中国航天技术进展丛书 数字化航天器系统工程设计PDF电子书下载

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第1章 数字化航天器系统工程设计基础 1

1.1 航天器总体设计基本要求 1

1.2 数字化航天器系统工程设计研究背景 3

1.3 数字化航天器设计概念内涵 5

1.4 数字化航天器设计技术特征 6

1.5 数字化航天器设计基本流程 8

1.6 数字化航天器设计主要关键技术 10

1.6.1 数字化航天器协同设计技术 11

1.6.2 数字化航天器建模与验模技术 11

1.6.3 数字化航天器柔性仿真技术 11

1.7 航天器飞行力学基础知识 12

1.7.1 时间系统 12

1.7.2 常用坐标系定义 13

1.7.3 常用坐标系转换 18

1.7.4 航天器轨道运动受力模型 20

1.7.5 航天器轨道描述及摄动方程 23

1.7.6 航天器光照条件计算模型 24

1.7.7 航天器测控条件计算模型 27

1.7.8 发射准备时间计算模型 29

1.8 本章小结 30

第2章 数字化航天器设计环境 31

2.1 数字化航天器设计环境功能描述 31

2.2 数字化航天器设计环境组成 33

2.3 数字化航天器协同设计支持系统 37

2.3.1 设计团队管理模块 37

2.3.2 设计项目管理模块 38

2.3.3 设计流程管理与控制模块 39

2.3.4 设计资源库管理模块 40

2.3.5 设计方案库管理模块 41

2.4 数字化航天器协同设计节点软件 41

2.4.1 总体设计节点 42

2.4.2 飞行方案设计节点 43

2.4.3 构型与布局设计节点 46

2.4.4 电源系统设计节点 47

2.4.5 结构系统设计节点 47

2.4.6 机构系统设计节点 48

2.4.7 控制系统设计节点 49

2.4.8 测控系统设计节点 49

2.4.9 热控系统设计节点 50

2.5 数字化航天器柔性仿真管理软件 51

2.5.1 仿真想定编辑模块 51

2.5.2 仿真模型库管理模块 51

2.5.3 仿真想定库管理模块 53

2.5.4 仿真实验库管理模块 54

2.5.5 仿真节点管理模块 55

2.5.6 仿真过程回放模块 56

2.5.7 仿真结果分析评估模块 57

2.6 数字化航天器仿真执行控制软件 58

2.6.1 仿真模式设定模块 59

2.6.2 仿真实验加载模块 59

2.6.3 仿真实验初始化模块 59

2.6.4 仿真运行控制模块 59

2.6.5 仿真数据交换模块 62

2.6.6 仿真数据采集模块 64

2.6.7 仿真过程监视模块 64

2.7 数字化航天器仿真可视化软件 65

2.7.1 数字化航天器仿真可视化配置软件 65

2.7.2 数字化航天器飞行状态可视化软件 66

2.7.3 数字化航天器工作状态可视化软件 67

2.8 本章小结 68

第3章 数字化航天器总体设计模型 70

3.1 数字化航天器总体设计模型特征 70

3.2 数字化航天器总体设计模型结构 72

3.3 航天器总体设计优化模型 78

3.3.1 航天器总体设计变量 78

3.3.2 总体设计优化目标 80

3.3.3 航天器优化设计约束 81

3.3.4 航天器优化设计模型 82

3.3.5 航天器优化设计软件 87

3.4 航天器飞行规划模型 93

3.4.1 轨道转移变轨策略模型 94

3.4.2 轨道交会近程导引策略 95

3.4.3 轨道位置保持策略 99

3.4.4 飞行任务规划软件 99

3.5 航天器构型布局设计模型 103

3.5.1 航天器三维模型库 104

3.5.2 布局优化设计模型 106

3.5.3 航天器动力学分析模型 110

3.5.4 构型布局设计流程 111

3.6 航天器飞行仿真模型 116

3.6.1 轨道动力学仿真模型 117

3.6.2 相对轨道测量仿真模型 118

3.6.3 轨道转移控制仿真模型 121

3.6.4 轨道交会近程导引仿真模型 122

3.6.5 姿态动力学仿真模型 127

3.6.6 多体系统动力学仿真模型 131

3.6.7 飞行仿真评估模型 137

3.7 本章小结 139

第4章 数字化航天器平台设计模型 140

4.1 航天器结构分系统设计模型 140

4.1.1 航天器结构分系统设计任务 140

4.1.2 航天器结构分系统设计流程 140

4.1.3 航天器结构分系统设计模型组成 142

4.1.4 数字化航天器结构分系统设计实现 143

4.2 航天器机构分系统设计模型 148

4.2.1 航天器机构分系统设计任务 148

4.2.2 航天器机构分系统设计流程 148

4.2.3 航天器机构分系统设计模型组成 150

4.2.4 数字化航天器机构分系统设计实现 152

4.3 航天器热控分系统设计模型 158

4.3.1 航天器热控分系统设计任务 158

4.3.2 航天器热控分系统设计流程 159

4.3.3 航天器热控分系统设计模型组成 161

4.3.4 数字化航天器热控分系统设计实现 163

4.4 航天器控制分系统设计模型 171

4.4.1 航天器控制分系统设计任务 171

4.4.2 航天器控制分系统设计流程 171

4.4.3 航天器控制分系统设计模型组成 171

4.4.4 数字化航天器控制分系统设计实现 176

4.5 航天器电源分系统设计模型 180

4.5.1 航天器电源分系统设计任务 180

4.5.2 航天器电源分系统设计流程 181

4.5.3 航天器电源分系统设计模型组成 182

4.5.4 数字化航天器电源分系统设计实现 189

4.6 航天器测控分系统设计模型 196

4.6.1 航天器测控分系统设计任务 196

4.6.2 航天器测控分系统设计流程 196

4.6.3 航天器测控分系统设计模型组成 198

4.6.4 数字化航天器测控分系统设计实现 204

4.7 航天器数管分系统设计模型 211

4.7.1 航天器数管分系统设计任务 211

4.7.2 航天器数管分系统设计流程 212

4.7.3 航天器数管分系统设计模型组成 214

4.7.4 数字化航天器数管分系统设计实现 215

4.8 本章小结 221

第5章 数字化航天器设计应用 222

5.1 用例总体概述 222

5.2 总体设计要求 224

5.2.1 项目建立 224

5.2.2 设计过程 224

5.2.3 设计输入 225

5.2.4 设计输出 225

5.3 轨道设计及飞行规划 232

5.3.1 获取轨道设计总体要求 232

5.3.2 轨道设计工作陈述 233

5.3.3 待命轨道设计 233

5.3.4 目标轨道特性分析 235

5.3.5 轨道转移策略规划 237

5.3.6 轨道保持稳定飞行 239

5.3.7 轨道交会近程导引策略规划 240

5.3.8 伴飞位置保持策略规划 242

5.3.9 逼近飞行制导策略规划 244

5.3.10 总速度增量和燃料消耗估算 245

5.3.11 飞行仿真任务提交与报告自动生成 245

5.4 总体构型设计 247

5.4.1 获取构型设计总体要求 247

5.4.2 总体构型设计任务分析 248

5.4.3 整星坐标系定义 249

5.4.4 结构构型设计 250

5.5 结构分系统设计 251

5.5.1 获取结构设计总体要求 251

5.5.2 结构分系统设计任务分析 253

5.5.3 结构分系统架构设计 253

5.5.4 结构传力路径设计 255

5.5.5 结构分系统设计分析 256

5.5.6 结构分系统设计综合 256

5.6 机构分系统设计 257

5.6.1 获取机构设计总体要求 257

5.6.2 机构分系统设计任务分析 258

5.6.3 机构分系统架构设计 258

5.6.4 机构分系统设计分析 260

5.6.5 机构分系统设计综合 260

5.7 热控分系统设计 261

5.7.1 获取热控设计总体要求 261

5.7.2 热控分系统设计任务分析 262

5.7.3 热控分系统架构设计 263

5.7.4 热控分系统设计分析 266

5.7.5 热控分系统设计综合 268

5.8 电源分系统设计 269

5.8.1 获取电源设计总体要求 269

5.8.2 电源分系统设计任务分析 270

5.8.3 电源分系统架构设计 271

5.8.4 电源分系统设计综合 275

5.9 控制分系统设计 276

5.9.1 获取控制设计总体要求 276

5.9.2 控制分系统设计任务分析 277

5.9.3 控制分系统架构设计 279

5.9.4 控制分系统设计分析 280

5.9.5 控制分系统设计综合 282

5.10 测控分系统设计 284

5.10.1 获取测控设计总体要求 284

5.10.2 测控分系统设计任务分析 285

5.10.3 测控分系统架构设计 286

5.10.4 测控分系统设计分析 288

5.10.5 测控分系统设计综合 290

5.11 全系统仿真 293

5.11.1 飞行过程仿真 293

5.11.2 飞行器动力学与控制仿真 296

5.11.3 飞行器机构动力学仿真 297

5.11.4 飞行器供配电仿真 298

5.11.5 飞行器外热流及整星温度场仿真 299

5.11.6 飞行器测控链路仿真 300

5.11.7 飞行器数据存储与传输仿真 301

5.11.8 飞行器数管工作状态仿真 302

5.12 本章小结 303

第6章 数字化航天器设计发展展望 304

6.1 加强数字化设计数据管理，提高技术状态控制水平 304

6.2 持续推进数字化设计深度，支持宇航产品智能制造 305

6.3 在轨服务与维护技术发展，将催生新型航天器技术体系 305

6.4 大数据和云计算综合运用，推动软件定义航天器发展 306

参考文献 307

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