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  • 航天技术概论复习提纲

    第一章 绪论

    1、19世纪末,火箭运动的基本数学方程,并且从理论上证明,用多级火箭可以推动一定的载荷进入空间的是前苏联火箭之父——齐奥尔科夫斯基

    2、开展了人类第一次液体火箭飞行试验的是美国的戈达德博士

    3、领导设计了世界上最大的火箭——土星五号火箭是·布劳恩

    4、1957年10月4日,前苏联发射了世界上第一颗人造卫星。

    5、前苏联的尤里·加加林是第一位进入太空并成功返回地球的航天员

    6、1965年,前苏联的宇航员列昂诺夫乘坐“上升号”载人飞船,第一次进行了人类太空行走。

    7、1969年,美国开展了“阿波罗”登月计划。7月份,美国阿波罗11飞船成功登月球——静海阿姆斯特朗奥尔德林成为人类第一个踏上月球。

    8、1971,前苏联发射了“礼炮一号”空间站,礼炮一号”空间站是人类第一个空间站

    9、1981年4月,美国人开创了另外一种新型的航天器——航天飞机

    10、1970年4月24日发射了我国首颗卫星——东方红一号

    11、2003年10月15号,我国神舟五号飞船第一次把宇航员杨利伟送入太空。

    第二章 近地空间环境

    1、深空探测主要包括几个方面?

    答:深空探测是指脱离地球引力场,进入太阳系空间宇宙空间的探测。主要有两方面的内容:一是对太阳系的各个行星进行深入探测,二是天文观测

    2、什么是近地空间?近地空间环境包括哪些?

    答:一般指距离地面90~65000km(约为10个地球半径)的地球外围空间。

    近地空间环境由多种环境要素组成,其中对航天活动存在较大影响的环境要素主要包括:

    太阳电磁辐射、地球辐射带地气辐射、地球电离层、地球磁场、地球引力场、地球反照银河宇宙线、太阳宇宙线磁层等离子体空间碎片、流星体、高层大气、原子氧。(14)

    第三章 航天飞行力学

    1、简述卫星有哪些轨道要素及其物理意义,并在下图中标示出轨道要素。

    卫星轨道6要素:

    轨道长半轴(a):轨道长半轴

    轨道偏心率(e):椭圆两焦点之间的距离与长轴的比值

    轨道倾角(i):轨道平面与地球赤道平面的夹角

    升交点赤经(Ω):从春分点升交点的角距

    近地点角距():在轨道平面上,升交点和近地点矢径的夹角

    真近点角(f):近地点和卫星所在位置矢径之间的夹角

     

    是卫星由南向北运行时其轨道面与地球赤道面的交点。

    春分点为黄道面与赤道面在天球上的交点。

    黄道面是指地球绕太阳公转的轨道平面。

    2简述卫星轨道按形状和相对地球位置的分类。

    (1)按轨道形状分类:轨道形状由轨道偏心率e确定

    • e = 0 圆形轨道;
    • 0 < e < 1 是椭圆轨道;
    • e = 1抛物线轨道;
    • e > 1双曲线轨道

    (2)按轨道相对地球位置分类:这种分类按轨道倾角i分类

    • i = 0°轨道在赤道平面内称为“赤道轨道”,地球同步卫星轨道属于这种轨道
    • 0°< i < 90°称为“顺行轨道”,多数卫星采用这种轨道,因为发射卫星时,可以借助地球自转速度,从而节省发射能量。
    • i = 90°称为极轨道。极轨道上的卫星通过南北极,可以观测整个地球。
    • 90°< i < 180°称为“逆行轨道”。发射卫星需要补偿部分地球自转速度,因此,如无特别需要,不会发射逆行轨道卫星。太阳同步轨道属于这类轨道

    3、星下点轨迹

    航天飞行器运行时,它和地心连线地球表面交点集合叫做星下点轨迹

    4、平动点

    在由飞行器m、小天体M2及天质量天体M1构成的三体问题中,若M2相对于M1作圆周运动(如月球和地球),则在M2的运动平面上有不同的5个点。若飞行器m进入这些点时相对于M1的运动速度与M1至M2的向径垂直,并且角速度与M2相对M1运动的角速度相等,则此后m在M1与M2的引力作用下,将继续保持这种运动状态。即m与M2以相同角速度绕M1作圆周运动。因此,在以M1为原点,以M1和M2的连线为坐标轴的旋转坐标系中,m处于静止状态。这5个点称为“平动点”。

    第四章 航天运输系统

    1、第一、二、三宇宙速度

    发射人造地球卫星,必须具有第一宇宙速度(7.91km/s

    发射行星探测器,必须具有第二宇宙速度(11.18km/s

    要脱离太阳系引力场,必须具有第三宇宙速度(16.63km/s

    2、简述多级火箭的优点和缺点

    优点:由于多级运载火箭的每一级根据所负担的飞行任务能够独立进行工作,当推进剂燃烧完,这一级在完成了自己飞行任务后脱离系统。由于多级运载火箭每一级工作的独立性,每一级工作的高度范围是不同的。采用多级火箭,对每一级的推力大小、工作时间等可以灵活的选择,以适应于火箭质量不断减小,轨道倾斜度不断增加的变化。由于每一级运载火箭,当推进剂燃烧终了就被抛掉,新一级启动,加速度可以调整一次,不至于一直上升,这对于载人航天很有利。

    缺点:随着火箭级数的增加,必然带来整个多级火箭组合系统的复杂化;如控制问题,级数越多越复杂。由于多级运载火箭结构和控制的复杂性,不仅给设计带来了更多的困难,而更重要的是使多级运载火箭工作的可靠性降低了。

    3. 航天飞机由助推器外挂贮箱轨道器3部分组成

    4. 航天飞机的飞行过程

    经过发射前的准备和点火起飞固体火箭助推器的分离和回收外挂贮箱的分离和溅落轨道器进入轨道和进行轨道作业轨道器再入返回和着陆等飞行过程。

    第五章 空间推进

    比冲:比冲是发送机每秒钟消耗1kg推进剂所得到的推力值。比冲记为Ie,其大小表示了发动机性能的好坏,是火箭发送机最重要的性能参数。

    第六章 人造地球卫星和空间探测器

    1、按卫星轨道高度分类

    • 近地轨道卫星(1000km以下)
    • 中高轨道卫星(1000-10000km)
    • 轨道卫星(36000km)
    • 大椭圆轨道卫星(近地点300-500km,远地点40000km以上)

    2、全球四大导航卫星系统

    • 美国全球定位系统(GPS)
    • 俄罗斯“格洛纳斯”系统
    • 欧洲“伽利略”系统
    • 中国“北斗”系统

    第七章 空间站和空间平台

    1、空间站:是一种在近地轨道长时间运行,可供多名航天员在其中生活工作巡访载人航天器

    小型的空间站可一次发射完成,较大型的可分批发射组件。

    2、国际空间站主要基础设施的基本组成

    (1)基础桁架

    (2)功能货舱(FGB);

    (3)实验舱

    (4)服务舱和居住舱

    (5)节点舱

    (6)电源系统

    (7)机器人移动服务系统

    (8)其它辅助设备

    第八章 航天器姿态和轨道控制

    1、简述卫星轨道控制的任务有哪些?

    答:轨道控制是对卫星的质心施加外力,以改变质心运动轨迹的技术。

    卫星轨道控制的任务有:变轨控制轨道保持返回控制轨道交会

    • 变轨控制:使卫星从一个自由飞行的轨道转移到另一个自由飞行的轨道;
    • 轨道保持:使航天器克服各种摄动的影响,保持卫星的某些轨道参数不变;
    • 返回控制:使卫星脱离原来的轨道,进入大气层的控制;
    • 轨道交会:使卫星与另一个卫星在同一时间,以相同的速度到达空间同一位置。

    2、卫星的姿态控制包括:姿态稳定姿态机动两个方面,前者保持已有姿态,后者把卫星从一个姿态转变为另一姿态的再定向过程。

    3、简述卫星控制系统的组成。

    答:卫星控制系统即控制卫星轨道姿态控制的整套设备,它包括姿态控制系统轨道控制系统

    姿态控制系统用来保持或改变卫星的运行姿态。控制方式有两类:被动姿态控制(利用卫星本身的动力学特性和环境力矩来实现姿态稳定的方法),如自旋稳定、重力梯度稳定、磁稳定、气动稳定、太阳辐射压力稳定等;主动姿态控制(根据姿态误差形成控制指令,产生控制力矩来实现姿态控制的方法)。系统由姿态敏感器、控制器和执行机构组成。常用的姿态控制方式有重力梯度稳定、自旋稳定和三轴稳定。

    轨道控制系统用来保持或改变卫星的运行轨道。轨道控制按应用方式分为4类:变轨控制和轨道机动、轨道保持、交会和对接、再入和着陆控制。按工作原理分为两类:非自主导航和自主导航。轨道控制往往和姿态控制配合,共同构成卫星控制系统。

    4、什么是双自旋卫星的消旋控制,简述其基本原理。

    一般双自旋卫星的消旋控制是为卫星的有效载荷提供一个稳定平台,并根据自旋轴的姿态控制使定向天线指向地面给定地区。这一控制部件通常称为消旋平台控制系统

    双自旋卫星分为上下两半,一半正着转,用来提供稳定的轴,称为旋转平台,另一半相对于旋转平台以同样的角速度反着转,于是反转的这半卫星在惯性空间中相对静止(不转),称为消旋平台,这就是消旋控制,消旋平台可以装定向天线,以提升对地球的通信能力。

    5、章动:当陀螺的自转角速度w 不够大时,则除了自转和进动外,陀螺的对称轴还会在铅垂面内上下摆动,即q 角会有大小波动,称为章动。

    第九章 航天器热控技术

    简要说明航天器热控技术的主要组成部分。什么是被动式热控?其主要技术都有哪些?(举例3种)

    航天器热控系统主要由热设计与热设计子系统被动热控子系统流体冷却回路子系统主动热控子系统测控与地面调温子系统真空热试验子系统六部分组成。

    被动式热控制是依靠选取不同的热控材料和合理的总装布局来处理航天器内外的热交换过程,使航天器的各部分温度在各种工作状态下都不超出允许的范围。主要技术有

    (1)热控涂层。在航天器表面覆盖热控涂层,以降低表面的太阳吸收率与热辐射率比值。

    (2)多层隔热材料。在仪器或部件表面包敷多层隔热材料,防止热量散失。

    (3)使用热管。在外壳不同部位或仪器之间布置热管,把热端的热量导向冷端,减少部件仪器之间的温度差。

    第十章 航天器电源

    什么是航天电源系统,其组成核心是什么?目前较为流行的航天电源都有哪些?

    答:电源系统是产生储存变换调节分配电能的航天器分系统。其基本功能是通过耨中物理变化或化学变化,将光能(太阳辐射能)、核能或化学能转换成电能,根据需要进行储存、调节和变换,然后向航天器各系统供电。

    航天电源系统组成的核心是电源控制系统

    目前较为流行的航天电源有化学电源太阳电池电源、和核电源三类。

    第十一章 航天器技术中的测控和通信

    1、什么是统一载波测控系统?

    答:统一载波系统是指,系统只需使用一副天线及天线座一套伺服系统一套收发装置,即系统内的卫星本体和地面站公用一个载波就能完成跟踪测角测距测速遥测遥控六项任务。这种技术刚出现时采用的是S频段,因而也称为统一S频段(USB)测控系统。

    2、简述开普勒三定律的主要内容。

    椭圆定律(开普勒第一定律)

    开普勒第一定律,也称椭圆定律:每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳,而太阳则处在椭圆的一个焦点中。

    面积定律(开普勒第二定律)

    开普勒第二定律,也称面积定律:在相等时间内,太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的。 这一定律实际揭示了行星绕太阳公转的角动量守恒。

    调和定律(开普勒第三定律)

    开普勒第三定律,也称调和定律:各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。 由这一定律不难导出:行星与太阳之间的引力与半径的平方成反比。这是牛顿的万有引力定律的一个重要基础。

    第十二章 航天发射场和返回着陆场

    我国的四大发射场为

    酒泉航天发射场,太原航天发射场。 西昌航天发射场,文昌航天发射场。

    作者:王陸

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