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、17
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15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4-5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
第二部分 轨道、编队和星座设计(计划12学时):李明涛主讲
第6讲 空间几何分析(3学时)
教学重点:球面三角基础知识、天线波束覆盖计算、地面站跟踪弧段计算、太阳角计算、地影时间计算、发射窗口分析
教学难点:约束条件下发射窗口计算分析
第7讲 轨道动力学基础(3学时)
教学重点:二体问题的航天器运动、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:平均轨道根数
第8讲 空间轨道设计与控制(3学时)
教学重点:近地轨道设计、深空探测轨道设计、轨道控制、推进系统
教学难点:深空节能轨道设计
第9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:异构耦合星座设计
第三部分 姿态控制和导航(计划9学时):高东主讲
第10讲 姿态动力学基础(3学时)
教学重点:航天器常用坐标系、姿态坐标变换、姿态动力学基本方程、引力梯度稳定、自旋稳定、三轴稳定
教学难点:姿态坐标转换
第11讲 姿态控制系统(3学时)
教学重点: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、姿态控制算法
教学难点:姿态控制算法
第12讲 空间导航(3学时)
教学重点:卫星导航、惯性导航、脉冲星导航、组合导航、相对导航
教学难点:相对导航
第四部分 总体综合设计和可靠性(计划5学时):李明涛主讲
第13讲  总体参数预算设计(2学时)
教学重点:推进剂预算、质量预算、功率预算、寿命指标分配、可靠性指标分配、精度指标分配
教学难点:总体指标分配。
第14讲  总体综合设计(2学时)
            教学重点:总装设计、航天器环境试验设计、综合测试设计、故障模式和可靠性
教学难点:故障分析。
教学手段与方法:课堂PPT讲授、文献讨论和课程设计
考核方式:笔试(3学时,课堂开卷,由李明涛负责)

参考文献