1、 空间飞行器动力学与控制 第三课 空间飞行器轨道动力学（上）一、航天器发射轨道 二、人造地球卫星轨道的坐标与时间 第三课 空间飞行器轨道动力学（上）空间飞行器动力学与控制 第三课 空间飞行器轨道动力学（上）航天器的轨道是指航天器的飞行轨迹。包括发射轨道、运行轨道和返回轨道。以人造地球卫星为例，发射轨道：运载器从地面起飞到航天飞行器入轨。主动段： 火箭发动机的工作段；自由飞行段： 从火箭发动机停机到航天飞行器入轨。运行轨道：人造地球卫星进入所设计好的轨道执行任务。返回轨道：从人造地球卫星制动火箭点火，到再入舱降落到地球表面的飞行轨迹一、航天器发射轨道空间飞行器动力学与控制 第三课 空间飞行器轨道
2、动力学（上）图 3.1 卫星的发射轨道、运行轨道和返回轨道空间飞行器动力学与控制 第三课 空间飞行器轨道动力学（上）l 作用在运载火箭上的力与力矩运载火箭上作用的力有：发动机推力 P 地球对火箭的引力 G 气动阻力 D 和气动升力 L 控制力等。 空间飞行器动力学与控制 第三课 空间飞行器轨道动力学（上）推力：作用方向沿运载火箭纵轴指向前方。地球引力：指向地心，作用于火箭的质心上。阻力：平行于火箭的运动方向，指向相反。升力：垂直于运动方向，指向向上。阻力和升力的作用点是在火箭的压力中心上。图 3.2 作用力和力矩空间飞行器动力学与控制 第三课 空间飞行器轨道动力学（上）通常，把火箭在空气中飞行
3、时所产生的总空气动力，分解为阻力 D和升力 L。气动阻力的计算公式为：（ 3-1）式中 火箭的横截面面积； 单位体积气流的动能，称为 “速 度头 ”； 火箭的阻力系数。空间飞行器动力学与控制 第三课 空间飞行器轨道动力学（上）火箭升力的计算公式为：（ 3-2）式中 火箭的升力系数。， 与马赫数 和攻角 的变化规律见下图。和 不但与火箭的外形有关，同时都随速度和攻角的变化而变化。空间飞行器动力学与控制 第三课 空间飞行器轨道动力学（上）图 3.3 与马赫数 和攻角 的关系空间飞行器动力学与控制 第三课 空间飞行器轨道动力学（上）图 3.4 与马赫数 和攻角 的关系空间飞行器动力学与控制 第三课 空间飞行器轨道动力学（上）“俯仰力矩 ”的产生 火箭发动机工作时，推进剂在不断消耗，所以火箭质心位置随时在变。同时，气动阻力和升力也随飞行速度和大气条件而变化，所以压心也随之变化。因此，火箭的压心和质心很少重合在一个点上，阻力和升力对质心必然要产生一个力矩 。使火箭绕横轴 转动的力矩称为 “俯仰力矩 ”，以 表示， 其表达式为：
