通信衛星總體設計和動力學分析(平裝)(見選題2012D0141) 978750466254 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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周誌成 等 著

圖書標籤:

• 通信衛星
• 衛星總體設計
• 衛星動力學
• 航天工程
• 通信工程
• 空間技術
• 控製工程
• 軌道力學
• 姿態控製
• 係統工程

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 中國科學技術齣版社

ISBN：9787504662545

商品編碼：29676809327

包裝：平裝

齣版時間：2013-01-01

基本信息

書名:通信衛星總體設計和動力學分析(平裝)(見選題2012D0141)

定價：126.00元

售價：92.0元,便宜34.0元,摺扣73

作者:周誌成 等

齣版社：中國科學技術齣版社

齣版日期：2013-01-01

ISBN：9787504662545

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：1.022kg

編輯推薦

內容提要

　　《通信衛星總體設計和動力學分析》（作者周誌成、麯廣吉）以現代通 信衛星為代錶的地球靜止軌道（GEO）航天器為設計研究對象，在係統工程方法論和航天器總體設計框架體係指導下， 結閤幾十年航天工程實踐，並從航天器設計學科高度，係統總結和詳細介紹瞭GEO航天器總體設計、動力學與控製分析仿真、多學科設計 優化和設計驗證的技術內容和理論方法。全書編寫遵循係統性、可讀性、科學性、創新性、實用性的宗旨要求，並在有關章節設置瞭工程 應用範例。
　　全書共分15章。章為緒論；第2、3章為軌道動力學和空間 環境；第4、5、6章為航天器總體設計、有效載荷設計和主要分係統設計；第7章為航天器總體設計優化方法，包括構型拓撲優化、設備 布局優化、結構參數優化、總體參數多學科設計優化；第8章為航天器結構動力學、模型修正、力學環境和力學試驗；第9～13章為柔性、 晃動、多體和熱緻微振動等動力學以及動力學與控製仿真；4章為航天器總體設計、分析、優化範例；5章為可靠性設計、分析、 驗證。
　　《通信衛星總體設計和動力學分析》讀者對象為航天科研院所和高等 院校從事航天器總體設計、動力學與控製分析仿真、優化設計理論方法研究應用的科技人員、教 師和研究生，也可作為空間飛行器設計專業及相關專業的教學參考書。

目錄

章 緒論
　1．1 航天器設計的研究範疇和基本內涵
　1．2 航天器係統工程和總體設計方法
　　1．2．1 航天器工程
　　1．2．2 航天器係統工程
　　1．2．3 航天器任務分析和總體設計方法
　1．3 航天器動力學（工程）的分析研究方法
　　1．3．1 現代航天器動力學的主要特徵
　　1．3．2 航天器動力學（工程）的基本概念、研究範疇和研究內容
　　1．3．3 航天器動力學（工程）的研究方法
　1．4 我國通信衛星工程的研究進展和重要意義
　　1．4．1 通信衛星工程發展應用概況
　　1．4．2 通信衛星關鍵技術研究進展
　　1．4．3 發展通信衛星工程重要意義
第2章 航天器軌道動力學
第3章 航天器空間環境
第4章 航天器總體設計
第5章 航天器有效載荷設計
第6章 航天器主要分係統設計
第7章 航天器總體設計優化方法
第8章 航天器結構動力學與力學環境
第9章 航天器柔性耦閤動力學
第9章 航天器柔性耦閤動力學
0章 航天器液體晃動動力學
1章 航天器多體動力學
2章 航天器熱緻微振動動力學
3章 航天器動力學與控製總體仿真
4章 航天器總體方案設計分析優化範例
5章 航天器可靠性設計和故障對策
縮略詞錶

作者介紹

文摘

序言

通信衛星總體設計與動力學分析：深空探索的智慧結晶 在浩瀚的宇宙舞颱上，通信衛星扮演著連接地球與星辰、傳遞信息、拓展人類認知邊界的關鍵角色。它們是現代通信網絡的基石，是氣象預報、地球觀測、科學研究不可或缺的工具，更是人類探索未知宇宙的先鋒。本書並非僅僅是一本介紹通信衛星的入門讀物，而是深入剖析通信衛星在復雜多變太空環境中實現穩定運行和高效通信背後，所凝聚的精深工程技術、嚴謹科學分析和前瞻性設計理念。本書將帶領讀者，從宏觀的係統層麵，審視通信衛星的“生命周期”，並聚焦於其核心的“心髒”——動力學分析，揭示衛星在軌運行的奧秘。 一、通信衛星的宏觀圖景：總體設計的多維考量 通信衛星的誕生，是一項集多學科智慧於一體的係統工程。其總體設計，是對衛星在太空中的“生存之道”進行全方位規劃的過程。這遠非簡單的部件堆砌，而是需要在滿足通信任務需求的基礎上，綜閤平衡重量、功耗、成本、可靠性、壽命等諸多相互製約的因素。 任務需求分析與係統架構： 任何一項工程的起點，都是對任務需求的精準定義。對於通信衛星而言，任務需求直接決定瞭衛星需要提供的通信服務類型（如廣播電視、移動通信、數據傳輸、寬帶互聯網等）、覆蓋範圍、信號帶寬、傳輸速率、用戶數量、以及所需的軌道參數（如靜止軌道、中低地球軌道、傾斜同步軌道等）。基於這些需求，工程師們需要構建衛星的整體係統架構，明確各個子係統的功能劃分與接口關係，如同建造一座精密運轉的城市，需要規劃好能源、交通、通信、居住等各個功能區。 有效載荷設計： 有效載荷是通信衛星的“靈魂”，直接承載其核心通信功能。這通常包括天綫係統（負責信號的接收與發射）、轉發器（對接收到的信號進行放大、變頻、調製和解調）、以及其他輔助通信設備。有效載荷的設計需要考慮信號的頻率、功率、極化方式、覆蓋區域等，並確保其在太空環境中能夠穩定工作，抵禦嚴酷的輻射和溫度變化。不同類型的通信任務，對有效載荷的設計要求也大相徑庭，例如，直播衛星需要大功率的轉發器和寬覆蓋的天綫，而低軌寬帶星座則需要大量的小型化、低功耗的有效載荷。 平颱設計： 平颱是衛星的“身體”，為有效載荷提供穩定、可靠的運行環境。它包括結構、電源、熱控、姿態與軌道控製、遙測遙控與數據傳輸（TT&C）、以及推進係統等子係統。 結構設計： 衛星的結構必須輕巧而堅固，能夠承受發射時的巨大載荷，並在太空中保持形狀穩定。材料的選擇至關重要，需要兼顧強度、剛度、耐高溫、耐低溫、抗輻射以及低重量等特性，例如，先進的復閤材料和鋁閤金得到瞭廣泛應用。 電源係統： 衛星的“能量源泉”是其電源係統。目前主流的電源係統是太陽能電池陣列，輔以蓄電池，以在衛星進入地球陰影時提供電力。電源係統的設計需要精確計算衛星的功耗，並根據軌道和日照條件，設計最大化的能量收集和存儲能力，確保衛星在整個壽命周期內擁有充足的電力供應。 熱控係統： 太空環境的溫度變化極其劇烈，陽光直射時可能高達上百攝氏度，而在陰影中則可能低至零下上百攝氏度。通信衛星必須具備高效的熱控係統，通過巧妙的散熱器、隔熱材料、錶麵塗層以及主動溫控裝置，將衛星內部的關鍵部件維持在適宜的工作溫度範圍內，防止過熱或過冷導緻的性能下降甚至失效。 姿態與軌道控製係統（AOCS）： 這是通信衛星實現穩定運行和精準通信的關鍵。AOCS負責確定衛星在太空中的指嚮（姿態）和位置（軌道），並對其進行精確的控製。它涉及到傳感器（如星敏感器、太陽敏感器、地磁傳感器）、執行器（如反作用輪、磁力矩器、推進器）以及精密的控製算法。對於通信衛星而言，姿態控製尤為重要，需要將通信天綫精確地指嚮地麵站，以保證信號的穩定傳輸。軌道控製則負責維持衛星在預定軌道上運行，抵抗地球引力、太陽光壓等外部擾動。 遙測遙控與數據傳輸（TT&C）： TT&C係統是地麵站與衛星之間的“生命綫”。地麵站通過TT&C係統發送指令，控製衛星的運行；同時，衛星也將自身的健康狀況、工作參數等遙測數據發送迴地麵站，供地麵人員監控和分析。TT&C係統的可靠性和安全性至關重要。 推進係統： 推進係統主要用於衛星的軌道調整、姿態維持以及壽命末期的離軌。根據任務需求和衛星大小，推進係統可能采用化學推進、電推進等不同技術。 係統集成與測試： 總體設計完成後，需要將各個子係統進行集成，並進行嚴格的地麵測試。測試環節包括功能測試、性能測試、環境測試（如真空、高低溫、振動、聲振測試）、電磁兼容測試等，以確保衛星在設計指標範圍內正常工作，並具備應對太空復雜環境的能力。 二、衛星動力學分析：太空中的“運動哲學” 如果說總體設計為通信衛星構建瞭“物質軀殼”，那麼動力學分析則賦予瞭它在太空中的“生命力”與“行動能力”。衛星動力學是研究衛星在軌道上運動規律、姿態變化、以及各種力和力矩作用下響應的科學。它貫穿於衛星設計、軌道設計、姿態控製設計以及在軌運行的整個過程。 軌道動力學： 軌道動力學研究的是衛星如何圍繞地球（或其他天體）運動。這涉及到牛頓萬有引力定律、開普勒定律等基本物理原理。更復雜的軌道動力學分析需要考慮地球引力的非球形攝動、月球和太陽的引力攝動、大氣阻力（對近地軌道衛星）、以及太陽光壓等因素。 軌道設計與維持： 根據通信任務的需求，需要為衛星設計閤適的軌道。例如，靜止軌道衛星（GEO）能夠相對固定地覆蓋地球某一區域，但需要較高的發射成本；中低地球軌道衛星（MEO/LEO）組成的星座可以提供全球覆蓋，但需要復雜的星座管理和在軌補充。軌道動力學分析是進行軌道設計、軌道機動計算、軌道保持策略製定以及軌道交會和對接任務規劃的基礎。 軌道攝動分析： 瞭解和預測各種攝動因素對衛星軌道的影響，是保證衛星長期穩定運行的關鍵。例如，對GEO衛星，需要定期進行軌道維持，以抵消東、西嚮的漂移。對於LEO衛星星座，則需要精密的編隊飛行控製，以保持星座的幾何構型。 姿態動力學： 姿態動力學研究的是衛星在太空中的“身體”如何運動，即其圍繞自身質心的轉動。這涉及到角動量守恒、歐拉動力學方程等。衛星的姿態受到多種力和力矩的影響，例如： 外部乾擾力矩： 地球磁場力矩、地球梯度力矩、太陽光壓擾動力矩、以及推進係統産生的殘餘推力等，都會引起衛星姿態的漂移。 內部執行器力矩： 姿態控製係統中的反作用輪、磁力矩器等執行器，會主動施加力矩，用於調整和穩定衛星的姿態。 慣性力矩： 當衛星的質心發生位移（如有效載荷工作狀態變化）或結構發生形變時，也會産生一定的慣性力矩。 姿態動力學分析的應用： 姿態控製律設計： 精確的姿態動力學模型是設計高效、魯棒的姿態控製律的基礎。控製律需要能夠根據傳感器測量到的姿態信息，精確計算齣執行器需要施加的指令，從而將衛星穩定在預定的指嚮。 姿態穩定性分析： 分析衛星在各種外部乾擾和內部擾動下的姿態穩定性，評估控製係統的性能，並提齣相應的優化方案。 指嚮精度預測： 對通信衛星而言，天綫的指嚮精度直接影響通信質量。姿態動力學分析能夠預測衛星在復雜環境下可能達到的指嚮精度，為通信鏈路設計提供依據。 軌道-姿態耦閤分析： 在某些情況下，軌道變化和姿態變化之間存在耦閤效應，例如，地球梯度力矩的大小與衛星的姿態有關。在精確的動力學模型中，需要考慮這種耦閤效應。 動力學建模的精度： 動力學模型的精度直接影響到分析結果的可靠性。從簡化的二體模型到考慮瞭各種攝動因素的復雜模型，需要根據任務需求和分析的精度要求，選擇閤適的建模方法。 三、本書的價值與啓示 本書的價值不僅在於係統地闡述瞭通信衛星的總體設計原則和動力學分析方法，更在於它提供瞭一種解決復雜工程問題的思維方式。它要求工程師們不僅要掌握紮實的理論知識，更要具備將理論應用於實踐的創新能力，能夠在多學科交叉的領域中，融會貫通，做齣最優化的決策。 對於有誌於從事航天事業的學子而言，本書是瞭解通信衛星工程全貌的寶貴資料，是學習軌道力學、姿態控製、係統工程等關鍵學科的基石。對於已經從事相關工作的工程師而言，本書提供瞭深入研究和解決實際問題的理論指導和參考。 通信衛星是人類智慧的結晶，每一次成功的發射和長期的穩定運行，都凝聚著無數工程師的汗水與智慧。本書深入淺齣的講解，將引領讀者走進這個充滿挑戰與榮耀的領域，感受工程科學的魅力，並為未來的通信衛星技術發展提供源源不斷的啓示。它不僅僅是一本技術書籍，更是一部關於人類探索未知、連接世界的史詩。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書後，我立刻被其排版布局的清晰度所摺服。不同於一些技術書籍充斥著密密麻麻、令人望而生畏的文字塊，這本書在章節劃分和圖錶引用上顯得極為用心。每一個關鍵概念的引入，都有著清晰的邏輯脈絡，文字敘述過渡自然，即便是對於初次接觸這一復雜領域的讀者來說，也能大緻跟上作者的思路。圖文並茂的呈現方式是本書的一大亮點，那些復雜的數學模型和係統架構圖，不再是孤立的符號堆砌，而是被巧妙地嵌入到解釋性的文字段落中，極大地降低瞭理解的門檻。而且，圖錶的設計簡潔明瞭，關鍵信息突齣，讓人能迅速抓住核心要點。這種精心打磨的閱讀體驗，讓原本枯燥的理論學習過程變得富有節奏感和探索的樂趣，體現瞭編輯團隊深厚的專業素養和對讀者體驗的深度關懷。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值，遠超齣瞭普通教材的範疇，它更像是一部兼具理論深度和工程實踐參考性的“寶典”。其中對於設計迭代過程中的各種約束條件的分析，以及對不同設計方案權衡取捨的描述，展現瞭作者在實際工程領域豐富的經驗積纍。它沒有停留在純粹的理論推演層麵，而是大量引入瞭工程實現的考量，比如可靠性分析、熱控策略的選取、以及在特定任務需求下對軌道動力學參數的精細化調控。這種從“為什麼”到“怎麼做”的無縫銜接，對於正在從事或計劃從事航天動力學和衛星平颱設計工作的工程師和研究生而言，無疑具有極強的指導和啓發意義，是理論指導實踐的典範之作。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程，更像是一場與資深專傢的深度對話。作者的行文風格在保持學術嚴謹性的同時，又展現齣一種難得的老道與從容。他似乎深諳初學者的思維盲區，總能在關鍵轉摺點設置“防呆”機製，用深入淺齣的語言點破那些看似玄奧的物理原理或工程挑戰。尤其是在處理那些涉及多學科交叉的復雜係統集成問題時，作者沒有采取堆砌術語的做法，而是傾嚮於構建清晰的層次結構，逐步剖析各個子係統的相互製約和協同工作機製。這種敘事方式，極大地提升瞭知識吸收的效率，讓人在不知不覺中構建起瞭對整個通信衛星係統從概念到實現的完整認知框架。這種深入淺齣、娓娓道來的大傢風範，是很多教科書所欠缺的寶貴品質。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計著實讓人眼前一亮，封麵采用瞭啞光處理，觸感溫潤而高級，深邃的藍色背景仿佛將人帶入瞭浩瀚的宇宙空間，幾顆點綴的星光更是巧妙地呼應瞭主題。內頁的紙張選擇也非常考究，白度適中，既保證瞭文字的清晰度，又減少瞭長時間閱讀帶來的視覺疲勞。側邊切口平整，整體裝訂牢固，即便是經常翻閱，也讓人感覺結實耐用。特彆值得一提的是，書籍的尺寸設計非常人性化，既便於攜帶，又不失作為工具書應有的信息承載量，放在書架上也是一道亮麗的風景綫，透露齣一種嚴謹而專業的學術氣息。這種對細節的把控，無疑為內容的深度和廣度奠定瞭良好的第一印象，讓人在翻開之前就對作者和齣版社的專業素養抱有極高的期待。可以說，從物理層麵來說，這是一本製作精良、值得珍藏的作品。

評分☆☆☆☆☆

總的來說，這本書散發著一種經得起時間考驗的厚重感。它並非那種追求時髦熱點、內容浮於錶麵的快餐式讀物，而是真正沉下心來打磨的、係統性極強的知識體係。它不僅為學習者提供瞭紮實的理論基石，更重要的是，培養瞭一種解決復雜工程問題的思維模式——即在多重限製下進行最優化的設計決策。書中的每一個章節都似乎經過瞭無數次嚴苛的內部審查，內容組織邏輯嚴密，論證充分有力，幾乎沒有發現任何可以被輕易挑剔的疏漏之處。閱讀完畢後，讀者獲得的不僅僅是知識的增量，更是一種麵對復雜工程挑戰時，那種胸有成竹的信心與沉澱下來的專業定力。它無疑是該領域內一份值得反復研讀、常讀常新的重要文獻。