航天器动力学04-轨道计算_47810946
- 格式:pdf
- 大小:1.48 MB
- 文档页数:32
航空航天工程师的航天器动力学知识航空航天工程师是一种高度技术性的职业,负责设计、开发和测试各种航空航天器。
在这个领域中,航天器动力学是一个至关重要的知识领域,涉及到了航天器在飞行中的动力学性能和行为。
本文将介绍航天器动力学的基本原理和应用,以及航空航天工程师在这方面的工作和挑战。
一、航天器动力学的概述航天器动力学研究航天器在飞行过程中的运动规律和动力学性能。
它包括了航天器的姿态稳定性、控制、轨道设计以及航天器在各种环境条件下的运行行为等方面的内容。
1.1 姿态稳定性与控制航天器的姿态稳定性是指在外界扰动下,航天器能够保持相对稳定的飞行姿态。
姿态稳定性的分析和设计是航天器动力学的重要组成部分。
在保持姿态稳定的基础上,航天器还需要具备一定的控制性能,以便实现轨道调整和飞行姿态控制的功能。
1.2 轨道设计与运行行为航天器的轨道设计涉及到确定航天器在空间中的运行轨迹和位置。
航天器的运行行为则包括了轨道的维护、轨道调整、航天器的深空导航等方面。
二、航天器动力学应用航天器动力学的应用广泛涉及到航空航天工程师在航天器设计、测试和运行过程中的各个环节。
以下将重点介绍一些航天器动力学的应用领域。
2.1 航天器设计在航天器的设计过程中,航天器动力学是必不可少的一部分。
通过分析航天器的动力学性能,工程师能够确定航天器的结构设计和控制系统设计,以满足各种飞行任务需求。
2.2 轨道分析与控制航天器的轨道分析和控制是航天器动力学的主要应用之一。
通过对轨道的分析,工程师能够确定航天器的最佳轨道参数,以实现预定的任务目标。
同时,控制系统可以利用航天器动力学的知识来进行轨道调整和飞行姿态控制。
2.3 运行行为分析航天器在不同的运行环境下将产生不同的运行行为,这些行为的分析和预测是航天器动力学的重要应用之一。
通过分析航天器在大气层中的运动行为、地球引力场的影响以及深空中的导航行为,工程师可以对航天器的运行状态进行评估,并提出相应的优化和改进方案。
航空航天行业的航天器动力学资料航空航天行业中的航天器动力学是研究航天器在航天环境中运动规律的重要领域。
通过对航天器的动力学特性进行研究,可以为航天器的轨道设计、動力系统控制和飞行性能评估提供重要参考。
本文将介绍航天器动力学的基本概念、数学模型和应用。
一、航天器动力学的基本概念航天器动力学主要研究航天器在外部环境作用下的运动规律。
其中,外部环境的主要影响因素包括重力、气动力、推力等。
航天器动力学的基本概念包括质量、位置、速度和加速度等。
1. 质量:航天器的质量是指航天器所含物质的总量,通常用质量单位千克(kg)表示。
2. 位置:航天器的位置是指航天器在空间中的坐标位置,可以用三维坐标系表示。
3. 速度:航天器的速度是指航天器在单位时间内所移动的距离,通常用速度单位米每秒(m/s)表示。
4. 加速度:航天器的加速度是指航天器在单位时间内速度的变化率,通常用加速度单位米每二次方秒(m/s^2)表示。
二、航天器动力学的数学模型为了研究航天器的动力学特性,需要建立相应的数学模型。
常用的数学模型包括质点模型和刚体模型。
1. 质点模型:质点模型将航天器看作一个质点,简化了问题的复杂性。
通过分析质点的质量、作用力和运动方程,可以得到航天器的运动规律。
2. 刚体模型:刚体模型将航天器看作一个刚体,考虑航天器的旋转运动。
通过分析刚体的质量、角速度和力矩,可以得到航天器的旋转方程。
三、航天器动力学的应用航天器动力学在航空航天行业有着广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域:1. 轨道设计:航天器动力学可以用于轨道设计,通过分析航天器在外部引力和空气阻力的作用下的运动规律,确定最佳的轨道参数,以实现特定的任务要求。
2. 推力控制:航天器动力学可以用于推力控制系统的设计与优化。
通过对航天器的动力学特性进行研究,可以确定合适的推力大小和方向,实现航天器的姿态稳定和姿态控制。
3. 飞行性能评估:航天器动力学可以用于飞行性能的评估。
实验一航天器轨道要素与空间位置关系一、实验目的1.了解航天器轨道六要素与空间位置的关系。
2.掌握航天器轨道要素的含义。
二、实验设备安装有Matlab的计算机。
三、实验内容1.实验原理航天器的六个轨道要素用于描述航天器的轨道特性,有明显的几何意义。
它们决定轨道的大小、形状和空间的方位,同时给出航天器运动的起始点。
这六个轨道要素分别是:①轨道半长轴(a):它的长度是椭圆长轴的一半,可用公里或地球赤道半径或天文单位为单位。
根据开普勒第三定律,半长轴与运行周期之间有确定的换算关系。
②轨道偏心率(e):为椭圆两焦点之间的距离与长轴的比值。
偏心率为0时轨道是圆;偏心率在0~1之间时轨道是椭圆,这个值越大椭圆越扁;偏心率等于1时轨道是抛物线;偏心率大于1时轨道是双曲线。
抛物线的半长轴是无穷大,双曲线的半长轴小于零。
③轨道倾角(i):轨道平面与地球赤道平面的夹角,用地轴的北极方向与轨道平面的正法线方向之间的夹角度量,轨道倾角的值从0°~180°。
倾角小于90°为顺行轨道,卫星总是从西(西南或西北)向东(东北或东南)运行。
倾角大于90°为逆行轨道,卫星的运行方向与顺行轨道相反。
倾角等于90°为极轨道。
④升交点赤经(Ω):它是一个角度量。
轨道平面与地球赤道有两个交点,卫星从南半球穿过赤道到北半球的运行弧段称为升段,这时穿过赤道的那一点为升交点。
相反,卫星从北半球到南半球的运行弧段称为降段,相应的赤道上的交点为降交点。
在地球绕太阳的公转中,太阳从南半球到北半球时穿过赤道的点称为春分点。
春分点和升交点对地心的张角为升交点赤经,并规定从春分点逆时针量到升交点。
轨道倾角和升交点赤经共同决定轨道平面在空间的方位。
⑤近地点幅角(ω):它是近地点与升交点对地心的张角,沿着卫星运动方向从升交点量到近地点。
近地点幅角决定椭圆轨道在轨道平面里的方位。
⑥真近点角(f ):卫星相对于椭圆长轴的极角。
航天器轨道设计与计算
随着航天事业的不断发展,航天器的轨道设计与计算成为航天领域中的重要组成部分。
其目的在于确定航天器所运行的轨道并计算出轨道的各项参数,以便于航天器在运行过程中进行精确控制和调整。
航天器的运行轨道通常分为地球轨道和其他星体轨道两类。
地球轨道是大多数航天器的运行轨道,包括近地轨道、半同步轨道、地球转移轨道等。
其他星体轨道包括太阳同步轨道、火星轨道、木星轨道等。
航天器的轨道设计将涉及到许多参数,包括轨道的高度、倾角、近地点、远地点等。
这些参数将直接影响到航天器的运行轨迹和控制方案。
因此,在轨道设计中需要将这些参数进行逐一分析和计算,以便于制定出最适合的轨道方案。
轨道计算也是轨道设计中不可缺少的部分。
通过轨道计算可以确定轨道的具体位置、姿态和速度等。
同时,轨道计算还能够帮助航天员预测出未来轨道的变化趋势和轨道上可能遇到的危险情况,从而提前进行调整和控制。
在现代科技的支持下,轨道设计和计算已经成为了相对简单的任务。
目前,有许多专业的轨道设计和计算软件可供使用,它们能够根据航天器的参数和各种条件进行自动计算和设计,大大提高了航天器的设计效率和准确性。
航天器轨道设计与计算是航天领域中不可缺少的一部分,它将直接决定航天器的运行轨迹和控制方案。
轨道设计和计算需要对航天器的各项参数进行细致的分析和计算,并通过专业的软件和工具进行精确的计算和设计。
在未来,随着航天技术的不断发展,航天器的运行轨道设计和计算将会越来越精确和先进。
本和实际成本“三算”对比,分别计算实际偏础,加上项目经理部的经营效益进行综合分析约定纷争或纠纷解决程序办理。
国家建设主管部门或其它授权的发、承包双方应按新的项目特征,程量清单项目时,其对应综合单价按相关方法确定,则:程量清单项目,引起措施项目发生变化,施费变更,经发包人确认后调整。
量有偏差,该偏差对费;加的管理费;通信设施以及总部领能提供现场等引起的费用索赔中加进上,再加上应得的间接费和利润,即是承包商应得的索赔金。
有施工工作所受的损失;,或者工程承包合同价在100万以下的,,划分不同阶段进行结算,分段组算可以按月预支工程款。
这个工程中材料占整个工程款的比例)北美防空司令部(NORAD的两行根数(TLE 以两行数据给出航天器的轨道参数,以国际空间站为例: ISS (ZARYA 1 25544U 98067A 11272.40797881 .00030618 00000-0 35124-3 0 1490 2 25544 51.6424 356.0575 ******* 249.1943 203.163815.61743940737185 第1行列号 1 3-7 8 数据行号卫星编号分类号(U 为未分类内容第2行列号 1 3-7 内容数据行号卫星编号 10-11 国际编号(发射年的后两位 12-14 国际编号(当年的发射编号 15-17 国际编号(发射碎片 19-20 历元(年的后两位, 世界时 21-32 历元(距年初的天数, 世界时 34-43 平均角速度的一阶导数/2(圈/平方天45-52 平均角速度的二阶导数/6(圈/立方天 54-61 BSTAR 大气项 (小数 63 星历类型9-16 轨道倾角(度 18-25 升交点赤经(度 27-33 偏心率(小数 35-42 近地点幅角(度 44-51 平近点角(度 53-63 平均角速度(圈/天 64-68 历元时刻运行的圈数 69 校验码(对 10 求余 65-68 根数编号 69 校验码(对 10 求余,字母、空格、点号、加号为 0,负号为1 2011年9月30日星期五 Page 31作业国际空间站(ISS及其两首飞船(进步号PROGRESS和联盟号SOYUZ 的两行根数如下,按二体问题计算格林尼治时间2011年10月1日零时(与两行根数对应的时间为11273.0空间站和进步号飞船在地心惯性系中的位置和速度,以及他们之间的距离,地球引力系数μ取398600.0km^3/s^2 ISS (ZARYA 1 25544U 98067A 2 25544 51.6424 PROGRESS-M 10M 1 37396U 11017A 2 37396 51.6431 SOYUZ-TMA 02M 1 37633U 11023A 2 37633 51.6431 11272.40797881 .00030618 00000-0 35124-3 0 1490 356.0575 ******* 249.1943 203.1638 15.6174394073718511271.70828749 .00053966 00000-0 61338-3 0 1417 359.5900 0010166 250.3846 225.5426 15.61715829737078 11271.70828749 .00053966 00000-0 61338-3 0 1003 359.5900 0010166 250.3846 225.5426 15.61715829737072 已不作要求,另布置作业,见网络学堂 2011年9月30日星期五 Page 32。
航空航天工程师的航天器轨道动力学航天工程是现代科技领域中最为复杂和挑战性的领域之一。
而在航天工程中,轨道动力学是十分重要的学科之一。
作为航空航天工程师,了解航天器的轨道动力学是必不可少的。
本文将探讨航天器轨道动力学的基本概念和应用。
一、轨道动力学的基本概念航天器的轨道动力学是研究航天器在空间中运动的学科。
它涉及到航天器的运行状态、运行路径以及运动参数等方面的理论与计算。
在轨道动力学中,常用的概念有轨道、轨道高度、轨道倾角等。
1.1 轨道轨道是航天器绕行星体(如地球)运行的路径。
根据轨道的形状和特性,轨道可以分为圆轨道、椭圆轨道、偏心轨道等。
通过设定不同的轨道,航天器可以实现不同的任务目标,如通信卫星通过地球同步轨道可以实现全球通信覆盖。
1.2 轨道高度轨道高度是指航天器距离地球表面的垂直距离。
通常以海平面为基准点,可以分为低地球轨道、中地球轨道、高地球轨道等。
轨道高度的选择与航天器的任务和设计要求密切相关,不同的高度对应着不同的应用场景。
1.3 轨道倾角轨道倾角是指轨道平面与地球赤道面之间的夹角。
轨道倾角的大小直接影响着航天器与地球的相对位置和轨道运动形式。
通常情况下,轨道倾角为0°的轨道被称为赤道轨道,而倾角较大的轨道则会呈现出椭圆形的轨道运动。
二、航天器轨道动力学的应用轨道动力学对于航天器的设计、运行和任务实施都有着重要的指导意义。
航天工程师在进行航天器设计和任务规划时需要充分考虑轨道动力学的相关因素。
2.1 轨道设计与控制航天工程师需要根据不同任务的需求,合理选择适当的轨道参数,确保航天器能够按照预定轨道进行运行。
同时,在航天器运行过程中,轨道控制也是一个关键问题。
通过调整姿态、推进系统等手段,航天工程师可以实现对航天器轨道的精确控制和调整。
2.2 轨道机动与转移航天器在任务实施过程中,可能需要进行轨道机动和转移,以满足不同的任务需求。
轨道机动是指改变航天器轨道的运动,包括姿态调整、轨道升降、轨道平面变换等。
航天器的轨道动力学与控制技术当我们仰望星空,畅想人类在宇宙中的未来时,航天器无疑是实现这一梦想的关键工具。
而要让航天器在浩瀚宇宙中准确、稳定地运行,就离不开对航天器轨道动力学与控制技术的深入研究和应用。
首先,我们来谈谈什么是航天器的轨道动力学。
简单来说,它就是研究航天器在太空中的运动规律。
这可不是一个简单的直线运动或者圆周运动,而是受到多种力的复杂作用下的运动。
地球的引力是其中最主要的影响因素之一。
想象一下,地球就像一个巨大的磁铁,而航天器就像是被磁力吸引的小铁球。
但这个“磁力”可不是均匀的,因为地球并不是一个完美的球体,其质量分布也不均匀,这就导致了引力的变化。
除了地球引力,太阳、月亮以及其他天体的引力也会对航天器的轨道产生影响。
就好像在一场拔河比赛中,不止有一方在用力,而是多方共同作用。
此外,太空中稀薄的大气阻力、太阳光压等也会悄悄地改变航天器的轨道。
那么,了解了这些复杂的影响因素后,如何去控制航天器的轨道呢?这就需要一系列先进的技术手段。
姿态控制是其中的重要一环。
航天器就像一个在太空中飞行的“舞者”,需要时刻保持优美的姿态。
通过使用各种姿态传感器,如陀螺仪、星敏感器等,能够精确感知航天器的姿态变化。
然后,利用推进器、动量轮等执行机构来调整姿态,确保航天器的太阳能电池板始终对准太阳,通信天线指向地球,各种科学仪器能够准确指向观测目标。
轨道控制则更为关键。
当航天器的轨道偏离了预定的轨迹,或者需要进行轨道转移、轨道维持时,就需要进行轨道控制。
这通常通过火箭发动机的点火来实现。
通过精确计算所需的推力大小、方向和作用时间,能够让航天器按照我们的意愿改变轨道。
为了实现精确的轨道控制,先进的导航、制导与控制算法至关重要。
这些算法就像是航天器的“大脑”,能够根据传感器获取的信息,快速准确地计算出最优的控制策略。
同时,随着计算机技术的飞速发展,越来越强大的计算能力也为更复杂、更精确的控制算法提供了支持。
在实际的航天器任务中,轨道动力学与控制技术面临着诸多挑战。