目 录
第1章 力学基础 001
1.1 天体力学的发展过程 001
1.2 基本定律和一般定理 002
1.3 矢量导数关系 003
1.4 变质量力学基本原理 004
1.4.1 变质量质点系的基本方程 004
1.4.2 变质量质点系的质心运动方程 006
1.4.3 变质量质点系的绕质心转动方程 007
练习题 009
第2章 空间直角坐标系统及其转换 010
2.1 空间直角坐标系之间的转换矩阵 010
2.1.1 方向余弦阵 010
2.1.2 方向余弦阵的欧拉角表示法 012
2.2 常用的空间直角坐标系 015
2.2.1 地心惯性坐标系 015
2.2.2 地心坐标系 016
2.2.3 发射坐标系 016
2.2.4 发射惯性坐标系 017
2.2.5 平移坐标系 018
2.2.6 箭体坐标系 018
2.2.7 速度坐标系 019
2.2.8 两类轨道坐标系 019
2.2.9 测站坐标系 020
2.3 常用空间直角坐标系之间的转换 021
2.3.1 从地心惯性坐标系到地心坐标系的方向余弦阵 021
2.3.2 从地心坐标系到发射坐标系的方向余弦阵 022
2.3.3 从发射坐标系到箭体坐标系的方向余弦阵 023
2.3.4 从发射坐标系到速度坐标系的方向余弦阵 024
2.3.5 从速度坐标系到箭体坐标系的方向余弦阵 025
2.3.6 从发射惯性坐标系到发射坐标系的方向余弦阵 026
2.3.7 从地心坐标系到测站坐标系的方向余弦阵 029
2.3.8 欧拉角的联系方程 030
练习题 031
第3章 天球坐标系 032
3.1 天球与球面三角形 032
3.1.1 天球的概念及特性 032
3.1.2 球面三角形的定义及定理 033
3.1.3 简单球面三角形的基本性质 035
3.1.4 球面三角形的基本公式 035
3.1.5 两种特殊的球面三角形 039
3.2 常用的天球坐标系 041
3.2.1 天球坐标系的构成 041
3.2.2 天球上主要的圈和点 042
3.2.3 地平坐标系 043
3.2.4 时角坐标系 044
3.2.5 赤道坐标系 045
3.2.6 黄道坐标系 045
3.3 天球坐标系之间的转换 046
3.3.1 地平坐标系与时角坐标系之间的转换 047
3.3.2 赤道坐标系与时角坐标系之间的转换 048
3.3.3 黄道坐标系与赤道坐标系之间的转换 048
3.4 天球坐标系对应的空间坐标系 048
练习题 049
第4章 时间系统 050
4.1 时间计量系统的要求 050
4.2 天体的周日视运动 051
4.3 基于天体周日视运动的时间系统 052
4.3.1 恒星时 052
4.3.2 真太阳时和平太阳时 052
4.3.3 地方时、世界时和区时 056
4.4 轨道计算中常用的时间系统及其转换关系 057
4.4.1 格林威治恒星时 058
4.4.2 世界时UT1 058
4.4.3 国际原子时TAI 058
4.4.4 协调世界时UTC 058
4.4.5 质心动力学时TDB 059
4.4.6 地球动力学时TDT 059
4.4.7 GPS时间GPST 059
4.4.8 北斗时BDT 059
4.4.9 各时间系统的换算关系 059
4.5 恒星年、回归年与儒略年 060
4.5.1 恒星年与回归年 060
4.5.2 儒略年与公历 060
4.5.3 儒略日 061
练习题 062
第5章 地球及其引力 063
5.1 地球的形状与地面点坐标 063
5.1.1 地球的形状 063
5.1.2 地面点坐标 064
5.2 地球的运动 067
5.3 引力位函数 069
5.3.1 引力位函数的概念 069
5.3.2 天体为均匀球壳时的引力位函数 070
5.3.3 天体为不规则球体时的引力位函数 071
5.3.4 地球引力位函数 076
5.4 引力 077
5.5 重力 080
练习题 082
第6章 推力、控制力与控制力矩 083
6.1 火箭发动机推力 083
6.1.1 火箭发动机的类型 083
6.1.2 发动机的推力 084
6.1.3 比冲 089
6.2 发动机的附加力矩 089
6.2.1 附加哥氏力矩 089
6.2.2 附加相对力矩 091
6.3 火箭姿态控制系统 093
6.3.1 火箭姿态角的测量 093
6.3.2 姿态控制方程 095
6.3.3 控制力和控制力矩 096
练习题 100
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第7章 空气动力与空气动力矩 101
7.1 地球大气 101
7.1.1 大气结构 101
7.1.2 标准大气 102
7.2 空气动力 107
7.2.1 空气动力的一般表示形式 107
7.2.2 空气动力在不同坐标系中的表示形式 107
7.2.3 气动系数 108
7.3 空气动力矩 111
7.3.1 稳定力矩Mst 111
7.3.2 稳定力矩与质心和压心的关系 112
7.3.3 阻尼力矩Md 113
练习题 114
第8章 飞行器的主动段运动 115
8.1 弹道分段 115
8.2 地心惯性坐标中的动力学方程 117
8.2.1 质心动力学方程 117
8.2.2 绕质心转动的动力学方程 117
8.3 地面发射坐标系中的空间弹道方程 118
8.3.1 地面发射坐标系中的质心动力学方程 118
8.3.2 箭体坐标系中的绕质心动力学方程 123
8.3.3 运动学方程 125
8.3.4 控制方程 126
8.3.5 联系方程 126
8.3.6 附加方程 127
8.4 地面发射坐标系中的空间弹道计算方程 128
8.4.1 假设条件 128
8.4.2 空间弹道计算方程 129
8.4.3 用视加速度表示的质心动力学方程 130
8.4.4 弹道参数计算 131
8.5 速度坐标系中的空间弹道计算方程 135
8.5.1 速度坐标系中的质心动力学方程 135
8.5.2 半速度坐标系中的质心动力学方程 136
8.5.3 速度坐标系中的空间弹道方程 137
8.5.4 速度坐标系中的空间弹道计算方程 137
8.6 主动段运动特性分析 140
8.6.1 用于方案论证阶段的简化纵向运动方程 140
8.6.2 切向运动特性分析 141
8.6.3 主动段转弯过程 143
练习题 148
第9章 二体运动 149
9.1 N体问题及其初积分 149
9.1.1 N体问题的运动方程 149
9.1.2 N体问题的初积分 150
9.2 二体问题的一般解 152
9.2.1 二体问题的基本方程 152
9.2.2 二体问题的一般解 153
9.2.3 天体在轨道上的速度 155
9.2.4 二体系统的动能 157
9.2.5 有心力运动 157
9.3 二体运动的一般特性 158
9.3.1 速度图 158
9.3.2 3种圆锥曲线轨道的特点 161
9.4 位置与时