行星際飛行軌道理論與應(yīng)用

目 錄

第 1章 行星際飛行軌道基礎(chǔ)知識

1.1 太陽系中的天體

1.2 牛頓力學(xué)

1.3 分析力學(xué)

1.3.1 拉格朗日方程

1.3.2 拉格朗日函數(shù)

1.3.3 哈密頓方程

1.4 天體的引力場描述

1.4.1 引力勢的一般描述

1.4.2 均勻球體的引力勢

1.4.3 均勻橢球體的引力勢

1.4.4 球諧函數(shù)展開描述

1.5 軌道的數(shù)值積分方法

1.5.1 歐拉方法

1.5.2 龍格-庫塔方法

參考文獻

第2章 二體問題

2.1 N體問題

2.1.1 N體問題的動力學(xué)

2.1.2 N體問題的積分

2.2 二體問題的運動方程

2.3 角動量與能量守恒

2.4 開普勒定律

2.4.1 橢圓定律

2.4.2 面積定律

2.4.3 調(diào)和定律

2.5 飛行路徑角

2.6 橢圓軌道

2.6.1 圓軌道運動

2.6.2 橢圓軌道幾何

2.6.3 開普勒問題

2.6.4 蘭伯特問題

2.7 拋物線軌道

2.7.1 逃逸速度

2.7.2 飛行路徑角與真近點角

2.7.3 巴克方程

2.7.4 歐拉方程

2.8 雙曲線軌道

2.8.1 雙曲線軌道幾何

2.8.2 位置與時間關(guān)系

2.9 拉格朗日系數(shù)

2.9.1 級數(shù)形式

2.9.2 閉合形式

2.10 經(jīng)典軌道根數(shù)

2.10.1 軌道根數(shù)的定義

2.10.2 軌道根數(shù)確定位置和速度

2.10.3 位置和速度確定軌道根數(shù)

參考文獻

第3章 三體問題

3.1 三體問題運動方程

3.1.1 三體運動方程

3.1.2 三體系統(tǒng)特解

3.2 圓形限制性三體問題

3.2.1 基本假設(shè)與近似

3.2.2 會合坐標(biāo)運動方程

3.3 拉格朗日平動點

3.3.1 平動點的計算

3.3.2 平動點的穩(wěn)定性

3.4 雅可比積分

3.5 零速度曲面

3.6 平動點附近周期運動

3.6.1 運動方程一階近似解

3.6.2 周期與擬周期軌道

3.7 不變流形

3.7.1 基本概念與結(jié)論

3.7.2 周期軌道的穩(wěn)定性

3.7.3 平動點的不變流形

3.7.4 周期軌道的不變流形

參考文獻

第4章 行星際直接轉(zhuǎn)移軌道

4.1 圓錐曲線拼接原理

4.2 霍曼轉(zhuǎn)移軌道

4.2.1 兩圓軌道間兩脈沖轉(zhuǎn)移

4.2.2 兩圓軌道間三脈沖轉(zhuǎn)移

4.2.3 不相交圓與橢圓軌道間轉(zhuǎn)移

4.2.4 相交圓與橢圓軌道間轉(zhuǎn)移

4.2.5 行星際探測任務(wù)初始評估

4.3 行星軌道的會合周期

4.4 行星際轉(zhuǎn)移軌道的類型

4.5 行星際發(fā)射機會搜索

4.5.1 等高線圖搜索方法

4.5.2 發(fā)射能量等高線圖

4.5.3 火星發(fā)射機會分析

4.6 地球逃逸軌道

4.6.1 地球逃逸能量需求

4.6.2 逃逸雙曲線發(fā)射圓

4.6.3 地球逃逸軌道幾何

4.7 目標(biāo)天體捕獲軌道

4.7.1 目標(biāo)天體捕獲能量需求

4.7.2 固定軌道半長軸捕獲

4.7.3 固定軌道偏心率捕獲

4.7.4 捕獲軌道的傾角問題

4.7.5 B平面參數(shù)打靶方法

參考文獻

第5章 行星借力飛行軌道

5.1 借力飛行的基本原理

5.2 借力飛行的機理分析

5.2.1 借力飛行的基本方程

5.2.2 角動量和能量變化量

5.2.3 借力效能的數(shù)值分析

5.3 v杠桿效應(yīng)

5.3.1 行星共振借力飛行

5.3.2 地球共振杠桿類型

5.3.3 地球共振杠桿效應(yīng)

5.4 氣動借力飛行技術(shù)

5.4.1 氣動借力飛行原理

5.4.2 氣動借力飛行模型

5.4.3 氣動借力參數(shù)分析

5.5 借力飛行軌道設(shè)計

5.5.1 引力輔助借力軌道

5.5.2 推力輔助借力軌道

5.5.3 氣動輔助借力軌道

5.5.4 深空機動借力軌道

5.6 借力序列初始評估

5.6.1 Tisserand準(zhǔn)則

5.6.2 Tisserand圖方法

5.6.3 行星借力序列選擇

參考文獻

第6章 連續(xù)小推力飛行軌道




第7章 行星際飛行軌道優(yōu)化方法



第8章 行星際任務(wù)軌道設(shè)計實例