目錄
叢書(shū)序
序
前言
第1章 緒論
1.1 航天器與電推進(jìn)系統(tǒng) 001
1.1.1 航天器的發(fā)展 001
1.1.2 航天器電推進(jìn)系統(tǒng) 002
1.2 電推進(jìn)原理和技術(shù)發(fā)展 004
1.2.1 電推進(jìn)基本原理 004
1.2.2 電推進(jìn)特點(diǎn)和類(lèi)型 005
1.2.3 電推進(jìn)技術(shù)發(fā)展 011
1.3 電推進(jìn)在航天器上的應(yīng)用 013
1.3.1 地球靜止軌道衛(wèi)星任務(wù) 013
1.3.2 深空探測(cè)任務(wù) 015
1.3.3 對(duì)地觀測(cè)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù) 016
1.3.4 電推進(jìn)應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì) 017
第2章 航天器電推進(jìn)任務(wù)分析與總體設(shè)計(jì)
2.1 航天器電推進(jìn)任務(wù)分析 019
2.1.1 航天器電推進(jìn)任務(wù)需求 019
2.1.2 電推進(jìn)任務(wù)適應(yīng)能力分析 021
2.1.3 電推進(jìn)系統(tǒng)主要性能指標(biāo) 022
2.1.4 航天器軌道維持推進(jìn)任務(wù)設(shè)計(jì) 024
2.1.5 航天器軌道轉(zhuǎn)移推進(jìn)任務(wù)設(shè)計(jì) 027
2.2 電推進(jìn)系統(tǒng)功能和性能分析 030
2.2.1 電推進(jìn)系統(tǒng)功能分析 030
2.2.2 電推進(jìn)系統(tǒng)性能分析 032
2.3 電推進(jìn)航天器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 034
2.3.1 航天器總體設(shè)計(jì)概述 034
2.3.2 電推進(jìn)系統(tǒng)構(gòu)型布局設(shè)計(jì) 042
2.3.3 電推進(jìn)系統(tǒng)供配電設(shè)計(jì) 051
2.3.4 電推進(jìn)系統(tǒng)熱控設(shè)計(jì) 052
第3章 電推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 電推進(jìn)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 054
3.1.1 電推進(jìn)系統(tǒng)組成架構(gòu)設(shè)計(jì) 054
3.1.2 電推進(jìn)推進(jìn)劑工質(zhì)設(shè)計(jì) 059
3.1.3 推進(jìn)劑預(yù)算和裝填量分析 064
3.1.4 電推進(jìn)可靠性安全性設(shè)計(jì) 066
3.2 電推進(jìn)系統(tǒng)典型單機(jī)設(shè)計(jì) 072
3.2.1 離子推力器 072
3.2.2 霍爾推力器 073
3.2.3 電源處理單元 076
3.2.4 貯供子系統(tǒng) 080
3.2.5 推力矢量調(diào)整機(jī)構(gòu) 085
3.3 電推進(jìn)系統(tǒng)工作流程設(shè)計(jì) 088
3.3.1 電推進(jìn)全壽命周期任務(wù)流程設(shè)計(jì) 088
3.3.2 電推進(jìn)自主運(yùn)行流程設(shè)計(jì) 089
3.3.3 電推進(jìn)在軌工作模式及切換設(shè)計(jì) 095
第4章 電推進(jìn)位置保持與姿態(tài)控制
4.1 電推進(jìn)位置保持原理 099
4.1.1 衛(wèi)星軌道要素 099
4.1.2 地球靜止軌道攝動(dòng) 103
4.1.3 電推進(jìn)軌道控制模型 108
4.2 電推進(jìn)位置保持策略設(shè)計(jì) 113
4.2.1 電推進(jìn)南北位置保持策略設(shè)計(jì) 114
4.2.2 電推進(jìn)東西位置保持策略設(shè)計(jì) 116
4.3 電推進(jìn)南北和東西聯(lián)合位置保持策略設(shè)計(jì) 119
4.3.1 南北東西位置保持聯(lián)合控制 119
4.3.2 正常模式下的位置保持策略 121
4.3.3 故障模式下的位置保持策略 122
4.4 電推進(jìn)角動(dòng)量卸載控制 128
4.4.1 直接聯(lián)合控制方法 128
4.4.2 順序聯(lián)合控制方法 130
4.5 電推進(jìn)位置保持工程實(shí)現(xiàn) 132
4.5.1 地面支持系統(tǒng) 132
4.5.2 星上軟件系統(tǒng) 133
4.5.3 位置保持工作流程 133
第5章 電推進(jìn)軌道轉(zhuǎn)移與姿態(tài)控制
5.1 電推進(jìn)小推力軌道轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)模型 135
5.1.1 軌道控制運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 135
5.1.2 軌道控制動(dòng)力學(xué)模型 143
5.2 電推進(jìn)軌道轉(zhuǎn)移策略?xún)?yōu)化設(shè)計(jì) 145
5.2.1 小推力軌道轉(zhuǎn)移優(yōu)化理論 145
5.2.2 小推力軌道轉(zhuǎn)移優(yōu)化求解方法 146
5.3 電推進(jìn)軌道轉(zhuǎn)移策略簡(jiǎn)化設(shè)計(jì) 150
5.3.1 時(shí)間最優(yōu)解及其特征分析 151
5.3.2 電推進(jìn)變軌策略簡(jiǎn)化 154
5.4 電推進(jìn)變軌過(guò)程姿態(tài)控制 159
5.4.1 姿態(tài)參考坐標(biāo)系定義 159
5.4.2 姿態(tài)指向規(guī)劃 160
5.4.3 姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制 162
電推進(jìn)軌道轉(zhuǎn)移流程設(shè)計(jì) 163
5.5.1 地面支持系統(tǒng) 164
5.5.2 星上軟件系統(tǒng) 164
5.5.3 軌道轉(zhuǎn)移工作流程 164
第6章 電推進(jìn)羽流分析和防護(hù)設(shè)計(jì)
6.1 電推進(jìn)羽流特性和效應(yīng) 166
6.1.1 電推進(jìn)羽流特性 166
6.1.2 電推進(jìn)羽流效應(yīng) 167
6.2 電推進(jìn)羽流與航天器相互作用機(jī)理 170
6.2.1 電推進(jìn)羽流等離子體輸運(yùn)機(jī)理 170
6.2.2 電推進(jìn)羽流與航天器表面動(dòng)量和能量交換機(jī)理 172
6.2.3 電推進(jìn)羽流粒子對(duì)航天器表面濺射與沉積機(jī)理 176
6.2.4 電推進(jìn)羽流對(duì)航天器表面充放電機(jī)理 178
6.3 電推進(jìn)羽流特性和效應(yīng)試驗(yàn) 178
6.3.1 羽流特性測(cè)量方案 179
6.3.2 羽流效應(yīng)試驗(yàn)方案 184
6.4 電推進(jìn)羽流效應(yīng)防護(hù)設(shè)計(jì)和仿真評(píng)估 187
6.4.1 電推進(jìn)羽流效應(yīng)防護(hù)設(shè)計(jì) 187
6.4.2 電推進(jìn)羽流效應(yīng)分析模型 188
6.4.3 電推進(jìn)羽流力熱效應(yīng)分析 189
6.4.4 電推進(jìn)羽流濺射效應(yīng)分析 190
第7章 電推進(jìn)航天器電磁兼容性設(shè)計(jì)
7.1 基本理論與概念 193
7.1.1 EMC基礎(chǔ)知識(shí) 193
7.1.2 EMC標(biāo)準(zhǔn) 196
7.1.3 EMC技術(shù) 197
7.2 電推進(jìn)的電磁干擾特性 199
7.2.1 電推進(jìn)航天器電磁兼容性問(wèn)題 199
7.2.2 電推進(jìn)系統(tǒng)對(duì)航天器的電磁干擾機(jī)理 200
7.3 電推進(jìn)電磁兼容性設(shè)計(jì) 201
7.3.1 電推進(jìn)整星的電磁兼容性設(shè)計(jì) 201
7.3.2 電推進(jìn)系統(tǒng)的電磁兼容性設(shè)計(jì) 202
7.4 電磁兼容性實(shí)驗(yàn) 205
7.4.1 電推進(jìn)系統(tǒng)的EMC 測(cè)試 205
7.4.2 非點(diǎn)火狀態(tài)電推進(jìn)整星EMC 測(cè)試 210
7.4.3 點(diǎn)火狀態(tài)電推進(jìn)整星EMC 測(cè)試 213
第8章 電推進(jìn)航天器試驗(yàn)與驗(yàn)證
8.1 電推進(jìn)航天器試驗(yàn)驗(yàn)證綜述 216
8.1.1 電推進(jìn)試驗(yàn)項(xiàng)目確定原則 216
8.1.2 電推進(jìn)航天器試驗(yàn)項(xiàng)目矩陣 217
8.2 電推進(jìn)試驗(yàn)項(xiàng)目 218
8.2.1 單機(jī)級(jí)試驗(yàn) 218
8.2.2 分系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn) 222
8.2.3 整星級(jí)試驗(yàn) 225
8.2.4 可靠性和壽命試驗(yàn) 228
8.3 電推進(jìn)在軌測(cè)試 231
8.3.1 電推進(jìn)在軌功耗測(cè)試 231
8.3.2 電推進(jìn)在軌推力測(cè)試 231
8.3.3 電推進(jìn)在軌比沖測(cè)試 232
8.3.4 電推進(jìn)南北位保能力測(cè)試 233
8.4 電推進(jìn)試驗(yàn)設(shè)備和系統(tǒng) 233
8.4.1 電推進(jìn)性能測(cè)試真空設(shè)備 233
8.4.2 電推進(jìn)壽命與可靠性驗(yàn)證設(shè)備 234
第9章 典型電推進(jìn)航天器總體設(shè)計(jì)
9.1 電推進(jìn)位置保持通信衛(wèi)星 236
9.1.1 勞拉公司LS 1300平臺(tái)衛(wèi)星 236
9.1.2 空客公司Eurostar 3000平臺(tái)衛(wèi)星 238
9.1.3 波音公司BSS 702平臺(tái)衛(wèi)星 240
9.1.4 中國(guó)實(shí)踐十三號(hào)衛(wèi)星 243
9.2 全電推進(jìn)通信衛(wèi)星 247
9.2.1 波音BSS 702SP平臺(tái)全電推進(jìn)衛(wèi)星 247
9.2.2 空客Eurostar 3000EOR平臺(tái)全電推進(jìn)衛(wèi)星 249
9.2.3 歐洲航天局Electra平臺(tái)全電推進(jìn)衛(wèi)星 250
9.2.4 東方紅四號(hào)SP平臺(tái)全電推進(jìn)衛(wèi)星 252
9.3 電推進(jìn)深空探測(cè)航天器 253
9.3.1 深空一號(hào)探測(cè)器 253
9.3.2 黎明號(hào)探測(cè)器 255
9.3.3 隼鳥(niǎo)號(hào)探測(cè)器 258
9.3.4 智慧一號(hào)探測(cè)器 259
9.3.5 貝皮科倫布水星探測(cè)器 260
9.4 中低軌道電推進(jìn)航天器 262
9.4.1 低軌對(duì)地觀測(cè)航天器 262
9.4.2 低軌微小衛(wèi)星 263
9.4.3 低軌衛(wèi)星星座 264
9.4.4 低軌載人空間站 265
參考文獻(xiàn) 267
縮略語(yǔ) 275