轨道力学

第1章　质点动力学 1

1.1 引言 1

1.2　运动学 1

1.3　质量、力和牛顿万有引力定律 5

1.4　牛顿运动定律 7

1.5　运动矢量的时间导数 11

1.6　相对运动 15

习题 23

第2章　二体问题 25

2.1 引言 25

2.2　惯性系中的运动方程 25

2.3　相对运动方程 27

2.4　角动量和轨道方程 32

2.5　能量定律 38

2.6　圆轨道（e=0） 39

2.7 椭圆轨道（0<e<1） 43

2.8 抛物线轨道（e=1） 50

2.9　双曲线轨道（e>1） 53

2.10　近焦点坐标系 59

2.11　拉格朗日系数 61

2.12　限制性三体问题 71

习题 81

第3章　轨道位置的时间函数 85

3.1　引言 85

3.2　近地点时刻 85

3.3 圆轨道 86

3.4　椭圆轨道 86

3.5　抛物线轨道 99

3.6　双曲线轨道 100

3.7　全局变量 107

习题 117

第4章　三维空间中的轨道 120

4.1　引言 120

4.2　地心赤经-赤纬坐标系 120

4.3　状态向量与地心赤道坐标系 123

4.4　轨道根数与状态向量 127

4.5　坐标变换 132

4.6　地心赤道和近焦点坐标系间的坐标变换 139

4.7　地球扁率的影响 143

习题 152

第5章　初始轨道确定 156

5.1 引言 156

5.2　吉伯斯三位置矢量定轨法 156

5.3　兰伯特问题 163

5.4　恒星时 172

5.5　测站坐标系 176

5.6　测站赤道坐标系 179

5.7　测站地平坐标系 180

5.8　角度与斜距观测数据的初始轨道确定 184

5.9　单纯角度观测数据的初始轨道确定 190

5.10　初始轨道确定的高斯方法 191

习题 203

第6章　轨道机动 207

6.1　引言 207

6.2　脉冲机动 207

6.3　霍曼转移 208

6.4　双椭圆霍曼转移 213

6.5　调相机动 216

6.6　共拱线的非霍曼转移 221

6.7　拱线转动 225

6.8　追击 231

6.9　非共面机动 234

习题 246

第7章　相对运动与交会 253

7.1　引言 253

7.2　轨道上的相对运动 253

7.3　轨道相对运动方程的线性化 258

7.4　Clohessy-Wiltshire方程 259

7.5　双脉冲交会机动 264

7.6　邻近圆轨道上的相对运动 271

习题 273

第8章　行星际轨道 277

8.1　引言 277

8.2　行星际霍曼转移 277

8.3　交会窗口 279

8.4　影响球 283

8.5　圆锥曲线拼接法 287

8.6　行星际出发 287

8.7　敏感度分析 292

8.8　行星际交会 294

8.9　行星际飞越 300

8.10　行星星历表 309

8.11　非霍曼行星际转移轨道 313

习题 318

第9章　刚体动力学 320

9.1　引言 320

9.2　运动学 320

9.3　平动方程 327

9.4　转动方程 328

9.5　转动惯量 332

9.6　欧拉方程 348

9.7　动能 353

9.8　旋转陀螺 355

9.9　欧拉角 359

9.10　俯仰角、偏航角和滚转角 368

习题 371

第10章　卫星姿态动力学 378

10.1　引言 378

10.2　无外力矩的自由运动 378

10.3　无外力矩自由运动的稳定性 385

10.4　双自旋航天器 389

10.5　章动阻尼器 392

10.6　圆锥机动 399

10.7　姿态控制推力器 401

10.8　yo-yo消旋原理 403

10.9　陀螺姿态控制 408

10.10　重力梯度稳定 420

习题 429

第11章　火箭动力学 434

11.1　引言 434

11.2　运动方程 434

11.3　推力方程 436

11.4　火箭性能 438

11.5 自由空间中的火箭分级问题 440

11.6　最佳级数 448

习题 454

附录A　物理数据 456

附录B　导读图 458

附录C　N体运动方程的数值积分法 459

附录D　MATLAB算法 462

附录E　球体的引力势能 533

参考文献 536