航天概論-知識點總結(jié)

火箭與導(dǎo)彈火箭：一種通過火箭發(fā)動機噴射工質(zhì)產(chǎn)生的反作用力推進的飛行器。導(dǎo)彈：裝有戰(zhàn)斗部，依靠自身的動力裝置推進，由制導(dǎo)系統(tǒng)控制飛向并摧毀目標的武器。（導(dǎo)彈是依靠火箭發(fā)動機或空氣噴氣發(fā)動機產(chǎn)生的噴氣反作用力推進的，本身帶有制導(dǎo)系統(tǒng)和戰(zhàn)斗部的一種飛行武器。）區(qū)別：（1）火箭是運載工具，導(dǎo)彈是飛行武器（2）使用的動力裝置不同（3）有效載荷不同（4）是否有制導(dǎo)系統(tǒng)聯(lián)系：技術(shù)上相通，工藝上相近甚至相同，火箭可以作為導(dǎo)彈的動力裝置使用。導(dǎo)彈種類按照彈道特征分類，彈道式導(dǎo)彈，飛航式導(dǎo)彈。按發(fā)射地點分類，地對空，地對地，空對空，地對地導(dǎo)彈。按導(dǎo)彈打擊的目標類型不同，反飛機導(dǎo)彈，反導(dǎo)彈導(dǎo)彈，反衛(wèi)星導(dǎo)彈，反艦導(dǎo)彈，反輻射導(dǎo)彈反坦克導(dǎo)彈及攻擊地面常規(guī)目標導(dǎo)彈。按作戰(zhàn)中的作用分類，戰(zhàn)略導(dǎo)彈，戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈。導(dǎo)彈的主要組成戰(zhàn)斗部系統(tǒng)，動力系統(tǒng)，制導(dǎo)系統(tǒng)，彈體結(jié)構(gòu)。發(fā)動機推力產(chǎn)生原力及推力公式推導(dǎo)導(dǎo)彈的飛行動力是發(fā)動機的推力，推力的主要部分是噴氣反作用力。米歇爾斯基公式：，其中，成為噴氣反作用力，表示推進劑的秒消耗量?；鸺硐胨俣裙交鸺睦硐胨俣裙剑R奧爾科夫斯基公式）比推力Is單位質(zhì)量流量的推進劑所產(chǎn)生的推力(m/s)（工程制單位為秒）比沖單位質(zhì)量推進劑所產(chǎn)生的沖量(m/s)總沖推力對工作時間的積累(kg·m/s)動力裝置的分類空氣噴氣發(fā)動機：是利用大氣層中的空氣與發(fā)動機所攜帶的燃燒劑燃燒產(chǎn)生高溫燃氣，因此，其只能在大氣層內(nèi)工作?；鸺l(fā)動機：是利用自身攜帶的氧化劑和燃燒劑燃燒產(chǎn)生高溫高壓氣體，它既能在大氣層內(nèi)工作，又能在大氣層外工作。組合發(fā)動機：指兩種或兩種以上不同類型發(fā)動機的組合。渦輪式火箭發(fā)動機工作原理進氣——壓氣機增壓（離心、軸流）——減速、升溫、升壓——混合燃油——霧化燃燒(高溫、高壓)——渦輪（單級、多級1000℃）——噴出（富氧，渦輪前溫度不能過高）——加力燃燒室——藥柱概念及其推力特性具有一定幾何形狀和尺寸的固體推進劑。安放于固體火箭發(fā)動機燃燒室中的藥柱，幾何形狀和尺寸的選擇與發(fā)動機的工作時間、燃燒室壓力和推力有關(guān)，同時也影響藥柱的結(jié)構(gòu)，完整性和發(fā)動機的質(zhì)量比（推進劑質(zhì)量與發(fā)動機總質(zhì)量之比）。液體火箭發(fā)動機與固體火箭發(fā)動機液體火箭發(fā)動機特點：a.結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單；b.推力穩(wěn)定、可調(diào)，時間可控；c.可隨意開關(guān)車；d.工作時間長；e.比沖高；f.服務(wù)復(fù)雜，存貯、運輸、加注、輸送（高壓，低溫）固體火箭發(fā)動機特點：a.點火容易，時間短，可短時工作（十分之幾秒），推力大b.結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可靠，長期（5-10年）貯存，快速發(fā)射c.機動性強，不用加注，附屬設(shè)少，轉(zhuǎn)移快——戰(zhàn)術(shù)、機動戰(zhàn)略導(dǎo)彈，90%為固體發(fā)動機。d.能量低，比沖小。e.推力終止技術(shù)復(fù)雜，但可在旋轉(zhuǎn)、失重狀態(tài)下工作。兩者比較：1.固體火箭發(fā)動機比液體火箭發(fā)動機的結(jié)構(gòu)和設(shè)計簡單。2.固體發(fā)動機的推力和工作時間受環(huán)境初溫影響較大，而液體發(fā)動機則不然。3.液體發(fā)動機可以隨意開/關(guān)車，而固體發(fā)動機是不可以的。4.一般來說，對于大推力、工作時間長的發(fā)動機，采用液體發(fā)動機比較有利，而對于工作時間短的發(fā)動機，多采用固體發(fā)動機。5.液體火箭推進劑的比沖一般比固體火箭推進劑的高。6.液體發(fā)動機的推力調(diào)節(jié)容易實現(xiàn)，而固體發(fā)動機推力調(diào)節(jié)較難。7.液體發(fā)動機的地面勤務(wù)處理要比固體發(fā)動機復(fù)雜的多.伯努利方程用氣體流動特性方程解釋拉瓦爾噴嘴原理氣體流動時，都服從公式。拉瓦爾噴嘴設(shè)計成兩頭大、中間細的形狀，是因為由上述公式可知：當時，，和異號，說明在亞音速流動時氣體流速隨橫截面積的減小而增大，即氣流收縮加速；當＞1時，＞，和同號，說明在超音速流動時氣體流速隨橫截面積的增大而增大，即氣流膨脹加速。激波、膨脹波激波是一種強烈的空氣壓縮波，當物體以超音速在空中飛行時，前方的空氣來不及讓開被突然壓縮形成堆積而形成的壓縮波。膨脹波是氣流以超音速流過某一物體表面，突遇一個向外的角度轉(zhuǎn)折時，流速會增大，溫度壓強降低，這就形成了一種的擾動，這種擾動稱為膨脹波。升力產(chǎn)生的條件升力：與氣流速度方向垂直的氣動力。條件：首先必須改變翼面相對于氣流的角度，造成上下翼面的流場不對稱產(chǎn)生壓差形成升力。阻力的產(chǎn)生及特點阻力：與氣流流速方向一致（與導(dǎo)彈運動方向相反）的氣動力。一般包括：摩擦阻力:由于空氣粘性在物體表面產(chǎn)生的切向力在運動方向的分力。壓差阻力:氣流流過彈翼時，由于空氣的粘性阻滯，在彈翼后緣面形成渦流區(qū)，壓強下降，造成彈翼翼面的前后緣出現(xiàn)壓力差而形成的阻力。波阻:超音速氣流流過翼面時，在前緣部分壓力上升，經(jīng)過膨脹波后壓力下降，綜合在翼剖面上，有一個向后的分力，就是波阻。誘導(dǎo)阻力:上下翼面的壓差使翼面的高壓氣流繞過翼尖形成渦流。翼尖渦流向下傾斜形成下洗氣流。下洗氣流使壓差氣動力偏離與速度垂直的方向，產(chǎn)生與氣流同向的分量。導(dǎo)彈常用坐標系定義及其轉(zhuǎn)化關(guān)系慣性參考系，彈體坐標系，彈道坐標系，速度坐標系。慣性參考系與彈體坐標系的轉(zhuǎn)換→=。導(dǎo)彈的機動性、穩(wěn)定性和操縱性機動性：導(dǎo)彈改變飛行速度大小和方向的能力。利用過載大小來評定導(dǎo)彈的機動性。飛行穩(wěn)定性：導(dǎo)彈在飛行中受到某種干擾，使其偏離了原來的飛行狀態(tài)，當干擾取消后，導(dǎo)彈能否恢復(fù)原來飛行狀態(tài)的能力。包括導(dǎo)彈控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和彈體自身穩(wěn)定性。（靜穩(wěn)定導(dǎo)彈：壓心在質(zhì)心之后的導(dǎo)彈）導(dǎo)彈的操縱性：舵面給出一個固定的偏轉(zhuǎn)角度，導(dǎo)彈產(chǎn)生法向加速度的大小的能力、改變這一過程的快慢；產(chǎn)生法向加速度后的超調(diào)量大小。導(dǎo)引規(guī)律導(dǎo)彈在追蹤目標的過程中，導(dǎo)彈和目標間的相對運動關(guān)系稱導(dǎo)引規(guī)律。三點法(重合法)使導(dǎo)彈始終保持在制導(dǎo)站與目標的連線上的引導(dǎo)方法純追蹤法保持導(dǎo)彈速度矢量時刻指向目標的引導(dǎo)方法前置角法使其速度矢量與目標視線間的夾角保持一個小的前置角平行接近法導(dǎo)彈在飛向目標的過程中，目標視線在空間始終保持平行比例導(dǎo)引法保持導(dǎo)彈速度矢量轉(zhuǎn)動的角速度與目標視線轉(zhuǎn)動的角速度成一定比例的引導(dǎo)方法三大指導(dǎo)體系及各自特點自主式制導(dǎo)：不需要從目標或制導(dǎo)站獲取信息，完全由彈上制導(dǎo)設(shè)備測量周圍環(huán)境的物理特性產(chǎn)生導(dǎo)引信號，使導(dǎo)彈沿預(yù)定彈道飛向目標的制導(dǎo)。遙控式制導(dǎo)：是由導(dǎo)彈以外的指揮站向?qū)棸l(fā)出引導(dǎo)信息，使導(dǎo)彈飛向目標的制導(dǎo)方式。自尋的制導(dǎo)：是由彈上設(shè)備直接感受目標輻射或反射的各種信號（聲、光、電、磁、熱等）而形成控制指令實現(xiàn)制導(dǎo)。復(fù)合制導(dǎo)：將三種基本類型的制導(dǎo)方式適當組合，形成一種新的制導(dǎo)體制。制導(dǎo)系統(tǒng)的組成及功能慣性制導(dǎo)慣性制導(dǎo)系統(tǒng)是指利用彈上的慣性元件（陀螺(定軸性，進動性)、加速度計），測量導(dǎo)彈相對于慣性空間的運動參數(shù)（如加速度等），并在給定運動的初始條件的基礎(chǔ)上，由制導(dǎo)計算機算出導(dǎo)彈的速度、位置等參數(shù)，并將算出的位置信息與方案計算機的預(yù)定值進行比較，形成引導(dǎo)指令，以導(dǎo)引導(dǎo)彈按預(yù)定彈道飛行。慣導(dǎo)系統(tǒng)的優(yōu)缺點1）抗干擾能力和隱蔽性強，可提供全球?qū)Ш侥芰Γ?）誤差隨時間累計增大，需要初始對準；地型匹配制導(dǎo)原理地球表面一般是起伏不平的，某個地方的地理位置，可用周圍的地形等高線確定，地形等高線匹配，就是將測得的地形剖面與存貯的地形剖面比較，用最佳匹配方法確定測得地形的地理位置。（利用地形等高線匹配來確定導(dǎo)彈的地理位置，并將導(dǎo)電引向預(yù)定取悅或目標的指導(dǎo)系統(tǒng)，稱為地形匹配制導(dǎo)）（預(yù)先用偵察衛(wèi)星或其它偵察手段，測繪出導(dǎo)彈預(yù)定飛行路線的地形高度數(shù)據(jù)并制成數(shù)字地圖，存貯在彈上制導(dǎo)系統(tǒng)中。導(dǎo)彈發(fā)射后，彈上測量裝置實際測得的地形數(shù)據(jù)與存貯在彈上的數(shù)字地圖進行比較，利用地形等高線匹配來確定導(dǎo)彈的地理位置，并將導(dǎo)彈引向預(yù)定區(qū)域或目標的制導(dǎo)。）遙控制導(dǎo)主要種類，自尋的制導(dǎo)主要種類遙控制導(dǎo)：波束制導(dǎo)和指令制導(dǎo)自尋的制導(dǎo):根據(jù)信號的來源可分為主動式、半主動式和被動式三種，根據(jù)信號的物理特征又可分為紅外、電視及雷達等自尋系統(tǒng)TVM(TrackViaMissile)制導(dǎo)利用導(dǎo)彈上的半主動導(dǎo)引頭測量導(dǎo)彈相對于目標的位置坐標及其變化率，并將測量結(jié)果及彈上其他運動參數(shù)通過下行傳輸通道傳送到地面的制導(dǎo)站，地面制導(dǎo)站計算機將地面制導(dǎo)站測量得到的目標與導(dǎo)彈運動信息及彈上下傳的信息進行處理和狀態(tài)估計，根據(jù)導(dǎo)引規(guī)律的要求形成控制指令，并通過上行傳輸通道，由地面的制導(dǎo)站傳送到彈上，控制導(dǎo)彈飛向目標。有翼導(dǎo)彈的主要受力構(gòu)件彈身結(jié)構(gòu)分為蒙皮骨架式，整體式和夾層式。蒙皮骨架彈身受力構(gòu)件為蒙皮和骨架，骨架有縱向骨架（包括梁河桁架）和橫向骨架。桁梁式彈身主要受力構(gòu)件是桁架。整體式由幾塊整體板件焊接而成，整體板件為主要受力構(gòu)件。彈翼的主要受力構(gòu)件：骨架、蒙頭、接頭戰(zhàn)斗部任務(wù)：選擇最有利的時機使目標喪失功能。系統(tǒng)包括戰(zhàn)斗部，引信和保險裝置三部分。戰(zhàn)斗部：彈的有效載荷，俗稱彈頭。其功能是利用裝藥的物理、化學(xué)、生物作用的釋放達到使目標失能、損毀的目。引信：預(yù)防提前，遲后起爆或不爆。保險裝置：防止地面勤務(wù)與剛剛發(fā)射時爆炸；自毀。常規(guī)戰(zhàn)斗部：爆破戰(zhàn)斗部、反裝甲戰(zhàn)斗部（聚能破甲戰(zhàn)斗部）、殺傷戰(zhàn)斗部、燃料空氣戰(zhàn)斗部、穿甲戰(zhàn)斗部聚能穿甲戰(zhàn)斗部：主要是利用炸藥爆炸時所產(chǎn)生的聚能流，去穿透較厚的鋼鐵裝甲或混凝土。將圓柱形炸藥的一端做成圓錐形（也有半球形或其他形狀的）的凹槽——聚能槽。當炸藥爆炸時，緊貼聚能槽部分的爆炸生成物，先沿著其法線方向飛出，然后在聚能槽的中心線上撞擊匯流，形成一股速度可達10000米航天大系統(tǒng)的組成發(fā)射場、運載器、航天器和地面站空間環(huán)境a.運載飛行環(huán)境：加速度越來越大，氣動熱升溫，級間分離，振動，沖擊，加速度：惡劣程度為地面環(huán)境的40-100倍b.溫度環(huán)境：太陽直射100-150℃，陰影中-100c.超真空：大于1000km時，P=10-9托（1大氣壓=760托）固體蒸發(fā)——升華，產(chǎn)生變形，裂紋效能下降。d.微重力（飛行器中的環(huán)境）：灰塵浮起，（雜質(zhì)）引起機械不靈，電路短路，液體晃動，不易輸送，質(zhì)心改變。e.熱傳遞：無對流：傳導(dǎo)，輻射——人工循環(huán)f.輻射：地球輻射帶、太陽輻射、宇宙射線，磁場影響——電子器件，芯片翻轉(zhuǎn)g.微流星和空間垃圾:微流星：d<1mm,m<1mg,v=10-70km/s——光學(xué)儀器，電池板。垃圾：失效飛行器，末級運載，排出物，空間武器產(chǎn)物——破壞結(jié)構(gòu)航天器的入軌方式滑行入軌，轉(zhuǎn)移軌道入軌，停泊軌道入軌中心引力場的兩大定律1質(zhì)點在中心力場中運動時，動量矩是守恒的2質(zhì)點在中心力場中運動時，能量是守恒的開普勒三定律第一定律：所有行星都以太陽為焦點的橢圓軌道上運行；第二定律：天體單位時間內(nèi)掃過的面積是常數(shù)；，第三定律：軌道的周長與軌道半長軸的二分之三次方成正比三個宇宙速度第一宇宙速度：忽略大氣阻力的情況下，一個物體沿地球表面飛行的速度。，第二宇宙速度：在地球表面上發(fā)射空間飛行器，使它脫離地球引力場所需要的最小速度。r=R,e=1,θ=0，第三宇宙速度：地球上發(fā)射一個空間飛行器，使它脫離太陽引力場所需要的最小速度。，軌道六根數(shù)確定軌道平面的位置軌道傾角I赤道面與軌道面之間的夾角升交點赤經(jīng)Ω從春分點到升交點之間的夾角確定軌道形狀半長軸a偏心率e確定軌道在軌道面內(nèi)的位置近地點角距ω軌道面上，從升交點矢徑到近地點矢徑的夾角確定衛(wèi)星在軌道上的位置真近點角θ近地點和衛(wèi)星所在位置矢徑之間的夾角軌道分類i=0°赤道軌道地球同步軌道衛(wèi)星0°＜i＜90°順行軌道多數(shù)衛(wèi)星利用地球自轉(zhuǎn)速度，從而節(jié)省發(fā)射需要的能量。i=90°極軌道地球資源衛(wèi)星、全球偵察衛(wèi)星i＞90°逆行軌道96°＜i＜180°太陽同步軌道星下點軌跡人造地球衛(wèi)星在地面的投影點（或衛(wèi)星和地心連線與地面的交點）稱星下點，用地理經(jīng)、緯度表示。衛(wèi)星運動和地球自轉(zhuǎn)使星下點在地球表面移動，形成星下點軌跡。在麥卡托投影地圖上，近地衛(wèi)星的星下點軌跡像一條正弦曲線。地球同步軌道衛(wèi)星的星下點軌跡是一條8字形的封閉曲線。靜止衛(wèi)星的星下點軌跡是一個點。不考慮軌道攝動，星下點軌跡所能達到的最南和最北的地理緯度數(shù)值等于軌道傾角值。軌道攝動的主要因素地球扁率攝動；大氣阻力攝動；月球引力攝動等。航天器主要坐標系定律地心慣性坐標系.軌道坐標系衛(wèi)星體坐標系角速度變換姿態(tài)動力學(xué)基本方程組用于姿態(tài)控制的動力學(xué)方程——歐拉方程姿態(tài)控制方法被動姿態(tài)控制：利用衛(wèi)星本身的動力特性和環(huán)境力矩來實現(xiàn)姿態(tài)控制，包括自旋穩(wěn)定和重力梯度穩(wěn)定。主動姿態(tài)控制：根據(jù)姿態(tài)偏差形成控制指令，產(chǎn)生控制力矩來實現(xiàn)姿態(tài)控制方法?？刂葡到y(tǒng)由姿態(tài)敏感器、控制器和執(zhí)行機構(gòu)組成。包括噴氣控制、飛輪控制、陀螺力矩器、磁力矩器。航天器的溫度控制種類被動溫度控制：依靠選取不同的溫控材料或涂層，組織航天器內(nèi)外熱交換過程，使航天器的溫度保持在允許的溫度范圍內(nèi)。溫度控制涂層、超熱導(dǎo)元件-熱管、超級隔熱材料-多層熱絕緣主動式溫度控：具有一定的溫度調(diào)節(jié)能力，可大大減少由于熱源變化引起的儀器設(shè)備溫度的波動。百葉窗、電加熱器百葉窗溫控系統(tǒng)：葉片、框架、動作室、動作器、底板組成，葉片涂有隔熱性良好的涂層，底板為高輻射率材料與儀器發(fā)熱部分相連。溫度正常時，葉片關(guān)閉，溫度高時，動作器（雙金屬片，硅油）動作，使葉片轉(zhuǎn)動，使底板暴露，放熱（效率0.07-0.82變化），溫度回到允許值時，葉片關(guān)閉。簡單可