飛行器設計和相關專業的本科生、研究生教材，也可供從事航天器研製、應用工作的科技人員參考。

內頁插圖

目錄

上篇 力學原理與方法
第1章 緒論
第2章 矢量與坐標變換
2.1 矢量
2.2 坐標變換
2.2.1 坐標變換
2.2.2 坐標變換矩陣的傳遞性質
2.2.3 基元鏇轉矩陣
2.2.4 -般坐標變換
2.2.5 由兩矢量的分量列陣求坐標變換矩陣
2.2.6 坐標變換的簡單轉動錶示——歐拉轉動定理
2.3 運動坐標係中矢量導數的描述方法
2.4 坐標變換的變化率
2.5 四元數理論
2.5.1 四元數的定義和性質
2.5.2 四元數鏇轉變換
2.5.3 四元數與坐標變換矩陣的關係
2.5.4 多次四元數鏇轉變換的閤成
2.5.5 以四元數錶示的相對運動學方程
思考題

第3章 質點係的動力學方程
3.1 質點的運動方程
3.2 質點係的運動方程
3.3 剛體的運動方程
3.3.1 剛體運動描述
3.3.2 慣性矩陣的概念
3.3.3 柯西慣性橢球與慣性主軸
3.3.4 剛體質心運動的方程
3.3.5 剛體轉動的方程
3.3.6 剛體的動能
3.3.7 自由剛體的轉動運動特性
3.4 質點相對運動的動力學方程
思考題

第4章 分析力學基礎
4.1 動力學普遍方程
4.2 第一類拉格朗日方程
4.3 第二類拉格朗日方程
4.3.1 第二類拉格朗日方程
4.3.2 有勢力、迴轉力與耗散力
4.3.3 拉格朗日方程的幾種具體形式
4.4 羅斯方程
4.5 擬拉格朗日方程
4.6 哈密頓正則方程
4.6.1 哈密頓正則方程
4.6.2 正則方程的首次積分
4.6.3 泊鬆括號
4.6.4 泊鬆定理
4.6.5 正則變換
4.6.6 哈密頓一雅可比方程
思考題

第5章 凱恩方程
5.1 廣義速度、偏速度、偏角速度
5.2 廣義主動力、廣義慣性力
5.3 凱恩方程
5.4 分析
思考題

第6章 空間運動幾何與時間
6.1 地球的運動
6.2 時間係統
6.3 相關坐標係
6.3.1 春分點地心慣性坐標係
6.3.2 地心赤道鏇轉坐標係
6.3.3 坐標係之間的關係
6.4 地球參考模型
6.4.1 參考橢球的幾何特性
6.4.2 橢球形地球的引力
6.4.3 地球周圍大氣的運動
思考題

下篇 飛行器模型
第7章 有翼導彈的運動方程
7.1 坐標係和運動變量的定義
7.1.1 地麵坐標係
7.1.2 本體坐標係
7.1.3 氣流速度坐標係
7.1.4 航跡速度坐標係
7.1.5 彈道坐標係
7.1.6 各坐標係之間的綜閤關係
7.2 作用在導彈上的力和力矩
7.3 導彈運動方程
7.3.1 質心運動的動力學方程
7.3.2 導彈繞質心轉動的動力學方程
7.3.3 導彈質心運動的運動學方程
7.3.4 導彈繞質心轉動的運動學方程
7.3.5 導彈質量方程
7.3.6 其他方程
7.4 求解流程
思考題

第8章 滾轉導彈的運動方程
8.1 坐標係和運動變量的定義
8.1.1 準彈體坐標係
8.1.2 準氣流速度坐標係
8.1.3 準航跡速度坐標係
8.1.4 坐標係之間的關係
8.2 作用在滾轉導彈上的力和力矩
8.3 滾轉導彈的運動方程
8.3.1 質心運動的動力學方程
8.3.2 繞質心轉動的動力學方程
8.3.3 運動學方程
8.4 求解流程
思考題

第9章 運載火箭（彈道導彈）的運動方程
9.1 坐標係和運動變量的定義
9.1.1 擬垂綫坐標係
9.1.2 垂綫坐標係
9.1.3 發射坐標係
9.1.4 發射點慣性坐標係
9.1.5 氣流速度坐標係
9.1.6 彈道坐標係
9.1.7 坐標係之間的關係及參量定義
9.2 作用在火箭上的力和力矩
9.3 質心運動方程
9.3.1 發射段質心的運動方程
9.3.2 再人段質心的運動方程
9.3.3 自由飛行段質心的運動方程
9.4 姿態運動方程
9.5 其他方程
9.6 求解流程
思考題

第10章 人造地球衛星的運動方程
10.1 中心引力運動
10.1.1 運動的微分方程
10.1.2 運動方程
10.2 二體問題
10.3 Kepler軌道及其描述
10.3.1 kepler軌道
10.3.2 速度分布
10.3.3 軌道能量與軌道周期
10.3.4 軌道要素
10.3.5 軌道的時間曆翟
10.3.6 相關坐標係的定義
10.3.7 由ro、Vo計算軌道根數
10.3.8 用正則方程研究Kepler軌道
10.4 軌道攝動方程
10.4.1 作用在衛星上的攝動力
10.4.2 攝動運動的特點與描述方法、密切軌道
10.4.3 攝動運動方程
10.5 衛星的姿態運動方程
10.5.1 衛星姿態的定義
10.5.2 擬拉格朗日方程的具體形式
10.5.3 剛體衛星的姿態運動
10.5.4 剛體十飛輪組閤體衛星的姿態運動
10.5.5 剛體十單框架力矩陀螺組閤體衛星的姿態運動
10.5.6 剛體十雙框架力矩陀螺組閤體衛星的姿態運動
10.6 關於建模方法的選取問題
思考題

第11章 深空探測航天器的運動方程
11.1 三體問題
11.2 限製性三體問題
11.2.1 二體問題的解
11.2.2 圓型限製性三體問題
11.2.3 橢圓型限製性三體問題
11.2.4 限製性三體問題的首次積分
11.2.5 圓型限製性三體問題的平動點
思考題
附錄A球麵三角基本公式
A.1 球麵角、球麵二角形、球麵三角形
A．2球麵三角形的計算公式
參考文獻

精彩書摘

第二，建立飛行器的運動模型。
為瞭深入研究飛行器的運動，必須將飛行器的運動以數學方法錶達清楚；即依據力學原理、數學方法，建立描述飛行器運動的數學模型。
第三，運動模型的解及解的特性。
通過一定的數學方法，分析、求解飛行器運動的數學模型，進一步得到運動的規律及特徵性。導彈的動態特性包括：穩定性、操縱性、動態誤差等。運載火箭的特性包括：射程、落點偏差、入軌參數等。衛星軌道特性包括：軌道根數、典型攝動運動等。
盡管不同類型航天器的運動規律和特性很不同，然而描述這些航天器運動、建立運動模型的思想是一緻的。在上述研究內容中，第一、第二部分內容是必須掌握的，是飛行動力學的基礎；第三部分內容可根據具體方嚮來作選擇。本書係統地講述前兩部分內容，即飛行動力學的基礎部分。第三部分內容由相應專門課程介紹。
應用中的大多數航天器可以看成一個剛體，建立這種航天器的模型相對簡單。有些航天器則不能作為剛體，可能是撓性體、多個剛體或它們的組閤體。建立這些航天器的數學模型相對要復雜得多。本書也要給齣建立這些模型的理論和方法，為學生以後能夠正確地分析、處理更為復雜的航天器打下基礎。
本書的內容安排：
全書分為上、下兩篇。上篇闡述建立飛行動力學模型所需的數學、力學理論和方法；下篇則應用上篇中的理論和方法具體建立各種航天飛行器的飛行動力學模型。
上篇注重總結、分析不同方法的特點和適用對象，便於以後能結閤具體問題，更加閤理、正確、恰當地選用相應的分析方法；下篇則強調力學分析過程，即運動分析-受力分析-力學原理和數學方法應用。
……

前言/序言

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