飛行器控制系統

第1章概述1
 
1.1飛行器1
 
1.1.1航空器1
 
1.1.2臨近空間飛行器3
 
1.1.3航天器4
 
1.1.4運載器5
 
1.2飛行器控制系統6
 
1.2.1控制的含義6
 
1.2.2飛行器控制的含義7
 
1.2.3飛行器控制系統的含義10
 
1.3飛行器控制系統的發展歷程13
 
思考題19

第2章飛行器控制系統常見測量裝置20
 
2.1陀螺儀基本原理20
 
2.1.1定軸性21
 
2.1.2進動性23
 
2.1.3反作用特性25
 
2.2飛行器姿態角速度測量裝置26
 
2.2.1單自由度陀螺儀26
 
2.2.2速率陀螺儀28
 
2.2.3積分陀螺儀32
 
2.2.4鐳射陀螺儀35
 
2.2.5光纖陀螺儀37
 
2.3飛行器姿態角測量裝置38
 
2.3.1二自由度陀螺儀38
 
2.3.2自由陀螺儀41
 
2.3.3垂直陀螺儀43
 
2.3.4方向陀螺儀46
 
2.3.5撓性陀螺儀48
 
2.3.6地球敏感器53
 
2.3.7太陽敏感器54
 
2.3.8星敏感器57
 
2.3.9磁強計58
 
2.4飛行器加速度測量裝置59
 
2.4.1加速度計基本原理59
 
2.4.2重錘式加速度計61
 
2.4.3氣浮線性加速度計62
 
2.4.4液浮擺式加速度計63
 
2.4.5石英撓性加速度計64
 
2.4.6氣浮陀螺加速度計64
 
2.4.7微機械加速度計66
 
2.5飛行器慣性測量系統67
 
2.5.1陀螺穩定平臺概述67
 
2.5.2單軸陀螺穩定平臺69
 
2.5.3三軸陀螺穩定平臺70
 
2.5.4四軸陀螺穩定平臺74
 
2.5.5慣性測量組合75
 
思考題77

第3章飛行器控制系統常見執行機構78
 
3.1推力器78
 
3.1.1推力器原理及分類78
 
3.1.2液體火箭發動機79
 
3.1.3固體火箭發動機80
 
3.1.4火箭發動機主要性能參數81
 
3.1.5電推力器81
 
3.2伺服系統82
 
3.2.1可擺動推力器的伺服機構82
 
3.2.2固定式推力器的燃氣舵84
 
3.2.3飛行器體表的空氣舵84
 
3.3飛輪85
 
3.3.1零動量輪85
 
3.3.2偏置動量輪86
 
3.3.3控制力矩陀螺87
 
3.3.4框架動量輪89
 
3.4反作用球89
 
3.5磁力矩器90
 
思考題91

第4章運載火箭飛行控制系統92
 
4.1飛行控制系統的組成92
 
4.1.1制導系統93
 
4.1.2姿態控制系統95
 
4.1.3時序系統96
 
4.1.4電源配電系統96
 
4.2制導系統96
 
4.2.1導航計算99
 
4.2.2關機方程計算102
 
4.2.3導引方程計算106
 
4.2.4攝動制導方案108
 
4.2.5顯式制導方案109
 
4.2.6平臺式慣性制導110
 
4.2.7捷聯式慣性制導111
 
4.2.8組合制導114
 
4.3姿態控制系統120
 
4.3.1姿態控制系統概述120
 
4.3.2連續式姿態控制系統121
 
4.3.3數位式姿態控制系統122
 
4.3.4校正網路124
 
4.4時序系統125
 
4.4.1時序裝置基本組成125
 
4.4.2機械式時序裝置126
 
4.4.3機電式時序裝置128
 
4.4.4數位式時序裝置129
 
4.5電源配電系統130
 
4.5.1一次電源130
 
4.5.2二次電源131
 
4.5.3配電器131
 
4.5.4電纜網132
 
思考題133

第5章航天器控制系統134
 
5.1航天器系統組成134
 
5.2衛星控制系統工作模式135
 
5.3衛星的姿態控制136
 
5.3.1被動姿態控制137
 
5.3.2主動姿態控制138
 
5.4衛星的軌道控制138
 
5.4.1非自主導航軌道控制139
 
5.4.2自主導航軌道控制140
 
5.5空間探測器的飛行控制140
 
5.6太空梭的飛行控制142
 
思考題145
參考文獻146

楊露，女，河南洛陽人，中科院自動化所控制科學與工程專業博士後，原裝備學院兵器發射理論與技術專業博士，現任航太工程大學宇航科學與技術系航天器系統與運用工程教研室主任、副教授，控制科學與工程專業碩士生導師。在航空航太領域從事控制技術、測試診斷與綜合健康管理技術研究和教學工作20年，出版專著《資訊融合故障診斷技術》，申報專利10餘項，軟著10餘項，主講“飛行器控制系統”、“故障檢測與診斷技術”課程十餘年，被評為大學“十佳授課”教員，獲首屆航太基金（優秀教員）獎，並多次在總部級教學比賽中獲獎，榮立三等功2次。2017年為南昌洪都教練機開發故障診斷專家系統出口尚比亞，2021年為主設計研製並成功發射航太工程大學首顆衛星“太空試驗1號天健衛星”。