“航天器飞行力学”A考题1答案

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1、参考答案（试卷A-2008）一、名词解释（20分，每题2分）ptδmt&g0δ1、比冲：发动机在无限小时间间隔δt内产生的冲量与该段时间间隔内消耗的推进剂重量之PtδPP==SPmtm&&ggδg比，即00，式中0为海平面标准重力加速度。2、过载：把火箭飞行中除重力以外作用在火箭上的所有其他外力称作过载。3、二体问题：在卫星轨道的分析问题中，常假定卫星在地球中心引力场中运动，忽略其他各种摄动力的因素（如地球形状非球形、密度分布不均匀引起的摄动力和太阳、月球的引力等）。这种卫星轨道称为二体轨道，分析这种轨道的特性称为二体问题。4、轨道摄动：航

2、天器的实际运动相对于理想轨道（即Kepler轨道）运动的偏差称为轨道摄动。5、星下点轨迹：星下点轨迹是卫星星下点在地球表面通过的路径，是卫星轨道运动和地球自转运动的合成。oo6、临界轨道：倾角为i=63.43（或i=116.57，称为临界倾角，此类轨道称为临界轨道。o7、顺行轨道：如轨道倾角i<90，则Ω&<0，为西进轨道，又称为顺行轨道。8、轨道转移：航天器为了从初（始）轨道转移到终（止）轨道而进行的可控制运动称为轨道转移机动或简称轨道转移。Θ

3、

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8、Θ≤Θ≤Θ9、再入走廊：为了实现正常再入，再入角e应满足下式：eeminemax，称

9、这个范围为再入走廊；再入走廊定义为导向予定着陆目标的“管子”。在此“管子”内，再入航天器满足所有的限制，如过载限制、热流限制、动压限制等。oxox10、总攻角：定义总攻角为速度轴1v与飞行器纵轴11之夹角。二、简述（20分，每题4分）1、直接反作用原理物体产生运动状态的变化，除外界作用力外，还可通过物体本身向所需运动反方向喷射物质而获得加速度，这称为直接反作用原理。2、刚化原理（关于变质量物体质心运动方程和绕质心转动方程的描述）在一般情况下，任意一个变质量系统在瞬时的质心运动方程和绕质心转动方程，能用如下这样一个刚体t的相应方程来表示，这个

10、刚体的质量等于系统在瞬时的质量，而它受的力除了真实的外力和力矩外，还要加t两个附加力和两个附加力矩，即附加哥氏力、附加相对力和附加哥氏力矩、附加相对力矩。3、瞬时平衡假设火箭绕质心转动方程是反映火箭飞行过程中的力矩平衡过程。对姿态稳定的火箭，这一动态过程进行得很快，以至对于火箭质心运动不发生什么影响。因此在研究火箭质心运动时，可不考虑动态过程，即将绕质心运动方程中与姿态角速度和角加速度有关项予以忽略，称为“瞬时平衡”假设。4、开普勒三大定律1第一定律：各行星的轨道均为椭圆，太阳位于该椭圆的一个焦点上。第二定律：行星与太阳的连线在相等时间内扫

11、过的面积相等。第三定律：行星轨道周期的平方与行星至太阳平均距离的三次方成正比。三、简答题（40分，平均每题5分）1、火箭产生控制力和控制力矩的方式有那些？写出各自的控制力和控制力矩计算公式。执行机构是根据要求的偏转角提供火箭控制力和控制力矩以改变火箭的飞行状态。控制力和控制力矩取决于执行机构的类型和在火箭上的配置方式。一股来说，火箭执行机构有燃气舵、摇摆发动机、空气舵等。对远程火箭而言，多采用前两种执行机构。δYC=2qSRδ′δ燃气流作用在燃气舵上的力可表示为，阻力：X=4CqS，升力：11cyjjjϕϕ，侧11cxjjjδ12力：Z=

12、−2CqSδ−R′δ，其中，q=ρv为燃气动压头，ρ为燃气流的气体密度，v为燃气11cyjjjψψjjjjj2δ流速度，S为燃气舵气参考面积，R′=2Y为一对流气舵的升力梯度。j1c燃气舵所提供的俯仰、偏航、滚动控制力矩依次为MR=−−′()xxδ，MR=−′()x−xδ，zc1cgϕyc1cgψM=−42Yr⋅=−Rr′δ，其中x−x为燃气舵压心到重心的距离，即为控制力矩的力臂。通常燃气舵xc11cjccγcgδδδM=−2Rr′的压心取为舵的铰链轴位置；为舵的压心到纵轴rx的距离。记M==MR−−′()xx，x1ccc1zc11ycc

13、gδδδ分别称为俯仰、偏航和滚动力矩梯度，也可写为MM=δ，MM=δ，MM=δ。zc11zcϕyc11zcψxc11xcγ摇摆发动机控制力和控制力矩用类似的方式写出。2、在什么条件下，一般空间弹道方程可以分解成纵向运动方程和侧向运动方程？在新型号火箭的初步设计阶段，由于各分系统参数未定，因而只需进行弹道的粗略计算。为此，对上述空间弹道方程作一些简化假设：（1）地球视为一均质圆球，忽略地球扁率及g的影响。此时引力g沿矢径的rφfM反向，且服从平方反比定律。即gg′==−,0g=rr2ωer（2）由于工程设计人员在初步设计阶段只关心平均状态下的

14、参数，故通常忽略地球旋转的影响，认为ω=0。显然，平移坐标系与发射坐标系始终重合。e（3）忽略由于火箭内部介质相对于弹体流动所引起的附加哥氏力和全部附加力矩。（4）认为在控制系统