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绪论1

第1章 常用坐标系与变质量力学原理4

1.1 常用坐标系及其变换4

1.1.1 常用坐标系4

1.1.2 坐标系间转换5

1.1.3 一些欧拉角的联系方程11

1.2 坐标系间矢量导数的关系13

1.3 变质量力学原理14

1.3.1 变质量质点运动的力学原理14

1.3.2 变质量质点系运动的力学原理16

第2章 火箭飞行的力学环境20

2.1 附加力与附加力矩20

2.1.1 附加相对力20

2.1.3 附加哥氏力矩22

2.1.2 附加哥氏力22

2.1.4 附加相对力矩23

2.2 推力24

2.3 引力与重力26

2.3.1 地球的运动26

2.3.2 地球的形状28

2.3.3 地球的引力29

2.3.4 重力35

2.4 气动力与气动力矩38

2.4.1 气动力38

2.4.2 气动力矩42

2.5 控制系统的控制力和控制力矩45

2.5.1 火箭姿态控制系统45

2.5.2 控制力和控制力矩47

3.1.1 质心动力学方程51

3.1.2 绕质心转动的动力学方程51

3.1 矢量形式的动力学方程51

第3章 火箭的运动方程51

3.2 地面发射坐标系中的弹道方程52

3.2.1 地面发射坐标系中的质心动力学方程52

3.2.2 箭体坐标系中的绕质心转动动力学方程56

3.2.3 补充方程57

3.3 地面发射坐标系中的弹道计算方程61

3.4 速度坐标系中的弹道方程63

3.4.1 速度坐标系中的质心动力学方程63

3.4.2 速度坐标系中的弹道方程65

3.4.3 弹道方程简化成纵向运动方程和侧向运动方程65

第4章 火箭载荷自由飞行段的运动68

4.1 自由飞行段的轨道方程68

4.2 轨道方程参数的意义及其确定70

4.3 圆锥截线形状与主动段终点参数的关系72

4.4 椭圆的几何参数与主动段终点参数的关系73

4.5 成为人造卫星或导弹的条件75

4.6 射程与主动段终点参数的关系76

4.6.1 被动段射程的计算77

4.6.2 自由段射程的计算78

4.6.3 由特定的自由段起点参数求被动段的最大射程80

第5章 卫星轨道基本理论83

5.1 二体轨道83

5.2 卫星轨道要素84

5.3 卫星位置和速度公式89

5.4 卫星轨道定轨公式92

第6章 卫星轨道摄动理论94

6.1 卫星轨道摄动因素94

6.2 卫星轨道摄动方程94

6.2.1 卫星轨道摄动基本方程94

6.2.2 卫星的球坐标运动方程95

6.2.3 卫星轨道要素的摄动方程96

6.3 地球形状摄动103

6.3.1 地球引力场的位函数103

6.3.2 近地轨道的地球形状摄动104

6.3.3 静止轨道的地球的形状摄动106

6.4 日月引力摄动112

6.4.1 日月天文常数112

6.4.2 日月摄动引力113

6.4.3 轨道平面内摄动116

6.4.4 轨道倾角摄动117

6.5 太阳光压摄动120

6.6 大气摄动123

第7章 星-地空间几何125

7.1 星下点轨迹125

7.2 可见覆盖区125

7.3 通信波束服务区127

7.4 遥感图像几何定位128

7.5 发射窗口129

7.5.1 发射三要素130

7.5.2 阳光窗口131

7.5.3 平面窗口133

第8章 常用卫星轨道136

8.1 太阳同步轨道136

8.2 临界和冻结轨道137

8.3 回归轨道138

8.4 静止轨道141

8.5 星座轨道146

8.5.1 全球连续覆盖卫星群146

8.5.2 地球同步卫星群148

第9章 卫星轨道的调整与转移152

9.1 概述152

9.1.1 航天器的轨道机动152

9.1.2 轨道机动所需的推进剂消耗152

9.2 轨道保持和轨道校正153

9.2.1 校正脉冲与轨道要素变化153

9.2.2 对大气摄动的补偿（圆轨道的情况）156

9.2.3 对大气摄动的补偿（椭圆轨道的情况）158

9.2.4 地球静止卫星的位置修正160

9.2.5 多个轨道要素的修正160

9.3 轨道转移161

9.3.1 轨道转移161

9.3.2 共面圆轨道之间的转移162

9.3.3 共面椭圆轨道之间的转移167

9.3.4 非共面轨道转移169

9.4 航天器的近距离相对运动172

9.4.1 在惯性坐标系中的相对运动方程172

9.4.2 在轨道坐标系中的相对运动方程173

9.4.3 在视线坐标系中的二维相对运动方程174

9.4.4 航天器轨道运动的模态176

9.5 航天器相对运动的转移矩阵177

9.5.1 相对运动状态转移方程177

9.5.2 状态转移方程在双脉冲轨道转移中的应用179

9.5.3 状态转移方程在多脉冲轨道交会中的应用180

第10章 再入段弹道181

10.1 再入段运动方程181

10.1.1 矢量形式的再入段动力学方程181

10.1.2 地面发射坐标系中再入段空间运动方程182

10.1.3 以总攻角、总升力表示的再入段空间弹道方程184

10.1.4 简化的再入段平面运动方程189

10.2 零攻角再入时运动参数的近似计算190

10.2.1 再入段最小负加速度的近似计算191

10.2.2 热流的近似计算193

10.2.3 运动参数的近似计算196

10.3 有升力再入弹道199

10.3.1 问题的提出及技术途径199

10.3.2 再入走廊的确定203

附录A 雷诺迁移定理206

附录B 球面三角学209

参考文献213