彈道與軌道力學基礎 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

雷剛 著

圖書標籤:

• 彈道學
• 軌道力學
• 航天動力學
• 飛行器
• 導彈
• 製導與控製
• 工程力學
• 數學物理
• 航空航天
• 經典力學

齣版社： 北京航空航天大學齣版社

ISBN：9787512420427

版次：1

商品編碼：11912624

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-04-01

用紙：膠版紙

內容簡介

　　本書係統地介紹瞭導彈飛行力學和衛星軌道力學的相關理論基礎，包括時間與坐標係統、導彈力學環境、導彈運動方程、航天器基本軌道及其建立與確定、高精度軌道預報與改進、天地一體化技術的空間集閤基礎和常用衛星軌道。全書內容豐富、理論體係嚴謹，物理圖像清晰並配以生動形象的插圖加以說明，同時對一些可用於工程實踐的常用算法進行瞭高度的概括和歸納，並對重點、難點內容加以詳盡地解釋與說明。
　　本書可作為高等院校相關專業的本科生教材，也可作為相關專業研究生的教學參考書和從事航天器設計、研究、研製等科研人員的參考資料。

目錄

第1章 緒 論…………………………………………………………………………………… 1
第1節 導彈彈道與衛星軌道………………………………………………………………… 1
第2節 天體力學的基本概念………………………………………………………………… 2
第3節 太陽係運動的基本情況……………………………………………………………… 4
第2章 時間與坐標係統………………………………………………………………………… 6
第1節 時間係統……………………………………………………………………………… 6
第2節 坐標係………………………………………………………………………………… 8
第3節 坐標係轉換………………………………………………………………………… 11
第3章 導彈力學環境………………………………………………………………………… 20
第1節 空氣動力及其力矩………………………………………………………………… 20
第2節 作用在導彈上的推力……………………………………………………………… 29
第3節 地球引力…………………………………………………………………………… 32
第4節 控製力和控製力矩………………………………………………………………… 40
第5節 附加力和附加力矩………………………………………………………………… 45
第4章 導彈運動方程………………………………………………………………………… 52
第1節 導彈質心運動和繞質心運動方程………………………………………………… 52
第2節 導彈主動段運動方程組…………………………………………………………… 54
第3節 主動段運動參數分析……………………………………………………………… 65
第4節 自由飛行段的運動方程…………………………………………………………… 69
第5節 簡化的再入段運動方程…………………………………………………………… 70
第6節 彈道計算…………………………………………………………………………… 72
第5章 航天器基本軌道……………………………………………………………………… 76
第1節 二體問題…………………………………………………………………………… 76
第2節 中心引力場中的運動……………………………………………………………… 79
第3節 圓錐麯綫軌道特性………………………………………………………………… 81
第6章 航天器軌道的建立與確定…………………………………………………………… 87
第1節 軌道的建立………………………………………………………………………… 87
第2節 軌道要素與入軌參數……………………………………………………………… 88
第3節 航天器的軌道預報………………………………………………………………… 90
第4節 航天器的軌道確定………………………………………………………………… 91
第7章 高精度軌道預報與軌道改進………………………………………………………… 95
第1節 高精度軌道預報模型……………………………………………………………… 95
第2節 軌道攝動…………………………………………………………………………… 99
第3節 軌道改進…………………………………………………………………………… 101
第8章 天地一體化的空間幾何基礎………………………………………………………… 108
第1節 星下點軌跡………………………………………………………………………… 108
第2節 衛星的對地覆蓋區域……………………………………………………………… 110
第3節 地麵可見性分析…………………………………………………………………… 111
第9章 常用衛星軌道………………………………………………………………………… 113
第1節 太陽同步軌道……………………………………………………………………… 113
第2節 臨界和凍結軌道…………………………………………………………………… 114
第3節 迴歸軌道…………………………………………………………………………… 115
第4節 靜止軌道…………………………………………………………………………… 117
第5節 星座軌道…………………………………………………………………………… 121
參考文獻………………………………………………………………………………………… 127

前言/序言

　　根據空間工程專業教學設計要求，為滿足加強本科生航天專業基礎知識教學的需要，火箭軍工程大學開設瞭“軌道力學基礎”課程，目的是為導彈軌道設計、衛星軌道設計、航天器動力學控製等的教學和科研工作奠定基礎，由於現有公開齣版教材中尚無一本完全適閤該課程的教學需要，因此，編者從課程教學的需要齣發，參考瞭有關教材、專著等資料，於2012年編寫瞭教材《軌道力學基礎》。經過幾輪的教學實踐，現對此教材的部分內容進行修訂後編成本書。全書由導彈飛行力學和衛星軌道力學兩大部分組成，從理論基礎的角度介紹瞭導彈彈道學與衛星軌道力學的基本原理。全書共分九章，包括時間與坐標係統，導彈力學環境，導彈運動方程，航天器基本軌道，航天器軌道的建立與確定，高精度軌道預報與軌道改進，天地一體化技術的空間幾何基礎和常用衛星軌道，涵蓋瞭導彈彈道力學的主要內容。
　　本書可作為空間工程專業、航天器控製專業和相關專業的本科生教材，也可作為相關專業研究生的教學參考書和從事航天器設計、研究和研製等科技人員的參考資料。
　　在本書的編寫過程中，參閱和引用瞭部分彈道導彈動力學、航天器動力學領域的相關專著和學術論文的內容，在此嚮相關作者錶示感謝。同時火箭軍工程大學七係的領導和701教研室的同仁在編寫過程中給予瞭很大的支持和幫助，在此錶示衷心的感謝。鑒於編者教學經驗和編寫水平有限，加之經驗不足，書中可能存有不足或錯誤，懇請讀者批評指正。
　　編者
　　2016年1月於西安

《星辰的舞步：從牛頓的蘋果到霍曼轉移》 一、 文明之光，仰望星空 自古以來，人類便被夜空中閃爍的星辰所吸引。從最初的敬畏與神話，到對天體運行規律的樸素觀測，再到近現代科學的蓬勃發展，我們對宇宙的探索從未停止。在浩瀚的宇宙麵前，個體是渺小的，但智慧的光芒卻能穿透無垠的黑暗。正是這種對未知的好奇，對秩序的探求，以及對自身在宇宙中位置的思考，驅動著人類不斷嚮前。 《星辰的舞步》正是誕生於這樣一種文明的求索之中。它並非僅僅是一本介紹科學知識的書籍，更是一部記錄人類智慧如何從地麵走嚮天空，如何理解並駕馭那些遙遠天體的史詩。本書旨在為所有對宇宙空間運行機製感到好奇，渴望瞭解“為什麼”和“如何”的讀者提供一份深入淺齣的導引。它將帶領我們一同穿越曆史的長河，探尋那些奠定我們今天空間探索基礎的偉大思想，並展望未來無限的可能性。 二、 啓濛之父，力學的奠基 一切的起點，都離不開那個被傳頌至今的故事——牛頓的蘋果。然而，一個蘋果的落地，其背後蘊含的卻是改變人類對宇宙認知的革命性力量。本書將從艾薩剋·牛頓的萬有引力定律入手，深入剖析這一定律是如何將天上和地上的運動統一起來的。我們將詳細闡述萬有引力定律的數學形式，解釋引力如何隨著距離的平方而衰減，以及它如何解釋行星的運動、潮汐的漲落，甚至是我們腳下大地的形態。 更為重要的是，本書將深入探討牛頓運動定律在理解天體運動中的核心作用。第一定律——慣性定律，解釋瞭物體為何會保持其原有的運動狀態，這對於理解在沒有外力作用時，航天器將如何沿直綫運動至關重要。第二定律——加速度定律，揭示瞭力與加速度之間的定量關係，這是計算和預測天體軌跡的關鍵。第三定律——作用力與反作用力定律，則解釋瞭推進係統的工作原理，以及航天器在太空中如何改變自身的速度和方嚮。 在這一部分，我們將避免艱澀的數學推導，而是通過生動的類比和直觀的圖示，幫助讀者理解這些基本原理。例如，我們將用投擲石頭的例子來比喻行星圍繞太陽的運動，用彈簧的拉伸來類比引力的作用。我們將強調，正是這些看似簡單的牛頓定律，為我們理解和預測宇宙中物體的運動奠定瞭堅實的基礎，為後來的空間探索鋪平瞭道路。 三、 麯綫的優雅，橢圓的秘密 在牛頓的理論框架下， Johannes Kepler 的行星運動三大定律得到瞭完美的解釋。本書將詳細迴顧開普勒如何通過對第榖·布拉赫海量天文觀測數據的嚴謹分析，擺脫瞭“完美圓形軌道”的束縛，提齣瞭劃時代的行星運動三定律。 第一定律——軌道定律，指齣行星圍繞太陽的軌道是橢圓形的，太陽位於橢圓的一個焦點上。我們將通過圖解的方式，清晰地展示橢圓的形狀，以及焦點的概念，並解釋為何這種“不完美”的形狀反而能更精確地描述天體的運行。 第二定律——麵積定律，即行星在相等時間內掃過相等的麵積。我們將解釋這一定律背後蘊含的能量守恒原理，以及它如何揭示行星在軌道上運動速度的快慢變化——在近日點時速度快，在遠日點時速度慢。 第三定律——周期定律，描述瞭行星公轉周期與軌道半長軸之間的定量關係。我們將介紹開普勒第三定律的數學錶達式，並展示它如何能夠用來計算未知行星的軌道參數。 通過對開普勒定律的深入解讀，讀者將能夠理解，為什麼行星的運動並非直綫，而是呈現齣一種優美而又富有規律的麯綫。這不僅僅是對宇宙之美的欣賞，更是理解空間運動軌跡的基礎。 四、 動量與能量，看不見的推手 在理解瞭宏觀的引力法則後，本書將進一步深入到微觀的物理量，探究它們在空間運動中扮演的角色。我們將詳細講解動量守恒定律，闡述動量是如何在無外力作用下保持不變的，以及它在火箭發射、衛星變軌等過程中的應用。理解動量，就如同理解瞭物體“嚮前”或“嚮後”運動的內在“動量”，是改變其運動狀態的根本。 同時，我們將詳細闡述能量守恒定律。機械能，包括動能和勢能，在天體運動中是如何相互轉化的。我們將解釋，當航天器爬升時，其動能轉化為勢能，而當它下降時，勢能又轉化為動能。這種能量的守恒性，是限製和規劃航天器運動軌跡的重要依據。 本書將通過生動的實例，例如跳水運動員的起跳與下落，來形象地解釋動量和能量的概念。我們將展示，正是對這些基本物理量的深刻理解，纔使得我們能夠精確地計算和控製航天器的飛行。 五、 軌道的力量，引力的舞蹈 本部分將是本書的重點之一，我們將詳細探討各種類型的軌道。我們將從最基礎的圓周軌道開始，解釋維持一個物體繞另一個天體穩定運行所需的條件——即引力與提供嚮心力的速度之間的精確平衡。 隨後，我們將深入研究更普遍的橢圓軌道，並介紹軌道根數（Orbital Elements）的概念。這些根數，如同天體的“身份證”，能夠唯一地確定一個天體的軌道，包括軌道的大小、形狀、傾角以及在軌道上的位置。我們將逐一解析這些軌道根數的物理意義，並解釋它們如何共同描繪齣天體在宇宙中的運動軌跡。 我們將重點介紹幾種典型的軌道類型，並解釋其在航天應用中的重要性： 圓形軌道 (Circular Orbit)：這是最簡單也最常見的軌道類型，常常用於通信衛星、氣象衛星等。我們將解釋其速度與半徑的關係。 橢圓軌道 (Elliptical Orbit)：絕大多數天體都運行在橢圓軌道上，包括行星、彗星以及許多人造衛星。我們將深入探討近地點 (Perigee) 和遠地點 (Apogee) 的概念，以及它們對軌道周期的影響。 拋物綫軌道 (Parabolic Orbit) 和雙麯綫軌道 (Hyperbolic Orbit)：這兩種軌道通常與逃逸速度相關，意味著物體將不再迴到初始天體附近，例如探測器飛離太陽係，或者一些彗星的路徑。 本書將通過大量的圖示和模型，幫助讀者直觀地理解不同軌道之間的差異，以及它們是如何在引力的牽引下形成的。 六、 飛越星海，航行的藝術 瞭解瞭軌道的原理，我們便進入瞭如何“駕駛”這些軌道，實現空間旅行的範疇。本書將詳細介紹各種軌道機動和轉移技術，這些技術是實現航天任務的關鍵。 霍曼轉移軌道 (Hohmann Transfer Orbit)：這是最節能的在兩個共麵圓形軌道之間進行轉移的方法。我們將詳細介紹霍曼轉移的原理，包括兩次變軌所需的衝量（推力），以及它在行星際飛行中的應用。我們將通過計算和圖示，展示其效率與復雜性之間的權衡。 軌道高度變化 (Orbital Altitude Change)：我們將介紹如何通過發動機的點火來升高或降低軌道高度，以及這會對速度和周期産生怎樣的影響。 軌道傾角變化 (Orbital Inclination Change)：在實現地月轉移、行星際轉移時，常常需要改變軌道的傾角，使其與目標軌道共麵。我們將介紹實現這一目標的方法。 軌道交會與對接 (Orbital Rendezvous and Docking)：這是空間站建設、載人航天任務中至關重要的技術，我們將解釋實現這一目標的原理和挑戰。 在這一部分，我們將不僅僅講解理論，還會結閤具體的航天任務案例，例如阿波羅登月計劃、國際空間站的建造等，來展示這些軌道力學原理是如何被實際應用的。 七、 挑戰與未來，星際的召喚 隨著我們對軌道力學的理解不斷深入，人類的目光也投嚮瞭更遙遠的宇宙。本書將簡要探討當前空間探索麵臨的挑戰，例如長距離通信延遲、輻射防護、生命維持係統等，並將這些挑戰與我們所學的軌道力學知識聯係起來。 我們也將展望未來，例如深空探測、行星際移民、甚至恒星際旅行的可能性。我們將討論，在現有軌道力學的基礎上，還需要哪些突破性的技術和理論，纔能真正實現這些宏偉的目標。 《星辰的舞步：從牛頓的蘋果到霍曼轉移》並非一本枯燥的教科書，它是一場關於人類智慧與宇宙奧秘的探索之旅。它將帶領您從地麵仰望星空，理解那些劃過天際的軌跡，感受引力的舞蹈，並最終窺見人類徵服宇宙的夢想。無論您是懷揣科學夢想的學生，還是對宇宙充滿好奇的普通讀者，本書都將為您打開一扇通往浩瀚星海的窗口，讓您在理解宇宙的宏大敘事中，找到屬於自己的那顆星。

評分☆☆☆☆☆

我是一名文學愛好者，原本以為這本書會非常枯燥，但齣乎意料的是，它以一種極其引人入勝的方式，將“彈道”這一嚴肅的科學主題，展現得如同史詩般的敘事。作者並非直接講解公式，而是從曆史的縱深齣發，講述瞭人類如何從最初的弓箭、冷兵器時代，逐步發展齣對物體運動軌跡的理解。書中描繪瞭古代軍事戰略傢們如何通過觀察和經驗來預測彈丸的落點，以及中世紀火炮技術革命如何推動瞭對彈道學的初步探索。接著，它過渡到近代科學的興起，伽利略、牛頓等科學巨匠如何用數學和物理定律揭示瞭彈道運動的本質，特彆是牛頓萬有引力定律的發現，為理解行星運動和火箭發射提供瞭堅實的基礎。讓我印象深刻的是，書中還穿插瞭一些關於偵探小說和電影中彈道痕跡分析的片段，雖然與本書的核心主題稍有偏離，卻巧妙地將科學原理融入到日常生活的想象中，增加瞭閱讀的趣味性和代入感。這本書並非一本冰冷的教科書，而是一部關於人類智慧如何一步步徵服對未知空間探索的壯麗篇章，它讓我重新認識到科學研究的魅力和曆史演進的邏輯。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常獨特，它沒有采用那種一本正經的科普方式，而是以一種近乎閑聊的口吻，講述瞭關於彈道和軌道力學的許多有趣故事和原理。作者似乎是個天生的“故事大王”，他能夠從一個非常生活化的場景切入，比如扔一個飛盤，然後逐漸引申到彈道學最核心的幾個概念。他會用各種意想不到的比喻，將空氣動力學、重力加速度、慣性等看似復雜的物理定律，講得活靈活靈，讓我在捧腹大笑的同時，也悄悄地記住瞭那些關鍵的知識點。我特彆喜歡書中關於“拋體運動”的章節，作者通過描述一些極限運動，比如運動員跳遠、投擲標槍，來分析不同初始條件如何影響彈道軌跡，這種接地氣的方式讓我對彈道學有瞭全新的認識。而且，書中對於一些曆史事件的描述也非常生動，例如第二次世界大戰期間的導彈技術發展，作者並非簡單陳述事實，而是加入瞭許多當時的背景和人物故事，讀起來就像在看一部紀錄片。這本書的魅力在於，它打破瞭科學與大眾之間的壁壘，用一種輕鬆幽默的方式，將嚴肅的科學知識變得觸手可及，讓我覺得學習彈道學和軌道力學，原來也可以如此有趣和富有啓發性。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對宇宙探索有著無限憧憬的技術愛好者，我一直在尋找能夠深入理解航天器軌道運行原理的讀物。這本書可以說完美地填補瞭我的這一需求。它並非簡單地羅列枯燥的軌道力學方程，而是將軌道力學的核心概念，如開普勒定律、牛頓萬有引力定律等，融入到對實際航天任務的分析之中。書中對地球軌道、地月轉移軌道、行星際軌道等不同類型軌道的形成和演變過程進行瞭非常詳盡的闡述。我尤其喜歡作者對於軌道設計的邏輯推演，例如如何計算發射窗口、如何進行軌道機動來改變航跡，以及如何規避太空碎片等實際工程問題。書中還涉及瞭一些高級概念，例如霍曼轉移軌道、引力彈弓效應，並且對這些概念的物理原理進行瞭深入淺齣的講解，配以清晰的圖示，讓我這個非專業人士也能豁然開朗。我曾經對某些航天器為何能準確抵達遙遠的目的地感到睏惑，閱讀完本書後，我纔真正理解瞭其中精妙的軌道設計和計算。這本書的價值在於，它不僅教授瞭理論知識，更讓我看到瞭這些理論是如何在現實的太空探索中發揮關鍵作用的，極大地提升瞭我對航天工程的理解深度。

評分☆☆☆☆☆

這本書絕對是我近期讀到的最令人眼前一亮的科普讀物之一！它並沒有像許多同類書籍那樣，上來就堆砌一大堆復雜的公式和理論，而是非常有技巧地將“彈道”這個聽起來高冷的概念，以一種我這個普通讀者都能理解的方式娓娓道來。作者在開篇就巧妙地運用瞭一些生動形象的比喻，比如將拋物綫運動比作扔一塊石頭，將衛星繞地運動比作一個被看不見的繩子拉扯的球，瞬間就拉近瞭我和書本之間的距離。接著，它循序漸進地介紹瞭影響彈道軌跡的關鍵因素，例如初速度、重力、空氣阻力等等，並且非常細緻地解釋瞭這些因素是如何相互作用，最終決定物體飛行的方嚮和距離的。讓我印象特彆深刻的是，書中穿插瞭許多曆史上的有趣故事，比如古代的投石器、早期的炮兵技術，甚至是阿波羅登月計劃中的一些彈道計算挑戰。這些故事不僅增加瞭閱讀的趣味性，也讓我更直觀地體會到彈道學在人類探索和發展過程中的重要作用。即使是不懂物理的讀者，也能在字裏行間感受到作者對這個領域的熱愛和深入淺齣的講解功力。總的來說，這本書成功地讓我這個門外漢，對彈道這門曾經覺得遙不可及的學科，産生瞭濃厚的興趣，並且在閱讀過程中獲得瞭極大的樂趣和知識。

評分☆☆☆☆☆

作為一個剛剛接觸天文學的初學者，我一直對那些在浩瀚宇宙中穿梭的衛星和探測器感到好奇。這本書真的就像是一本通俗易懂的“導航圖”，讓我對它們是如何在無垠的太空中定位和移動有瞭全新的認識。它從最基礎的引力相互作用講起，解釋瞭為什麼月球會圍繞地球轉，地球又為何會圍繞太陽鏇轉，並且非常形象地展示瞭這些天體運動的規律。我尤其喜歡書中關於軌道要素的講解，比如軌道半長軸、偏心率、傾角等等，作者用非常接地氣的語言，將這些抽象的概念具體化，讓我能夠理解為什麼不同的軌道會有不同的形狀和大小。書中還涉及瞭一些關於軌道交會和對接的原理，雖然隻是淺嘗輒止，但足以讓我感受到航天器在復雜太空環境中精確操控的難度和精妙。它並沒有直接給齣復雜的數學公式，而是通過邏輯推理和類比，一步步引導我理解軌道力學的核心思想。這本書的優點在於，它能夠有效地激發我對太空探索的好奇心，並且為我後續更深入的學習打下瞭堅實的基礎，讓我覺得理解這些深奧的科學原理並非遙不可及。

評分☆☆☆☆☆

好

評分☆☆☆☆☆

好

評分☆☆☆☆☆

好

評分☆☆☆☆☆

好

評分☆☆☆☆☆

好

評分☆☆☆☆☆

好

評分☆☆☆☆☆

好

評分☆☆☆☆☆

好

評分☆☆☆☆☆

好