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[图书] Space Vehicle Design 2nd Edition

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祖国之翼 发表于 2018-4-15 08:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
资料信息
资料名称: Space Vehicle Design
封面: -
作者/出版商: AIAA
发行时间: 2004-01-01
分类: 总体设计
摘要: 航天器总体设计类书籍
简评: 航天器总体设计类书籍
语言: 英文
格式: PDF
评级: ★★★★★
备注:












Table of
Contents
Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xv
Preface to the Previous Edition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xvii
Chapter 1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Systems Engineering Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 Requirements and Tradeoffs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Chapter 2 Mission Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2 Low Earth Orbit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3 Medium-Altitude Earth Orbit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.4 Geosynchronous Earth O r b i t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.5 Lunar and Deep Space Missions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.6 Advanced Mission C o n c e p t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Chapter 3 Spacecraft E n v i r o n m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.2 Earth E n v i r o n m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.3 Launch Environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.4 Atmospheric Environment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.5 Space and Upper Atmosphere E n v i r o n m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
R e f e r e n c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Chapter 4 Astrodynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4.1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4.2 Fundamentals of Orbital Mechanics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4.3 Non-Keplerian Motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
4.4 Basic Orbital Maneuvers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
4.5 Interplanetary Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
4.6 Perturbation Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
4.7 Orbital Rendezvous . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
R e f e r e n c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
P r o b l e m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
Chapter 5 Propulsion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
5.1 Rocket Propulsion Fundamentals. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
5.2 Ascent Flight Mechanics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
5.3 Launch Vehicle Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
R e f e r e n c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
P r o b l e m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
Chapter 6 Atmospheric E n t r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
6.1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
6.2 Fundamentals of Entry Flight M e c h a n i c s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
6.3 Fundamentals of Entry H e a t i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
6.4 Entry Vehicle Designs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
6.5 Aeroassisted Orbit Transfer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
R e f e r e n c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
Chapter 7 Attitude Determination and C o n t r o l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
7.1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
7.2 Basic Concepts and Terminology. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326
7.3 Review of Rotational Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336
7.4 Rigid Body Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340
7.5 Space Vehicle Disturbance Torques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
7.6 Passive Attitude C o n t r o l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
7.7 Active C o n t r o l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
7.8 Attitude Determination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363
7.9 System Design Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373
R e f e r e n c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376
Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377
Chapter 8 Configuration and Structural Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
8.1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
8.2 Design D r i v e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
8.3 Spacecraft Design Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392
8.4 Mass Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412
8.5 Structural L o a d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417
8.6 Large S t r u c t u r e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427
8.7 M a t e r i a l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428
R e f e r e n c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433
Chapter 9 Thermal Control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435
9.1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435
9.2 Spacecraft Thermal Environment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436
9.3 Thermal Control Methods. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437
9.4 Heat Transfer Mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440
9.5 Spacecraft Thermal Modeling and Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458
R e f e r e n c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466
Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467
Chapter 10 Power Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469
10.1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469
10.2 Power System F u n c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470
10.3 Power System Evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471
10.4 Power System Design Drivers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472
10.5 Power System Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474
10.6 Design Practice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475
10.7 Batteries. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 478
10.8 Primary Power Source. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486
10.9 Solar Arrays. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487
10.10 Radioisotope Thermoelectric Generators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498
10.11 Fuel Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 501
10.12 Power Conditioning and Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 502
10.13 Future Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505
R e f e r e n c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 509
Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 509
Chapter 11 Telecommunications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 511
11.1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 511
11.2 Command Subsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512
11.3 Hardware Redundancy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513
11.4 Autonomy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514
11.5 Command Subsystem Elements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516
11.6 Radio Frequency Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530
11.7 Spacecraft Tracking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 548
R e f e r e n c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563
P r o b l e m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564
Chapter 12 Reliability Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 567
12.1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 567
12.2 Review of Probability Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 568
12.3 Random Variables. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572
12.4 Special Probability Distributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 576
12.5 System Reliability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 582
12.6 Statistical Inference. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 589
12.7 Design Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 600
R e f e r e n c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605
P r o b l e m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606
Appendix A: Random Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 609
Appendix B: T a b l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 619
Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 643
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 645
Series L i s t i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 661

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