第1章 力学基础
1.1 天体力学的发展过程
1.2 基本定律和一般定理
1.3 矢量导数关系
1.4 变质量力学基本原理
1.4.1 变质量质点系的基本方程
1.4.2 变质量质点系的质心运动方程
1.4.3 变质量质点系的绕质心转动方程
练习题
第2章 空间直角坐标系统及其转换
2.1 空间直角坐标系之间的转换矩阵
2.1.1 方向余弦阵
2.1.2 方向余弦阵的欧拉角表示法
2.2 常用的空间直角坐标系
2.2.1 地心惯性坐标系
2.2.2 地心坐标系
2.2.3 发射坐标系
2.2.4 发射惯性坐标系
2.2.5 平移坐标系
2.2.6 箭体坐标系
2.2.7 速度坐标系
2.2.8 两类轨道坐标系
2.2.9 测站坐标系
2.3 常用空间直角坐标系之间的转换
2.3.1 从地心惯性坐标系到地心坐标系的方向余弦阵
2.3.2 从地心坐标系到发射坐标系的方向余弦阵
2.3.3 从发射坐标系到箭体坐标系的方向余弦阵
2.3.4 从发射坐标系到速度坐标系的方向余弦阵
2.3.5 从速度坐标系到箭体坐标系的方向余弦阵
2.3.6 从发射惯性坐标系到发射坐标系的方向余弦阵
2.3.7 从地心坐标系到测站坐标系的方向余弦阵
2.3.8 欧拉角的联系方程
练习题
第3章 天球坐标系
3.1 天球与球面三角形
3.1.1 天球的概念及特性
3.1.2 球面三角形的定义及定理
3.1.3 简单球面三角形的基本性质
3.1.4 球面三角形的基本公式
3.1.5 两种特殊的球面三角形
3.2 常用的天球坐标系
3.2.1 天球坐标系的构成
3.2.2 天球上主要的圈和点
3.2.3 地平坐标系
3.2.4 时角坐标系
3.2.5 赤道坐标系
3.2.6 黄道坐标系
3.3 天球坐标系之间的转换
3.3.1 地平坐标系与时角坐标系之间的转换
3.3.2 赤道坐标系与时角坐标系之间的转换
3.3.3 黄道坐标系与赤道坐标系之间的转换
3.4 天球坐标系对应的空间坐标系
练习题
第4章 时间系统
4.1 时间计量系统的要求
4.2 天体的周日视运动
4.3 基于天体周日视运动的时间系统
4.3.1 恒星时
4.3.2 真太阳时和平太阳时
4.3.3 地方时、世界时和区时
4.4 轨道计算中常用的时间系统及其转换关系
4.4.1 格林威治恒星时
4.4.2 世界时UT
4.4.3 国际原子时TAI
4.4.4 协调世界时UTC
4.4.5 质心动力学时TDB
4.4.6 地球动力学时TDT
4.4.7 GPS时间GPST
4.4.8 北斗时BDT
4.4.9 各时间系统的换算关系
4.5 恒星年、回归年与儒略年
4.5.1 恒星年与回归年
4.5.2 儒略年与公历
4.5.3 儒略日
练习题
第5章 地球及其引力
5.1 地球的形状与地面点坐标
5.1.1 地球的形状
5.1.2 地面点坐标
5.2 地球的运动
5.3 引力位函数
5.3.1 引力位函数的概念
5.3.2 天体为均匀球壳时的引力位函数
5.3.3 天体为不规则球体时的引力位函数
5.3.4 地球引力位函数
5.4 引力
5.5 重力
练习题
第6章 推力、控制力与控制力矩
6.1 火箭发动机推力
6.1.1 火箭发动机的类型
6.1.2 发动机的推力
6.1.3 比冲
6.2 发动机的附加力矩
6.2.1 附加哥氏力矩
6.2.2 附加相对力矩
6.3 火箭姿态控制系统
6.3.1 火箭姿态角的测量
6.3.2 姿态控制方程
6.3.3 控制力和控制力矩
练习题
第7章 空气动力与空气动力矩
7.1 地球大气
7.1.1 大气结构
7.1.2 标准大气
7.2 空气动力
7.2.1 空气动力的一般表示形式
7.2.2 空气动力在不同坐标系中的表示形式
7.2.3 气动系数
7.3 空气动力矩
7.3.1 稳定力矩Mst
7.3.2 稳定力矩与质心和压心的关系
7.3.3 阻尼力矩Md
练习题
第8章 飞行器的主动段运动
8.1 弹道分段
8.2 地心惯性坐标中的动力学方程
8.2.1 质心动力学方程
8.2.2 绕质心转动的动力学方程
8.3 地面发射坐标系中的空间弹道方程
8.3.1 地面发射坐标系中的质心动力学方程
8.3.2 箭体坐标系中的绕质心动力学方程
8.3.3 运动学方程
8.3.4 控制方程
8.3.5 联系方程
8.3.6 附加方程
8.4 地面发射坐标系中的空间弹道计算方程
8.4.1 假设条件
8.4.2 空间弹道计算方程
8.4.3 用视加速度表示的质心动力学方程
8.4.4 弹道参数计算
8.5 速度坐标系中的空间弹道计算方程
8.5.1 速度坐标系中的质心动力学方程
8.5.2 半速度坐标系中的质心动力学方程
8.5.3 速度坐标系中的空间弹道方程
8.5.4 速度坐标系中的空间弹道计算方程
8.6 主动段运动特性分析
8.6.1 用于方案论证阶段的简化纵向运动方程
8.6.2 切向运动特性分析
8.6.3 主动段转弯过程
练习题
第9章 二体运动
9.1 N体问题及其初积分
9.1.1 N体问题的运动方程
9.1.2 N体问题的初积分
9.2 二体问题的一般解
9.2.1 二体问题的基本方程
9.2.2 二体问题的一般解
9.2.3 天体在轨道上的速度
9.2.4 二体系统的动能
9.2.5 有心力运动
9.3 二体运动的一般特性
9.3.1 速度图
9.3.2 3种圆锥曲线轨道的特点
9.4 位置与时间之间的关系
9.4.1 圆轨道
9.4.2 椭圆轨道
9.4.3 抛物线轨道
9.4.4 双曲线轨道
9.5 圆型限制性三体问题
9.5.1 限制性问题的提出
9.5.2 基本运动方程
9.5.3 平动点与晕轨道
9.5.4 雅克比积分与零速度面
练习题
第10章 飞行器自由段弹道特性
10.1 飞行器自由段弹道方程
10.2 关机点参数与弹道的关系
10.2.1 e, p与主动段关机点参数之间的关系
10.2.2 圆锥曲线形状与主动段关机点参数之间的关系
10.2.3 椭圆的几何参数与主动段关机点参数之间的关系
10.2.4 成为人造地球卫星或导弹的条件
10.3 飞行时间的计算
10.3.1 主动段关机点参数与自由段运动参数之间的关系
10.3.2 主动段关机点参数与被动段飞行时间之间的关系
10.3.3 飞行时间偏差分析
10.4 射程计算与落点误差
10.4.1 被动段射程的计算
10.4.2 自由段射程的计算
10.4.3 已知主动段关机点参数求最大被动段射程
10.4.4 已知被动段射程求最佳速度倾角和最小能量参数
10.4.5 落点偏差分析
练习题
第11章 飞行器的轨道运动及特性
11.1 轨道要素
11.2 轨道要素与位置速度的转换关系
11.2.1 由轨道要素求位置速度
11.2.2 由位置速度求轨道要素
11.3 星下点轨迹
11.3.1 无旋地球上的星下点轨迹
11.3.2 旋转地球上的星下点轨迹
11.3.3 考虑摄动影响时的星下点轨迹
11.4 卫星轨道分类
11.4.1 按照轨道形状分类
11.4.2 按照轨道倾角分类
11.4.3 按照轨道高度分类
11.5 常用轨道类型
11.5.1 回归与准回归轨道
11.5.2 地球同步轨道与地球静止轨道
11.5.3 太阳同步轨道
11.5.4 冻结轨道与闪电轨道
11.5.5 伴随轨道
练习题
第12章 轨道摄动
12.1 摄动的定义
12.2 密切轨道与摄动方程
12.2.1 密切轨道
12.2.2 拉格朗日摄动方程
12.2.3 高斯摄动方程
12.3 地球非球形摄动
12.3.1 摄动模型
12.3.2 摄动影响分析
12.4 大气阻力摄动
12.4.1 静止大气的摄动影响
12.4.2 旋转大气的摄动影响
12.5 三体引力摄动
12.6 太阳光压摄动
练习题
第13章 轨道机动
13.1 轨道机动的含义
13.1.1 轨道机动的定义和作用
13.1.2 轨道机动系统
13.1.3 轨道机动的分类
13.2 轨道调整
13.2.1 小推力作用下轨道要素的变化
13.2.2 轨道周期的调整
13.2.3 半长轴和偏心率的调整
13.2.4 升交点赤经和轨道倾角的调整
13.2.5 轨道要素调整的特殊点
13.3 轨道改变
13.3.1 共轨道面改变
13.3.2 轨道面改变
13.3.3 一般非共面轨道改变
13.4 轨道转移
13.4.1 共面圆轨道的两冲量最优转移
13.4.2 共面圆轨道的三冲量转移
13.4.3 共面椭圆轨道之间的转移
13.4.4 非共面圆轨道之间的转移
13.4.5 调相机动
13.5 轨道拦截
13.5.1 最小能量拦截轨道
13.5.2 固定时间拦截轨道
练习题
第14章 飞行器的返回与再入
14.1 返回轨道
14.1.1 返回轨道的分段
14.1.2 返回轨道的类型
14.2 再入段运动
14.2.1 再入段的一般运动方程
14.2.2 简化的再入段运动方程
14.2.3 弹道式轨道再入段运动
14.2.4 升力式轨道再入段运动
14.3 着陆段运动
14.3.1 着陆段运动方程
14.3.2 对返回着陆及回收区的一般要求
练习题
附录A 常用参数
附录B 常用术语英汉对照表
附录C 坐标系间的四元数表示法
C.1 四元数的定义
C.2 四元数的运算法则
C.3 四元数的主要性质
C.4 用四元数旋转变换表示空间定点旋转
C.5 四元数变换表示坐标变换
附录D 开普勒方程的几种求解方法
D.1 图解法
D.2 叠代法
D.3 级数展开法
参考文献