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内容简介

《航天器气动力辅助变轨动力学与最优控制》是一部全面、系统、深入的理论与应用专著，论述了气动共面、异面和推力协同变轨，气动拦截与交会，气动引力转弯，变气动外形飞行、着陆与返回，以及这些轨道转移在给定约束条件下，如燃料消耗、热流、过载、动压和飞行高度降等，最优轨道设计和其控制策略。

目录

上篇 最优气动力辅助变轨

第1章 绪论

1．1 航天技术发展与气动力辅助变轨飞行器

1．2 气动力辅助变轨及其研究进展

1．2．1 最优大气辅助变轨理论简述

1．2．2 最优大气辅助变轨研究的进展

1．3 有限推力变轨及其研究进展

1．4 轨道优化理论与最优控制的研究进展

1．4．1 从古典变分到现代最优控制理论

1．4．2 最优变轨的制导方法研究

1．5 本书的主要研究内容



第2章 最优化理论及其求解方法

2．1 最优问题的提法

2．1．1 最优控制问题的数学描述

2．1．2 拉格朗日、迈耶、博尔扎和切比雪夫问题

2．1．3 最优解的存在性

2．2 变分法和最优控制问题的间接求解方法

2．2．1 最优控制问题中的变分法

2．2．2 间接法中的D型拉格朗日函数

2．2．3 间接法中P型拉格朗日函数

2．2．4 庞特里亚金极大值原理和两点边值问题的数值解

2．3 极值弧

2．3．1 正常弧

2．3．2 奇异弧

2．3．3 连接条件

2．4 直接解法



第3章 飞行器运动方程

3．1 大气中飞行器运动方程

3．1．1 坐标及其坐标变换

3．1．2 大气层内的运动微分方程

3．1．3 地球(行星)大气旋转对飞行器运动的影响

3．2 大气飞行中飞行器的纵向运动方程和侧向运动方程

3．3 修正Chapman变量表示的运动方程及其改进方程

3．3．1 修正Chapman变量表示的运动方程

3．3．2 计及行星旋转大气的精确运动方程

3．3．3 四参数变分方程――精确运动方程的优化解

3．4 太阳系内飞行器航行的运动方程

3．4．1 在星际航行的运动方程

3．4．2 航天器在太阳坐标系与在行星坐标系运动参数之间转换

3．4．3 行星大气层内飞行运动方程

3．5 运动方程的简化式



第4章 优化变轨的性能指标和参数分析

4．1 空间飞行任务的低成本问题

4．1．1 轨道转移飞行

4．1．2 星际航行飞行

4．1．3 协同机动(Synergetic Maneuver)飞行

4．2 优化弹道的性能指标

4．2．1 性能指标

4．2．2 组合性能指标

4．3 气动辅助变轨的参数分析

4．3．1 升阻比对变轨性能的影响

4．3．2 弹道系数对变轨性能的影响

4．3．3 大气参数对变轨性能的影响

4．3．4 近地点高度对变轨性能的影响

4．3．5 最大升力系数对变轨性能的影响



第5章 燃料最省气动力辅助平面变轨

5．1 大气辅助平面变轨问题

5．2 最优大气飞行

5．3 边界条件分析

5．4 控制约束问题的简化

5．5 数值算例及分析



第6章 燃料最省气动力辅助异面变轨

6．1 大气辅助异面优化变轨

6．2 边界条件分析

6．2．1 大气飞行段倾角变化量固定

6．2．2 大气飞行段倾角变化量最优

……

第7章 热流限制下的最优气动力辅助变轨

第8章 过载限制下的最优气动力辅助变轨

第9章 气动辅助变轨中的推理协同控制

第10章 气动力辅助空间拦截和交会

第11章 基于气动辅助变轨的变气动外形飞行器

第12章 星际航行中气动力辅助变轨

第13章 气动力辅助变轨的控制

附录 13．A

附录 13．B



下篇 大气层外最优变轨

第14章 最省燃料共面轨道有限推力变轨

第15章 空间异面多次变轨

参考文献

附录A 地球和大气模型

附录B 飞行器气动模型

附录C 轨道参数与运动参数之间的关系（量纲）

前言/序言

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