航天技術概論複習提綱

第一章 緒論

1、19世紀末,火箭運動的基本數學方程,並且從理論上證明,用多級火箭可以推動一定的載荷進入空間的是前蘇聯火箭之父——齊奧爾科夫斯基

2、開展了人類第一次液體火箭飛行試驗的是美國的戈達德博士

3、領導設計了世界上最大的火箭——土星五號火箭是·布勞恩

4、1957年10月4日,前蘇聯發射了世界上第一顆人造衛星。

5、前蘇聯的尤里·加加林是第一位進入太空併成功返回地球的航天員

6、1965年,前蘇聯的宇航員列昂諾夫乘坐“上升號”載人飛船,第一次進行了人類太空行走。

7、1969年,美國開展了“阿波羅”登月計劃。7月份,美國阿波羅11飛船成功登月球——靜海。阿姆斯特朗奧爾德林成爲人類第一個踏上月球。

8、1971,前蘇聯發射了“禮炮一號”空間站,禮炮一號”空間站是人類第一個空間站

9、1981年4月,美國人開創了另外一種新型的航天器——航天飛機

10、1970年4月24日發射了我國首顆衛星——東方紅一號

11、2003年10月15號,我國神舟五號飛船第一次把宇航員楊利偉送入太空。

第二章 近地空間環境

1、深空探測主要包括幾個方面?

答:深空探測是指脫離地球引力場,進入太陽系空間宇宙空間的探測。主要有兩方面的內容:一是對太陽系的各個行星進行深入探測,二是天文觀測

2、什麼是近地空間?近地空間環境包括哪些?

答:一般指距離地面90~65000km(約爲10個地球半徑)的地球外圍空間。

近地空間環境由多種環境要素組成,其中對航天活動存在較大影響的環境要素主要包括:

太陽電磁輻射、地球輻射帶地氣輻射、地球電離層、地球磁場、地球引力場、地球反照銀河宇宙線、太陽宇宙線磁層等離子體空間碎片、流星體、高層大氣、原子氧

第三章 航天飛行力學

1、簡述衛星有哪些軌道要素及其物理意義,並在下圖中標示出軌道要素。

衛星軌道6要素:

軌道長半軸(a):軌道長半軸

軌道偏心率(e):橢圓兩焦點之間的距離與長軸的比值

軌道傾角(i):軌道平面與地球赤道平面的夾角

升交點赤經(Ω):從春分點升交點的角距

近地點角距():在軌道平面上,升交點和近地點矢徑的夾角

真近點角(f):近地點和衛星所在位置矢徑之間的夾角

 

是衛星由南向北運行時其軌道面與地球赤道面的交點。

春分點爲黃道面與赤道面在天球上的交點。

黃道面是指地球繞太陽公轉的軌道平面。

2簡述衛星軌道按形狀和相對地球位置的分類。

(1)按軌道形狀分類:軌道形狀由軌道偏心率e確定

  • e = 0 圓形軌道;
  • 0 < e < 1 是橢圓軌道;
  • e = 1拋物線軌道;
  • e > 1雙曲線軌道

(2)按軌道相對地球位置分類:這種分類按軌道傾角i分類

  • i = 0°軌道在赤道平面內稱爲“赤道軌道”,地球同步衛星軌道屬於這種軌道
  • 0°< i < 90°稱爲“順行軌道”,多數衛星採用這種軌道,因爲發射衛星時,可以藉助地球自轉速度,從而節省發射能量。
  • i = 90°稱爲極軌道。極軌道上的衛星通過南北極,可以觀測整個地球。
  • 90°< i < 180°稱爲“逆行軌道”。發射衛星需要補償部分地球自轉速度,因此,如無特別需要,不會發射逆行軌道衛星。太陽同步軌道屬於這類軌道

3、星下點軌跡

航天飛行器運行時,它和地心連線地球表面交點集合叫做星下點軌跡

4、平動點

在由飛行器m、小天體M2及天質量天體M1構成的三體問題中,若M2相對於M1作圓周運動(如月球和地球),則在M2的運動平面上有不同的5個點。若飛行器m進入這些點時相對於M1的運動速度與M1至M2的向徑垂直,並且角速度與M2相對M1運動的角速度相等,則此後m在M1與M2的引力作用下,將繼續保持這種運動狀態。即m與M2以相同角速度繞M1作圓周運動。因此,在以M1爲原點,以M1和M2的連線爲座標軸的旋轉座標系中,m處於靜止狀態。這5個點稱爲“平動點”。

第四章 航天運輸系統

1、第一、二、三宇宙速度

發射人造地球衛星,必須具有第一宇宙速度(7.91km/s

發射行星探測器,必須具有第二宇宙速度(11.18km/s

要脫離太陽系引力場,必須具有第三宇宙速度(16.63km/s

2、簡述多級火箭的優點和缺點

優點:由於多級運載火箭的每一級根據所負擔的飛行任務能夠獨立進行工作,當推進劑燃燒完,這一級在完成了自己飛行任務後脫離系統。由於多級運載火箭每一級工作的獨立性,每一級工作的高度範圍是不同的。採用多級火箭,對每一級的推力大小、工作時間等可以靈活的選擇,以適應於火箭質量不斷減小,軌道傾斜度不斷增加的變化。由於每一級運載火箭,當推進劑燃燒終了就被拋掉,新一級啓動,加速度可以調整一次,不至於一直上升,這對於載人航天很有利。

缺點:隨着火箭級數的增加,必然帶來整個多級火箭組合系統的複雜化;如控制問題,級數越多越複雜。由於多級運載火箭結構和控制的複雜性,不僅給設計帶來了更多的困難,而更重要的是使多級運載火箭工作的可靠性降低了。

3. 航天飛機由助推器外掛貯箱軌道器3部分組成

4. 航天飛機的飛行過程

經過發射前的準備和點火起飛固體火箭助推器的分離和回收外掛貯箱的分離和濺落軌道器進入軌道和進行軌道作業軌道器再入返回和着陸等飛行過程。

第五章 空間推進

比衝:比衝是發送機每秒鐘消耗1kg推進劑所得到的推力值。比衝記爲Ie,其大小表示了發動機性能的好壞,是火箭發送機最重要的性能參數。

第六章 人造地球衛星和空間探測器

1、按衛星軌道高度分類

  • 近地軌道衛星(1000km以下)
  • 中高軌道衛星(1000-10000km)
  • 軌道衛星(36000km)
  • 大橢圓軌道衛星(近地點300-500km,遠地點40000km以上)

2、全球四大導航衛星系統

  • 美國全球定位系統(GPS)
  • 俄羅斯“格洛納斯”系統
  • 歐洲“伽利略”系統
  • 中國“北斗”系統

第七章 空間站和空間平臺

1、空間站:是一種在近地軌道長時間運行,可供多名航天員在其中生活工作巡訪載人航天器

小型的空間站可一次發射完成,較大型的可分批發射組件。

2、國際空間站主要基礎設施的基本組成

(1)基礎桁架

(2)功能貨艙(FGB);

(3)實驗艙

(4)服務艙和居住艙

(5)節點艙

(6)電源系統

(7)機器人移動服務系統

(8)其它輔助設備

第八章 航天器姿態和軌道控制

1、簡述衛星軌道控制的任務有哪些?

答:軌道控制是對衛星的質心施加外力,以改變質心運動軌跡的技術。

衛星軌道控制的任務有:變軌控制軌道保持返回控制軌道交會

  • 變軌控制:使衛星從一個自由飛行的軌道轉移到另一個自由飛行的軌道;
  • 軌道保持:使航天器克服各種攝動的影響,保持衛星的某些軌道參數不變;
  • 返回控制:使衛星脫離原來的軌道,進入大氣層的控制;
  • 軌道交會:使衛星與另一個衛星在同一時間,以相同的速度到達空間同一位置。

2、衛星的姿態控制包括:姿態穩定姿態機動兩個方面,前者保持已有姿態,後者把衛星從一個姿態轉變爲另一姿態的再定向過程。

3、簡述衛星控制系統的組成。

答:衛星控制系統即控制衛星軌道姿態控制的整套設備,它包括姿態控制系統軌道控制系統

姿態控制系統用來保持或改變衛星的運行姿態。控制方式有兩類:被動姿態控制(利用衛星本身的動力學特性和環境力矩來實現姿態穩定的方法),如自旋穩定、重力梯度穩定、磁穩定、氣動穩定、太陽輻射壓力穩定等;主動姿態控制(根據姿態誤差形成控制指令,產生控制力矩來實現姿態控制的方法)。系統由姿態敏感器、控制器和執行機構組成。常用的姿態控制方式有重力梯度穩定、自旋穩定和三軸穩定。

軌道控制系統用來保持或改變衛星的運行軌道。軌道控制按應用方式分爲4類:變軌控制和軌道機動、軌道保持、交會和對接、再入和着陸控制。按工作原理分爲兩類:非自主導航和自主導航。軌道控制往往和姿態控制配合,共同構成衛星控制系統。

4、什麼是雙自旋衛星的消旋控制,簡述其基本原理。

一般雙自旋衛星的消旋控制是爲衛星的有效載荷提供一個穩定平臺,並根據自旋軸的姿態控制使定向天線指向地面給定地區。這一控制部件通常稱爲消旋平臺控制系統。

雙自旋衛星分爲上下兩半,一半正着轉,用來提供穩定的軸,稱爲旋轉平臺,另一半相對於旋轉平臺以同樣的角速度反着轉,於是反轉的這半衛星在慣性空間中相對靜止(不轉),稱爲消旋平臺,這就是消旋控制,消旋平臺可以裝定向天線,以提升對地球的通信能力。

5、章動:當陀螺的自轉角速度w 不夠大時,則除了自轉和進動外,陀螺的對稱軸還會在鉛垂面內上下襬動,即q 角會有大小波動,稱爲章動。

第九章 航天器熱控技術

簡要說明航天器熱控技術的主要組成部分。什麼是被動式熱控?其主要技術都有哪些?(舉例3種)

航天器熱控系統主要由熱設計與熱設計子系統被動熱控子系統流體冷卻迴路子系統主動熱控子系統測控與地面調溫子系統真空熱試驗子系統六部分組成。

被動式熱控制是依靠選取不同的熱控材料和合理的總裝佈局來處理航天器內外的熱交換過程,使航天器的各部分溫度在各種工作狀態下都不超出允許的範圍。主要技術有

(1)熱控塗層。在航天器表面覆蓋熱控塗層,以降低表面的太陽吸收率與熱輻射率比值。

(2)多層隔熱材料。在儀器或部件表面包敷多層隔熱材料,防止熱量散失。

(3)使用熱管。在外殼不同部位或儀器之間佈置熱管,把熱端的熱量導向冷端,減少部件儀器之間的溫度差。

第十章 航天器電源

什麼是航天電源系統,其組成核心是什麼?目前較爲流行的航天電源都有哪些?

答:電源系統是產生儲存變換調節分配電能的航天器分系統。其基本功能是通過耨中物理變化或化學變化,將光能(太陽輻射能)、核能或化學能轉換成電能,根據需要進行儲存、調節和變換,然後向航天器各系統供電。

航天電源系統組成的核心是電源控制系統

目前較爲流行的航天電源有化學電源太陽電池電源、和核電源三類。

第十一章 航天器技術中的測控和通信

1、什麼是統一載波測控系統?

答:統一載波系統是指,系統只需使用一副天線及天線座、一套伺服系統、一套收發裝置,即系統內的衛星本體和地面站公用一個載波就能完成跟蹤、測角、測距、測速、遙測和遙控六項任務。這種技術剛出現時採用的是S頻段,因而也稱爲統一S頻段(USB)測控系統。

2、簡述開普勒三定律的主要內容。

橢圓定律(開普勒第一定律)

開普勒第一定律,也稱橢圓定律:每一個行星都沿各自的橢圓軌道環繞太陽,而太陽則處在橢圓的一個焦點中。

面積定律(開普勒第二定律)

開普勒第二定律,也稱面積定律:在相等時間內,太陽和運動着的行星的連線所掃過的面積都是相等的。 這一定律實際揭示了行星繞太陽公轉的角動量守恆。

調和定律(開普勒第三定律)

開普勒第三定律,也稱調和定律:各個行星繞太陽公轉週期的平方和它們的橢圓軌道的半長軸的立方成正比。 由這一定律不難導出:行星與太陽之間的引力與半徑的平方成反比。這是牛頓的萬有引力定律的一個重要基礎。

第十二章 航天發射場和返回着陸場

我國的四大發射場爲

酒泉航天發射場,太原航天發射場。 西昌航天發射場,文昌航天發射場。

 

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