有人航天器設計原理

目錄
譯者序
前言
第0章 引言及航天器設計報告大綱 1
0.1 涉及的課題 1
0.2 設計課程的方法 3
0.3 報告編寫建議 6
第1章 有人太空飛行 8
1.1 太空的起點 8
1.2 太空停留 8
1.3 進入太空 9
1.4 人類太空飛行的前五十年 11
1.5 近期的人類太空飛行 14
參考文獻 17
第2章 地球大氣 18
2.1 大氣環(huán)境 18
2.2 狀態(tài)方程與流體靜力平衡 20
2.3 1976年版本美國標準大氣模型 20
2.4 使用大氣模型的流動性質(zhì) 31
2.5 大氣性質(zhì)表 36
2.6 其他大氣模型 43
參考文獻 45
第3章 太空環(huán)境 46
3.1 重力作用 46
3.2 氣體密度和阻力效應 47
3.3 太陽 50
3.4 磁場 51
3.5 范艾倫輻射帶 52
3.6 電離層 53
3.7 流星體和軌道殘骸 54
3.8 航天器帶電 55
3.9 常用常數(shù)、縮寫和換算關(guān)系 55
參考文獻 55
第4章 大氣層中的高超聲速有人任務 57
4.1 跨大氣層有人任務 57
4.2 跨大氣層飛行器 58
4.3 大氣層中的飛行軌跡 61
4.4 可重復使用太空飛機的設計問題 63
4.5 近期內(nèi)的跨大氣層飛行任務 68
參考文獻 69
第5章 軌道力學 72
5.1 太空任務幾何學 72
5.2 軌道上的能量與角動量 79
5.3 大氣再入的軌道轉(zhuǎn)移 85
5.4 軌道的地面軌跡 88
5.5 航天器地平線 97
5.6 行星際軌跡 100
5.7 常數(shù)與換算系數(shù) 106
參考文獻 106
第6章 大氣再入力學 107
6.1 一般運動方程 107
6.2 滑翔再入軌跡 109
6.3 再入期間的減速 112
6.4 再入期間的加熱 117
6.5 彈道再入 120
6.6 滑翔再入 131
6.7 低速返回與回收：降落傘 151
6.8 低速返回與回收：太空飛機 159
6.9 常數(shù)和參數(shù)匯總 176
參考文獻 179
第7章 發(fā)射力學 182
7.1 發(fā)射飛行器的一般方程 182
7.2 簡化助推分析中的推力、升力和阻力 184
7.3 無量綱運動方程 191
7.4 定常推力和零升力、零阻力下的簡化助推分析 192
7.5 火箭的分級 204
7.6 發(fā)射飛行器的縱向穩(wěn)定性 225
7.7 發(fā)射飛行器設計通常要考慮的因素 255
7.8 常數(shù)和參數(shù)匯總 269
參考文獻 270
第8章 航天器飛行力學 274
8.1 太空飛行器飛行力學與性能分析 274
8.2 高超聲速空氣動力學 274
8.3 高超聲速飛行中的鈍體 282
8.4 高超聲速飛行中的細長體 296
8.5 空氣的熱力學性質(zhì) 310
8.6 航天器動力學 320
8.7 航天器控制系統(tǒng) 339
8.8 常數(shù)匯總與系數(shù)換算 349
參考文獻 349
第9章 熱防護系統(tǒng) 352
9.1 滯止點基本傳熱關(guān)系式 352
9.2 近似空氣化學 354
9.3 滯止點熱傳遞 357
9.4 半球頭部周圍的熱傳遞 360
9.5 球形罩頭錐周圍的熱傳遞 361
9.6 再入飛行器的熱防護層 362
9.7 熱傳遞相似性參數(shù) 384
9.8 熱防護層研發(fā)與實際應用 398
9.9 常數(shù)、換算和TPS縮略詞 402
參考文獻 406
第10章 航天器構(gòu)型設針 408
10.1 航天器環(huán)境及其對設計的影響 408
10.2 環(huán)境控制和生命支持系統(tǒng) 426
10.3 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、推進系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、控制系統(tǒng) 430
10.4 乘員支持系統(tǒng) 434
參考文獻 435
第11章 安全、可靠性、風險評估 437
11.1 系統(tǒng)安全與可靠性 437
11.2 任務可靠性分配 439
11.3 可靠性函數(shù) 441
11.4 失效率模型與可靠性估計 442
11.5 分配目標 443
11.6 概率風險評估概述 443
11.7 航天器頂層功能失效 448
11.8 航天飛機的PRA 452
11.9 乘員飛行安全 453
11.10 風險管理中人的因素 460
11.11 韋布爾分布 461
參考文獻 463
第12章 太空訪問的經(jīng)濟因素 465
12.1 航天器成本要素 465
12.2 阿波羅計劃的成本 465
12.3 航天飛機計劃的成本 466
12.4 每磅入軌價格 468
12.5 發(fā)射成本的組成 468
12.6 成本計算關(guān)系 474
參考文獻 483
附錄A 高超聲速空氣動力學 485
A.1 一維流關(guān)系式 485
A.2 正激波 490
A.3 高超聲速流中物體上的滯止壓力 494
A.4 斜激波 495
A.5 小擾動理論 499
A.6 普朗特-邁耶爾膨脹 502
A.7 錐形流 507
A.8 牛頓流 510
A.9 物體形狀的影響 513
A.10 攻角的影響 514
參考文獻 518
附錄B 太空飛機坐標 519
B.1 羅克韋爾航天飛機軌道器 519
B.2 X-24C 523
B.3 X-15 528
B.4 太空飛機Bor-4 532
B.5 諾思洛普HL-10升力體 536
B.6 赫爾姆斯太空飛機 540
B.7 海姆斯太空飛機 544
B.8 幾款太空飛機的升力阻力和力矩的估算數(shù)據(jù) 547
B.9 高超聲速太空飛機的相似性 549
彩圖