航天概论课件 第六章
人教版物理必修2课件:第6章万有引力航天
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学法指导
1.在本章学习中,要充分感悟前辈科学家们探索自然奥秘
不屈不挠的精神和对待科学研究一丝不苟的态度,感悟到科学
的结论总是在顽强曲折的科学实践中悄悄地来临。
2.在理解和把握本章内容时,要和前一章的圆周运动结合
起来,找出物体做圆周运动的半径,以及物体的向心力。对天
体运动的处理方法:一般是把天体的运动看做匀速圆周运动,
本章我们将学习对人类智慧影响极为 深远、在天体运动中起着决定作用的万有 引力定律,并了解它的发现历程和在人类 开拓太空中的作用。
知识导航
• 本章主要讲述了人们对天体运动规律的认识 历程及自然界普遍遵循的规律之一——万有 引力定律。
• 本章内容可分为三个单元:
• 第一单元(第1节~第3节):回顾过去,即介 绍万有引力定律的建立过程。
第六章
万有引力航天
1 情景切入 2 知识导航 3 学法指导
情景切入
日出日落,斗转星移,神秘的宇宙壮 丽璀璨……
当我们远古的祖先惊叹星空的玄妙 时,他们就开始试图破译日月星辰等天文 现象的奥秘……到了 17 世纪牛顿以他伟 大的工作把天空中的现象与地面上的现象 统一起来,成功地解释了天体运动的规律。
• 第二单元(第4节、第5节):展示现在,即列 举万有引力理论的巨大成绩。一是其理论成 绩“称量地球的质量”、“未知天体的发现” 等,二是其实践成绩,航天事业的发展及其 巨大成果。
• 第三单元(第6节):展望未来,指出万有引力 定律与任何其他理论一样,有其局限性。
• 本章的重点是万有引力定律的发现过程和该 定律的具体应用。难点是利用万有引力定律 解决航空航天及天体运动的实际问题。
所
需
向
心
力
由
万
航空航天概论-第六章机场地面设施保障系统
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6.1.1 机场建筑 跑道
候机楼主要包括旅客服务区域和管理服务区域。在旅 客服务区有办理机票行李手续的柜台;安检、海关检 疫的通道和入口;登机前候机厅;行李提取处;旅客 信息服务设施(问讯处、显字牌、广播系统)、其他 服务区(商店、餐饮、邮电、医疗等)。管理服务区 包括空港行政办公、后勤办公、紧急救援,以及航空 公司运营区等。
主讲:梁毅辰
航空航天概论
第6章 机场地面设施保障系统
主要内容: 6.1 机场及地面保障设备 6.2 空中交通管理
第6章 机场地面设施保障系统
当飞机在1903年出现的时候还没有机场的概念,当时只 要找一块平坦的土地和草地,能承受不大的飞机重量就可 以了。1910年在德国出现了第一个机场,这只是一片规划 的草地,有几个人来管理飞机的起飞、降落,有简易的帐 篷等设施。随着航空运输的发展,机场大量建设起来,伴 随着航空技术的进步,飞机对机场的要求也提高了。为了 满足航管、通信的要求;跑道强度的要求;旅客进出机场 的要求,出现了塔台、混凝土跑道和候机楼。20世纪50年 代中期,国际民航组织为全世界的机场和空港指定了统一 的标准和推荐要求,使全世界机场建设有了大体相同的标 准。
第6章 机场地面设施保障系统
机场是提供飞机起飞、着陆、停放、维护、并有专 门设施保障飞机飞行活动的场所。大多数的飞机起飞和 着陆都需要专门的机场、着陆引导系统和其他保障设施。 因此建设了专门的机场并配备了相应保障与救援设施, 根据机场用途可以分为军用机场、民用机场;按照跑道 和其他设施条件及使用特点,又可以分为永久性机场和 临时机场;根据地理位置可以分为高原机场、平原机场; 根据跑道长度和承载能力、地面设施的完善程度以及机 场区域的大小,还可以将机场分为若干级。
新人教版必修二第六章第一节万有引力与航天6.1ppt (共18张PPT)
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我们,还在路上……
一、行星的运动
开普勒
开 普 勒 第 三 定 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟 律 公转周期的二次方的比值(k)都相等
动手算一算
行星/卫星
水星 金星
半长轴
(×106km)
57.9
108.2
周期(d)
87.97 224.7
K(km³/d²)
2.51×1019 2.51×1019 2.51×1019
2.对于某一行星来说,它绕
2. 对于每一个行星而言, 太阳做圆周运动的角速度
太阳和行星的连线在相等 (或线速度的大小)不变,
的时间内扫过相等的面积 即行星做匀速圆周运动
3.所有行星的轨道的半长 3.所有行星的轨道半径的三
轴的三次方跟公转周期的 次方跟公转周期的二次方
二次方的比值都相等
的比值都相等
即 a3/T2=k
年份
2008 2009 2010
表一:各年四节气具体日期统计表
春分
夏至
秋分
冬至
3月20日93 6月21日 93 9月22日 9112月22日
883月20日93 6月21日 94 9月23日 9012月22日
893月21日92 6月21日 94 9月23日 9012月22日
分析数据,你得到了什么? 春天:93天 夏天:94天 秋天:90天 冬天:88天
地球
149.6
365
2.51×1019
火星
228
687
2.51×1019
木星
778
4333
2.51×1019
土星
1426
10759
2.51×1019
高中物理第六章万有引力与航天本章整合课件新人教版
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一
二
三
【例2】 “静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内
的气象数据发回地面,为天气预报提供准确、全面和及时的气象资
料。设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍,下列说法中正
确的是(
)
1
A.同步卫星的运行速度是第一宇宙速度的
B.同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的
(0 +ℎ)
'
又G
0
2 =m'g0
联立解得 h=
3
g0R0 2t2
4 2n2
-R0 。
一
二
三
Mm'
(2)设星球的密度为 ρ,由 G
M
V
ρ= =
R2
=m'g 得 GM=gR2
M
4 3
3R
3g
4GR
联立解得:ρ=
ρ1
设地球、月球的密度分别为 ρ1 、ρ0 ,则:ρ =
0
R
R0
g
g0
将 =4, =6 代入上式,解得 ρ1 ∶ρ0 =3∶2。
两颗卫星环月的运行均可视为匀速圆周运动,运行轨道如图所示。
则(
)
A.嫦娥二号环月运行的周期比嫦娥一号大
B.嫦娥二号环月运行的线速度比嫦娥一号小
C.嫦娥二号环月运行的向心加速度比嫦娥一号大
D.嫦娥二号环月运行的向心力与嫦娥一号相等
一
二
三
解析:根据万有引力提供向心力
得,v=
2
4π 2
G 2 =m =m 2 r=ma
如图所示,一般先把卫星发射到较低轨道1上,然后在
P点点火,使卫星加速,让卫星做离心运动,进入轨道2,到
《民航概论第六章》课件
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民航产业链
从航空器制造到客运服务,民航产业链涉及众多环节,包括设计、制造、运营、维护、销售等,构成了 一个完整的生态系统。
国际航空联盟
1
成立背景
促进国际航空公司的合作与发展,提高服务质量,促进航空业的全球化。
2
主要成员
包括国际航空公司和货运联盟,如国际航空集团、天合联盟和星空联盟。
3
合作领域
涵盖航空运输、市场开发、技术合作、销售及营销等各个方面。
民用航空管理机构
国际民航组织(ICAO)
确保全球民航安全,促进国际航空事务的合作与协调。
民航局
负责国内民航的管理、监督和发展,维护航空安全与顺畅。
民航工程公司
承担航空器维修、改装和设计等航空工程任务。
航空运输市场
航空运输市场是一个充满活力和竞争的领域,涵盖航空公司、机场、旅行社 等各个环节,为人们提供快捷、高效的出行方式。
《民航概论第六章》PPT 课件
一场关于民航的绚丽探索,将带你了解民航行业的历史背景、产业链、国际 航空联盟、民用航空管理机构、航空运输市场、航空公司运输及结算以及航 空市场监管等知识。
历史背景
民航行业的起源和发展,跨越数百年,从人们对飞行的向往,到莱特兄弟的 第一次飞行实现,再到民航的全面发展和壮大。
2
监管机构
民航局等监管机构负责监督航空市场的公平竞争和合规运营。
3
政策调控
政府会通过政策调控,保障航空市场的稳定发展和旅客权益。
航空公司运输及结算
1 客运网络
航公司通过建立客运网络,提供全球覆盖的航班服务,满足旅客出行需求。
2 运输结算
航空公司通过航空代理、票务系统等方式,完成航班销售和运输收入结算。
《民航概论第六章》课件
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各国航空法律制度
各国民航法律制度是保障本国民航事业健康发展的法律保 障,包括航空器适航管理、机场管理、空中交通管理等方 面的法律规定。
民航安全标准与规范
飞行安全标准
物的运输需求所提供的航空运输服务的总和。
02
民航市场的特点
民航市场具有高风险、高投入、高技术、高附加值等特点,同时也具有
较高的市场壁垒和政策限制。
03
民航市场的分类
按照不同的分类标准,可以将民航市场划分为不同的类型,如按照运输
对象可以分为旅客运输市场和货物运输市场,按照航线距离可以分为国
内市场和国际市场等。
航空生物技术的应用范围广泛,包括航空环境适应性、 生物材料、生物传感器等。
航空生物技术的发展将为民航领域带来更多的创新和变 革,促进民航事业的可持续发展。
REPORT
THANKS
感谢观看
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
总结词
探讨民航未来的发展趋势和前景
详细描述
随着科技的不断发展,民航将迎来更多的机遇和挑战。未来,民航将更加注重环境保护和可持续发展 ,采用更先进的飞机和发动机技术,降低碳排放和噪音污染。同时,随着全球经济的不断变化,民航 也将不断调整和完善运营模式和服务质量,以满足人们日益增长的出行需求。
REPORT
。
航空互联网技术的实现需要解 决高速数据传输、网络安全、
设备小型化等技术难题。
航空互联网技术的发展将为民 航领域带来更多的商业机会和
用户体验的提升。
航概课件
![航概课件](https://img.taocdn.com/s3/m/9867dcc489eb172ded63b755.png)
单元(章节)备课笔记首页教师沈响教研组编写日期2010、10、7 审批日期课时授课计划课时授课计划单元(章节)备课笔记首页教师沈响教研组编写日期2010、10、20 审批日期课时授课计划单元(章节)备课笔记首页教师沈响教研组编写日期2010、2、20 审批日期课时授课计划(Oxyz)是固定在飞机上的坐标轴系,其原点位于飞机参考面(对称面)内指向前方且平行于机身轴线(或翼根弦线)垂直于飞机参考面指向右方,竖轴z在飞机参考面内垂直于纵轴指向下方,的转动(称为俯仰运动,飞机绕机体纵轴的转动(称为偏航运动)称为方向运动。
、飞机的飞行性能和机动飞行1—起飞滑跑2—加速和爬升3—起飞距离1—下滑2—拉平3—平飞减速4—飘落5—着陆滑跑6—着陆距离飞机的机动飞行性能飞行状态(速度、高度和飞行方向)随时间变化的飞行,称为机动飞行。
单位时间内改变飞行状态的能力称为机动性。
飞行状态改变的范围越大,改变状态所需的时间越短,飞机的机动性就越好。
这是评价军用飞机性能优劣的主要指标之盘旋飞机在水平面内以一定的半径和速度绕空中某一点做圆周、连续改变飞行方向而高度不变的一种曲线运动俯冲是飞机将位能转化为动能、迅速降低高度、增大速度的机动飞行。
俯冲过程分为进入、直线和改出俯冲三个阶段。
跃升飞机将动能转化为位能、迅速增加高度的一种作战用的机动飞行。
筋斗是飞机在铅垂平面内作轨迹近似椭圆、航迹方向改变单元(章节)备课笔记首页教师沈响教研组编写日期2010、2、20 审批日期课时授课计划单元(章节)备课笔记首页教师沈响教研组编写日期2010、10、20 审批日期课时授课计划图-2 机翼上的载荷(2)外力在结构中引起的内力(式机翼机翼的受力构件:纵向骨架——翼梁:承受弯矩;纵墙:承受剪力;机翼骨架结构各种桁条剖面横向骨架——普通翼肋:维持翼型,把蒙皮和桁条的力传给翼梁;b)整体壁板式c)夹层式课时授课计划后三点式前三点式前三点式与后三点式起落架性能比较前三点可强力制动而无“倒”立危险轮式滑撬式浮筒式滑车式起飞:增升装置,起飞助推火箭,弹射装置b着陆:减速伞,反推力装置,拦截索5、操纵系统:中央操纵机构:手操纵机构(驾驶杆或驾驶盘)、脚操纵机构(脚蹬)直升机的构型(a) 单旋翼直升机(b) 共轴双旋翼直升机(c) 纵列双旋翼直升机(d) 横列双旋翼直升机机身:(见书136页)旋翼:旋翼系统有桨叶和桨毂组成,其主要功用是产生升力、推理和操纵力。
万有引力与航天PPT课件
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物理 必修2
第六章 万有引力与航天
网络构建
专题突破
体验高考
章末自测
研究表明,地球自转在逐渐变慢,3 亿年前地球自转的周期约为 22 小时。假设这种趋势会持续下去,地球的其他条件都不变,未来人类发射的地球 同步卫星与现在的相比( )
A.距地面的高度变大 B.向心加速度变大 C.线速度变大 D.角速度变大
专题突破
体验高考
章末自测
处理天体问题的方法 1.一种模型——匀速圆周运动模型 行星与卫星的运行轨道大都是椭圆,用圆周运动知识处理接近圆的椭圆轨道 问题,误差不大并且方便解决,因此天体的运动就抽象为质点的匀速圆周运动。 2.两条思路 (1)在中心天体表面或附近,万有引力近似等于重力,即 GMRm2 =mg0(g0 表示 天体表面的重力加速度)。 (2)把天体的运动看成是匀速圆周运动,向心力由万有引力提供,涉及的公式 有 GMr2m=ma=mvr2=mω2r=m4Tπ22r,或 GMr2m=mg=mvr2=mω2r=mvω=m4Tπ22r。
专题突破
宇宙速度第第一二宇宇宙宙速速度度::711.9.2kkmm/s/s
第三宇宙速度:16.7 km/s
宇 宙 航 行
人造地球卫星GMr2m=mmmmrvarrω42Tπ222a=vω=G=TrM2=∝2πr1GG2rrMM3 ∝∝GrM3 ∝1rr13r3
体验高考
章末自测
物理 必修2
第六章 万有引力与航天
物理 必修2
第六章 万有引力与航天
网络构建
专题突破
体验高考
章末自测
(多选)假设一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增加到原来的
2 倍,且仍做圆周运动。则( )
A.由公式 v=ωr,知卫星运动的线速度将增大到原来的 2 倍 B.由公式 F=mvr2,知卫星所需要的向心力将减小到原来的12
第六章万有引力与航天
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明:苹果、月亮受力也满足“平方反比”
的关系呢?
当时已知的一些量:
地表重力加速度:g = 9.8m/s2
地球半径:
R = 6400×103m
月亮周期:
T = 27.3天≈2.36×106s
月亮轨道半径: r ≈ 60R
? 计算验证:
a月
1g 3600
计算结果: a月4T22r2.7 21 03m/s2
万有引力定律
自然界中任何两个物体都相互吸引,引力 的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比,跟 它们的距离的平方成反比。
表达式: F G m1m2 r2
G=6.67×10-11 N·m2/kg2 ,r为两物体间的距离。
适用条件 : 仅适用于两个质点或者两个均匀球体之
间的相互作用。(两物体为均匀球体时,r 为两球心间的距离)
粗略的计算一下两个质量为50kg,相距0.5m的人 之间的引力?
F
G
m1m 2 r2
6.67
10 11
50 50 0 .5 2
N
6.67 107 N
一粒芝麻重的几千分之一!!!
牛顿的赠言:
我不知道世人对我的看法怎样,但 是在我看来,我不过是一个在海滨玩耍 的孩子,为时而发现一块比平常光滑的 石子或美丽的贝壳而感到高兴;但那浩 瀚的真理之海洋,却还在我的面前未曾 发现呢?
C.离地面高度 D.离地面高度
2R
1 R
2 处为
1
m
g
9
处为4mg
2
作业
课堂作业:课后2、3
五、万有引力定律的验证
1、哈雷彗星回归预测
哈雷彗星
1682 年8 月出现 1758 年12 月25 日晚回归
北航《航空航天概论》第六章 课堂笔记
![北航《航空航天概论》第六章 课堂笔记](https://img.taocdn.com/s3/m/699fc714a2161479171128a2.png)
北航《航空航天概论》第六章课堂笔记一、主要知识点掌握程度了解世界航天的发展概况,世界主要大国航天产业的发展情况,以及我国在航天事业上所取得的成就。
二、知识点整理——中国的运载火箭(一)长征系列1.长征三号丙运载火箭长征三号丙运载火箭(CZ-3C)是一枚三级大型液体捆绑式运载火箭。
它以经适应性更改后的长征三号甲运载火箭作为芯级,捆绑两枚液体助推器而构成。
长征三号丙运载火箭是继长征三号甲与长征三号乙之后长征三号甲系列的又一成员。
除在它的一级一绑有两个助推器外,它的其余结构部分、分系统与长征三号乙火箭基本相同。
它的推出为用户根据有效载荷的质量和任务要求而灵活选用长征火箭拓宽了范围。
长征三号丙运载火箭主要用于发射地球同步轨道卫星,其GTO运载能力为3.8吨。
全箭起飞质量345吨,全长54.838米,一、二子级直径3.35米、助推器直径2.25米,三子级直径3.0米,卫星整流罩最大直径4.0米。
它的一子级、助推器和二子级使用偏二甲肼(UDMH)和四氧化二氮(N2O4)作为推进剂,三子级则使用效能更高的液氢(LH2)和液氧(LOX)。
全箭由箭体结构、动力系统、控制系统、遥测系统、外测安全系统、滑行段推进剂管理与姿态控制系统、低温推进剂利用系统、分离系统以及辅助系统等组成。
长征三号丙运载火箭现已正式投入国际卫星商业发射服务市场。
2008年4月25日,长征三号丙获首次发射成功。
2.长征三号乙运载火箭长征三号乙运载火箭(CZ-3B)是一枚三级大型液体捆绑式运载火箭。
它以经适应性更改后的长征三号甲运载火箭作为芯级,捆绑四枚液体助推器而构成,具有运载能力大、适应性强、继承性好等优点,是我国目前运载能力最大、技术最先进、构成最复杂的运载火箭,代表我国目前运载火箭技术的最高水平,在世界航天界也居前列。
长征三号乙运载火箭主要用于发射地球同步轨道卫星,其运载能力达到5.1吨,是中国用于商业卫星发射服务的主力火箭。
全箭起飞质量425吨,全长54.838米,一、二子级直径3.35米、助推器直径2.25米,三子级直径3.0米,卫星整流罩最大直径4.0米。
航空航天导论-第六课-空天推进_90940320
![航空航天导论-第六课-空天推进_90940320](https://img.taocdn.com/s3/m/d2afcc380b4e767f5bcfce14.png)
0/0.1MPa 20/0.0055
1928 年,匈牙利工程师阿尔伯特 · 福诺向德国提交了一种基于冲
压发动机的高空超声速飞机的专利申请,于1932年确认了专利。 1926 年,英国工程师本杰明 · 卡特提出了在发动机中安置火焰稳 定器的设计。1928年,德国开始研究利用激波,并提出了带中心 锥的进气道,使高速空气能够冲进来,这些工作奠定了早期冲压 发动机的基础。 1949 年 4 月,法国传奇工程师雷内 · 勒杜克设计的 010 型飞机试飞
千年梦圆
18-19秋
动力系统不仅圆了人类千年飞行梦,而且使人类飞的更快、更高、更远,并
飞出了大气层,走向了太空。
动力之谜
18-19秋
初始状态 Pa
P0
Ae
t=0瞬时
F Pa
P0
t>0
F Pa
P
ue
相对高压的气体对相对低压的环境可以膨胀,并产生
力
动力之谜
18-19秋
F Pa
P Fo
Ae
ue
F
Pa
活塞
动力系统发展历程
18-19秋
灶:前顶后憋
燃气涡轮发动机
大气 环境
大气 环境
中国在公元十二世纪就已有走马灯记载,是涡轮机的雏 形。 15世纪末,意大利人列奥纳多 · 达芬奇设计出烟气转动 装置,其原理与走马灯相同。 1791年,英国人巴伯首次描述了燃气轮机的工作过程。 1872年,德国人施托尔策设计了一台燃气轮机,并于 1900~1904年进行了试验,但因始终未能脱开起动机独 立运行而失败。 1905年,法国人勒梅尔和阿芒戈制成第一台能输出功的 燃气轮机,但效率太低,因而未获得实用。 1920年,德国人霍尔茨瓦特制成第一台实用的燃气轮机 ,其效率为 13%、功率为 370千瓦,按等容加热循环工 作,但因等容加热循环以断续爆燃的方式加热,存在许 多重大缺点而被人们放弃。 在20世纪30年代中期出现了效率达85%的轴流式压缩机 。与此同时,涡轮效率也有了提高。在高温材料方面, 出现了能承受 600℃以上高温的铬镍合金钢等耐热钢, 因而能采用较高的燃气初温,于是等压加热循环的燃气 轮机终于得到成功的应用。 1939年,在瑞士制成了四兆瓦发电用燃气轮机,效率达 18%。同年,在德国制造的喷气式飞机试飞成功,从此 燃气轮机进入了实用阶段,并开始迅速发展。
航空航天概论
![航空航天概论](https://img.taocdn.com/s3/m/0baac97e4b35eefdc8d333d3.png)
航空航天概论航空航天科学技术是一门高度综合的尖端科学技术,近几十年来发展迅速,对人类社会的影响巨大。
本书是为航空航天院校低年级学生编写的入门教材,使学生初步了解航空航天领域所涉及学科的基本知识、基本原理及其发展概况。
全书共六章。
第一章绪论是一般概述,第二章是飞行器飞行原理,第三章是飞行器的动力系统,第四章是飞行器机载设备,第五章是飞行器构造,第六章是地面设备和保障系统。
原理论述由浅入深、循序渐进,内容丰富、翔实,文字通顺易懂、可读性强。
本书是航空航天院校教材,适合低年级学生学习,也可供相关专业的教学、科技人员参考。
前言第一章绪论第一节航空与航天的基本内涵第二节飞行器的分类一、航空器二、航天器三、火箭和导弹第三节航空航天发展简史一、航空发展简史二、火箭、导弹发展简史三、航天发展简史第四节飞行环境一、大气飞行环境二、空间飞行环境三、标准大气第二章飞行器飞行原理第一节流体流动的基本知识一、流体流动的基本概念二、流体流动的基本规律三、空气动力学的实验设备――风洞第二节作用在飞机上的空气动力一、飞机的几何外形和参数二、低、亚声速时飞机上的空气动力三、跨声速时飞机上的空气动力四、超声速时飞机上的空气动力第三节飞机的飞行性能,稳定性和操纵性一、飞机的飞行性能二、飞机的稳定性与操纵性第四节直升机的飞行原理一、直升机概况二、直升机旋翼的工作原理第五节航天器飞行原理一、Kepler轨道的性质和轨道要素二、轨道摄动三、几种特殊的轨道四、星下点和星下点轨迹五、航空器姿态的稳定和控制思考题第三章飞行器的动力系统第一节概述第二节发动机分类第三节活塞式航空发动机一、发动机主要机件和工作原理二、发动机辅助系统三、航空活塞式发动机主要性能参数第四节空气喷气发动机一、涡轮喷气发动机二、其他类型的燃气涡轮发动机三、无压气机的空气喷气发动机第五节火箭发动机一、发动机主要性能参数二、液体火箭发动机三、固体火箭发动机四、固-液混合火箭发动机第六节组合式和特殊发动机一、火箭发动机与冲压发动机组合二、涡轮喷气发动机与冲压发动机组合三、特殊发动机思考题第四章飞行器机载设备第一节飞行器仪表、传感器与显示系统一、发动机工作状态参数测量二、飞行状态参数测量三、电子综合显示器第二节飞行器的导航技术一、无线电导航二、卫星导航系统三、惯性导航四、图像匹配导航(制导)技术五、天文导航六、组合导航第三节飞行器自动控制一、自动驾驶仪二、飞行轨迹控制三、自动着陆系统与设备四、电传操纵五、空中交通管理第四节其他机载设备一、电气设备二、通信设备三、雷达设备四、高空防护救生设备思考题第五章飞行器构造和发展概况第一节对飞行器结构的一般要求和所采用的主要材料一、对飞行器结构的一般要求二、飞行器结构所采用的主要材料第二节飞机和直升机构造一、飞机的基本构造二、军用飞机的构造特点和发展概况三、民用飞机的构造特点和发展概况四、特殊飞机五、直升机第三节导弹一、有翼导弹二、弹道导弹三、反弹道导弹导弹系统第四节航天器一、航天器的基本系统二、卫星结构三、空间探测器结构四、载人飞船五、空间站第五节火箭一、探空火箭二、运载火箭第六节航天飞机和空天飞机一、航天飞机二、空天飞机思考题第六章地面设施和保障系统第一节机场及地面保障设施一、机场二、地面保障系统第二节导弹的发射装置和地面设备一、组成和功用二、战略弹道导弹的发射方式三、战略弹道导弹的发射装置和地面设备第三节运载火箭的地面设备与保障系统一、航天基地二、航天器发射场三、中国的航天器发射场和测控中心四、发射窗口思考题。
高中物理人教版必修2课件:第六章 万有引力与航天 章末整合提升概论
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万
有 引
经典力学的适用范围:宏观、低速运动的物体
力 经典力学理论的局限性爱因斯坦相对论的时空观及其基本假设
与 航
微观世界里的量子化现象
天
章末整合提升
6
分类突破
整合·释疑·点拨
一、处理天体问题的基本思路及规律 1.天体问题的两步求解法 (1)建立一个模型:天体绕中心天体做匀速圆周运动,万有引力 提供向心力,即:F万=F向. (2)写出两组式子:①GMr2 m=mvr2=mω2r=m2Tπ2r=ma; ②代换关系:天体表面GRM2m=mg,空间轨道上GMr2m=ma.
gR2 R+h2
章末整合提升
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(2)探测器绕月球运动的周期.
解析 万有引力提供探测器做匀速圆周运动的向心力有
GRM+mh′2 =m′2Tπ2(R+h)
解得 T=2π
R+h3 gR2
答案 2π
R+h3 gR2
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二、人造卫星的有关问题 1.发射速度与环绕速度 (1)人造卫星的最小的发射速度为 v= GRM= gR=7.9 km/s,即第 一宇宙速度.发射速度越大,卫星环绕地球运转时的高度越大. (2)由 v= GrM可知,人造地球卫星的轨道半径越大,环绕速度越 小,所以第一宇宙速度 v=7.9 km/s 是最小的发射速度也是最大的
章末整合提升
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例2 “嫦娥三号”探测器于2013年12月2日凌晨在西昌发射中心
发射成功.设“嫦娥三号”探测器环绕月球的运动为匀速圆周运动,
它距月球表面的高度为h,已知月球表面的重力加速度为g,月球
半径为R,引力常量为G,求:
(1)探测器绕月球运动的向心加速度;
解析 对于月球表面附近的物体有GRM2m=mg 根据牛顿第二定律有GRM+mh′2=m′a 解得 a=Rg+R2h2 答案
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6.2.3 发射场的总体布局
· 主要由技术区、发射区、场区测控系统、技术保 障系统和后勤保障系统五大部分组成。 (1) 技术区
· 用于对火箭与有效载荷进行验收、存放、组装和 测试,为运往发射区做好技术准备。
· 运载火箭与有效载荷分为两个区域,互相独立, 互不干扰。
优点:
·减轻从生产厂至发射场运输上的困难;
·在发射塔停留时间短便于实现高频率的连续发 射。
·适合于大型运载火箭、载人航天发射及发射频 率很高的发射场。 缺点:对发射场的地面设施和设备要求高,技术 难度大,成本高。
6.1.3 运载火箭的发射支持系统
任务:支持和保障运载火箭发射有效载荷以及进
行各种飞行试验,它与运载火箭一起组成整个航天
(3)测控系统准备:对测控站各系统进行检查和 测试,然后进行各测控站之间的联试,以保证发射 指挥、控制系统正常、可靠地工作;
(4)按预定的程序进行发射,火箭离开发射台起 飞、加速、起控并进入导引弹道飞行。 为了完成上述各项任务,需要建立庞大的地面设 施,统称为发射支持系统。
6.1.2
运载火箭的发射方式
(4)海南航天发射中心设想 ·目前的三大航天发射中心由于建设初期经济条 件和历史原因的限制,已难以适应我国航天事业的
进一步发展。
·在海南建设发射场有如下优点:
a. 发射点纬度低,可提高火箭的运载能力;
b. 射向范围大,可适应各种商业发射任务; c. 航区和落区不存在安全问题; d. 运输可通过海运,火箭直径不受限制; e. 发射所需的液氢可就近解决; f. 后勤保障便利;
(3)发射系统 ·将火箭调整并保持在规定的初始发射状态,承受 发射前后发生的载荷,排导发动机的燃气流,牵制 和释放火箭。 ·包括活动塔架、勤务塔(含排焰导流槽)、发射 平台、牵制释放机构等。 ·不同的发射方式选用不同的发射设备。
(4)测发控系统
·在发射准备阶段和发射过程中对火箭各系统进行
检查测试与发射控制。
·对其发射准备过程实施控制,协调并统一时间基 准,传输各种信息和指令,保证按规定的程序进行发 射。
·包括计算机网络、时统设备和通信设备等。
(8)测量系统
·用于测量和记录火箭在发射和飞行过程中的工作 参数、环境参数和运动参数等,为飞行试验结果评定 提供依据,也为航天器飞行轨道控制和飞行安全控制 提供信息。
运载系统。
包括:火箭从生产厂运到发射场、在发射场进行
各种发射准备以及发射中进行飞行测量控制全过程
所使用的机械、电子设备和工程设施。
根据它们的功能和使用方式,归纳为如下11个分 系统:
(1)运输系统 ·将火箭或火箭部件从生产厂运送到发射场。 ·包括公路运输车、铁路运输车、船舶、飞机等 运输工具,还包含运输包装以及保护设备。 ·保证火箭在运输中处于良好的力学环境和温、 湿度环境;多数运输设备都是专门用于火箭运输。 (2)加注系统 ·用于从推进剂贮罐或运输槽车向火箭贮箱加注 或泄出液体推进剂, ·包括推进剂贮存器(贮罐和槽车)、计量装置、 输送装置、控制设备及各种连接器管路等。
第二步:离轨 制动发动机工作,返回舱获得变轨所需要的速度增 量,沿着速度增量与原速度合成速度的方向进入可返 回大气层的椭圆形过渡轨道。 第三步,过渡段飞行,为进入大气层作好准备 ·返回舱沿过渡轨道向地球方向飞行,为保证进入 大气层的再入角,过渡段途中还可以再次启动变轨发 动机修正轨道。 ·在过渡段结束之前,利用旋转稳定的返回舱需要 消旋,然后使装有变轨发动机的制动舱分离,并调整
施发射指挥和控制,是火箭发射的核心区域。
(2)航区 ·包括弹道飞行空域和各子级火箭、整流罩的坠落 场区。 ·根据需要在航区配置有跟踪测量站。 (3)落区
·又称返回着陆场,是返回式卫星和载人飞船返回 舱回收着陆的区域 。
6.2.2 发射场场址的选择
·发射场的选址是一个综合而又复杂的决策问题。
·选址是否合理,对发射场的建设、发展、使用和 维护影响极大,甚至涉及到国家安全和国际关系问 题。
素,以确定火箭基本发射条件、推进剂温度估计及
飞行后的结果分析。
(11)辅助设备 ·包括调温、清洗、消防、避雷等设备,以及道路 工程设施等。
6.2 航天发射场
6.2.1 航天发射场的组成
功用:航天器的发射和运载火箭研制过程中的飞行 试验。 (1) 首区 ·用于火箭及有效载荷的技术准备、发射准备、实
组成:整个发射场包括首区、航区和落区三个区域:
·包括单元测试和综合测试的设备和发射控制设备。 (5)定位定向系统 ·提供精确的发射点位置(经纬度和高度)和初始 方位。
·包括定位定向设备和方位瞄准设备 。
(6)供电供气系统 ·向火箭和地面设备提供电源和气源。 ·包括交流和直流电源、充电设备、制气设备及贮
气、配气和输送设备等。
(7)监控指挥系统
·对火箭各系统和地面设备在工作中的技术状态进 行监视,
(1)纯弹道式再入飞行器
·升阻比为零或接近零,在气流中只产生阻力 而不产生升力,或者只产生很有限的升力,而且升 力不需要控制。 ·外形很简单,通常外形为圆球体或钝头的轴 对称旋转体,结构也最简单; ·再入时间短,一般不超过400s,气动加热的 总加热量相对也小,结构的热防护也比较简单; ·技术上容易实现。各国早期的返回式航天器, 无例外地都采取这种形式。
g.
有利于综合开发利用。
6.5 航天器的返回技术
需要安全返回地面的一类航天器,包括返回式卫星、 载人和运货飞船、航天飞机的轨道器等。 返回技术——使返回型航天器脱离原来运行的轨道
返回型航天器——在太空飞行并完成预定的任务后,
进入地球大气层并在地面安全着陆的技术。
·是一个减速、下降的过程,即消耗动能和位能的
(2)垂直总装、垂直测试、垂直整体运输
·在发射场设有总装厂房、测试发射控制中心和发 射塔,总装厂房和发射塔之间由运输轨道或特殊路 面相连接。
·火箭在总装厂房完成单元测试后,包括有效载荷 在内都在多功能发射车上垂直总装后进行综合测试;
·由多功能发射车将火箭整体在垂直状态下运往发 射塔就位, ·经简单测试后即可加注发射。
·主要缺点:
◇ 再入过程的运动无法控制,落点的偏差比较大。 ◇ 制动过载大,最大制动过载在8~10g,已接近 人体所能承受的极限,用于载人航天,航天员会感 到很不舒服。 ◇ 虽然再入大气层气动加热瞬间短,但迎风面的 热流密度大,所采用的烧蚀式防热结构烧蚀严重, 不能修复重复使用。
(2)半弹道式再入飞行器
可产生相当大的升力,可滑翔机动飞行数千千米,在
预定机场水平着陆。制动过载很低,约1~2g。
(4)技术保障系统
·为发射前技术准备和发射后处理提供各种技术服 务。 (5)后勤保障系统 ·包括供水、供电、通信、机场、铁路、公路、物 资和生活用品供应的集散区以及工作人员的居住区 等。
6.2.4 我国的航天发射场
(1) 酒泉卫星发射中心
·科学卫星、技术试验卫星和运载火箭的发射试 验基地。
·始建于1958年,是我国建场最早的发射场。 ·我国第一颗人造地球卫星东方红一号、神舟号 宇宙飞船就是从这里发射的。
地增加。很不经济,也很不现实。
·利用地球大气层空气的阻力使返回型航天器减速,
是一个经济得多的方法。
返回过程: ·利用空气阻力的返回过程一般经历离轨、自由下 落(过渡段)、再入大气层(再入段)和着陆四个 阶段。 第一步:返回前准备 对在轨运行的航天器进行 姿态控制,达到变轨所需要 的姿态角,然后返回舱与其 它舱段分离、起旋以保持正 确稳定的制动角;
· 发射场场址的选择考虑下列因素: (1)优越的地理位置。 ·尽可能选择在低纬度地区,可以充分利用地球自转 的附加速度,提高火箭的运载能力。 (2)良好的自然条件。
·首区及落区人口稀少,地势平坦,视野开阔,气候 条件良好; ·航区尽量避开人口稠密区、重要工业基地和军事重 地等。
(3)便利的交通运输条件。
(2)西昌卫星发射Байду номын сангаас心 ·以发射地球静止轨道卫星为主的航天发射基地。 ·1983年建成,位于低纬度的四川省西昌地区。
(3)太原卫星发射中心
·科学试验卫星、应用卫星和运载火箭的发射试验 基地。 · 位于山西省太原市西北的高原地区。
·具有多轨道、多射向、远射程发射能力和精确测
控能力。主要担负太阳同步轨道卫星的发射试验任务。
6.5.2 各种不同形式的再入飞行器
·进入大气层的再入段是返回式航天器成败的关键 所在。 ·再入飞行器的外形、结构、返回轨道、返回控制
等都是根据再入段的工作条件设计的。
· 再入飞行器也主要根据再入段的动力学特征进行分 类。 · 再入段主要受到空气动力的作用。空气动力的主要 特征参数是升阻比L/D。
·技术区与发射区必须隔开一定的距离。
(2)发射区
·接纳来自技术区的运载火箭及有效载荷,进行发 射前的最后测试、加注推进剂、充填压缩空气、进 行垂直度调整、瞄准和发射。 ·主要设施有发射台、导流槽、脐带塔、勤务塔、 发射控制中心等。 (3)场区测控系统 ·是整个航天测控系统(网)的重要组成部分,又 有其特殊性和独立性。 ·承担对运载火箭起飞和飞行初始阶段的跟踪测量, 同时为确保场区安全提供安全控制信息。
·包括地面、船舶和飞机上配置的遥测站、外弹道 测量及安全控制站、指挥控制站等。 (9)起吊安装系统
·用于完成火箭在水平状态下车辆之间的转载和向 发射台垂直安装,
· 包括各种起重机、吊具、起竖设备及附件、工具 等。
(10)气象保障系统
·进行发射前的气象测量,预报地面和高空的风
速、温度、湿度、雾、雨、雷、雹、扬沙等气象要
姿态使返回舱防热大端头朝前,。
第四步:进入大气层 到达离地面100km左右开始进入大气层。返回舱急 剧减速,同时经受严重的气动加热和制动过载。