航天器姿态动力学发展概况

作者&投稿:圣睿 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
~ 航天器姿态动力学的发展起源于天体力学的两个核心理论:地球自转轴的岁差和章动理论,以及月球绕质心的天平动理论。早期,由于航天器结构相对简单,常被简化为刚体进行动力学研究。然而,美国"探险者"1号卫星在实际飞行中出现意外的翻滚运动,揭示了理想刚体模型的局限性。问题出在卫星内部活动部件的运动,这促使科学家们放弃了刚体假设,转向准刚体模型,即带有能量耗散特性的近似刚体。这种模型成功解释了观测到的现象,进而引导了自旋卫星和双自旋卫星运动稳定性的设计原则。

进入60年代中期,研究重点转向了重力梯度稳定卫星的可伸展薄壁杆在日光照射下的热弹性振动,以及带挠性天线的自旋卫星稳定性分析。这些研究发现,挠性振动不仅影响姿态控制,还成为受控对象特性的一部分,这促使了混合坐标法的出现,为控制系统设计和结构设计提供了强大的工具。多刚体系统和刚体液体混合系统的动力学也逐渐受到重视。

然而,直到70年代末,以刚体为主的研究基本解决了航天器的姿态动力学问题。然而,航天飞机的出现带来了新的挑战,从70年代后期开始,大型挠性航天器的动力学研究逐渐成为该领域的核心课题。随着航天技术的不断进步,对航天器姿态动力学的深入理解与控制策略的发展,成为了推动航天事业前行的关键因素。


航天动力学起源和发展
古典天体力学起始于对自然界天体轨道运动和绕质心运动的探究。19世纪末,研究大行星和月球运动的理论已经相当成熟,轨道摄动理论作为其重要成果被提出。在此基础上,太空飞行器的轨道运动理论得以发展,尤其关注人造飞行器的动力特性,因为其动力来源与自然天体的惯性力有所不同,从而催生了太空动力学这一专门...

航天动力学起源和发展
航天动力学起源于经典天体力学,最初专注于研究天体如太阳系中大行星和月球的轨道运动,以及它们绕质心的运动。19世纪末,轨道摄动理论已经相当成熟,为航天器轨道运动理论的发展奠定了基础。至今,人造天体的轨道运动仍是天体力学的重要研究课题。随着火箭技术的飞速发展,20世纪50年代以来,人造地球卫星、月球...

航天动力学的起源发展
航天器姿态运动理论也起源于天体力学。18世纪,人们通过对地球自转的研究得到岁差和章动理论。20世纪,人们利用这些理论研究了早期航天器(结构简单的刚体)的姿态运动。到了70年代末,以刚体为主体的航天器的姿态运动问题已经基本解决。随着航天器任务多样化,出现了多种姿态控制方式。由于卫星结构形式的复杂化...

宇航动力学国家重点实验室(中国西安卫星测控中心)研究领域
一、航天器测量与轨道动力学:深入探究轨道动力学基础理论,为航天器运动提供精确的理论支持。研发精密测量原理和数据建模技术,确保航天器轨道数据的精准处理。开发精密轨道摄动建模技术,提升航天器在星际探测中的轨道控制能力。致力于星际探测器的轨道运动理论研究,优化航天器的探索路径。二、航天器轨道姿态最...

航天动力学简介
航天动力学,简称星航动力学,是专注于研究航天器和运载器在飞行过程中所遭遇的力以及在这些力的作用下其运动规律的科学领域。它涵盖的运动类型包括:质心运动,即轨道运动,主要研究航天器围绕星球的运动轨迹;航天器自身的姿态运动,即各部分相对于自身质心的运动;以及与发射过程和轨道机动相关的火箭运动...

一般力学的发展简史
随着科学技术的发展,一般力学的研究对象不再局限于离散系统。如多体系统动力学中的多柔体系统动力学,将系统中的刚体换成可变形的柔性体,并着重研究刚柔耦合问题;而航天器姿态动力学研究的充有液体推进剂的航天器中还出现刚、柔、液的耦合问题。非线性动力学中的混沌揭示了确定性系统中的内在随机性,...

航天动力学轨道运动
航天动力学研究的核心内容主要集中在航天器的轨道运动上,特别是质心运动的分析。它基于牛顿力学,通过研究航天器受到的力来确定其运动轨迹,可以分为轨道理论研究和实际应用两个主要方向。轨道理论主要基于天体力学中的轨道摄动理论,目的是在已知作用力下确定航天器的运动路径。轨道摄动理论将航天器的实际运动...

刚体动力学刚体一般运动
欧拉运动学方程的运用,结合初始条件,可以揭示刚体在三维空间中的运动规律。这一理论对于理解各类航行器的轨迹和姿态变化之间的相互影响具有关键意义。然而,上述研究仅限于单刚体动力学的范畴。随着科技的进步,多刚体系统动力学的研究正逐渐受到重视,尤其是在机器人领域,这种复杂系统的研究日益成为研究热点...

力学史的近代力学
力学解决了飞机、航天器等各种飞行器的空气动力学性能问题、推进器的叶栅动力学问题、飞行稳定性和操纵性问题以及结构和材料强度等问题。在航空和航天事业的发展过程中,人们清楚地看到力学研究对于工业的先导作用。超声速飞行和航天飞行器返回地面关键问题,都是仰仗力学研究才得到解决。1945年第一次核爆炸成功,标志着核...

如何看待“超大型航天结构空间组装动力学与控制”项目?
将太阳光转化为电能,再依靠微波或者激光传输到地面,可以全天候大规模发电。这对超大型航天器的动力学设计提出了两方面的要求:一是结构的轻量化设计,以最大程度减少发射次数,降低建设成本。二是结构的可控性设计,以有效抑制组装过程中组合体轨道与姿态漂移、控制结构变形与振动。

安岳县18121768078: 航天器姿态动力学 - 搜狗百科
阿径甲苯: 航天工程概论是很多相关航天专业的专业课,比如:动力专业、控制专业和总体专业.航天器轨道动力学和航天器姿态动力学一般是航天飞行器总体专业或航天控制类专业的专业课.

安岳县18121768078: 航天器的基础理论? -
阿径甲苯: 航天器主要在万有引力等自然界外力作用下运动. 航天动力学是研究航天器和运载器在飞行中所受的力及其在力作用下的运动的学科,又称星际航行动力学、天文动力学和太空动力学.航天动力学研究的运动包括航天器的质心运动,称轨道运动...

安岳县18121768078: 航天器由哪几个系统组成?各用一句话说明每个系统的主要功能. -
阿径甲苯: 结构系统:航天器的主体,为其他系统提供结构支持. 姿态动力学与控制系统:为有效载荷提供一个稳定的工作平台. 热控系统:提供稳定的温度环境. 电源系统:负责在各个飞行阶段为航天器的用电负载提供功率,直至卫星寿命终止. 通信与天线系统:接受指令,将数据传回地球. 数据管理系统:处理数据,协调各系统的运作. 老师给的课件上基本都有,功能是我自己总结的,你千万不要一字不漏交上去,助教发现就麻烦了.

安岳县18121768078: 航空宇航科学与技术包括什么专业 -
阿径甲苯: 航空宇航科学与技术 以数学、物理学以及现代技术科学为基础,以飞行器设计、推进理论与工程、制造工程、人机与环境工程等专业为主干的高度综合的学科体系, 是20世纪初期和中期先后创建并迅速发展的科学与技术领域.所含二级学科:...

安岳县18121768078: 西北工业大学航天学院的实验室和方向 -
阿径甲苯: 学院现有2个国家级重点实验室:固体火箭发动机燃烧、热结构与内流场国家级重点实验室和航天飞行动力学国家级重点实验室,另外有飞行仿真与虚拟样机实验室、空间飞行器分离与展开机构实验室、全球定位系统(GPS)实验室、飞行控制...

安岳县18121768078: 天文观测的发展历程 -
阿径甲苯: 空间天文观测航天器把观测仪器送到离地面几百公里高度以上的宇宙空间进行天文观测的航天工具.空间天文观测﹐又称为大气外观测.虽然人们在卫星上天以前﹐已开始利用飞机﹑气球﹑火箭进行探测.但是它们有很大的局限性.飞机飞行的...

安岳县18121768078: 航天器的姿态动力学方程的推导的理论依据是 - 上学吧普法考试
阿径甲苯: 自从1957年10月4日世界上第一颗人造地球卫星上天以来,到1990年12月底,前苏联、美国、法国、中国、日本、印度、以色列和英国等国家以及欧洲航天局先后研制出约80种运载火箭,修建了10多个大型航天发射场,建立了完善的地球测控网,世界各国和地区先后发射成功4127个航天器.其中包括3875个各类卫星,141个载人航天器,111个空间探测器,几十个应用卫星系统投入运行.目前航天员在太空的持续飞行时间长达438天,有12名航天员踏上月球.空间探测器的探测活动大大更新了有关空间物理和空间天文方面的知识.到上世纪末,已有5000多个航天器上天.

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