航天技术概论第8章(哈工大版
航天技术概论
17岁华裔神童进NASA工作 8岁读大学奖杯摆满房间 正在读高二，正在思考自己该考哪一所大学。殊不知，17岁 华裔神童已经进恼将来该做什么？美国加州有 一名17岁华裔神童却已拥有两间大学的学士学位，现在更进 入人人称羡的美国太空总署（NASA）工作。
27日，先是由“和平”号控制中心的部分员工进行了一 次“警告性”行动。因为当时正值“进步M11”与“和平” 在紧张地对接，所以操作人员没有参加，以免危及宇航员 的安全。但到2月3日时，全体人员都采取了行动，他们披 着红白相间的旗帜，绕着控制中心的围墙举行了游行示
军事机密一美元
在美国航空航天局 （NASA）的约 逊航天中心，
当然，这些月岩是美国值得自豪的“国宝”，只有极少数的外国 元首或要人能有得到馈赠的幸运；普通人欲想一睹月岩的“芳容” 也极不容易。 第二个登月者奥尔德林在第三次成婚时，曾赠给新娘一枚嵌有小 片月岩的戒指，为此惊动了联邦调查局，直到查明乃是膺品，一 场轩然大波才告平息。
猴子闹天宫
西游记中孙悟空大闹天宫是家喻户晓的神话故事，却 不料在太空中也真出现了。
该驱动器理论所应用的基本理论包括牛顿定律中的动量守恒 定律和能量守恒定律。它在穿越太空时貌似产生的是向前的推力 且不作用于另一方向相反大小相等的力，这看似违反动量守恒定 律。然而，谐振腔中产生的电磁波动量行进到端壁，此时，所获 动量和电磁波所失动量相等，这符合动量守恒定律。
NASA已经成功地在高真空中对该电磁驱动器进行了测验， 该机构年初也在其官网上表示：“有迹象表明许多看似‘荒唐’ 的理论经过多年的科学研究已成为现实。”
如果它触动了某些重要按钮，那说不 定会惹下大祸，地面人员对此也束手 无策，于是只得让卫星提前返回地面。
(完整word版)航天技术概论试题
(完整word版)航天技术概论试题航天技术概论试题
第一、二章：
1、航空航天的基本概念及相互之间的联系
2、简述评价航空器的飞行性能和飞行品质的指标
第三、四章
1试写出对燃烧室主要性能要求
2试写出飞行器在选用结构材料时遵循的原则。
3请写出对飞行器结构的一般要求是什么？
第五、六章
1、什么是空间测控和通信系统，其主要功能为何？
2、什么是双自旋卫星的消旋控制，简述其基本原理.
第七、八章
1、A DF的作用是什么？
2、导弹的制导系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
第九、十、十一章
1、简要介绍一下隐身技术的分类
2、什么是空间站及其空间站的分类。
航天技术概述PPT学习教案
美国的火箭专家、物理
学家和现代航天学奠基人
之一戈达德博士在1910年
开始进行近代火箭的研究
工作，他在1919年发表的
《达到极大高度的方法》
的论文中，阐述了火箭飞
行的数学原理，指出火箭
必须具有7．9 km／s的速
度才能克服地球的引力，
并研究了利用火箭把有效 美国科学家戈达德（1882－1945）
目前，更大规模的国际空间站在美国、俄罗斯、加拿 大、日本、意大利和欧洲空间局的合作下，正在进行 在轨组装建设…… 人类就是以如此快速的步伐冲击着宇宙大门!
不难看出，从公元10世纪的中国火箭到第二次世界大 战的V一2导弹，人类是出于军事需求发展了火箭技术， 而这恰恰为航天技术的发展奠定了坚实的基础。自20 世纪40年代至今，航天技术以惊人的速度发展着并日 臻完善。我们可以坚信，随着科学技术的进步和工业 基础的不断增强，航天技术将会有更大的突破并更趋 完善。
航天技术概述
会计学
1
第一章 绪 论
“我知道地球是圆的，因为我看见了 圆形；然后，又看到它还是立体的。当我 往下看时，……看到印度洋上船舶拖着尾 波前进，非洲一些地方出现灌木林火，一 场雷电交加的暴风雨席卷了澳大利亚1000 英里的地区，呈现出大自然的一幅立体风 景画。”
这是航天员在谈到从航天飞机上看地 球的情景时的一段描述。
航天飞行的历史是从火箭技术 的历史开始的，没有火箭也就没有 航天飞行。追溯源头，中国是最早 发明火箭的国家。“火箭”这个词 在三国时代(公元220～280年)就出 现了。不过那时的火箭只是在箭杆 前端绑有易燃物，点燃后由弩弓射 出，故亦称为“燃烧箭”。
第5页/共89页
随着中国古代四大发明之一的火药出现，火药便取代 了易燃物，使火箭迅速应用到军事中。公元lO世纪唐 末宋初就已经有了火药用于火箭的文字记载，这时的 火箭虽然使用了火药，但仍须由弩弓射出。真正靠火 药喷气推进而非弩弓射出的火箭的外形被记载于明代 茅元仪编著的《武备志》中，见图1.1。
航空航天概论-hg08航天飞行器111页
近地点幅角
升交点到近地 点弧线对地心的角 度。
二. 人造卫星的组成
卫星有不同的任务，便有不同的构造， 但它总是由下列几个主要部分组成的。
1. 卫星的本体； 2. 电源系统； 3. 通讯装置及天线； 4. 姿态控制系统； 5. 温度控制系统； 6. 仪器舱。
三. 人造卫星的应用
卫星与其它飞行器相比有以下特点： 1. 无需动力就能在大气层外长时间运转； 2. 活动范围大，高度在几百至几万公里间； 3. 能不受限制地飞越地球全部地区的上空。
化简： M ⋅ ∆V + ∆M ⋅ u + ∆M ⋅ ∆V = Q ⋅ ∆t
忽略二阶小量，则： M ⋅ ∆V + ∆M ⋅ u = Q ∆t ∆t
微分表达式： M ⋅ dV = − dM ⋅ u + Q dt dt
单级火箭的理想速度
当不考虑重力和气动力作用时 单级火箭的理想速度是：
V =u⋅ln M0 =u⋅lnZ Mf
脱离速度可根据脱离地球必需做的功来计算。 物体要飞出地球，必须克服地心引力，具有 巨大的速度 VII 和动能 MVI2I /2 。这一动能必 须与物体所在高度处具有的位能 MgR R 相等。
VII = 2gR R 即 VII = 2VI
在地球表面处， VII =11.189km/s 当发射速度等于VII 时，轨道为抛物线。 当速度大于VII 时，轨道不再是抛物线，而是
行星运动三定律
1.所有行星的运动轨道
为椭园，太阳位于椭园
O
的一个焦点上。
2.行星的速度是变的，行星中心与太阳中心连 线叫向径，同一时间内向径扫过的面积相等。
3.行星绕太阳一周的时间叫周期，它与椭园轨 道的半长轴的二分之三次方成正比。
哈工大空间技术概论口试题目含答案完整版.
哈工大空间技术概论口试题目含答案完整版.1.空间环境的分类答：地球空间环境，星际空间环境，行星空间环境2.航天器经历的环境有哪些？答：地面环境、发射环境、轨道环境、再入/着陆环境3.空间环境工程学研究的范围答：1）空间环境对航天器的影响及其机理的研究；2）空间环境地面模拟方法及其模拟技术的研究；3）研究空间环境的利用；4）虚拟试验技术及防护技术的研究；5）航天器空间环境模拟试验方法、试验技术、试验理论的研究；6）研究提供航天员训练的空间环境模拟条件与试验方法4.我国各阶段的空间环境模拟器有哪些？进行过哪些主要的航天器环境试验？答：第一阶段：1956年~1965年，KM1、KM2；东方红1号卫星的环境模拟试验；第二阶段：1966年~1978年，KM3、KM4；返回式卫星、科学实验卫星、气象卫星、通讯卫星整星及太阳翼。
第三阶段： 1978年~1997年， KM5、KM6；神舟1号~神舟7号飞船。
第四阶段：1998年~现在，KM7、重大航天科研设施；国家重大基础科学工程。
5.简述什么是真空环境，它的单位及如何划分真空区域？答：（1）指在给定空间内低于一个大气压力的气体状态，也就是该空间内气体分子密度低于该地区一个大气压的分子密度。
（2）国际单位用压力单位Pa（帕）表示，高斯单位用压力单位Tor（托）表示；（3）低真空：105～102Pa （0~50Km)中真空： 102～10-1Pa （50~90Km)高真空： 10-1～10-5Pa （90~330Km)超高真空：＜10-5Pa （330Km以上)6.试解释气体的吸附现象以及材料在真空环境的解吸与出气现象。
答：吸附：固体或液体对气体或蒸汽的捕集现象。
解吸：被材料吸附的气体或蒸汽的释放现象。
释放可以是自然的，也可用物理方法加速。
出气：当真空度高于10-2Pa时，气体会不断地从材料表面释放出来。
7.试述真空环境效应有哪些？各自对航天器有什么影响？答：（1）压力差效应：会使密封舱变形或损坏，因此增大了贮罐中液体或气体的泄漏，缩短了使用时间；（2）真空放电效应：射频空腔波导管等装置有可能由于微放电而使其性能下降，甚至产生永久性失效。
航天技术概论复习提纲
航天技术概论复习提纲第⼀章绪论1、19世纪末，⽕箭运动的基本数学⽅程，并且从理论上证明，⽤多级⽕箭可以推动⼀定的载荷进⼊空间的是前苏联⽕箭之⽗——齐奥尔科夫斯基。
2、开展了⼈类第⼀次液体⽕箭飞⾏试验的是美国的⼽达德博⼠。
3、领导设计了世界上最⼤的⽕箭——⼟星五号⽕箭是冯·布劳恩4、1957年10⽉4⽇，前苏联发射了世界上第⼀颗⼈造卫星。
5、前苏联的尤⾥·加加林是第⼀位进⼊太空并成功返回地球的航天员6、1965年，前苏联的宇航员列昂诺夫乘坐“上升号”载⼈飞船，第⼀次进⾏了⼈类太空⾏⾛。
7、1969年，美国开展了“阿波罗”登⽉计划。
7⽉份，美国阿波罗11号飞船成功登⽉球——静海。
阿姆斯特朗、奥尔德林成为⼈类第⼀个踏上⽉球。
8、1971，前苏联发射了“礼炮⼀号”空间站，“礼炮⼀号”空间站是⼈类第⼀个空间站9、1981年4⽉，美国⼈开创了另外⼀种新型的航天器——航天飞机。
10、1970年4⽉24⽇发射了我国⾸颗卫星——东⽅红⼀号11、2003年10⽉15号，我国神⾈五号飞船第⼀次把宇航员杨利伟送⼊太空。
第⼆章近地空间环境1、深空探测主要包括⼏个⽅⾯？答：深空探测是指脱离地球引⼒场，进⼊太阳系空间和宇宙空间的探测。
主要有两⽅⾯的内容：⼀是对太阳系的各个⾏星进⾏深⼊探测，⼆是天⽂观测。
2、什么是近地空间？近地空间环境包括哪些？答：⼀般指距离地⾯90～65000km（约为10个地球半径）的地球外围空间。
近地空间环境由多种环境要素组成，其中对航天活动存在较⼤影响的环境要素主要包括：太阳电磁辐射、地球辐射带、地⽓辐射、地球电离层、地球磁场、地球引⼒场、地球反照、银河宇宙线、太阳宇宙线、磁层等离⼦体、空间碎⽚、流星体、⾼层⼤⽓、原⼦氧。
（14）第三章航天飞⾏⼒学1、简述卫星有哪些轨道要素及其物理意义，并在下图中标⽰出轨道要素。
卫星轨道6要素：①轨道长半轴(a)：轨道长半轴②轨道偏⼼率(e)：椭圆两焦点之间的距离与长轴的⽐值③轨道倾⾓(i)：轨道平⾯与地球⾚道平⾯的夹⾓④升交点⾚经(Ω)：从春分点到升交点的⾓距⑤近地点⾓距()：在轨道平⾯上，升交点和近地点⽮径的夹⾓⑥真近点⾓(f)：近地点和卫星所在位置⽮径之间的夹⾓升交点是卫星由南向北运⾏时其轨道⾯与地球⾚道⾯的交点。
航天科技概论分解
现代火箭的基本组成
1、结构组成：箭体结构、发动机和控制三大系 统，另外加上在头部的有效载荷舱部分。 2、结构形式：一类是首尾相接的串联式火箭， 另一类是下面两级并联，上面一级串联的串并 混合式火箭（捆绑式运载火箭）。 3、发动机所用的燃料推进剂：一般多为液体推 进剂，也有用固体推进剂的，（固体推进剂是 由固体氧化剂和供作燃料的粘合剂组成的推进 剂）还有助推火箭用固体推进剂，而主火箭用 液体推进剂。
宇宙速度
当飞行器达到第一宇宙速度（7．9公里 ／秒）才能克服地球引力而环绕地球飞 行，不落回地球表面 飞行器达到第二宇宙速度（11．2公里／ 秒）可以脱离地球飞向太阳系的其他行 星； 飞行器速度提高到第三宇宙速度（16．7 公里／秒）就可以飞离太阳系。
航天系统
要实现航天活动，就要建立庞大的以航 天器为核心的航天系统。它由特定的航 天器（卫星、空间站、探测器），运载 工具（火箭、航天飞机），航天发射场， 地面测控网（地面站、船），地面应用 站网及其他有关系统组成，它是一个大 系统工程。
（图） “火箭之父”
齐奥尔科夫斯基（苏联）
于1903年提出了多级火箭的设想。
多级火箭是由称为级的个体火箭组合（串联或并联）而成，每 一级都是一个独立的工作单位，有自己的发动机系统、制导系统 等。目前，发射低轨道卫星，一般采用2~3级运载火箭，发射轨 道航天器，用3~4级运载火箭。
航天技术概论复习大纲及参考答案 (大连大学)
1.二体运动：在初步分析中，往往可以把天体运动简化并抽象为两个m、M的质点(位于天体质心)在相互引力作用下的运动。
这就是“二体运动”。
2.星下点轨迹：航天飞行器运行时，它和地心连线与地球表面交点的集合叫做星下点轨迹。
3.等离子鞘：再入体以超高速进入大气层时会产生激波。
再入体表面与周围部分气体呈粘滞状态，表面热量散发速度降低。
在激波与再入体之间形成一个温度高达几千度的高温区。
高温气体和再入体表面材料的分子分解、电离和重新复合的结果，形成一个等离子区。
它像鞘套一样包围着再入体，故称等离子鞘。
4.轨道控制：对卫星的质心施加外力，以改变质心运动轨迹的技术称为轨道控制。
5.被动式姿态控制：其控制力由空间环境或卫星动力学特性提供，不需要消耗星上能源，如利用气动力、太阳辐射压力或重力剃度可实现卫星的姿态控制和轨道被动控制。
6.章动：当陀螺的自转角速度w 不够大时，则除了自转和进动外，陀螺的对称轴还会在铅垂面内上下摆动，即q 角会有大小波动，称为章动。
7.姿态捕获：是各类卫星一种需要经常执行的控制模式，其捕获方式可分为全自动、半自动和地面控制，根据姿态捕获的目的和星上能源情况确定。
8.比冲：比冲是发送机每秒钟消耗1kg推进剂所得到的推力值。
比冲记为Ie,其大小表示了发动机性能的好坏，是火箭发送机最重要的性能参数。
9.平动点：在由飞行器m、小天体M2及天质量天体M1构成的三体问题中，若M2相对于M1作圆周运动(如月球和地球)，则在M2的运动平面上有不同的5个点。
若飞行器m进入这些点时相对于M1的运动速度与M1至M2的向径垂直，并且角速度与M2相对M1运动的角速度相等，则此后m在M1与M2的引力作用下，将继续保持这种运动状态。
即m与M2以相同角速度绕M1作圆周运动。
因此，在以M1为原点，以M1和M2的连线为坐标轴的旋转坐标系中，m处于静止状态。
这5个点称为“平动点”。
10.微重力：在实际的航天飞行中，航天器除受引力作用外，不时还会受到一些非引力的外力作用。
空间技术航天技术概论
功能：完成运载火箭和航天器的装配、测试和发射。
组成：技术阵地、发射阵地、发射指挥控制中心、
地面测控系统。
我国的卫星发射场 ➢ 酒泉卫星发射中心（1958年） ➢ 太原卫星发射中心（1967年） ➢ 西昌卫星发射中心（1970年） ➢ 海南航天发射场(2009年9月)
东经108°20’~111°03’，北纬19°20’ ~ 20 °10’ 地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站和 深空探测发射任务
卫星结构的功能 分类 外壳结构、承力结构、密封结构、仪器安装面结构、能
源结构、天线结构、防热结构等 形式（球形、圆筒形、箱式、圆锥形、多面体形） 材料 材料的要求 金属材料 复合材料
第十三章 航天器的温度控制
定义 控制航天器内外的热交换过程，使其热平衡温度处于规
定范围内的技术，又称热控制。
卫星的姿态。
反作用飞轮是一个在电机的驱 动下高速运动的转子，其驱动马 达的定子被安装在卫星的壳体上。 驱动电机的每一作用都有一相等 且相反的作用，因此，飞轮的连 续加速或减速产生的反作用力矩 作用在固定在卫星中驱动马达的 定子上，于是让卫星向转子加速 度相反的方向运动。
喷气控制
第十二章 人造地球卫星的结构
杆—锥式对接机构
联盟飞船的杆—锥式对接机构示意图
异体同构周边式对接机构
内翻式
外翻式异体同构周边式对接机构
抓手—碰锁式对接机构
抓手—碰锁式对接机构示意图
神舟八号载人飞船与天宫一号目标飞行器的对接
1.对接前的准备阶段 2.交会段 3.对接段 4.组合体共同飞行 5.分离段
对接过程
对接机构：
1.环—锥式
用于双子星座飞船与阿金娜火箭的对接，现已淘汰。
航天技术概论第7章(哈工大版)
开对普椭勒圆第轨三道定来律 讲，其面积为πab,则轨道周期为：
行星绕太阳公转周期的平方与其轨道的半长轴的立方成正比。
证：
ph2 a(1e2),
e
h ea(1e2), ba 1e2
T Aab2a2 (1e2) 2 a3 84.5min
vs h/2 ea(1e2)
r1ep cos1 h2 e/c os E 1 r 2v e 2 c /o sE
由
r E 6 3 7 8 k m , E 3 .9 8 6 1 0 5 k m 3 /s 2
可以得到:
v1
R
地球
v1v
E 7.905km/s
R
第一宇宙速度
第二章 航天器的轨道
或
x2 a2
y2 b2
1
第二章 航天器的轨道
开普勒第二定律
行星矢径在相同时间内扫过的面积相等（面积速度为常值）， r越大，v越小。
矢径扫过的面积为
dA 1 r2d
2
由动量矩守恒，从而：
dA1r2 d 1h
dt 2 dt 2
V
r dθ
P
r
dθ θ
F dt时间内扫过的面积dA
第二章 航天器的轨道
轨道控制的含义
1.轨道修正 由于受月球、太阳、行星的引力，太阳风和辐射压力，稀薄大
气阻力等干扰力的作用，使航天器偏离理论轨道。 2.轨道机动(变轨)
某些任务的需要，如返回、交会对接
轨道控制的分类
轨道控制的实现
1. 轨道面内轨道控制 2. 轨道面的控制
第二宇宙速度
定义：在地球表面上发射空间飞行器，使它脱离
地球引力场所需要的最小速度。
航天技术概论第8章(哈工大版PPT教案
)xy
代入 用于姿态控制的动力学方程——欧拉 方程
x
y
z
T
B
T
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第三章 航天器的姿态动力学与控制
姿态控制方法
分为被动姿态控制和主动姿态控制。
被动姿态控制：利用卫星本身的动力特性和环境力矩来实现 姿态控制，包括自旋稳定和重力梯度稳定。
主动姿态控制：根据姿态偏差形成控制指令，产生控制力矩 来实现姿态控制方法。控制系统由姿态敏感器、 控制器和执行机构组成。包括喷气控制、飞轮控制、 陀螺力矩器、磁力矩器。
结构系统——由支撑件构成的基础体，提供安装其他系统和人员活动 的空间，承受飞行中的各种环境。
4.1 卫星的结构形式
卫星星体形状有球形、圆筒形、箱形、园锥形等各种形状。形状 由所安装的仪器设备大小和重量，姿态控制方式，运载火箭卫星罩尺 寸等因素决定。多舱结构
自旋稳定卫星——采用圆筒形、多棱柱、多角柱。 三轴稳定卫星——采用箱型形状。 回收舱——采用园锥形。
定义 控制航天器内外的热交换过程，使其热平衡温度处于规
定范围内的技术，又称热控制。
航天器的热环境 地面温度环境：四季、昼夜变化 发射轨道段：气动加热700~800℃ 运行轨道段： -200℃~100℃ 返回轨道段：驻点温度高达10000℃
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第五章 航天器的温度控制
航天器的热平衡
吸收热能 = 排除热能+温升耗热能
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第五章 航天器的温度控制
百叶窗温控系统
叶片、框架、动作室、动作器、底板组成，叶片涂有隔热性良 好的涂层，底板为高辐射率材料与仪器发热部分相连。温度正常时， 叶片关闭，温度高时，动作器（双金属片，硅油）动作，使叶片转动， 使底板暴露，放热（效率0.07-0.82变化），温度回到允许值时，叶片 关闭。
哈工大航天学院课程-空间飞行器动力学与控制-第8课-载人飞船技术
空间飞行器动力学与控制 第八课_载人航天技术
飞船再入舱的外形很简单，都是无翼的大钝 头体。例如，前苏联的“东方号”飞船，它的再 入舱是球形；美国的“水星号”飞船，其再入舱 形状为钟形。这种大钝头的无翼式再入舱外形结 构简单，工程上易于实现。
当飞船再入大气层时，距地面40km左右的高 空就急剧减速，造成的峰值减加速度为8g左右。 这样的减加速度，对经选拔和训练的航天员来说 是可以承受的。
空间飞行器动力学与控制 第八课_载人航天技术
第八课_载人航天技术
一、 载人飞船的结构组成
二、 载人飞船的制导与控制
三、 载人飞船的再入返回控制 四、空间站
空间飞行器动力学与控制 第八课_载人航天技术
载人航天是现代科学技术发展的一个显著标
志。
自1961年4月世界上第一艘载人飞船——“东 方号”上天以来，已有40年的历史了。在此期间 ，世界各国为发展载人航天技术，投入了巨大的 人力和物力，实施了一个又一个载人航天计划。 发展载人航天技术，有着重要的经济、科学与军 事上的需要。
在登月过程中，两 名航天员在这里生活和 工作，登月舱上升段就 成为航天员的一个临时 性探险基地。上升段里 还有上升发动机，航天 员在月面上完成任务后， 上升发动机使他们飞离 月面，送回在月球轨道 上飞行的指挥舱。
“阿波罗”飞船登月仓 1－通道；2－姿态喷管；3－着陆架； 4－出入口；5－窗口；6－对接雷达
空间飞行器动力学与控制 第八课_载人航天技术
（2）保证乘员生活及活动条件的特点
乘员的生活条件只能在宇宙空间的密封舱中 得以保证，为此每个载人飞船均有自己的密封舱 ，其中的大气条件应能满足呼吸的需要并经常地 更新。最好的大气压力及气体成分是相应于地球 海平面处的自然大气压力及气体成分。 在飞船“联盟号”、“联盟TM”和空间站“ 礼炮号”中均保持了这个条件，在“阿波罗”飞 船中采用了降压的纯氧大气。
太空宇航知识（四）-第8章
第8章发射生物卫星在频繁的载人航天活动的同时，科学家一再发射搭载动物的空间飞行器进行试验。
在谈到这个问题时，前苏联航天医学权威专家之一奥列格-盖柯曾说：“在生物学、生理学存在着的大量问题，用动物做试验可以避开人固有的主观感觉。
通过生物卫星获得的发现能有效地帮助解决太空生物学和医学方面面临的许多问题。
”虽然载人航天已经提供了大量信息，科学家还是搞不清楚在太空头几个小时和头几天里，生命组织发生的所有变化。
从1973年到1978年前苏联把8个载有动物的生物卫星送入地球轨道，其试验成果帮助确立了为保护航天员抵抗失重的反效应方法。
人造重力实验是在生物卫星上进行的第一批实验。
卫星装备小型离心机，为白鼠、龟和鱼创造实验室人造重力。
离心力产生的效应和地球重力相似。
动物很好地承受了这种条件。
1983年末，在生物卫星宇宙1514上的实验产生了有趣的结果。
它搭载了怀孕长尾巴鼠，它们的胎儿部分时间是在失重条件下成长的。
卫星回收后，返回地球的长尾巴鼠生下了健康的小鼠，后来它们又顺次产生了另一代。
为了探索和试验动物在失重适应期间，前庭和血流动力学对失重的响应，宇宙1514，1985年发射的宇宙1667和1987年发射的宇宙1887搭载猕猴进行了实验。
猴子阿白来卡和彼洪的第一次飞行已经证明，某些通常想法是错误的。
例如，航天员是从具有稳定前庭的人员中选择的。
尽管如此，他们中某些人比其他人容易承受失重，有些则不然。
这在灵长类动物中也证明是真的。
阿白来卡第三天就对失重适应了，并开始执行分派给他的任务；但是，彼洪直到它的飞行结束，感觉还不太好。
这意味着有机组织对失重的适应不单与前庭器官有关。
其他还有什么重要因素？将来的研究会帮助解决。
在宇宙1667飞行期间，科学家记录并评估了前庭器官功能的定量变化。
他们获得流入大脑和流出大脑的血流关系的直接信息。
类似的研究在宇宙1887生物卫星上也进行过。
它搭载猴子焦曼和娅沙，不过这时的研究计划更广泛。
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第四章 航天器的结构
第四章 航天器的结构
特
殊
电| 池|
结 构
板
太
阳
能
第四章 航天器的结构
特殊结构
——大型空间机械臂
第四章 航天器的结构
4.2 对结构系统的要求
对空间技术大系统，卫星其他系统的匹配， 对空间环境的适应性， 高性能/价格
主要要求： 1．与运载匹配：a. 频率；b. 尺寸；c. 刚度；d. 重量 2．与环境匹配：各种力、热、辐射 3．与地面服务匹配：装配，安装，运输 4．安装时维持尺寸精度，满足姿控系统要求，优化各项 要求——性能先进，成本低
B &&&T
用于姿态控制的动力学方程——欧拉方程
第三章 航天器的姿态动力学与控制
姿态控制方法
分为被动姿态控制和主动姿态控制。
被动姿态控制：利用卫星本身的动力特性和环境力矩来实现 姿态控制，包括自旋稳定和重力梯度稳定。
主动姿态控制：根据姿态偏差形成控制指令，产生控制力矩 来实现姿态控制方法。控制系统由姿态敏感器、 控制器和执行机构组成。包括喷气控制、飞轮控制、 陀螺力矩器、磁力矩器。
干扰
控制器
执行机构
姿态
指令
航天器
姿态角 姿态角速度
姿态敏感器
第三章 航天器的姿态动力学与控制
自旋稳定
➢ 卫星具有对称形状，并绕对称轴自旋。根据陀螺的定轴 性，卫星对称轴在空间定向，并能抵抗微小的干扰。
➢ 自旋稳定实现的是单轴稳定。 ➢ 当存在能量耗散时，只有绕最大惯量轴
的转动才是稳定的。 ➢ 姿态指向精度为1°~10°。
Q1+Q2+Q3+Q4=QR+Q
Q1 —太阳辐射，Q2 —地球反射，Q3 —地球自身，Q4 —内部发热，QR —辐射放 热，Q —升温耗热：Q=0时，热平衡。
Q1 Ss A1 S—太阳常数， αs—吸收率，A1—垂直于阳光的面积
获（从随机到指定），推力控制（返回，机动）。
第三章 航天器的姿态动力学与控制
为什么要进行姿态控制？ 完成任务需要。
交会对接
设备定向
第三章 航天器的姿态动力学与控制
角速度变换
星体坐标系oxyz上的角速度对欧拉角速度的变换，z-x-z顺序，
分别求 &, &, &在ox1y1z1中的分量，然后求和
xy
姿态动力学基本方程组
OXYZ为基准坐标系，o1x1y1z1体坐标系，o1为质心刚体中
矩阵形式 M I& x I 取惯性主轴方向
I xy I yz I zx 0
M M
x y
I I
x&x y&y
(Iz (Ix
Iy Iz
)yz )xz
M z
I
z&z
(I
y
Iz
T
第三章 航天器的姿态动力学与控制
第三章 航天器的姿态动力学与控制
姿 态：卫星体上坐标系与某基准坐标系间相对方位。
姿态动力学： 研究航天器整体围绕质心的运动以及航天器各部分的相对运
动的力学。
航天器姿态控制： 指获取并保持航天器在太空定向（相对于某个参考系）的技
术，包括姿态稳定和姿态机动两个方面。
姿态控制目的： 对准目标（保持），姿态机动，交会对接（跟踪），姿态捕
卫星星体形状有球形、圆筒形、箱形、园锥形等各种形状。形状 由所安装的仪器设备大小和重量，姿态控制方式，运载火箭卫星罩尺 寸等因素决定。多舱结构
自旋稳定卫星——采用圆筒形、多棱柱、多角柱。 三轴稳定卫星——采用箱型形状。 回收舱——采用园锥形。
服务舱：通用仪器如电源装置，通信装置，燃料箱等集中 安装的舱段(又叫共用舱)。
定范围内的技术，又称热控制。
航天器的热环境 地面温度环境：四季、昼夜变化 发射轨道段：气动加热700~800℃ 运行轨道段： -200℃~100℃ 返回轨道段：驻点温度高达10000℃
第五章 航天器的温度控制
航天器的热平衡
吸收热能 = 排除热能+温升耗热能
可吸收热能的来源：太阳热辐射，地球反射，地球本身辐射，内部发热—人、 设备。
镁合金：比强度达13，缺点塑性差。 钛合金：比强度达36.8，抗腐蚀性好，能在较高温度和
低温下使用。缺点是工艺性差，成本高。 铍合金：比强度达34，从减重角度看是最好的，但工艺
性差，有毒性，只能用于具有特殊处理设备的 地方。
第四章 航天器的结构
2．非金属材料
非金属材料越来越受到重视。因为比强度大，可根据受力情况安排 纤维以提高承载能力。
第四章 航天器的结构
4.3 结构材料
结构系统要求材料轻，无挥发性，疲劳性，脆性及韧性，应力腐蚀性，耐辐射 性，工艺性，经济性。
比强度 (许用应力)(强度) 比刚度 G(刚度)
(密度)
(密度)
1．金属材料
铝合金：比强度达16.5，工艺性好，可以焊接、铆接、 冲压，铸造、为目前卫星结构的主要材料。
实践二号
第三章 航天器的姿态动力学与控制
重力梯度稳定
重力梯度力矩可以将航天器最 小惯量轴稳定在当地铅垂线方向
fB
fA
LA LB
A与B上的重 力作用不通过 质心，产生关 于铅垂线的恢 复力矩
月球的天平动——重力梯度稳定
合力矩 FA LA FB LB
第三章 航天器的姿态动力学与控制
飞轮控制
动量矩守恒——作用，反作用。产生控制力矩
橡胶、塑料、陶瓷、玻璃、复合材料等
结构材料：玻璃纤维复合材料，比强度61；碳纤维、硼纤维、 芳纶纤维复合材料。
弹性材料：橡胶——密封、减振。 绝缘材料：聚酰亚胺薄膜。 防热材料：泡沫塑料、陶瓷、玻璃钢、尼龙、聚乙烯、石墨
——隔热、耐热、烧蚀
第五章 航天器的温度控制
第五章 航天器的温度控制
定义 控制航天器内外的热交换过程，使其热平衡温度处于规
飞轮
第三章 航天器的姿态动力学与控制
喷气控制 卫星外表面成对安
装喷嘴，形成控制力矩
M = J&
陀螺力矩器 陀螺转轴转向的角
速度Ω产生控制力矩M
M = Ωh
第四章 航天器的结构
第四章 航天器的结构
结构系统——由支撑件构成的基础体，提供安装其他系统和人员活动 的空间，承受飞行中的各种环境。
4.1 卫星的结构形式
Ax () Ay (
) Az
(
)
0 0
Ax
() Ay ( )
0
&
Ax ()
&
0
z
&
0
0
&&sin
&cos &cos sin
&sin &cos cos
1 0
sin &
0
cos
cos
sin
&
0 sin cos cos &
即
x
y
z
T
B &&&T
第三章 航天器的姿态动力学与控制