基本信息
書名:國之重器齣版工程 載人航天器技術
定價:168.00元
作者:楊宏
齣版社:北京理工大學齣版社
齣版日期:2018-05-01
ISBN:9787568256278
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頁碼:
版次:1
裝幀:平裝-膠訂
開本:16開
商品重量:0.4kg
編輯推薦
1.展現瞭我國空間科學技術的眾多原創性科研成果。2.反映“互聯網 ”與航天技術的融閤發展。3.體現我國空間探索和空間應用的科技創新能力。4.叢書由葉培建院士領銜,孫傢棟、閔桂榮、王希季三位院士聯袂推薦。5.力圖為研究和設計的人員提供新的設計思路和方法。
內容提要
本書在我國載人航天工程實踐的基礎上,對載人航天器技術體係進行提煉與整理,從理論與工程相結閤的視角總結歸納載人航天器工程研製經驗。內容包括載人飛船、貨運飛船、空間實驗室、空間站、載人月球和火星探測航天器6類載人航天器的總體設計技術,以及載人交會對接、載人再入返迴等10項載人航天器專項技術。另外,還對可重復使用技術、受控生保技術等載人航天器新技術探索情況進行瞭闡述。本書可作為高等院校宇航學院相關專業學生的教學參考書,也可供從事宇航工程、航天器總體設計及有關專業的科技人員參考。
目錄
第 1章緒論001
1.1國外載人航天工程發展簡介002
1.2我國載人航天工程發展曆程004
1.3我國載人航天器技術體係006
第 2章載人飛船總體技術008
2.1總體設計概述009
2.1.1總體設計原則009
2.1.2總體設計任務011
2.2承載與密封係統012
2.2.1艙體結構012
2.2.2密封設計013
2.2.3艙間連接與分離設計013
2.3製導、導航與控製係統015
2.3.1任務及組成015
2.3.2工作模式018
2.4能源管理係統023
2.4.1平颱能源係統023
2.4.2火工控製能源係統024
2.4.3接地設計025
2.5信息管理係統026
2.5.1數據管理子係統026
2.5.2顯示子係統027
2.5.3圖像子係統028
2.5.4話音子係統028
2.5.5天地通信子係統028
2.5.6交會對接通信子係統028
2.6環境控製與生命保障係統029
2.6.1功能及組成030
2.6.2供氣調壓技術032
2.6.3通風淨化技術032
2.6.4溫濕度控製技術033
2.6.5廢物收集處理技術034
2.6.6水管理技術035
2.6.7壓力應急及艙內航天服技術036
2.6.8密封艙防火滅火技術036
2.6.9測量控製技術037
2.6.10航天員居住設施037
2.7熱控係統038
2.7.1載人飛船的熱環境038
2.7.2載人飛船熱控係統組成040
2.7.3被動熱控子係統041
2.7.4流體迴路子係統044
2.7.5主動熱控子係統045
2.7.6地麵調溫子係統047
2.8迴收著陸係統049
2.8.1係統任務049
2.8.2係統功能及工作特點049
2.8.3減速功能設計050
2.8.4著陸緩衝功能設計050
2.8.5標位功能設計051
2.9人機交互係統053
2.9.1人機交互技術053
2.9.2載人航天器人機交互係統054
2.9.3顯示信息界麵055
2.9.4人機控製界麵055
2.9.5越限報警通報056
參考文獻057
第3章貨運飛船總體技術058
3.1概述059
3.2國外貨運飛船發展曆程060
3.2.1俄羅斯貨運飛船061
3.2.2歐洲貨運飛船063
3.2.3日本貨運飛船064
3.2.4美國貨運係統065
3.2.5國外貨運飛船發展啓示067
3.3“天舟”貨運飛船設計技術069
3.3.1係統設計069
3.3.2功能組成071
3.3.3飛行方案071
3.4承載與密封係統074
3.4.1貨物艙結構075
3.4.2推進艙結構078
3.4.3艙段連接080
3.4.4密封設計080
3.5能源與供配電係統081
3.5.1電源係統081
3.5.2配電係統082
3.6姿態與軌道控製係統085
3.6.1發動機配置與使用模式085
3.6.2姿態確定086
3.6.3姿態控製088
3.6.4軌道控製089
3.7熱管理係統091
3.7.1被動熱控設計092
3.7.2主動熱控設計093
3.8信息傳輸與管理係統095
3.8.1天地測控通信096
3.8.2綜閤電子信息管理097
3.8.3天地一體化網絡通信098
3.9載人環境控製係統101
3.9.1環境監測101
3.9.2艙壓控製102
3.9.3濕度控製102
3.9.4溫度和風速控製103
3.9.5有害氣體控製103
3.9.6微生物控製103
3.9.7輻射控製103
3.9.8噪聲控製104
3.10貨物運輸與保障106
3.10.1貨物裝載上行107
3.10.2在軌貨物轉移及廢棄物裝載112
3.10.3貨物信息管理113
參考文獻115
第4章空間實驗室係統設計技術117
4.1概述118
4.1.1空間實驗室概念118
4.1.2國際空間實驗室的發展120
4.1.3我國空間實驗室的建設123
4.2任務分析125
4.3承載與密封係統127
4.3.1艙體承載係統與構型127
4.3.2布局區域規劃129
4.3.3艙段連接129
4.3.4密封設計129
4.4姿態與軌道控製係統131
4.4.1姿態與軌道控製係統概述131
4.4.2姿態確定與控製132
4.4.3軌道控製135
4.5信息傳輸與控製係統136
4.5.1信息管理需求136
4.5.2信息係統137
4.6能源與供配電係統142
4.6.1供電係統143
4.6.2配電係統145
4.7熱環境控製係統147
4.7.1熱環境控製係統組成148
4.7.2通風係統148
4.7.3流體迴路係統149
4.7.4主動電加熱150
4.7.5被動熱控製151
4.8載人環境控製係統152
4.8.1艙壓控製係統152
4.8.2淨化通風係統153
4.8.3大氣溫濕度控製係統154
4.8.4人區風速控製係統155
4.8.5噪聲控製155
4.9駐留支持係統156
4.9.1適居性156
4.9.2在軌工作160
4.9.3在軌生活162
4.9.4在軌健康163
4.10推進劑在軌補加係統164
4.10.1補加係統原理164
4.10.2補加係統組成164
4.10.3補加工作流程165
參考文獻167
第5章空間站係統設計技術168
5.1概述169
5.1.1空間站的發展曆程169
5.1.2空間站的用途173
5.1.3我國空間站發展規劃174
5.2空間站任務特點175
5.2.1在軌穩定載人飛行175
5.2.2組裝與建造176
5.2.3維護與維修177
5.2.4空間科學與技術應用177
5.3構型與布局設計179
5.3.1構型與布局任務179
5.3.2構型設計180
5.3.3布局設計186
5.4控製與推進係統189
5.4.1控製與推進係統簡介189
5.4.2“和平號”空間站控製與推進係統190
5.4.3國際空間站控製與推進係統192
5.4.4控製與推進係統架構194
5.5組裝建造係統197
5.5.1組裝建造係統簡介197
5.5.2“和平號”空間站組裝建造198
5.5.3國際空間站組裝建造200
5.5.4艙體轉位技術202
5.6信息管理係統206
5.6.1信息管理係統簡介206
5.6.2國際空間站信息管理係統207
5.6.3信息管理係統架構210
5.7能源係統213
5.7.1能源係統簡介213
5.7.2國際空間站能源係統213
5.7.3空間站能源係統設計217
5.8熱管理係統219
5.8.1熱管理係統簡介219
5.8.2熱量收集技術219
5.8.3熱量傳輸技術220
5.8.4空間站熱管理係統架構222
5.9載人環境係統224
5.9.1載人環境係統簡介224
5.9.2艙壓控製技術226
5.9.3溫濕度控製技術227
5.9.4有害氣體淨化技術228
5.9.5通場控製技術230
5.10應用保障係統232
5.10.1應用保障係統簡介232
5.10.2應用保障係統架構233
5.11航天員保障係統238
5.11.1航天員保障係統簡介238
5.11.2心理保障技術239
5.11.3醫監醫保保障技術242
5.11.4休息娛樂保障技術243
5.12運營管理係統246
5.12.1空間站運營管理係統簡介246
5.12.2空間站在軌健康管理技術247
5.12.3空間站乘組駐留與輪換技術249
5.12.4空間站貨運與補給技術250
參考文獻252
第6章載人月球及火星探測技術254
6.1載人月球探測256
6.1.1任務與功能分析256
6.1.2載人登月飛船264
6.1.3載人月麵著陸器269
6.1.4月球軌道空間站274
6.1.5月球基地278
6.2載人火星探測290
6.2.1載人火星基地295
6.2.2關鍵技術分析298
6.3載人深空探測國際閤作探討303
參考文獻305
第7章載人交會對接技術307
7.1概述308
7.1.1交會對接技術分類308
7.1.2交會對接係統組成310
7.1.3交會對接技術發展曆史與現狀311
7.1.4交會對接技術發展趨勢322
7.2交會對接發射窗口323
7.2.1發射窗口約束條件323
7.2.2發射窗口設計325
7.3交會對接飛行軌道327
7.3.1目標飛行器軌道設計327
7.3.2追蹤飛行器軌道設計328
7.4交會對接相對導航、製導與控製技術330
7.4.1交會對接相對導航330
7.4.2自主控製段製導與控製330
7.4.3撤離段製導與控製331
7.4.4避撞安全方案設計331
7.4.5手動控製交會對接332
7.5對接機構技術333
7.5.1對接機構的組成333
7.5.2對接機構分類334
參考文獻336
第8章載人再入返迴技術338
8.1地球大氣層再入方式341
8.1.1彈道式再入341
8.1.2彈道升力式再入(半彈道式)342
8.1.3升力式再入342
8.2氣動外形設計345
8.2.1氣動外形技術特點345
8.2.2國外典型氣動外形設計347
8.3熱防護結構設計349
8.3.1防熱結構設計過程351
8.3.2國外熱防護結構設計352
8.4製導、導航與控製356
8.4.1製導、導航與控製簡介356
8.4.2製導方法及分類357
8.5黑障通信359
8.5.1黑障機理研究359
8.5.2減輕黑障的技術途徑361
8.6地麵試驗驗證技術369
8.6.1風洞試驗技術簡介369
8.6.2高超聲速風洞介紹369
8.7技術發展趨勢373
參考文獻374
第9章載人著陸迴收技術375
9.1著陸迴收過程377
9.1.1氣動減速377
9.1.2著陸/著水緩衝378
9.1.3標位裝置379
9.2“神舟”載人飛船著陸迴收係統設計381
9.2.1“神舟”載人飛船著陸迴收工作特點和設計原則381
9.2.2飛船著陸迴收係統的組成382
9.2.3飛船著陸迴收係統的工作程序383
9.2.4備份降落傘裝置383
9.2.5飛船著陸時反推發動機的工作方式383
9.3國外典型著陸迴收技術概況分析385
9.3.1國外典型著陸迴收技術概況385
9.3.2典型著陸迴收設計方案比較分析390
9.4大型群傘技術398
9.4.1傘衣麵積399
9.4.2多級開傘措施399
9.4.3降落傘的打開方式400
9.4.4多傘同步充氣技術401
9.4.5群傘減速係統仿真技術403
9.5可控翼傘技術404
9.5.1大型翼傘的收口、包裝技術404
9.5.2翼傘結構設計及載荷分析的仿真技術405
9.5.3伺服控製技術405
9.5.4歸航飛行動力學仿真技術405
9.5.5歸航路徑控製技術405
9.5.6逆風著陸技術405
9.5.7雀降技術406
9.6大載重緩衝氣囊技術407
9.6.1氣囊充氣展開過程研究407
9.6.2緩衝過程數值仿真技術407
9.6.3著陸緩衝過程控製技術408
9.7著陸支撐機構技術409
9.7.1著陸支撐機構輕質化技術409
9.7.2著陸支撐機構減震技術409
9.7.3著陸支撐機構展開技術410
9.7.4著陸支撐機構熱防護技術410
9.8水上濺落迴收技術411
9.9著陸迴收大型試驗技術412
9.9.1空投試驗技術412
9.9.2大型地麵試驗技術413
9.10技術發展趨勢414
參考文獻416
第 10章應急救生技術417
10.1應急救生技術概述418
10.2發射段大氣層內救生軌道設計422
10.2.1“阿波羅”飛船的救生軌道設計422
10.2.2“神舟”載人飛船待發段及發射段的應急救生425
10.2.3零高度逃逸指標分析426
10.3發射段大氣層外救生軌道設計429
10.4運行段應急救生方案431
10.4.1運行段應急返迴著陸區431
10.4.2著陸場的氣象保障431
10.4.3提前或推遲返迴方案432
10.4.4彈道式再入返迴方案432
10.4.5自主應急返迴方案433
10.4.6手控半自動返迴方案434
10.5自逃逸方案介紹435
10.5.1逃逸係統構型436
10.5.2中止和飛行的工作程序436
10.5.3逃逸係統方案437
10.5.4返迴艙自逃逸方案比較分析439
10.6應急救生方案驗證441
10.6.1零高度逃逸救生飛行試驗441
10.6.2逃逸救生仿真試驗441
參考文獻443
第 11章推進劑在軌補加技術444
11.1在軌補加技術的概念和內涵445
11.2補加技術發展概況446
11.2.1俄羅斯446
11.2.2美國449
11.2.3加拿大453
11.2.4日本454
11.2.5中國455
11.3在軌補加技術的分類457
11.3.1直接加注方式457
11.3.2推進模塊更換方式459
11.4在軌補加技術的基本原理461
11.5在軌補加係統的組成和基本方案463
11.5.1補加係統配置463
11.5.2補加係統方案464
11.5.3補加流程466
11.5.4補加飛控實施468
11.6補加地麵驗證470
11.6.1地麵試驗分類470
11.6.2係統級試驗工作要點471
參考文獻473
第 12章組閤體管理與控製技術474
12.1概述475
12.2組閤體管理與控製技術原理476
12.2.1組閤體姿態軌道控製技術476
12.2.2組閤體載人環境控製技術477
12.2.3組閤體能源管理技術477
12.2.4組閤體信息管理技術478
12.3組閤體管理與控製技術驗證479
12.3.1地麵驗證技術479
12.3.2在軌驗證482
參考文獻485
第 13章載人航天器維修性技術486
13.1概述487
13.1.1維修性概念487
13.1.2維修性設計的必要性487
13.1.3載人航天器在軌維修的特點488
13.1.4維修性設計與係統設計的關係488
13.1.5維修性與可靠性的關係490
13.1.6維修性與安全性的關係490
13.2工程研製各階段維修性工作491
13.3維修性要求493
13.3.1維修性定性要求493
13.3.2維修性定量要求494
13.3.3確定維修性要求的過程495
13.4維修性模型496
13.5維修性分配498
13.6維修性預計499
13.7維修性分析500
13.8維修性設計505
13.8.1維修性設計原則505
13.8.2識彆維修需求505
13.8.3製定維修策略507
13.8.4ORU確定方法508
13.8.5標準化、通用化、模塊化設計508
13.8.6供電和信息隔離設計510
13.8.7可維修接口設計510
13.8.8設備更換和維修後的標定511
13.8.9不工作狀態(在軌儲存備件和備份)的維修性設計511
13.8.10維修工具設計512
13.8.11維修工作模式設計515
13.9維修性驗證517
13.9.1虛擬仿真驗證517
13.9.2地麵模擬試驗驗證519
13.9.3在軌飛行驗證520
13.10維修性信息521
13.11國際空間站維修性522
13.12維修案例524
參考文獻527
第 14章空間機械臂應用技術528
14.1空間機械臂應用簡介529
14.1.1空間機械臂發展曆史529
14.1.2機械臂應用現狀530
14.2空間機械臂應用設計基礎538
14.2.1機械臂運動學538
14.2.2機械臂動力學539
14.2.3感知與控製技術540
14.2.4空間環境適應技術543
14.2.5天地協同控製與示教技術544
14.3空間機械臂應用設計與驗證546
14.3.1空間機械臂應用任務546
14.3.2空間機械臂應用設計約束548
14.3.3機械臂應用設計要素551
14.3.4空間機械臂應用係統構成552
14.3.5機械臂操作控製模式設計556
14.3.6空間機械臂應用驗證558
14.4空間機械臂典型應用案例559
14.5空間機械臂應用技術發展展望562
參考文獻563
第 15章載人環境控製與生命保障技術565
15.1環境控製與生命保障技術範疇566
15.2環境控製與生命保障技術簡述569
15.2.1供氣調壓技術569
15.2.2通場控製技術570
15.2.3大氣溫濕度控製技術570
15.2.4大氣淨化技術570
15.2.5水管理技術571
15.2.6大小便收集技術571
15.2.7火災監測與滅火技術571
15.2.8微生物控製技術571
15.2.9輻射防護技術572
15.2.10噪聲防護技術572
15.2.11廢棄物管理技術572
15.2.12齣艙活動環境控製技術572
15.3中短期駐留載人航天器環境控製與生命保障技術573
15.3.1中短期駐留載人航天器環控生保係統組成573
15.3.2供氣調壓574
15.3.3通場575
15.3.4空氣成分576
15.3.5溫濕度578
15.3.6水管理579
15.3.7煙火監測及滅火580
15.3.8廢棄物580
15.3.9微生物582
15.3.10齣艙活動環境支持與生命保障技術583
15.4長期駐留載人航天器環境控製與生命保障技術587
15.4.1長期駐留載人航天器的特點587
15.4.2長期駐留載人航天器環控生保技術588
15.5載人環境控製與生命保障係統地麵驗證技術599
15.5.1單項環境功能驗證試驗599
15.5.2載人環境係統試驗600
15.6未來環境控製與生命保障技術展望603
參考文獻604
第 16章齣艙活動技術605
16.1齣艙活動技術概述606
16.1.1齣艙活動任務607
16.1.2齣艙功能設計概述613
16.2氣閘艙係統設計614
16.2.1氣閘艙係統設計要素614
16.2.2氣閘艙空間、布局設計615
16.2.3泄復壓係統設計615
16.3艙外服支持接口設計要素618
16.4艙外活動支持方式與設施設計620
16.4.1設計要素620
16.4.2艙外活動支持方式與設施設計621
16.5艙外活動艙載支持係統624
16.5.1設計要素624
16.5.2視頻監視係統設計625
16.5.3通信係統設計625
16.5.4照明係統設計625
16.6齣艙活動程序設計626
16.6.1齣艙前準備階段626
16.6.2齣艙過閘階段628
16.6.3艙外活動階段628
16.6.4返迴過閘階段628
16.6.5返迴狀態恢復階段628
16.7齣艙活動安全性設計629
16.8齣艙活動技術的掌握630
16.8.1仿真分析630
16.8.2水槽訓練631
16.8.3在軌訓練632
參考文獻633
第 17章載人航天新技術探索634
17.1可重復使用技術635
17.1.1可重復使用技術發展概況635
17.1.2可重復使用關鍵技術636
17.2在軌貨物下行技術639
17.2.1半剛性機械展開下行技術640
17.2.2充氣展開式下行技術642
17.3新型推進技術645
17.3.1低溫推進技術645
17.3.2核能推進646
17.4受控生保技術648
17.4.1外研究進展648
17.4.2存在的問題及未來研究方嚮653
17.5載人航天新材料技術654
17.5.1輕質材料654
17.5.2柔性材料655
17.5.3耐環境材料655
17.5.4特殊材料656
17.6載人航天器數字化研製技術657
17.6.1載人航天器係統仿真技術657
17.6.2載人航天器三維數字化設計660
17.6.3載人航天器自動化測試662
參考文獻665
英文縮略語666
索引669
作者介紹
楊宏,研究員,博士生導師,國際宇航科學院(IAA)院士,現任職於中國空間技術研究院載人航天總體部,空間站係統總設計師,曆任載人飛船副總設計師、“天宮一號”總設計師等職務,享受特殊津貼。長期從事載人航天器信息與電子係統總體設計、係統設計和工程管理。獲國傢科技進步奬特等奬2項、軍隊科技進步奬一等奬2項。榮獲“中國青年科技創新傑齣奬”、“全國科技工作者”稱號、全國創新爭先奬和航天功勛奬等榮譽。在外期刊、會議發錶論文43篇。
文摘
序言
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