空间飞行器设计专业系列教材：航天器动力学 [Spacecraft Dynamics] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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耿长福 著

图书标签:

• 航天器动力学
• 空间飞行器设计
• 航天工程
• 飞行力学
• 轨道力学
• 姿态控制
• 航天器控制
• 空间推进
• 航天器系统
• 工程教育

出版社： 中国科学技术出版社

ISBN：9787504644442

版次：1

商品编码：10172820

包装：平装

外文名称：Spacecraft Dynamics

开本：16开

出版时间：2006-09-01

用纸：胶版纸

页数：504

字数：630000

正文语种：中文

内容简介

《空间飞行器设计专业系列教材：航天器动力学》系统地阐述了航天器姿态动力学和轨道动力学的基本概念、基本理论和建模的基本方法。全书共分18章，其中第2章至第11章围绕姿态动力学，介绍了刚体、陀螺体、自旋双旋系统、挠性体和充液航天器的动力学建模和稳定性分析的方法。第12章至第18章系统地讲解了二体、多体问题，奔月及行星际轨道和轨道摄动理论，交会对接和再入返回的有关问题。
《空间飞行器设计专业系列教材：航天器动力学》是航天专业研究生教材，也可以作为从事航天器姿态和轨道控制系统设计的中高级科研人员的参考书。

作者简介

耿长福，1941年出生，研究员，1964年毕业于中国科学技术大学自动化系。1968年中国科学院自动化研究所运动物体控制专业研究生毕业。1980年至1982年作为访问学者在加拿大不列颠哥伦比亚大学（UBC）机械系进修。1989年至1990年作为访问学者在慕尼黑德国航天中心（DLR）工作。多年从事卫星姿态和轨道控制系统设计、试验和发射工作，以及航天器动力学的教学和科研工作。

内页插图

目录

目录第1章 绪论
第2章 转动运动学
2.1 参考坐标系和转动
2.1.1 正交矩阵
2.1.2 旋转阵
2.1.3 Euler定理
2.1.4 从c求a和ф
2.1.5 主轴旋转
2.2 角位移参数
2.2.1 两次连续的角位移
2.2.2 Eulei参数
2.2.3 Eulet角
2.2.4 无穷小角位移
2.3 角速度
2.3.1 方向余弦的变化率
2.3.2 轴／角参数
2.3.3 Euler参数
2.3.4 Euler角
2.3.5 无穷小角位移
2.4 各姿态参数的选用

第3章 姿态运动学方程
第4章 刚体姿态动力学
第5章 自旋刚体内能耗散对方向稳定性的影响
第6章 多自旋体航天器的方向稳定性.
第7章 内能损耗对陀螺体方向稳定性的影响
第8章 航天器力矩
第9章 分析力学
第10章 挠性体动力学
第11章 充液航天器姿态动力学
第12章 轨道动力学基础——二体问题
第13章 轨道控制
第14章 多体问题
第15章 奔月及行星际轨道
第16章 轨道摄动
第17章 再入和着陆
第18章 空间交会对接
习题
附录
参考文献

前言/序言

掌握航天器运动的奥秘：一本全面、深入的动力学指南 本书将带您踏上一段引人入胜的旅程，深入探索航天器动力学的核心原理与前沿应用。如果您渴望理解那些在浩瀚宇宙中穿梭的精密机械是如何实现精确轨道控制、姿态稳定以及复杂机动，那么这本书将是您不可或缺的参考。我们旨在为读者提供一个系统、严谨的学习框架，使您能够深刻理解航天器运动背后的物理规律，并具备分析和解决实际工程问题的能力。 核心内容概览： 本书内容涵盖了航天器动力学研究的各个关键方面，从基础理论到高级模型，循序渐进，环环相扣。 第一部分：基础建模与运动描述 刚体动力学基础： 本部分将回顾并深化您对刚体运动学和动力学的理解，包括角速度、角加速度、角动量、转动惯量张量等核心概念。我们将重点介绍如何利用牛顿-欧拉方程和拉格朗日方程描述航天器的平动和转动。 姿态运动描述： 深入解析描述航天器姿态的各种数学工具，包括欧拉角、四元数、旋转矩阵等。我们将详细讲解它们之间的转换关系，以及在不同场景下选择合适表示方法的优势。特别地，四元数因其避免万向锁效应的特性，在现代航天器姿态动力学中扮演着至关重要的角色，本书将对其进行详尽阐述。 轨道动力学基础： 建立对天体引力作用下航天器轨道运动的深刻认识。我们将从开普勒定律出发，推导出轨道根数（如半长轴、偏心率、倾角、升交点赤经、近地点幅角、真近点角）的物理意义，并讲解如何用这些参数来描述一个轨道的几何形状和运动状态。同时，也将引入轨道摄动理论的初步概念，为理解实际轨道变化打下基础。 第二部分：推进与控制 推力模型与轨道机动： 详细介绍不同类型推进器的工作原理及其产生的推力模型，包括化学推进、电推进等。在此基础上，我们将深入分析如何利用这些推力实现轨道转移、变轨以及维持轨道稳定。书中将包含典型轨道机动（如霍曼转移轨道、生物体转移轨道）的设计方法和计算实例。 姿态控制系统： 探索实现航天器姿态精确控制的关键技术。我们将详细阐述各类执行机构，如反作用轮、磁力矩器、推进器喷口等，以及它们如何协同工作。同时，本书将深入讲解姿态控制器的设计原理，包括PID控制器、最优控制、滑模控制等，并结合实例分析其在不同任务场景下的性能表现。 导航与制导： 介绍航天器导航和制导系统的基本原理。我们将讲解如何利用传感器（如星敏感器、陀螺仪、加速度计）获取航天器的位置、速度和姿态信息，以及制导律如何根据任务需求计算出指令，引导航天器沿着预定轨迹飞行。 第三部分：复杂系统与先进概念 多体动力学： 针对包含可展开部件（如太阳能帆板、天线）或多个刚体连接的航天器系统，本书将引入多体动力学的概念和建模方法。我们将分析这些部件的运动对整个航天器姿态和轨道的影响，以及如何进行有效的动力学耦合分析。 非线性动力学与稳定性： 深入探讨航天器动力学中的非线性现象，如混沌运动、分岔等。我们将介绍分析非线性系统稳定性的工具和方法，并结合实际案例，如长期轨道稳定性、姿态失控分析等，展示理论在应对复杂工程问题中的应用。 先进轨道设计与编队飞行： 介绍当前和未来航天任务中的先进轨道设计理念，如利用引力助推、三体问题中的稳定轨道（如L点）等。本书还将探讨多航天器编队飞行的动力学耦合问题，包括相对轨道动力学、相对姿态控制以及编队构型设计等，为未来空间探测和资源利用任务提供理论支撑。 本书特色： 理论与实践相结合： 我们不仅提供扎实的理论基础，还通过丰富的工程实例、计算方法和数值模拟技巧，帮助读者将理论知识转化为解决实际工程问题的能力。 系统性与前沿性兼顾： 内容从基础概念出发，逐步深入到当前航天器动力学研究的前沿领域，满足不同层次读者的学习需求。 数学工具的严谨应用： 本书注重数学工具在航天器动力学分析中的精确应用，强调推导过程的完整性，并引导读者理解每一步数学处理的物理意义。 图文并茂，便于理解： 精心设计的插图和图表，清晰地展示了复杂的概念和结构，极大地增强了学习的可读性和直观性。 无论您是航空航天领域的学生、研究人员，还是从事航天器设计和研发的工程师，本书都将是您提升专业技能、拓展视野的宝贵资源。通过系统学习本书内容，您将能够自信地分析和设计更加高效、可靠的航天器系统，为人类探索宇宙的伟大事业贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计就颇具专业风范，硬壳封面，纸张厚实且富有质感，散发着知识的沉淀感。翻开书页，印刷清晰，图表绘制精美，无论是复杂的矢量示意图还是精确的数值表格，都一览无遗。作为一名初入航天动力学领域的学生，我最看重的是教材的逻辑性和系统性。这本书在这方面做得相当出色，它并没有急于抛出深奥的公式和定理，而是循序渐进地引导读者建立起对航天器运动基本原理的理解。从牛顿万有引力定律的引入，到轨道力学的基础概念，再到各种轨道机动和姿态控制的初步探讨，每一章节都像一环紧扣一环的链条，将复杂的知识点有机地串联起来。这种结构安排，对于那些可能还没有扎实物理学和数学基础的读者来说，无疑是一剂强心针。而且，书中大量的插图和示意图，为抽象的力学概念提供了直观的具象化表达，这对于理解复杂的空间运动轨迹和力矩作用非常有帮助。我特别喜欢其中关于开普勒轨道的部分，通过几何图形和物理量的对应，让我能更深刻地理解行星运动的规律，而不只是死记硬背公式。即使是对于一些较为抽象的定义，作者也通过生动的例子加以阐释，让知识变得触手可及。

评分☆☆☆☆☆

我是一名大学一年级学生，在物理和高等数学的知识方面还在打基础的阶段。这本书对于我来说，可能在某些章节的深度上略有挑战，但它所展现出的专业性和全面性，绝对是未来学习的宝贵财富。这本书的编排逻辑非常清晰，从最基础的力学原理开始，逐步引申到更复杂的航天器动力学问题。我注意到书中对矢量代数和微积分在描述航天器运动中的应用进行了详细的阐述，这对于我巩固和加深这些数学工具在物理学中的应用非常有帮助。即使有些地方我暂时无法完全理解，但能够提前接触到这些前沿的知识，也让我对接下来的专业学习充满了期待。书中的附录部分，包含了丰富的参考资料和术语解释，这为我进一步查阅和学习提供了便利。这本书给我的感觉是，它不仅仅是一本教材，更是一个知识的宝库，等待着我去不断发掘。

评分☆☆☆☆☆

在阅读这本书的过程中，我最直观的感受就是其内容的深度和广度。它不仅仅局限于某一特定领域的航天器动力学，而是涵盖了从基础轨道力学到复杂的姿态控制，再到轨道动力学分析中的各种扰动效应。这种全面性对于想要建立系统性知识框架的读者来说，价值巨大。我特别欣赏书中对航天器轨道设计和轨道维持策略的论述，其中涉及到的轨道参数、轨道根数以及轨道摄动力的计算，都给予了非常详细的讲解。这些内容对于理解卫星的长期运行以及如何对其进行精确控制至关重要。书中还对多种变轨方式进行了深入的分析，包括其原理、效率以及适用场景，这对于我评估和选择最优的轨道设计方案提供了非常有力的理论支持。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排非常具有逻辑性，仿佛一个精心搭建的知识体系。从最基础的牛顿力学和矢量分析，到轨道力学的基本概念，再到航天器的姿态动力学，每一步都衔接得非常自然。我特别欣赏书中对不同力学模型（如质点模型、刚体模型）的应用场景和局限性的阐述。这有助于我理解在不同的分析场景下，应该选择哪种模型来近似描述航天器的运动。书中还对航天器动力学中的常见数学工具，如矩阵、张量，在描述旋转和姿态变化时的应用进行了详细介绍。即使我不是数学专业出身，也能通过书中清晰的解释和示例，逐渐掌握这些工具的使用方法，并将其应用于航天器动力学的分析中。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对天体物理学和轨道力学有着濃厚兴趣的爱好者，我一直在寻找一本既能满足我对理论深度渴求，又能保持一定可读性的书籍。这本书恰好满足了我的这一需求。它在数学推导上严谨而不失清晰，在概念解释上细致而深入。我尤其喜欢书中关于多体问题和引力场效应的章节。这些内容在很多入门级的科普读物中往往会被简化或略过，而这本书则给予了充分的关注，并给出了详细的数学模型和分析方法。这对于我理解更复杂的轨道动力学现象，例如行星系统内部的相互作用，以及航天器在非理想引力场中的运动，提供了坚实的理论基础。书中对这些复杂问题的处理方式，让我感觉自己正在进行一场严谨的科学探索。

评分☆☆☆☆☆

这本书的图文并茂的特点给我留下了深刻的印象。我通常在学习理论知识时，需要大量的图示来辅助理解，而这本书在这方面做得非常出色。每一个复杂的公式和概念，几乎都配有相应的图表或示意图，这使得抽象的力学原理变得生动直观。例如，在讲解轨道力学时，书中对于不同类型轨道的绘制，以及卫星在轨道上运动的轨迹示意图，都非常精确且易于理解。我特别喜欢的是书中关于航天器姿态动力学部分的图示，例如关于角动量矢量和姿态角之间的关系，通过巧妙的图形设计，让我能够清晰地看到它们之间的动态耦合。此外，书中的一些历史图片和现代航天器照片的穿插，也为原本严肃的学术内容增添了一抹人文色彩，让我感受到航天事业的宏伟与魅力。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在职工程师，在工作中经常会接触到航天器姿态控制相关的任务，但总觉得理论知识有些零散。这本书的出版，无疑为我提供了一个系统梳理和深化理解的绝佳机会。它对姿态动力学的阐述，从刚体动力学基础出发，逐步深入到欧拉方程、角动量守恒等核心概念。我特别关注了关于陀螺效应和科里奥利力在航天器姿态控制中的应用部分，书中对此的讲解非常到位，不仅阐述了其物理原理，还结合实际案例分析了如何利用或克服这些效应来精确控制航天器的姿态。书中的数学推导清晰严谨，每一步都附有详细的解释，这让我能够轻松地跟随作者的思路，理解复杂的数学模型。而且，这本书的章节安排也充分考虑到了实际应用的需求，例如，在讨论控制力矩时，书中会介绍不同类型的执行器（如反作用轮、推力器）的工作原理及其对姿态动力学的影响，这对于我评估和选择合适的控制策略非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，无疑为我深入理解航天器动力学提供了一个极佳的平台。它不仅仅是简单地罗列公式和定理，而是注重对物理原理的深入剖析，并通过严谨的数学推导来验证和量化这些原理。我最看重的是书中关于航天器轨道控制和姿态控制的章节。这些内容直接关系到航天器的实际任务执行，书中的论述既有理论深度，又不乏实践指导意义。例如，在讨论轨道维持时，书中会详细分析各种扰动源（如大气阻力、太阳光压）的影响，并提出相应的控制策略。这对于我理解如何在复杂环境下精确控制航天器的轨道，具有非常重要的参考价值。而且，书中还对先进的控制技术进行了初步的介绍，让我能够提前窥探到该领域的未来发展方向。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格严谨而不失流畅，虽然是专业教材，但并没有让人感到枯燥乏味。作者在阐述概念时，往往会先给出清晰的定义，然后深入剖析其物理意义，再通过数学模型进行量化描述。这种“是什么，为什么，怎么算”的层层递进方式，让我能真正理解每个知识点的内涵，而不是停留在表面。我尤其欣赏的是书中对数学推导过程的详尽展现。很多教材会直接给出最终公式，而这本书则会一步步展示数学逻辑的演进，这对于我这种喜欢探究“为什么”的学生来说，非常有价值。例如，在推导轨道方程时，作者会从微分方程出发，详细讲解每一步的积分和变量替换，让我能够清晰地看到数学工具如何揭示航天器运动的本质。此外，书中还穿插了一些历史典故和科学家的故事，比如关于牛顿、开普勒的贡献，这不仅增加了阅读的趣味性，也让我对航天动力学的发展历程有了更深的认识。这种将知识与人文相结合的写法，让原本枯燥的理论变得鲜活起来，极大地激发了我学习的积极性。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对航天事业怀有浓厚兴趣的爱好者，我一直希望能够系统地学习航天动力学的知识，但市面上很多书籍要么过于晦涩，要么过于科普，难以找到恰好满足需求的。这本书恰好填补了这一空白。它在保持科学严谨性的同时，尽可能地用通俗易懂的语言来解释复杂的概念。我最喜欢的部分是关于轨道传递和变轨技术的章节。书中通过大量的图示，生动地描绘了霍曼转移轨道、双椭圆转移等经典变轨方式，并详细解释了其中的能量消耗和时间成本。这种直观的呈现方式，让我能够迅速抓住核心要点，并对不同变轨策略的优劣有了清晰的认识。书中的数学公式虽然不少，但作者总是会先用文字进行铺垫，解释清楚公式的物理含义，然后再给出数学表达，这种方式极大地降低了我的学习门槛。我感觉这本书就像一位耐心的导师，一步步引导我探索航天动力学的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

全是数学东西，不适合工程应用

评分☆☆☆☆☆

好用，不错的书。。。。。。。。

评分☆☆☆☆☆

好用，不错的书。。。。。。。。

评分☆☆☆☆☆

主要是买来收藏的，确实图片质量都很

评分☆☆☆☆☆

"[SM]有意思的书！旅行中经历痛苦、喜悦、激情、孤独，甚至死亡。当有一天停下来反思，自己的旅行的意义是什么？旅行，也许并不能从躁动、焦虑、疲惫、浮华的世俗中回归生活的本质，但它的确净化了内心的世界，让我更理性地看待生活。静下心来，细细回味曾经走过十五年的旅行生涯，然后决定写一本可以给喜欢旅行的朋友分享的书。[BJTJ]"

评分☆☆☆☆☆

挺专业的书，还不错，慢慢的看吧

评分☆☆☆☆☆

书很不错，留下慢慢读。

评分☆☆☆☆☆

全是数学东西，不适合工程应用

评分☆☆☆☆☆

关于航天器动力学方面比较好的书