空间任务分析与设计  031M5007H

学期:2017—2018学年(春)第二学期 | 课程属性:专业普及课 | 任课教师:郑建华,李明涛,高东
授课时间: 星期四, 第5、6、7节
授课地点: 教1-217
授课周次: 15
授课时间: 星期六, 第9、10、11节
授课地点: 教1-217
授课周次: 9
授课时间: 星期二, 第5、6、7节
授课地点: 教1-217
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
课程编号: 031M5007H 课时: 50 学分: 3.0
课程属性: 专业普及课 主讲教师:郑建华,李明涛,高东
英文名称: Space mission analysis and design

教学目的、要求

教学目的、要求:帮助从事空间天文、空间科学、航天工程等学科专业学习的研究生了解并系统掌握空间任务分析与设计的基本理论和研究方法,为研究生从事空间任务分析与设计奠定技术基础。

预修课程

预修课程:航天技术概论、理论力学、高等数学

教 材

自编教材

主要内容

本课程的授课内容由四部分组成: 
第一部分 空间任务分析与总体设计方法(计划21学时):郑建华主讲 
第1讲 空间任务系统工程(3学时) 教学重点:空间飞行基本原理、空间系统工程、空间任务的发展、总体设计基本方法 教学难点:空间系统工程与总体设计方法 
第2讲 空间环境分析(3学时) 教学重点:近地空间环境、空间环境效应、空间任务设计的特殊要求 教学难点:空间环境效应分析及应对 
第3讲 总体设计概述(3学时) 教学重点:总体设计概念、研制阶段、总体设计反馈与评审、总体方案各阶段设计内容、关键技术分析、总体设计基本原则 教学难点:总体设计与关键技术分析 
第4讲 总体设计指标(3学时) 教学重点:分系统方案要求、总体性能指标分析与综合、研制技术流程、空间任务协同论证 教学难点:研制技术流程 
第5-6讲 总体设计方案(6学时) 教学重点:任务分析、分系统方案类型和要求、分系统方案论证、总体方案构成择优与评价、总体性能指标分析和综合、研制技术流程制定、系统研制要求、确定总体方案过程 教学难点:总体性能指标综合分析 
第7讲 航天工程其他系统(3学时) 教学重点:运载系统、发射场系统、测控系统、地面应用系统 教学难点:运载选型
第二部分 轨道、编队和星座设计(计划15学时):李明涛主讲 
第8讲 轨道动力学基础(3学时) 教学重点:时间基准、空间基准、二体问题的航天器运动、教学难点:轨道根数 
第9讲 空间摄动力分析(3学时)  教学重点:航天器轨道摄动、地球非球形引力的摄动、大气阻力摄动、三体引力摄动、光压摄动  教学难点:被动力作用下轨道演化
第10讲 空间轨道机动(3学时) 教学重点:轨道转移、轨道保持、轨道交会、轨道拦截、Lambert问题 教学难点:主动力作用下的轨道操控
第11讲 编队和星座设计(3学时) 教学重点:空间相对运动、编队设计与控制、星座设计与保持 教学难点:摄动环境下稳定构型设计
第12讲 深空探测轨道设计(3学时) 教学重点:圆锥曲线拼接法、三体问题、借力飞行、电推进航天器优化 教学难点:深空轨道节能转移机理  
第三部分 姿态控制(计划9学时):高东主讲
第13讲 姿态动力学基础(3学时) 教学重点:姿态基本概念、姿态控制系统构成、姿态测量敏感器、姿态控制执行机构、姿态控制模式、姿态坐标变换 教学难点:姿态坐标转换 
第14讲 自旋稳定控制系统(3学时) 教学重点:姿态动力学方程、自旋稳定控制、自旋稳定性分析、双自旋稳定控制、章动阻尼 教学难点:自旋稳定原理 
第15讲 三轴稳定控制系统(3学时) 教学重点:三轴稳定姿态动力学、三轴稳定性分析、偏置动量姿态稳定、零动量稳定、姿态捕获与机动 教学难点:三轴稳定原理 
第四部分 总体综合设计(计划3学时):李明涛主讲 
第16讲 总体设计综合(3学时) 教学重点:航天器环境试验设计、故障模式和可靠性、总体参数预算、总体指标分配 教学难点:总体指标分配。 
考核方式:笔试(2学时,课堂开卷,由李明涛负责) 

参考文献

主要参考书目:
(1)航天器总体设计, 彭成荣编著, 中国空间科学技术出版社2011年出版
(2)Space Mission Analysis and Design,James R Wertz,Wiley J Larson编著,Kluwer Academic Publisher, 1999年出版
(3)空间飞行器动力学,刘暾,赵君编著,哈尔滨工业大学出版社2001年出版
(4)NASA系统工程手册,朱一凡、李群等译,电子工业出版社 2014年出版