空間飛行器設計專業係列教材：航天器動力學 [Spacecraft Dynamics] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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耿長福 著

圖書標籤:

• 航天器動力學
• 空間飛行器設計
• 航天工程
• 飛行力學
• 軌道力學
• 姿態控製
• 航天器控製
• 空間推進
• 航天器係統
• 工程教育

齣版社： 中國科學技術齣版社

ISBN：9787504644442

版次：1

商品編碼：10172820

包裝：平裝

外文名稱：Spacecraft Dynamics

開本：16開

齣版時間：2006-09-01

用紙：膠版紙

頁數：504

字數：630000

正文語種：中文

內容簡介

《空間飛行器設計專業係列教材：航天器動力學》係統地闡述瞭航天器姿態動力學和軌道動力學的基本概念、基本理論和建模的基本方法。全書共分18章，其中第2章至第11章圍繞姿態動力學，介紹瞭剛體、陀螺體、自鏇雙鏇係統、撓性體和充液航天器的動力學建模和穩定性分析的方法。第12章至第18章係統地講解瞭二體、多體問題，奔月及行星際軌道和軌道攝動理論，交會對接和再入返迴的有關問題。
《空間飛行器設計專業係列教材：航天器動力學》是航天專業研究生教材，也可以作為從事航天器姿態和軌道控製係統設計的中高級科研人員的參考書。

作者簡介

耿長福，1941年齣生，研究員，1964年畢業於中國科學技術大學自動化係。1968年中國科學院自動化研究所運動物體控製專業研究生畢業。1980年至1982年作為訪問學者在加拿大不列顛哥倫比亞大學（UBC）機械係進修。1989年至1990年作為訪問學者在慕尼黑德國航天中心（DLR）工作。多年從事衛星姿態和軌道控製係統設計、試驗和發射工作，以及航天器動力學的教學和科研工作。

內頁插圖

目錄

目錄第1章 緒論
第2章 轉動運動學
2.1 參考坐標係和轉動
2.1.1 正交矩陣
2.1.2 鏇轉陣
2.1.3 Euler定理
2.1.4 從c求a和ф
2.1.5 主軸鏇轉
2.2 角位移參數
2.2.1 兩次連續的角位移
2.2.2 Eulei參數
2.2.3 Eulet角
2.2.4 無窮小角位移
2.3 角速度
2.3.1 方嚮餘弦的變化率
2.3.2 軸／角參數
2.3.3 Euler參數
2.3.4 Euler角
2.3.5 無窮小角位移
2.4 各姿態參數的選用

第3章 姿態運動學方程
第4章 剛體姿態動力學
第5章 自鏇剛體內能耗散對方嚮穩定性的影響
第6章 多自鏇體航天器的方嚮穩定性.
第7章 內能損耗對陀螺體方嚮穩定性的影響
第8章 航天器力矩
第9章 分析力學
第10章 撓性體動力學
第11章 充液航天器姿態動力學
第12章 軌道動力學基礎——二體問題
第13章 軌道控製
第14章 多體問題
第15章 奔月及行星際軌道
第16章 軌道攝動
第17章 再入和著陸
第18章 空間交會對接
習題
附錄
參考文獻

前言/序言

掌握航天器運動的奧秘：一本全麵、深入的動力學指南 本書將帶您踏上一段引人入勝的旅程，深入探索航天器動力學的核心原理與前沿應用。如果您渴望理解那些在浩瀚宇宙中穿梭的精密機械是如何實現精確軌道控製、姿態穩定以及復雜機動，那麼這本書將是您不可或缺的參考。我們旨在為讀者提供一個係統、嚴謹的學習框架，使您能夠深刻理解航天器運動背後的物理規律，並具備分析和解決實際工程問題的能力。 核心內容概覽： 本書內容涵蓋瞭航天器動力學研究的各個關鍵方麵，從基礎理論到高級模型，循序漸進，環環相扣。 第一部分：基礎建模與運動描述 剛體動力學基礎： 本部分將迴顧並深化您對剛體運動學和動力學的理解，包括角速度、角加速度、角動量、轉動慣量張量等核心概念。我們將重點介紹如何利用牛頓-歐拉方程和拉格朗日方程描述航天器的平動和轉動。 姿態運動描述： 深入解析描述航天器姿態的各種數學工具，包括歐拉角、四元數、鏇轉矩陣等。我們將詳細講解它們之間的轉換關係，以及在不同場景下選擇閤適錶示方法的優勢。特彆地，四元數因其避免萬嚮鎖效應的特性，在現代航天器姿態動力學中扮演著至關重要的角色，本書將對其進行詳盡闡述。 軌道動力學基礎： 建立對天體引力作用下航天器軌道運動的深刻認識。我們將從開普勒定律齣發，推導齣軌道根數（如半長軸、偏心率、傾角、升交點赤經、近地點幅角、真近點角）的物理意義，並講解如何用這些參數來描述一個軌道的幾何形狀和運動狀態。同時，也將引入軌道攝動理論的初步概念，為理解實際軌道變化打下基礎。 第二部分：推進與控製 推力模型與軌道機動： 詳細介紹不同類型推進器的工作原理及其産生的推力模型，包括化學推進、電推進等。在此基礎上，我們將深入分析如何利用這些推力實現軌道轉移、變軌以及維持軌道穩定。書中將包含典型軌道機動（如霍曼轉移軌道、生物體轉移軌道）的設計方法和計算實例。 姿態控製係統： 探索實現航天器姿態精確控製的關鍵技術。我們將詳細闡述各類執行機構，如反作用輪、磁力矩器、推進器噴口等，以及它們如何協同工作。同時，本書將深入講解姿態控製器的設計原理，包括PID控製器、最優控製、滑模控製等，並結閤實例分析其在不同任務場景下的性能錶現。 導航與製導： 介紹航天器導航和製導係統的基本原理。我們將講解如何利用傳感器（如星敏感器、陀螺儀、加速度計）獲取航天器的位置、速度和姿態信息，以及製導律如何根據任務需求計算齣指令，引導航天器沿著預定軌跡飛行。 第三部分：復雜係統與先進概念 多體動力學： 針對包含可展開部件（如太陽能帆闆、天綫）或多個剛體連接的航天器係統，本書將引入多體動力學的概念和建模方法。我們將分析這些部件的運動對整個航天器姿態和軌道的影響，以及如何進行有效的動力學耦閤分析。 非綫性動力學與穩定性： 深入探討航天器動力學中的非綫性現象，如混沌運動、分岔等。我們將介紹分析非綫性係統穩定性的工具和方法，並結閤實際案例，如長期軌道穩定性、姿態失控分析等，展示理論在應對復雜工程問題中的應用。 先進軌道設計與編隊飛行： 介紹當前和未來航天任務中的先進軌道設計理念，如利用引力助推、三體問題中的穩定軌道（如L點）等。本書還將探討多航天器編隊飛行的動力學耦閤問題，包括相對軌道動力學、相對姿態控製以及編隊構型設計等，為未來空間探測和資源利用任務提供理論支撐。 本書特色： 理論與實踐相結閤： 我們不僅提供紮實的理論基礎，還通過豐富的工程實例、計算方法和數值模擬技巧，幫助讀者將理論知識轉化為解決實際工程問題的能力。 係統性與前沿性兼顧： 內容從基礎概念齣發，逐步深入到當前航天器動力學研究的前沿領域，滿足不同層次讀者的學習需求。 數學工具的嚴謹應用： 本書注重數學工具在航天器動力學分析中的精確應用，強調推導過程的完整性，並引導讀者理解每一步數學處理的物理意義。 圖文並茂，便於理解： 精心設計的插圖和圖錶，清晰地展示瞭復雜的概念和結構，極大地增強瞭學習的可讀性和直觀性。 無論您是航空航天領域的學生、研究人員，還是從事航天器設計和研發的工程師，本書都將是您提升專業技能、拓展視野的寶貴資源。通過係統學習本書內容，您將能夠自信地分析和設計更加高效、可靠的航天器係統，為人類探索宇宙的偉大事業貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計就頗具專業風範，硬殼封麵，紙張厚實且富有質感，散發著知識的沉澱感。翻開書頁，印刷清晰，圖錶繪製精美，無論是復雜的矢量示意圖還是精確的數值錶格，都一覽無遺。作為一名初入航天動力學領域的學生，我最看重的是教材的邏輯性和係統性。這本書在這方麵做得相當齣色，它並沒有急於拋齣深奧的公式和定理，而是循序漸進地引導讀者建立起對航天器運動基本原理的理解。從牛頓萬有引力定律的引入，到軌道力學的基礎概念，再到各種軌道機動和姿態控製的初步探討，每一章節都像一環緊扣一環的鏈條，將復雜的知識點有機地串聯起來。這種結構安排，對於那些可能還沒有紮實物理學和數學基礎的讀者來說，無疑是一劑強心針。而且，書中大量的插圖和示意圖，為抽象的力學概念提供瞭直觀的具象化錶達，這對於理解復雜的空間運動軌跡和力矩作用非常有幫助。我特彆喜歡其中關於開普勒軌道的部分，通過幾何圖形和物理量的對應，讓我能更深刻地理解行星運動的規律，而不隻是死記硬背公式。即使是對於一些較為抽象的定義，作者也通過生動的例子加以闡釋，讓知識變得觸手可及。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對天體物理學和軌道力學有著濃厚興趣的愛好者，我一直在尋找一本既能滿足我對理論深度渴求，又能保持一定可讀性的書籍。這本書恰好滿足瞭我的這一需求。它在數學推導上嚴謹而不失清晰，在概念解釋上細緻而深入。我尤其喜歡書中關於多體問題和引力場效應的章節。這些內容在很多入門級的科普讀物中往往會被簡化或略過，而這本書則給予瞭充分的關注，並給齣瞭詳細的數學模型和分析方法。這對於我理解更復雜的軌道動力學現象，例如行星係統內部的相互作用，以及航天器在非理想引力場中的運動，提供瞭堅實的理論基礎。書中對這些復雜問題的處理方式，讓我感覺自己正在進行一場嚴謹的科學探索。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格嚴謹而不失流暢，雖然是專業教材，但並沒有讓人感到枯燥乏味。作者在闡述概念時，往往會先給齣清晰的定義，然後深入剖析其物理意義，再通過數學模型進行量化描述。這種“是什麼，為什麼，怎麼算”的層層遞進方式，讓我能真正理解每個知識點的內涵，而不是停留在錶麵。我尤其欣賞的是書中對數學推導過程的詳盡展現。很多教材會直接給齣最終公式，而這本書則會一步步展示數學邏輯的演進，這對於我這種喜歡探究“為什麼”的學生來說，非常有價值。例如，在推導軌道方程時，作者會從微分方程齣發，詳細講解每一步的積分和變量替換，讓我能夠清晰地看到數學工具如何揭示航天器運動的本質。此外，書中還穿插瞭一些曆史典故和科學傢的故事，比如關於牛頓、開普勒的貢獻，這不僅增加瞭閱讀的趣味性，也讓我對航天動力學的發展曆程有瞭更深的認識。這種將知識與人文相結閤的寫法，讓原本枯燥的理論變得鮮活起來，極大地激發瞭我學習的積極性。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排非常具有邏輯性，仿佛一個精心搭建的知識體係。從最基礎的牛頓力學和矢量分析，到軌道力學的基本概念，再到航天器的姿態動力學，每一步都銜接得非常自然。我特彆欣賞書中對不同力學模型（如質點模型、剛體模型）的應用場景和局限性的闡述。這有助於我理解在不同的分析場景下，應該選擇哪種模型來近似描述航天器的運動。書中還對航天器動力學中的常見數學工具，如矩陣、張量，在描述鏇轉和姿態變化時的應用進行瞭詳細介紹。即使我不是數學專業齣身，也能通過書中清晰的解釋和示例，逐漸掌握這些工具的使用方法，並將其應用於航天器動力學的分析中。

評分☆☆☆☆☆

這本書的圖文並茂的特點給我留下瞭深刻的印象。我通常在學習理論知識時，需要大量的圖示來輔助理解，而這本書在這方麵做得非常齣色。每一個復雜的公式和概念，幾乎都配有相應的圖錶或示意圖，這使得抽象的力學原理變得生動直觀。例如，在講解軌道力學時，書中對於不同類型軌道的繪製，以及衛星在軌道上運動的軌跡示意圖，都非常精確且易於理解。我特彆喜歡的是書中關於航天器姿態動力學部分的圖示，例如關於角動量矢量和姿態角之間的關係，通過巧妙的圖形設計，讓我能夠清晰地看到它們之間的動態耦閤。此外，書中的一些曆史圖片和現代航天器照片的穿插，也為原本嚴肅的學術內容增添瞭一抹人文色彩，讓我感受到航天事業的宏偉與魅力。

評分☆☆☆☆☆

在閱讀這本書的過程中，我最直觀的感受就是其內容的深度和廣度。它不僅僅局限於某一特定領域的航天器動力學，而是涵蓋瞭從基礎軌道力學到復雜的姿態控製，再到軌道動力學分析中的各種擾動效應。這種全麵性對於想要建立係統性知識框架的讀者來說，價值巨大。我特彆欣賞書中對航天器軌道設計和軌道維持策略的論述，其中涉及到的軌道參數、軌道根數以及軌道攝動力的計算，都給予瞭非常詳細的講解。這些內容對於理解衛星的長期運行以及如何對其進行精確控製至關重要。書中還對多種變軌方式進行瞭深入的分析，包括其原理、效率以及適用場景，這對於我評估和選擇最優的軌道設計方案提供瞭非常有力的理論支持。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，無疑為我深入理解航天器動力學提供瞭一個極佳的平颱。它不僅僅是簡單地羅列公式和定理，而是注重對物理原理的深入剖析，並通過嚴謹的數學推導來驗證和量化這些原理。我最看重的是書中關於航天器軌道控製和姿態控製的章節。這些內容直接關係到航天器的實際任務執行，書中的論述既有理論深度，又不乏實踐指導意義。例如，在討論軌道維持時，書中會詳細分析各種擾動源（如大氣阻力、太陽光壓）的影響，並提齣相應的控製策略。這對於我理解如何在復雜環境下精確控製航天器的軌道，具有非常重要的參考價值。而且，書中還對先進的控製技術進行瞭初步的介紹，讓我能夠提前窺探到該領域的未來發展方嚮。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對航天事業懷有濃厚興趣的愛好者，我一直希望能夠係統地學習航天動力學的知識，但市麵上很多書籍要麼過於晦澀，要麼過於科普，難以找到恰好滿足需求的。這本書恰好填補瞭這一空白。它在保持科學嚴謹性的同時，盡可能地用通俗易懂的語言來解釋復雜的概念。我最喜歡的部分是關於軌道傳遞和變軌技術的章節。書中通過大量的圖示，生動地描繪瞭霍曼轉移軌道、雙橢圓轉移等經典變軌方式，並詳細解釋瞭其中的能量消耗和時間成本。這種直觀的呈現方式，讓我能夠迅速抓住核心要點，並對不同變軌策略的優劣有瞭清晰的認識。書中的數學公式雖然不少，但作者總是會先用文字進行鋪墊，解釋清楚公式的物理含義，然後再給齣數學錶達，這種方式極大地降低瞭我的學習門檻。我感覺這本書就像一位耐心的導師，一步步引導我探索航天動力學的奧秘。

評分☆☆☆☆☆

我是一名大學一年級學生，在物理和高等數學的知識方麵還在打基礎的階段。這本書對於我來說，可能在某些章節的深度上略有挑戰，但它所展現齣的專業性和全麵性，絕對是未來學習的寶貴財富。這本書的編排邏輯非常清晰，從最基礎的力學原理開始，逐步引申到更復雜的航天器動力學問題。我注意到書中對矢量代數和微積分在描述航天器運動中的應用進行瞭詳細的闡述，這對於我鞏固和加深這些數學工具在物理學中的應用非常有幫助。即使有些地方我暫時無法完全理解，但能夠提前接觸到這些前沿的知識，也讓我對接下來的專業學習充滿瞭期待。書中的附錄部分，包含瞭豐富的參考資料和術語解釋，這為我進一步查閱和學習提供瞭便利。這本書給我的感覺是，它不僅僅是一本教材，更是一個知識的寶庫，等待著我去不斷發掘。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在職工程師，在工作中經常會接觸到航天器姿態控製相關的任務，但總覺得理論知識有些零散。這本書的齣版，無疑為我提供瞭一個係統梳理和深化理解的絕佳機會。它對姿態動力學的闡述，從剛體動力學基礎齣發，逐步深入到歐拉方程、角動量守恒等核心概念。我特彆關注瞭關於陀螺效應和科裏奧利力在航天器姿態控製中的應用部分，書中對此的講解非常到位，不僅闡述瞭其物理原理，還結閤實際案例分析瞭如何利用或剋服這些效應來精確控製航天器的姿態。書中的數學推導清晰嚴謹，每一步都附有詳細的解釋，這讓我能夠輕鬆地跟隨作者的思路，理解復雜的數學模型。而且，這本書的章節安排也充分考慮到瞭實際應用的需求，例如，在討論控製力矩時，書中會介紹不同類型的執行器（如反作用輪、推力器）的工作原理及其對姿態動力學的影響，這對於我評估和選擇閤適的控製策略非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

很好用， 學到不少東西~~~

評分☆☆☆☆☆

好用，不錯的書。。。。。。。。

評分☆☆☆☆☆

書很不錯，留下慢慢讀。

評分☆☆☆☆☆

很好用， 學到不少東西~~~

評分☆☆☆☆☆

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評分☆☆☆☆☆

挺專業的書，還不錯，慢慢的看吧

評分☆☆☆☆☆

很好用， 學到不少東西~~~

評分☆☆☆☆☆

"[SM]有意思的書！旅行中經曆痛苦、喜悅、激情、孤獨，甚至死亡。當有一天停下來反思，自己的旅行的意義是什麼？旅行，也許並不能從躁動、焦慮、疲憊、浮華的世俗中迴歸生活的本質，但它的確淨化瞭內心的世界，讓我更理性地看待生活。靜下心來，細細迴味曾經走過十五年的旅行生涯，然後決定寫一本可以給喜歡旅行的朋友分享的書。[BJTJ]"

評分☆☆☆☆☆

用著可以，與描述相符！