航天器飞行力学课程教学大纲

《航天器飞行力学》课程教学大纲

一、课程基本信息

1．课程代码：

2．课程名称：航天器飞行力学 课程名称：Spacecraft Flight Mechanics 3．学时/学分：48学时/ 学分

4．先修课程：理论力学、飞行力学（导弹弹道学与动态分析）

5．面向对象：飞行器设计学科本科生

6．开课院（系）：航天学院（航天设计工程系）

7．推荐教学参考书：

《远程火箭与卫星轨道力学基础》，王志刚，国防工业出版社，2006.10

《远程火箭弹道学》，贾沛然，陈克俊等，国防科技大学出版社，1993.12 《航天器飞行动力学原理》，肖业伦，宇航出版社，1995.12

《卫星轨道姿态动力学与控制》，章仁为，北京航空航天大学出版社，1998.8 二、课程的性质和任务

航天器飞行力学是一门综合性的基础课程，本课程其中的包括远程火箭弹道学与卫星轨道力学基础两部分。它是飞行器设计专业必修的基础理论课程，也是从事航天器设计、研究和研制等不可缺少的理论基础。

三、教学内容和要求

教学内容分远程火箭弹道学与卫星轨道力学两部分，共10章。课时共需48学时。详细内容、课时分配与要求如下：

绪论（1学时）

1 一般知识

2 航天器飞行力学

3 学习这门课程的目的和意义

4 学习要求

第一章 常用坐标系与变质量力学原理（4学时）

*1.1 常用坐标系及其变换

1.2 坐标系间矢量导数的关系

1.3 变质量力学原理

第二章 火箭的力学环境（8学时）

2.1 附加力与附加力矩

2.2 推力

2.3 引力与重力

*2.4 气动力与气动力矩

2.5 控制系统的控制力和控制力矩

第三章 火箭的运动方程（4学时）

3.1 矢量形式的动力学方程

3.2 地面发射坐标系中的弹道方程

3.2.3 补充方程

3.3 地面发射坐标系中的弹道计算方程

3.4 速度坐标系中的弹道方程

第四章 火箭载荷自由飞行段的运动（4学时）

4.1 自由飞行段的轨道方程

4.2 轨道方程参数的意义及其确定

4.3 圆锥截线形状与主动段终点参数的关系

4.4 椭圆的几何参数与主动段终点参数的关系

4.5 成为人造卫星或导弹的条件

*4.6 射程与主动段终点参数的关系

第五章 卫星轨道基本理论（4学时）

5.1 二体轨道

5.2 卫星轨道要素

5.3 卫星位置和速度公式

5.4 卫星轨道定轨公式

第六章 卫星轨道摄动理论（8学时）

6.1 卫星轨道摄动因素

6.2 卫星轨道摄动方程

6.3 地球形状摄动

6.4 日月引力摄动

6.5 太阳光压摄动

6.6 大气摄动

第七章 星－地空间几何（2学时）

7.1 星下点轨迹

7.2 可见覆盖区

7.3 通信波束服务区

7.4 遥感图像几何定位

7.5 发射窗口

第八章 常用卫星轨道（4学时）

8.1 太阳同步轨道

8.2 临界和冻结轨道

8.3 回归轨道

8.4 静止轨道

8.5 星座轨道

第九章 卫星轨道的调整与转移（6学时）

9.1 概述

9.2 轨道保持和轨道校正

9.3 轨道转移

9.4 航天器的近距离相对运动

9.5 航天器相对运动的转移矩阵

第十章 再入段弹道（3学时）

10.1 再入段运动方程

10.2 零攻角再入时运动参数的近似计算

10.3 有升力再入弹道

四、实验（上机）内容和基本要求

本课程无实验和上机的教学安排，但可要求学生结合本专业的特点和所研究的课题，选择部分对象建模并上机实现。前提是要求学生掌握至少一门计算机编

程语言，进行编程和仿真。

五、各教学环节学时分配

六、对学生能力培养的要求

通过本课程的学习，应使学生达到以下基本要求：

（1）掌握有关基本概念、基本原理、基本方法等；

（2）能推导有关基本方程；

（3）能进行一些轨道设计或仿真计算，解决某些实际问题。

七、其他说明

上课要严格纪律，不迟到，不早退，不无故旷课，有病有事要请假。

要养成科学严谨的学术习惯。

上课时思想高度集中，积极思考，有问题及时提出讨论，活跃课堂气氛。

八、考核方法

以百分计：平时作业和表现占20％，终期考试成绩占80％。终期闭卷考试。

撰写人：王志刚 制定日期：2008 年 9 月 8 日

审定人： 审定日期： 年 月 日

学院审查意见：

主管院长： 鲁卫平