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第1章 概论 徐福祥 林华宝 侯深渊1

1.1航天与卫星工程1

1.1.1航天与航天系统1

1.1.2航天技术与卫星工程2

1.1.3卫星应用与卫星应用系统3

1.2人造卫星的分类和应用4

1.2.1科学卫星4

1.2.2技术试验卫星5

1.2.3应用卫星5

1.2.4小型卫星8

1.3卫星的系统组成8

1.3.1有效载荷8

1.3.2卫星平台9

1.4卫星和卫星工程特点10

1.4.1卫星的主要特点10

1.4.2卫星工程的主要特点11

1.5人造卫星技术的发展趋势12

1.5.1通信卫星12

1.5.2气象卫星13

1.5.3地球资源卫星13

1.5.4海洋卫星14

1.5.5导航卫星14

1.5.6侦察卫星14

1.5.7小型卫星14

1.6.1中国卫星工程的主要成就15

1.6中国卫星工程的成就与展望15

1.6.2 21世纪初中国卫星工程展望17

第2章 地球空间环境特征及其对航天器的影响 都亨19

2.1概述19

2.2航天器主要轨道上的环境特征20

2.2.1中性大气21

2.2.2磁场22

2.2.3等离子体和低能带电粒子23

2.2.4高能带电粒子24

2.2.5电磁辐射25

2.2.6流星体和空间碎片25

2.3.1对轨道的影响28

2.3空间环境对航天器的影响28

2.3.2对姿态的影响29

2.3.3对表面材料的影响30

2.3.4高能带电粒子的辐射损伤30

2.3.5单粒子事件30

2.3.6充电效应31

2.3.7对温度的影响32

2.4航天器研制对空间环境的需求32

2.5空间环境预报与监测32

第3章 卫星总体设计 彭成荣 吴开林36

3.1概述36

3.1.1卫星总体设计与系统工程观念36

3.1.2卫星总体设计的基本任务和设计原则37

3.1.3卫星总体设计的特点和要求38

3.2任务分析40

3.2.1用户任务要求及初步分析40

3.2.2卫星轨道类型和选择41

3.2.3约束条件的确定44

3.2.4提出总体方案设想44

3.2.5关键技术分析45

3.2.6卫星研制技术流程初步制定46

3.3卫星可行性总体方案论证47

3.3.1方案分析和综合47

3.3.2卫星与卫星工程大系统其他系统之间的接口51

3.3.4方案优选52

3.3.3卫星总体性能指标分析与综合52

3.3.5总体优化设计55

3.3.6方案论证报告和技术要求58

3.4卫星总体方案设计59

3.4.1意义和内容59

3.4.2几个典型的总体性能指标预算60

3.4.3卫星构型64

3.4.4质量特性66

3.4.5动力学分析67

3.4.6方案评估和对分系统要求72

3.5总体详细设计74

3.6总体设计展望76

3.6.1大型复杂卫星的总体设计76

3.6.2微小型卫星的总体设计77

3.6.3设计手段的进步78

第4章 卫星轨道 张云彤79

4.1概述79

4.2卫星轨道力学80

4.2.1坐标系80

4.2.2卫星运动方程82

4.2.3二体问题87

4.2.4常数变易法和摄动方程88

4.2.5一些重要的近似解89

4.3轨道设计91

4.4.1太阳同步轨道97

4.4.2回归轨道97

4.4几种常用的轨道97

4.4.3冻结轨道98

4.4.4地球静止轨道99

4.4.5GPS轨道和定位原理101

4.4.6双星定位原理101

4.4.7卫星组网102

4.4.8中继卫星测轨原理103

4.5轨道确定104

4.5.1初轨确定概况104

4.5.2利用卡尔曼滤波的轨道改进方法104

第5章 卫星有效载荷 陈世平110

5.1概述110

5.1.1卫星有效载荷的分类110

5.1.2卫星有效载荷设计的一般原则111

5.1.3卫星有效载荷设计的一般技术要求112

5.2通信卫星有效载荷113

5.2.1基本组成和工作原理114

5.2.2性能参数和主要设计考虑115

5.3地球资源卫星有效载荷119

5.3.1光学成像遥感器119

5.3.2多光谱类遥感器121

5.3.3高空间分辨率类遥感器123

5.3.4成像光谱仪类遥感器124

5.3.5合成孔径雷达（SAR）125

5.4气象卫星有效载荷127

5.3.6数据传输设备127

5.4.1扫描辐射成像仪128

5.4.2大气探测仪130

5.5海洋卫星有效载荷133

5.5.1光学遥感器134

5.5.2微波遥感器136

5.6导航卫星有效载荷139

5.6.1低轨测速导航系统卫星有效载荷139

5.6.2全球导航定位系统卫星有效载荷140

5.6.3地球同步卫星无线电测定系统（RDSS）卫星有效载荷141

5.7侦察卫星有效载荷141

5.7.1成像侦察卫星有效载荷141

5.7.2电子侦察卫星有效载荷144

5.7.3导弹预警卫星和海洋监视卫星有效载荷146

5.8科学卫星有效载荷147

5.8.1科学探测有效载荷的种类和主要性能147

5.8.2科学试验有效载荷及有关试验结果150

第6章 卫星结构与机构 陈烈民152

6.1概述152

6.1.1作用和功能152

6.1.2组成和型式153

6.1.3研制阶段和步骤155

6.2卫星结构与机构的材料156

6.2.1对材料的要求156

6.2.3复合材料157

6.2.2金属材料157

6.2.4金属材料与复合材料的比较158

6.2.5材料的应用和发展159

6.3卫星结构的设计和分析161

6.3.1设计要求161

6.3.2设计原则163

6.3.3载荷确定163

6.3.4结构分析164

6.3.5结构优化设计166

6.4卫星机构的设计和分析168

6.4.1设计要求168

6.4.2设计原则169

6.4.3机构分析170

6.5.1结构的试验验证171

6.5卫星结构与机构的试验验证171

6.5.2机构的试验验证173

第7章 卫星热控制 郭舜175

7.1概述175

7.2卫星热设计177

7.2.1卫星热设计的任务和原则177

7.2.2热控系统的方案设计179

7.2.3热分析计算181

7.2.4再入卫星的防热182

7.3卫星热控制技术183

7.3.1被动热控制技术183

7.3.2主动热控技术188

7.3.3卫星应用的制冷方法190

7.4卫星热试验191

7.4.1热平衡试验191

7.4.2热相似试验193

7.5展望193

第8章 卫星姿态控制与轨道控制 吕振铎 徐福祥197

8.1概述197

8.1.1任务197

8.1.2分类与组成198

8.2卫星姿态动力学和运动学200

8.2.1参考坐标系与运动学方程200

8.2.2动力学方程202

8.3.1 自旋卫星自旋轴姿态确定203

8.3姿态确定203

8.3.2三轴稳定卫星的三轴姿态确定205

8.3.3姿态确定的状态估计205

8.4姿态控制206

8.4.1自旋卫星姿态控制206

8.4.2双自旋卫星的消旋控制207

8.4.3自旋卫星的章动控制208

8.4.4三轴稳定卫星的三轴姿态控制209

8.4.5姿态捕获212

8.4.6磁控213

8.4.7卫星平台姿态与有效载荷指向的复合控制214

8.5.1轨道运动215

8.5轨道运动与轨道动力学215

8.5.2轨道动力学216

8.6轨道控制217

8.6.1轨道确定（空间导航）217

8.6.2轨道控制的计算条件218

8.6.3地球静止轨道卫星的轨道控制220

8.6.4轨道保持225

8.6.5再入和返回控制227

8.7卫星星座的轨道控制227

第9章 卫星推进 朱孝赉230

9.1概述230

9.2推进系统要求和方案231

9.2.1推进系统主要参数231

9.2.2卫星推进系统要求232

9.2.3推进系统比较及选用原则234

9.3推进系统设计和实现237

9.3.1推进系统确定237

9.3.2输送系统和推进剂量243

9.3.3推力器244

9.3.4推进剂管理247

9.3.5推进剂249

9.3.6推进剂剩余量计算249

第10章 卫星电源与供配电 陈小霓 杨思忠251

10.1概述251

10.2.3锂－亚硫酰氯电池252

10.2.2锌银蓄电池组252

10.2.1能源转换器件及发电装置的选择252

10.2发电装置252

10.2.4氢氧燃料电池253

10.2.5核电源253

10.2.6太阳电池阵254

10.3储能装置258

10.3.1Cd-Ni蓄电池258

10.3.2H2-Ni蓄电池261

10.3.3锂离子蓄电池263

10.4电源控制装置和系统拓扑结构264

10.4.1电源母线与电源系统拓扑结构264

10.4.2太阳电池阵的功率调节265

10.4.3蓄电池组放电控制和功率调节266

10.4.4充电控制和充电功率调节267

10.5电源分系统接口270

10.6卫星供配电271

10.6.1供配电任务与体制271

10.6.2卫星配电器271

10.6.3火工品起爆控制器273

10.7电源变换器274

10.7.1电源变换器的功能和配置274

10.7.2电源变换器的分类275

10.7.3电源变换器设计275

10.8.2电缆网的设计276

10.8.1电缆网的功能及分类276

10.8卫星电缆网276

第11章 卫星测控与星载数据管理 陈宜元278

11.1概述278

11.1.1卫星测控系统的概念和作用278

11.1.2卫星测控的特点278

11.1.3卫星无线电测控与火箭、导弹无线电测控的区别279

11.1.4卫星无线电测控的发展280

11.2卫星测控信道传输及测控基本原理281

11.2.1电波传播及无线电频率281

11.2.2射频信道计算282

11.2.3遥测、遥控多路传输原理283

11.2.4跟踪测轨基本原理285

11.3.1系统概况287

11.3星载数据管理287

11.3.2功能和原理288

11.3.3系统部件及接口289

11.3.4软件设计与工程化293

11.4卫星测控网及统一测控系统295

11.4.1地面测控网295

11.4.2天基测控网296

11.4.3统一测控系统300

11.5空间数据系统咨询委员会简介302

11.6卫星测控设计与实施304

12.1概述308

12.1.1利用空气阻力减速308

第12章 卫星返回与再入 李颐黎 林华宝308

12.1.2返回过程309

12.1.3返回式航天器的分类311

12.2返回轨道设计312

12.3气动力加热和防热结构315

12.4安全着陆和回收320

12.4.1基本任务320

12.4.2着陆系统321

12.4.3标位装置324

第13章 卫星电磁兼容性 孙？方326

13.1概述326

13.1.1基本概念326

13.1.2电磁环境327

13.1.4电磁兼容性对卫星效能的影响328

13.1.3电磁干扰（EMI）三要素328

13.1.5电磁兼容性的主要参数329

13.2卫星系统的电磁兼容性设计331

13.2.1卫星总体考虑的基本原则331

13.2.2设计要求及内容331

13.2.3系统间电磁兼容性控制332

13.3电磁兼容性预测分析333

13.3.1电磁兼容性预测的数学模型333

13.3.2电磁兼容性基本方程335

13.3.3预测分析方法和步骤336

13.3.4预测分析过程的简化337

13.4.1实验基本条件338

13.4卫星电磁兼容性试验338

13.3.5卫星不同研制阶段预测分析工作338

13.4.2测试方法339

13.4.3设备和分系统级EMC测试341

13.4.4整星（系统）级电磁兼容性试验345

13.5电磁兼容性标准和规范348

13.5.1卫星研制中适用的标准348

13.5.2航天系统电磁兼容性要求标准简介349

13.5.3标准的剪裁350

第14章 卫星可靠性 郭维长352

14.1概述352

14.2卫星可靠性的指标确定、分配和可靠性预计354

14.2.1可靠性指标354

14.2.3可靠性预计355

14.2.2可靠性指标分配355

14.3卫星故障预想356

14.3.1故障模式及其影响分析357

14.3.2故障树分析（FTA）358

14.4卫星可靠性评估（贝叶斯方法）361

14.4.1指数寿命型系统可靠度361

14.4.2成败型系统可靠度365

14.4.3正态分布下的性能可靠度367

14.4.4系统可靠性评估示例368

14.5软件可靠性简述370

14.6卫星可靠性管理简述372

14.7卫星可靠性发展趋势373

15.1概述375

第15章 卫星的计算机辅助设计 陈月根375

15.2卫星的数字化模装376

15.2.1DMU技术和卫星的数字化构型376

15.2.2零件造型377

15.2.3装配及品质检查379

15.3卫星质量特性的CAD集成分析380

15.3.1卫星质量特性分析的特点380

15.3.2用三维CAD技术进行卫星质量特性计算380

15.4CAD/CAM一体化的考虑381

15.5结构有限元技术与卫星总体设计383

15.5.1结构有限元方法及应用软件383

15.5.2建模384

15.5.4模型修正385

15.5.3分析计算和后处理385

15.6卫星的热分析386

15.6.1卫星热分析的特点386

15.6.2卫星热分析的过程及软件系统386

15.6.3热分析建模387

15.6.4外热流分析和辐射角系数计算388

15.6.5温度场的计算388

15.7空间环境的CAD集成分析390

15.8卫星的计算机总体仿真391

15.9卫星集成设计技术393

15.9.1 SSDSE集成设计系统394

15.9.2 SYSTEMA系统395

15.9.3 AVIDM系统396

15.10展望397

第16章 卫星总装 马世俊 娄汉文 宋长根400

16.1概述400

16.1.1卫星总装的任务400

16.1.2卫星总装技术的发展401

16.2总装厂房要求403

16.3总装设计403

16.3.1总装设计的步骤404

16.3.2安装设计要求406

16.3.3仪器设备安装设计407

16.3.4电缆安装设计409

16.3.5管路安装设计410

16.3.6安装支架设计411

16.3.7连接与防松412

16.3.8地面支撑机械设备的设计413

16.3.9对接设计414

16.3.10总装检测要求414

16.4总装实施414

16.4.1总装工艺设计和编制414

16.4.2安装416

16.4.3精度检测418

16.4.4质量特性420

16.4.5密封检漏423

17.1概述427

第17章 卫星电测 陈逢田427

17.1.1电测的基本内容428

17.1.2电测任务和测试环路429

17.1.3对测试设备的基本要求430

17.2分系统测试431

17.3整星测试433

17.3.1整星电测流程434

17.3.2整星测试管理435

17.3.3测试文件436

17.3.4整星测试地线处理437

17.4故障判断分析和处理437

17.5自动化测试手段及发展趋势439

17.5.1测试系统440

17.5.3星地一体化442

17.5.2测试软件设计442

17.5.4卫星电测发展趋势443

第18章 卫星环境试验 金恂叔445

18.1概述445

18.2环境试验在卫星研制中的应用446

18.2.1卫星产品的特点446

18.2.2卫星试验阶段的划分447

18.2.3环境试验和风险管理的关系448

18.2.4卫星环境试验的标准449

18.3卫星环境试验项目452

18.3.1环境试验分类和确定452

18.3.2卫星环境试验项目介绍453

18.4.2环境试验计划的整体有效性459

18.4卫星环境试验的有效性459

18.4.1对环境试验效果的估计459

18.4.3单项试验的有效性460

18.4.4环境工程工作的重要性462

18.5卫星环境试验计划的制定462

18.5.1制定原则463

18.5.2试验计划内容463

18.5.3试验矩阵463

18.5.4试验计划的评审463

18.5.5研制试验464

18.5.6鉴定试验465

18.5.7验收试验466

18.5.8卫星环境试验的发展趋势467