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第一章 引论1

1.1 历史发展1

1.2 物理原理2

1.2.1 牛顿定律和开普勒定律2

1.2.2 功和能3

1.2.3 角动量6

1.3 一般方法8

1.4 坐标系及其变换9

1.4.1 惯性坐标系9

1.4.2 基本变换9

1.4.3 欧拉角11

1.5 相对运动15

1.5.1 一般方程15

1.5.2 从地面观察运动19

习题21

参考文献25

第二章 空间飞行器动力学基础26

2.1 一般的刚体运动26

2.2 二体问题和有心力运动27

2.2.1 二体问题的一般解27

2.2.2 有心力运动31

2.2.3 开普勒时间方程36

2.2.4 常用的常数40

2.3 姿态动力学和欧拉方程41

2.3.1 刚体的角动量41

2.3.2 旋转动能44

2.3.3 主轴47

2.3.4 欧拉方程54

2.3.5 轴对称体的无力矩运动55

2.3.6 一般的无力矩运动62

2.4 绕主轴旋转的稳定性67

2.5 内能耗损的影响69

习题71

参考文献77

第三章 轨道操纵79

3.1 轨道的建立79

3.1.1 偏心率和真近点角的确定80

3.1.2 小偏心率轨道83

3.2 轨道过渡和调整85

3.2.1 单冲量调整86

3.2.2 Hohmann过渡89

3.2.3 其他的共面过渡95

3.3 平面旋转97

3.4 行星际过渡和双曲线飞越100

3.4.1 双曲线飞越100

3.4.2 拼凑圆锥截线法105

3.4.3 行星捕获112

3.5 月球过渡113

3.6 卫星在邻近轨道上的相对运动119

3.6.1 相对运动的方程120

3.6.2 特解123

习题127

参考文献134

第四章 姿态操纵135

4.1 刚性空间飞行器的动量进动和调整135

4.2 常动量的再定向139

4.2.1 能量耗损影响139

4.2.2 被动阻尼的大角度再定向143

4.3 姿态的确定152

4.3.1 敏感器153

4.3.2 锥截法156

4.4 姿态捕获要求160

4.4.1 恒向线进动160

4.4.2 捕获顺序161

习题164

参考文献166

第五章 姿态控制装置167

5.1 回转仪167

5.1.1 基本回转仪167

5.1.2 陀螺的运动169

5.1.3 框架影响180

5.1.4 基本回转仪表185

5.1.5 回转罗盘188

5.2 动量交换技术190

5.2.1 自旋稳定191

5.2.2 内部活动部件191

5.2.3 双自旋体193

5.3 质量活动技术208

5.3.1 哟-哟装置209

5.3.2 再定向不确定性的控制213

5.4 磁力矩器218

5.5 重力梯度稳定221

习题228

参考文献233

第六章 自动姿态控制235

6.1 线性控制理论236

6.1.1 传递函数236

6.1.2 二阶系统242

6.1.3 极点-零点图247

6.1.4 网络合成253

6.1.5 反馈和根迹图255

6.2 偏置动量系统的设计268

6.2.1 运动方程268

6.2.2 俯仰回路273

6.2.3 滚转/偏航回路279

6.2.4 力矩补偿288

6.2.5 其他的偏置动量系统290

6.3 持久推力器系统的设计292

6.3.1 工作循环分析292

6.3.2 自动控制要求296

习题300

参考文献304

第七章 星际航行动力学基础和方法305

7.1 天体力学305

7.1.1 分布质量的势305

7.1.2 地球的势314

7.1.3 n体问题315

7.1.4 干扰二体运动318

7.1.5 影响球320

7.2 限制三体问题324

7.2.1 拉格朗日点324

7.2.2 等边点的稳定性327

7.3 圆锥曲线轨道上的位置和速度330

7.3.1 圆锥曲线的几何性质和动力学性质330

7.3.2 位置和速度公式333

7.3.3 Battin通用公式341

7.4 两指定点之间的轨道346

7.4.1 可能飞行路径的述评346

7.4.2 兰伯特飞行时间定理358

7.5 测轨问题370

7.5.1 时间测量370

7.5.2 站位置373

7.5.3 轨道基本要素和变换378

习题380

参考文献384

第八章 轨道摄动385

8.1 Cowell方法385

8.2 Encke方法386

8.3 参数或要素的变值法391

8.3.1 几何上的推导391

8.3.2 地球扁率的影响398

8.3.3 太阳-月球引力401

8.4 广义摄动405

8.5 数值方法406

习题409

参考文献411

第九章 特殊问题412

9.1 偏置动量卫星的姿态捕获操纵412

9.1.1 事件顺序412

9.1.2 运动方程和稳定性414

9.1.3 模拟416

9.1.4 物理论述418

9.1.5 性能方程的推导421

9.2 空间站的自动消滚425

9.2.1 具有活动质量的翻滚飞行器的方程426

9.2.2 控制规律的选择429

9.2.3 参数值选择方法的讨论432

9.2.4 应用例子436

9.3 用于倾角控制的偏航敏感策略444

9.3.1 轨道法向漂移和太阳几何学445

9.3.2 施加推力的策略和推进剂的代价448

参考文献454

部分习题答案456