航天概論-知識點(diǎn)總結(jié)

火箭與導(dǎo)彈火箭：一種通過火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴射工質(zhì)產(chǎn)生的反作用力推進(jìn)的飛行器。導(dǎo)彈：裝有戰(zhàn)斗部，依靠自身的動(dòng)力裝置推進(jìn)，由制導(dǎo)系統(tǒng)控制飛向并摧毀目標(biāo)的武器。（導(dǎo)彈是依靠火箭發(fā)動(dòng)機(jī)或空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噴氣反作用力推進(jìn)的，本身帶有制導(dǎo)系統(tǒng)和戰(zhàn)斗部的一種飛行武器。）區(qū)別：（1）火箭是運(yùn)載工具，導(dǎo)彈是飛行武器（2）使用的動(dòng)力裝置不同（3）有效載荷不同（4）是否有制導(dǎo)系統(tǒng)聯(lián)系：技術(shù)上相通，工藝上相近甚至相同，火箭可以作為導(dǎo)彈的動(dòng)力裝置使用。導(dǎo)彈種類按照彈道特征分類，彈道式導(dǎo)彈，飛航式導(dǎo)彈。按發(fā)射地點(diǎn)分類，地對空，地對地，空對空，地對地導(dǎo)彈。按導(dǎo)彈打擊的目標(biāo)類型不同，反飛機(jī)導(dǎo)彈，反導(dǎo)彈導(dǎo)彈，反衛(wèi)星導(dǎo)彈，反艦導(dǎo)彈，反輻射導(dǎo)彈反坦克導(dǎo)彈及攻擊地面常規(guī)目標(biāo)導(dǎo)彈。按作戰(zhàn)中的作用分類，戰(zhàn)略導(dǎo)彈，戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈。導(dǎo)彈的主要組成戰(zhàn)斗部系統(tǒng)，動(dòng)力系統(tǒng)，制導(dǎo)系統(tǒng)，彈體結(jié)構(gòu)。發(fā)動(dòng)機(jī)推力產(chǎn)生原力及推力公式推導(dǎo)導(dǎo)彈的飛行動(dòng)力是發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，推力的主要部分是噴氣反作用力。米歇爾斯基公式：，其中，成為噴氣反作用力，表示推進(jìn)劑的秒消耗量?；鸺硐胨俣裙交鸺睦硐胨俣裙剑R奧爾科夫斯基公式）比推力Is單位質(zhì)量流量的推進(jìn)劑所產(chǎn)生的推力(m/s)（工程制單位為秒）比沖單位質(zhì)量推進(jìn)劑所產(chǎn)生的沖量(m/s)總沖推力對工作時(shí)間的積累(kg·m/s)動(dòng)力裝置的分類空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)：是利用大氣層中的空氣與發(fā)動(dòng)機(jī)所攜帶的燃燒劑燃燒產(chǎn)生高溫燃?xì)?，因此，其只能在大氣層?nèi)工作?；鸺l(fā)動(dòng)機(jī)：是利用自身攜帶的氧化劑和燃燒劑燃燒產(chǎn)生高溫高壓氣體，它既能在大氣層內(nèi)工作，又能在大氣層外工作。組合發(fā)動(dòng)機(jī)：指兩種或兩種以上不同類型發(fā)動(dòng)機(jī)的組合。渦輪式火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理進(jìn)氣——壓氣機(jī)增壓（離心、軸流）——減速、升溫、升壓——混合燃油——霧化燃燒(高溫、高壓)——渦輪（單級、多級1000℃）——噴出（富氧，渦輪前溫度不能過高）——加力燃燒室——藥柱概念及其推力特性具有一定幾何形狀和尺寸的固體推進(jìn)劑。安放于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中的藥柱，幾何形狀和尺寸的選擇與發(fā)動(dòng)機(jī)的工作時(shí)間、燃燒室壓力和推力有關(guān)，同時(shí)也影響藥柱的結(jié)構(gòu)，完整性和發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量比（推進(jìn)劑質(zhì)量與發(fā)動(dòng)機(jī)總質(zhì)量之比）。液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)與固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)特點(diǎn)：a.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單；b.推力穩(wěn)定、可調(diào)，時(shí)間可控；c.可隨意開關(guān)車；d.工作時(shí)間長；e.比沖高；f.服務(wù)復(fù)雜，存貯、運(yùn)輸、加注、輸送（高壓，低溫）固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)特點(diǎn)：a.點(diǎn)火容易，時(shí)間短，可短時(shí)工作（十分之幾秒），推力大b.結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可靠，長期（5-10年）貯存，快速發(fā)射c.機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，不用加注，附屬設(shè)少，轉(zhuǎn)移快——戰(zhàn)術(shù)、機(jī)動(dòng)戰(zhàn)略導(dǎo)彈，90%為固體發(fā)動(dòng)機(jī)。d.能量低，比沖小。e.推力終止技術(shù)復(fù)雜，但可在旋轉(zhuǎn)、失重狀態(tài)下工作。兩者比較：1.固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)比液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)簡單。2.固體發(fā)動(dòng)機(jī)的推力和工作時(shí)間受環(huán)境初溫影響較大，而液體發(fā)動(dòng)機(jī)則不然。3.液體發(fā)動(dòng)機(jī)可以隨意開/關(guān)車，而固體發(fā)動(dòng)機(jī)是不可以的。4.一般來說，對于大推力、工作時(shí)間長的發(fā)動(dòng)機(jī)，采用液體發(fā)動(dòng)機(jī)比較有利，而對于工作時(shí)間短的發(fā)動(dòng)機(jī)，多采用固體發(fā)動(dòng)機(jī)。5.液體火箭推進(jìn)劑的比沖一般比固體火箭推進(jìn)劑的高。6.液體發(fā)動(dòng)機(jī)的推力調(diào)節(jié)容易實(shí)現(xiàn)，而固體發(fā)動(dòng)機(jī)推力調(diào)節(jié)較難。7.液體發(fā)動(dòng)機(jī)的地面勤務(wù)處理要比固體發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)雜的多.伯努利方程用氣體流動(dòng)特性方程解釋拉瓦爾噴嘴原理氣體流動(dòng)時(shí)，都服從公式。拉瓦爾噴嘴設(shè)計(jì)成兩頭大、中間細(xì)的形狀，是因?yàn)橛缮鲜龉娇芍寒?dāng)時(shí)，，和異號，說明在亞音速流動(dòng)時(shí)氣體流速隨橫截面積的減小而增大，即氣流收縮加速；當(dāng)＞1時(shí)，＞，和同號，說明在超音速流動(dòng)時(shí)氣體流速隨橫截面積的增大而增大，即氣流膨脹加速。激波、膨脹波激波是一種強(qiáng)烈的空氣壓縮波，當(dāng)物體以超音速在空中飛行時(shí)，前方的空氣來不及讓開被突然壓縮形成堆積而形成的壓縮波。膨脹波是氣流以超音速流過某一物體表面，突遇一個(gè)向外的角度轉(zhuǎn)折時(shí)，流速會(huì)增大，溫度壓強(qiáng)降低，這就形成了一種的擾動(dòng)，這種擾動(dòng)稱為膨脹波。升力產(chǎn)生的條件升力：與氣流速度方向垂直的氣動(dòng)力。條件：首先必須改變翼面相對于氣流的角度，造成上下翼面的流場不對稱產(chǎn)生壓差形成升力。阻力的產(chǎn)生及特點(diǎn)阻力：與氣流流速方向一致（與導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)方向相反）的氣動(dòng)力。一般包括：摩擦阻力:由于空氣粘性在物體表面產(chǎn)生的切向力在運(yùn)動(dòng)方向的分力。壓差阻力:氣流流過彈翼時(shí)，由于空氣的粘性阻滯，在彈翼后緣面形成渦流區(qū)，壓強(qiáng)下降，造成彈翼翼面的前后緣出現(xiàn)壓力差而形成的阻力。波阻:超音速氣流流過翼面時(shí)，在前緣部分壓力上升，經(jīng)過膨脹波后壓力下降，綜合在翼剖面上，有一個(gè)向后的分力，就是波阻。誘導(dǎo)阻力:上下翼面的壓差使翼面的高壓氣流繞過翼尖形成渦流。翼尖渦流向下傾斜形成下洗氣流。下洗氣流使壓差氣動(dòng)力偏離與速度垂直的方向，產(chǎn)生與氣流同向的分量。導(dǎo)彈常用坐標(biāo)系定義及其轉(zhuǎn)化關(guān)系慣性參考系，彈體坐標(biāo)系，彈道坐標(biāo)系，速度坐標(biāo)系。慣性參考系與彈體坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換→=。導(dǎo)彈的機(jī)動(dòng)性、穩(wěn)定性和操縱性機(jī)動(dòng)性：導(dǎo)彈改變飛行速度大小和方向的能力。利用過載大小來評定導(dǎo)彈的機(jī)動(dòng)性。飛行穩(wěn)定性：導(dǎo)彈在飛行中受到某種干擾，使其偏離了原來的飛行狀態(tài)，當(dāng)干擾取消后，導(dǎo)彈能否恢復(fù)原來飛行狀態(tài)的能力。包括導(dǎo)彈控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和彈體自身穩(wěn)定性。（靜穩(wěn)定導(dǎo)彈：壓心在質(zhì)心之后的導(dǎo)彈）導(dǎo)彈的操縱性：舵面給出一個(gè)固定的偏轉(zhuǎn)角度，導(dǎo)彈產(chǎn)生法向加速度的大小的能力、改變這一過程的快慢；產(chǎn)生法向加速度后的超調(diào)量大小。導(dǎo)引規(guī)律導(dǎo)彈在追蹤目標(biāo)的過程中，導(dǎo)彈和目標(biāo)間的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系稱導(dǎo)引規(guī)律。三點(diǎn)法(重合法)使導(dǎo)彈始終保持在制導(dǎo)站與目標(biāo)的連線上的引導(dǎo)方法純追蹤法保持導(dǎo)彈速度矢量時(shí)刻指向目標(biāo)的引導(dǎo)方法前置角法使其速度矢量與目標(biāo)視線間的夾角保持一個(gè)小的前置角平行接近法導(dǎo)彈在飛向目標(biāo)的過程中，目標(biāo)視線在空間始終保持平行比例導(dǎo)引法保持導(dǎo)彈速度矢量轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度與目標(biāo)視線轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度成一定比例的引導(dǎo)方法三大指導(dǎo)體系及各自特點(diǎn)自主式制導(dǎo)：不需要從目標(biāo)或制導(dǎo)站獲取信息，完全由彈上制導(dǎo)設(shè)備測量周圍環(huán)境的物理特性產(chǎn)生導(dǎo)引信號，使導(dǎo)彈沿預(yù)定彈道飛向目標(biāo)的制導(dǎo)。遙控式制導(dǎo)：是由導(dǎo)彈以外的指揮站向?qū)棸l(fā)出引導(dǎo)信息，使導(dǎo)彈飛向目標(biāo)的制導(dǎo)方式。自尋的制導(dǎo)：是由彈上設(shè)備直接感受目標(biāo)輻射或反射的各種信號（聲、光、電、磁、熱等）而形成控制指令實(shí)現(xiàn)制導(dǎo)。復(fù)合制導(dǎo)：將三種基本類型的制導(dǎo)方式適當(dāng)組合，形成一種新的制導(dǎo)體制。制導(dǎo)系統(tǒng)的組成及功能慣性制導(dǎo)慣性制導(dǎo)系統(tǒng)是指利用彈上的慣性元件（陀螺(定軸性，進(jìn)動(dòng)性)、加速度計(jì)），測量導(dǎo)彈相對于慣性空間的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（如加速度等），并在給定運(yùn)動(dòng)的初始條件的基礎(chǔ)上，由制導(dǎo)計(jì)算機(jī)算出導(dǎo)彈的速度、位置等參數(shù)，并將算出的位置信息與方案計(jì)算機(jī)的預(yù)定值進(jìn)行比較，形成引導(dǎo)指令，以導(dǎo)引導(dǎo)彈按預(yù)定彈道飛行。慣導(dǎo)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)1）抗干擾能力和隱蔽性強(qiáng)，可提供全球?qū)Ш侥芰Γ?）誤差隨時(shí)間累計(jì)增大，需要初始對準(zhǔn)；地型匹配制導(dǎo)原理地球表面一般是起伏不平的，某個(gè)地方的地理位置，可用周圍的地形等高線確定，地形等高線匹配，就是將測得的地形剖面與存貯的地形剖面比較，用最佳匹配方法確定測得地形的地理位置。（利用地形等高線匹配來確定導(dǎo)彈的地理位置，并將導(dǎo)電引向預(yù)定取悅或目標(biāo)的指導(dǎo)系統(tǒng)，稱為地形匹配制導(dǎo)）（預(yù)先用偵察衛(wèi)星或其它偵察手段，測繪出導(dǎo)彈預(yù)定飛行路線的地形高度數(shù)據(jù)并制成數(shù)字地圖，存貯在彈上制導(dǎo)系統(tǒng)中。導(dǎo)彈發(fā)射后，彈上測量裝置實(shí)際測得的地形數(shù)據(jù)與存貯在彈上的數(shù)字地圖進(jìn)行比較，利用地形等高線匹配來確定導(dǎo)彈的地理位置，并將導(dǎo)彈引向預(yù)定區(qū)域或目標(biāo)的制導(dǎo)。）遙控制導(dǎo)主要種類，自尋的制導(dǎo)主要種類遙控制導(dǎo)：波束制導(dǎo)和指令制導(dǎo)自尋的制導(dǎo):根據(jù)信號的來源可分為主動(dòng)式、半主動(dòng)式和被動(dòng)式三種，根據(jù)信號的物理特征又可分為紅外、電視及雷達(dá)等自尋系統(tǒng)TVM(TrackViaMissile)制導(dǎo)利用導(dǎo)彈上的半主動(dòng)導(dǎo)引頭測量導(dǎo)彈相對于目標(biāo)的位置坐標(biāo)及其變化率，并將測量結(jié)果及彈上其他運(yùn)動(dòng)參數(shù)通過下行傳輸通道傳送到地面的制導(dǎo)站，地面制導(dǎo)站計(jì)算機(jī)將地面制導(dǎo)站測量得到的目標(biāo)與導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)信息及彈上下傳的信息進(jìn)行處理和狀態(tài)估計(jì)，根據(jù)導(dǎo)引規(guī)律的要求形成控制指令，并通過上行傳輸通道，由地面的制導(dǎo)站傳送到彈上，控制導(dǎo)彈飛向目標(biāo)。有翼導(dǎo)彈的主要受力構(gòu)件彈身結(jié)構(gòu)分為蒙皮骨架式，整體式和夾層式。蒙皮骨架彈身受力構(gòu)件為蒙皮和骨架，骨架有縱向骨架（包括梁河桁架）和橫向骨架。桁梁式彈身主要受力構(gòu)件是桁架。整體式由幾塊整體板件焊接而成，整體板件為主要受力構(gòu)件。彈翼的主要受力構(gòu)件：骨架、蒙頭、接頭戰(zhàn)斗部任務(wù)：選擇最有利的時(shí)機(jī)使目標(biāo)喪失功能。系統(tǒng)包括戰(zhàn)斗部，引信和保險(xiǎn)裝置三部分。戰(zhàn)斗部：彈的有效載荷，俗稱彈頭。其功能是利用裝藥的物理、化學(xué)、生物作用的釋放達(dá)到使目標(biāo)失能、損毀的目。引信：預(yù)防提前，遲后起爆或不爆。保險(xiǎn)裝置：防止地面勤務(wù)與剛剛發(fā)射時(shí)爆炸；自毀。常規(guī)戰(zhàn)斗部：爆破戰(zhàn)斗部、反裝甲戰(zhàn)斗部（聚能破甲戰(zhàn)斗部）、殺傷戰(zhàn)斗部、燃料空氣戰(zhàn)斗部、穿甲戰(zhàn)斗部聚能穿甲戰(zhàn)斗部：主要是利用炸藥爆炸時(shí)所產(chǎn)生的聚能流，去穿透較厚的鋼鐵裝甲或混凝土。將圓柱形炸藥的一端做成圓錐形（也有半球形或其他形狀的）的凹槽——聚能槽。當(dāng)炸藥爆炸時(shí)，緊貼聚能槽部分的爆炸生成物，先沿著其法線方向飛出，然后在聚能槽的中心線上撞擊匯流，形成一股速度可達(dá)10000米航天大系統(tǒng)的組成發(fā)射場、運(yùn)載器、航天器和地面站空間環(huán)境a.運(yùn)載飛行環(huán)境：加速度越來越大，氣動(dòng)熱升溫，級間分離，振動(dòng)，沖擊，加速度：惡劣程度為地面環(huán)境的40-100倍b.溫度環(huán)境：太陽直射100-150℃，陰影中-100c.超真空：大于1000km時(shí)，P=10-9托（1大氣壓=760托）固體蒸發(fā)——升華，產(chǎn)生變形，裂紋效能下降。d.微重力（飛行器中的環(huán)境）：灰塵浮起，（雜質(zhì)）引起機(jī)械不靈，電路短路，液體晃動(dòng)，不易輸送，質(zhì)心改變。e.熱傳遞：無對流：傳導(dǎo)，輻射——人工循環(huán)f.輻射：地球輻射帶、太陽輻射、宇宙射線，磁場影響——電子器件，芯片翻轉(zhuǎn)g.微流星和空間垃圾:微流星：d<1mm,m<1mg,v=10-70km/s——光學(xué)儀器，電池板。垃圾：失效飛行器，末級運(yùn)載，排出物，空間武器產(chǎn)物——破壞結(jié)構(gòu)航天器的入軌方式滑行入軌，轉(zhuǎn)移軌道入軌，停泊軌道入軌中心引力場的兩大定律1質(zhì)點(diǎn)在中心力場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)量矩是守恒的2質(zhì)點(diǎn)在中心力場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，能量是守恒的開普勒三定律第一定律：所有行星都以太陽為焦點(diǎn)的橢圓軌道上運(yùn)行；第二定律：天體單位時(shí)間內(nèi)掃過的面積是常數(shù)；，第三定律：軌道的周長與軌道半長軸的二分之三次方成正比三個(gè)宇宙速度第一宇宙速度：忽略大氣阻力的情況下，一個(gè)物體沿地球表面飛行的速度。，第二宇宙速度：在地球表面上發(fā)射空間飛行器，使它脫離地球引力場所需要的最小速度。r=R,e=1,θ=0，第三宇宙速度：地球上發(fā)射一個(gè)空間飛行器，使它脫離太陽引力場所需要的最小速度。，軌道六根數(shù)確定軌道平面的位置軌道傾角I赤道面與軌道面之間的夾角升交點(diǎn)赤經(jīng)Ω從春分點(diǎn)到升交點(diǎn)之間的夾角確定軌道形狀半長軸a偏心率e確定軌道在軌道面內(nèi)的位置近地點(diǎn)角距ω軌道面上，從升交點(diǎn)矢徑到近地點(diǎn)矢徑的夾角確定衛(wèi)星在軌道上的位置真近點(diǎn)角θ近地點(diǎn)和衛(wèi)星所在位置矢徑之間的夾角軌道分類i=0°赤道軌道地球同步軌道衛(wèi)星0°＜i＜90°順行軌道多數(shù)衛(wèi)星利用地球自轉(zhuǎn)速度，從而節(jié)省發(fā)射需要的能量。i=90°極軌道地球資源衛(wèi)星、全球偵察衛(wèi)星i＞90°逆行軌道96°＜i＜180°太陽同步軌道星下點(diǎn)軌跡人造地球衛(wèi)星在地面的投影點(diǎn)（或衛(wèi)星和地心連線與地面的交點(diǎn)）稱星下點(diǎn)，用地理經(jīng)、緯度表示。衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)和地球自轉(zhuǎn)使星下點(diǎn)在地球表面移動(dòng)，形成星下點(diǎn)軌跡。在麥卡托投影地圖上，近地衛(wèi)星的星下點(diǎn)軌跡像一條正弦曲線。地球同步軌道衛(wèi)星的星下點(diǎn)軌跡是一條8字形的封閉曲線。靜止衛(wèi)星的星下點(diǎn)軌跡是一個(gè)點(diǎn)。不考慮軌道攝動(dòng)，星下點(diǎn)軌跡所能達(dá)到的最南和最北的地理緯度數(shù)值等于軌道傾角值。軌道攝動(dòng)的主要因素地球扁率攝動(dòng)；大氣阻力攝動(dòng)；月球引力攝動(dòng)等。航天器主要坐標(biāo)系定律地心慣性坐標(biāo)系.軌道坐標(biāo)系衛(wèi)星體坐標(biāo)系角速度變換姿態(tài)動(dòng)力學(xué)基本方程組用于姿態(tài)控制的動(dòng)力學(xué)方程——?dú)W拉方程姿態(tài)控制方法被動(dòng)姿態(tài)控制：利用衛(wèi)星本身的動(dòng)力特性和環(huán)境力矩來實(shí)現(xiàn)姿態(tài)控制，包括自旋穩(wěn)定和重力梯度穩(wěn)定。主動(dòng)姿態(tài)控制：根據(jù)姿態(tài)偏差形成控制指令，產(chǎn)生控制力矩來實(shí)現(xiàn)姿態(tài)控制方法。控制系統(tǒng)由姿態(tài)敏感器、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。包括噴氣控制、飛輪控制、陀螺力矩器、磁力矩器。航天器的溫度控制種類被動(dòng)溫度控制：依靠選取不同的溫控材料或涂層，組織航天器內(nèi)外熱交換過程，使航天器的溫度保持在允許的溫度范圍內(nèi)。溫度控制涂層、超熱導(dǎo)元件-熱管、超級隔熱材料-多層熱絕緣主動(dòng)式溫度控：具有一定的溫度調(diào)節(jié)能力，可大大減少由于熱源變化引起的儀器設(shè)備溫度的波動(dòng)。百葉窗、電加熱器百葉窗溫控系統(tǒng)：葉片、框架、動(dòng)作室、動(dòng)作器、底板組成，葉片涂有隔熱性良好的涂層，底板為高輻射率材料與儀器發(fā)熱部分相連。溫度正常時(shí)，葉片關(guān)閉，溫度高時(shí)，動(dòng)作器（雙金屬片，硅油）動(dòng)作，使葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，使底板暴露，放熱（效率0.07-0.82變化），溫度回到允許值時(shí)，葉片關(guān)閉。簡單可