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編輯推薦

適讀人群 ：供高等院校宇航相關專業學生，以及從事宇航工程、航天器設計及相關領域的科研和工程技術人員閱讀
1.展現瞭我國空間科學技術的眾多原創性科研成果。
2.反映“互聯網+”與航天技術的融閤發展。
3.體現我國空間探索和空間應用的科技創新能力。
4.叢書由葉培建院士領銜，孫傢棟、閔桂榮、王希季三位院士聯袂推薦。
5.力圖為研究和設計的人員提供新的設計思路和方法。

內容簡介

　　《航天器電源技術/空間技術與科學研究叢書·國之重器齣版工程》係統介紹瞭國內外航天器電源技術的新進展，重點梳理瞭國內外通信、導航、遙感、載人航天、深空探測領域典型航天器平颱電源係統設計案例，係統介紹瞭各領域航天器電源係統的拓撲結構和關鍵技術，使讀者能夠全麵理解航天器電源係統。係統梳理瞭我國航天器工程項目中電源係統可靠性與安全性設計、風險分析與控製、測試與試驗、在軌管理等方麵的經驗、流程及設計方法，使讀者能夠瞭解航天工程一綫的知識沉澱，對讀者的學習、工作産生啓發。最後通過梳理未來航天器發展對航天器電源技術的需求，介紹瞭高壓大功率電源、空間核電源、無綫能量傳輸、能源互聯網等新型電源係統與技術，指齣瞭未來航天器電源係統發展趨勢。
　　《航天器電源技術/空間技術與科學研究叢書·國之重器齣版工程》立足於航天器電源係統總體設計，強調航天器電源係統性技術和工程應用經驗凝練和總結。可作為高等院校宇航相關專業學生的教學參考書，也可供從事宇航工程、航天器總體設計及有關專業的科技人員參考。

作者簡介

陳琦，博士，研究員，現任中國空間技術研究院總體部副部長，中國宇航學會空間能源專業委員會委員。研究方嚮為航天器電源係統設計、空間能源技術發展規劃。作為主任設計師主持完成以“海洋二號”、資源係列為代錶的10餘顆衛星電源分係統研製。作為項目負責人主持完成多項民用航天和裝備預研項目。2014年獲中國航天基金奬，2015年獲國防科學技術進步一等奬、中國航天科技集團科學技術進步一等奬。曾齣版譯著《航天器電源係統》1部，在國內外學術期刊發錶論文30餘篇，授權國傢發明專利10餘項。

劉治鋼，博士，高級工程師，現任職於中國空間技術研究院總體部。主要從事航天器供配電係統設計、大功率航天器能源管理、近場無綫傳能技術等工作。曾先後參加“嫦娥五號”飛行試驗器、火星探測器供配電分係統研製。主持多項國防科技創新特區、裝備預研共用技術和航天領域預研專用技術項目。在國內外學術期刊發錶論文20餘篇，授權國傢發明專利10餘項、軟件著作權5項。

張曉峰，碩士，高級工程師，現任職於中國空間技術研究院總體部。主要從事航天器電源係統總體設計、空間分布式能源控製與互聯等工作。曾先後參加“北鬥二號”、“北鬥三號”、空間基礎設施等型號電源分係統研製工作。主持1項國防基礎科研重點項目，參與多項民用航天、裝備預研項目。2013年獲軍隊科技進步二等奬，在國內外學術期刊發錶論文20餘篇，授權國傢發明專利5項、軟件著作權3項。

付林春，碩士，高級工程師，現任職於中國空間技術研究院總體部。主要從事航天器電源係統設計、空間能源技術發展規劃等工作。作為主任設計師主持完成“北鬥二號”供配電分係統研製，作為項目負責人主持完成多項民用航天和總裝可靠性研究項目。2015年獲國防科學技術進步三等奬。在國內外學術期刊發錶論文10餘篇，授權國傢發明專利10餘項。

內頁插圖

目錄

第 一篇　航天器電源係統設計
第 1　章 緒論　003
1．1 定義和功能　004
1．2 電源係統的分類和組成　006
1．2．1 分類　006
1．2．2 組成　007
1．3 一次電源係統　008
1．3．1 發電技術　008
1．3．2 儲能技術　016
1．3．3 電源控製技術　023
1．4 總體電路係統　025
1．4．1 配電體製　025
1．4．2 總體電路的任務及組成　026
1．4．3 過流保護技術　026
1．5 航天器電源係統研製流程　029
1．5．1 研製階段　029
1．5．2 研製流程　032
1．6 電源係統評價　035
1．7 我國航天器電源發展　037
1．7．1 航天器電源技術發展　037
1．7．2 航天器配電和總體電路技術發展　040
第 2　章 一次電源係統設計　043
2．1 設計依據與約束　044
2．1．1 空間環境及影響　046
2．1．2 飛行任務　052
2．1．3 航天器電源係統設計相互製約的因素　053
2．1．4 飛行程序　054
2．1．5 光照條件　054
2．1．6 載荷配置與負載特性　059
2．2 電源係統的拓撲結構　061
2．2．1 母綫電壓　061
2．2．2 母綫體製　062
2．2．3 太陽電池陣功率調節　064
2．2．4 能量傳輸方式　069
2．2．5 母綫電壓調節方式　070
2．2．6 太陽電池陣布裝　074
2．3 電源係統設計與計算　078
2．3．1 太陽電池陣　078
2．3．2 蓄電池組　083
2．3．3 電源控製裝置　089
2．3．4 能量平衡分析　092
第3　章 總體電路係統設計　101
3．1 概述　102
3．2 工作環境及約束　103
3．2．1 電磁環境　103
3．2．2 力學環境　104
3．2．3 熱環境　105
3．2．4 空間環境　105
3．2．5 其他環境　105
3．3 係統設計　107
3．3．1 負載供電優先級設計　109
3．3．2 配電母綫體製設計　109
3．3．3 配電母綫控製設計　110
3．3．4 母綫保護設計　114
3．4 接地與搭接設計　119
3．4．1 接地係統設計　119
3．4．2 航天器接地與搭接設計　120
3．4．3 航天器接地與搭接設計示例　121
3．5 總體電路接口設計　124
3．5．1 概述　124
3．5．2 星(器) 箭接口設計　124
3．5．3 星(器) 地接口設計　125
3．5．4 其他關鍵接口設計　126
3．6 總體電路設計　127
3．6．1 配電管理器　127
3．6．2 火工品管理器　131
3．6．3 電纜網　133
第二篇　航天器電源係統可靠性設計與測試
第4　章 電源係統可靠性與安全性設計　147
4．1 設計概述　148
4．2 可靠性定量指標的預計與分配　152
4．2．1 可靠性模型建立　152
4．2．2 可靠性預計　153
4．2．3 可靠性分配　154
4．3 熱設計和抗力學環境設計　155
4．3．1 熱設計　155
4．3．2 抗力學環境設計　157
4．4 降額和冗餘裕度設計　159
4．4．1 降額設計　159
4．4．2 冗餘設計　160
4．4．3 裕度設計　161
4．5 電磁兼容和防靜電放電設計　163
4．5．1 電磁兼容設計　163
4．5．2 防靜電放電設計　164
4．6 抗輻射設計　167
4．6．1 太陽電池陣抗輻射設計　168
4．6．2 電子設備抗輻射設計　169
4．7 供電安全設計　171
4．7．1 一般原則　171
4．7．2 蓄電池組安全設計　172
4．7．3 總體電路安全設計　173
4．7．4 綜閤測試安全設計　173
第5　章 電源係統技術風險分析與控製　175
5．1 技術風險概述　176
5．1．1 技術風險策劃　177
5．1．2 技術風險識彆與評價　179
5．1．3 技術風險應對　179
5．1．4 技術風險監控　180
5．2 技術風險分析與控製項目　182
5．2．1 任務分析　182
5．2．2 關鍵特性識彆和設計裕度量化分析　184
5．2．3 接口匹配性分析　185
5．2．4 抗單粒子防護和供電安全措施有效性分析　186
5．2．5 故障模式危害性分析　186
5．2．6 故障預案充分性及其驗證情況分析　188
第6　章 電源係統性能、測試與環境試驗　189
6．1 電源係統性能　190
6．1．1 太陽電池陣　190
6．1．2 蓄電池組　191
6．1．3 電源控製裝置　192
6．1．4 配電器　194
6．1．5 一次母綫　194
6．2 電源係統測試技術　196
6．2．1 測試設備　196
6．2．2 單機設備測試　197
6．2．3 係統測試　209
6．3 電源係統環境試驗　216
6．3．1 電源控製器、配電器的熱試驗　217
6．3．2 太陽電池陣的靜電放電試驗　220
6．3．3 蓄電池的安全試驗　225
第7　章 電源係統在軌運行與管理　229
7．1 在軌運行　230
7．1．1 飛控和在軌測試　230
7．1．2 遙控指令管理　231
7．1．3 遙測參數分析　231
7．1．4 常規操作　232
7．2 蓄電池組在軌管理　233
7．2．1 鎘鎳蓄電池組在軌管理　233
7．2．2 氫鎳蓄電池組在軌管理　237
7．2．3 鋰離子蓄電池組在軌管理　243
7．3 電源係統關鍵特性變化趨勢分析　249
7．3．1 太陽電池陣輸齣功率變化趨勢　249
7．3．2 蓄電池組性能變化趨勢　254
第8　章 電源係統自主管理　258
8．1 電源係統故障概述　259
8．2 電源係統故障模式　263
8．2．1 太陽電池陣故障　263
8．2．2 蓄電池組故障　265
8．2．3 電源控製裝置故障　267
8．2．4 配電開關與電纜　269
8．3 電源係統故障診斷　271
8．3．1 故障診斷技術　271
8．3．2 特徵模型建模基本方法　272
8．4 自主管理係統設計　274
8．4．1 自主管理範圍與定義　274
8．4．2 自主管理總體設計　276
8．4．3 三種控製迴路的應用　281
8．4．4 能源動態調度管理技術　283
8．5 發展趨勢　288
第三篇　航天器電源係統設計示例
第9　章 通信衛星電源係統設計示例　291
9．1 通信衛星電源係統特點　292
9．2 國外通信衛星電源係統　293
9．2．1 阿耳忒彌斯衛星　293
9．2．2 歐洲通信衛星公司W3A 衛星　297
9．2．3 阿爾法衛星　300
9．3 通信衛星電源係統設計舉例　304
9．3．1 設計條件　304
9．3．2 係統設計　305
9．3．3 太陽電池陣設計　305
9．3．4 蓄電池組設計　307
9．3．5 電源控製設備設計　307
第 10　章 導航衛星電源係統設計示例　309
10．1 導航衛星電源係統特點　310
10．2 國外導航衛星電源係統　312
10．2．1 GPSⅢ試驗衛星　312
10．2．2 “伽利略A/B” 試驗衛星　313
10．3 MEO 軌道導航衛星電源係統設計舉例　318
10．3．1 設計條件　318
10．3．2 係統設計　319
10．3．3 太陽電池陣設計　320
10．3．4 蓄電池組設計　322
10．3．5 電源控製設備設計　323
第 11　章 遙感衛星電源係統設計示例　327
11．1 遙感衛星電源係統特點　328
11．2 國外遙感衛星電源係統　330
11．2．1 地中海盆地觀測小衛星CosmoＧSkymed　330
11．2．2 法國遙感衛星Pleiades衛星　332
11．3 遙感衛星電源係統設計舉例　336
11．4 設計條件　337
11．4．1 係統設計　337
11．4．2 太陽電池陣設計　338
11．4．3 蓄電池組設計　340
11．4．4 電源控製設備設計　342
第 12　章 載人航天器電源係統設計示例　345
12．1 載人航天器電源係統特點　346
12．2 國外載人航天器電源係統　348
12．2．1 國際空間站　348
12．2．2 “阿波羅” 飛船　350
12．3 載人航天器電源係統設計舉例　353
12．3．1 設計條件　353
12．3．2 係統設計　354
12．3．3 太陽電池陣設計　356
12．3．4 蓄電池組及充電管理　356
12．3．5 電源控製與管理　356
12．3．6 配電係統設計　357
12．3．7 組閤體並網供電方案　358
第 13　章 深空探測器電源係統設計示例　359
13．1 深空探測器電源係統特點　360
13．1．1 地內天體探測　361
13．1．2 地外天體探測　363
13．2 國外深空探測器電源係統　367
13．2．1 ESA “火星快車”　367
13．2．2 NASA “好奇號”　369
13．2．3 NASA “黎明號” 小行星探測器　372
13．3 “ 嫦娥三號” 探測器電源係統設計舉例　377
13．3．1 設計要求　377
13．3．2 係統設計　378
13．3．3 著陸器太陽電池陣設計　380
13．3．4 著陸器蓄電池組設計　383
13．3．5 著陸器電源控製設計　384
13．3．6 休眠喚醒設計　385
13．3．7 多器間能源復用設計技術　385
第四篇　空間電源發展趨勢及新型電源係統
第 14　章 空間任務需求及電源發展趨勢　391
14．1 概述　392
14．2 未來空間任務需求　393
14．2．1 遙感領域需求　393
14．2．2 導航與通信領域需求　393
14．2．3 深空探測領域需求　394
14．2．4 載人航天領域需求　394
14．2．5 微小衛星領域需求　395
14．3 空間電源發展趨勢　396
14．3．1 高壓大功率　396
14．3．2 多負載特性匹配能力　397
14．3．3 智能自主管理　397
14．3．4 復雜任務及環境適應能力　398
14．3．5 小型化、模塊化、集約化　398
14．3．6 可擴展、可維護　399
第 15　章 空間新型電源係統與技術　400
15．1 高壓大功率電源係統　401
15．1．1 概述　401
15．1．2 研究與應用現狀　402
15．1．3 關鍵技術　404
15．2 無綫能量傳輸技術　409
15．2．1 概述　409
15．2．2 基本原理　411
15．2．3 研究現狀及關鍵技術　416
15．2．4 航天應用前景　422
15．3 空間核電源　424
15．3．1 概述　424
15．3．2 研究與應用現狀　426
15．3．3 關鍵技術　429
15．4 空間太陽能電站　433
15．4．1 概述　433
15．4．2 空間太陽能電站電源係統研究情況　434
15．4．3 空間太陽能電站關鍵技術　437
15．4．4 空間太陽能電站電能管理需求及發展路綫　438
15．5 微納衛星電源係統　441
15．5．1 概述　441
15．5．2 關鍵技術　443
15．5．3 應用及發展趨勢　447
15．6 空間能源互聯係統　452
15．6．1 概述　452
15．6．2 能源互聯研究現狀及空間發展目標　453
15．6．3 空間能源互聯關鍵技術　455
15．6．4 空間能源互聯構想　457
參考文獻　461
縮略語　468
索引　472

前言/序言

　　《航天器電源技術》是《空間技術與科學研究叢書》23分冊之一。按照叢書“麵嚮空間領域一綫科研人員、相關領域的研究者和高校專業學生的一套既有理論高度又有實踐指導意義的權威著作”的總定位，本書立足於航天器電源係統總體設計，強調航天器電源係統性技術和工程應用經驗凝練與總結。
　　隨著我國空間技術的不斷發展，航天器電源係統也相應地得到瞭飛速的進步，並且將持續快速地發展下去。在我國航天工程的牽引下，航天器電源係統技術在最近十年中經曆瞭巨大的發展。本書力求結閤航天任務的需求，對航天器電源係統的工程設計原理、方法、流程和經驗進行係統的闡述，強調實用性。
　　本書係統介紹瞭國內外航天器電源技術的最新進展，重點梳理瞭國內外通信、導航、遙感、載人航天、深空探測領域典型航天器平颱電源係統設計案例，係統介紹瞭各領域航天器電源係統的拓撲結構和關鍵技術，使讀者能夠全麵理解航天器電源係統。除此之外，本書還係統梳理瞭我國航天器工程項目中電源係統可靠性與安全性設計、風險分析與控製、測試與試驗、在軌管理等方麵的經驗、流程及設計方法，使讀者能夠瞭解航天工程一綫的知識沉澱，對讀者的學習、工作産生啓發。最後通過梳理未來航天器發展對航天器電源技術的需求，提齣瞭高壓大功率電源、空間核電源、無綫能量傳輸、能源互聯網等新型電源係統與技術，指齣瞭未來航天器電源係統發展趨勢。
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