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第1章 概论1

1.1 一般概念1

1.1.1 运载火箭1

1.1.2 运载火箭控制3

1.1.3 运载火箭动力学3

1.2 运载火箭飞行控制系统组成与功能4

1.2.1 运载火箭飞行控制系统组成4

1.2.2 运载火箭飞行控制系统功能及实现5

1.2.3 运载火箭飞行控制系统的性能要求8

1.3 运载火箭飞行控制系统的发展历程9

1.3.1 动力学发展概述9

1.3.2 国外运载火箭飞行控制系统发展历程10

1.3.3 我国运载火箭飞行控制系统发展历程12

1.4 运载火箭的发展趋势及对飞行控制系统的需求14

1.4.1 运载火箭的发展趋势14

1.4.2 飞行控制系统的发展方向与前景展望17

第2章 常用坐标系及转换20

2.1 常用坐标系20

2.2 坐标系间的转换关系23

第3章 飞行动力学29

3.1 作用在火箭上的力和力矩29

3.1.1 地球引力29

3.1.2 气动力与气动力矩32

3.1.3 发动机推力与力矩34

3.2 火箭飞行动力学方程37

3.2.1 质心动力学方程37

3.2.2 绕质心动力学方程38

3.3 轨道动力学方程39

3.3.1 开普勒轨道方程41

3.3.2 飞行轨道的确定42

第4章 运载火箭姿态动力学建模44

4.1 非捆绑运载火箭姿态动力学模型44

4.1.1 火箭飞行中受到的力和力矩51

4.1.2 液体晃动方程59

4.1.3 弹性振动方程60

4.1.4 质心动力学方程61

4.1.5 绕质心动力学方程62

4.1.6 非捆绑运载火箭姿态动力学方程62

4.2 捆绑运载火箭姿态动力学模型63

4.2.1 火箭飞行中受到的力和力矩63

4.2.2 液体晃动方程68

4.2.3 弹性振动方程69

4.2.4 质心动力学方程73

4.2.5 绕质心动力学方程73

4.2.6 捆绑运载火箭姿态动力学方程74

4.3 运载火箭姿态动力学模型特点75

第5章 箭体动力学特性与控制84

5.1 运载火箭结构动力学特性84

5.1.1 非捆绑运载火箭结构动力学特性84

5.1.2 捆绑运载火箭结构动力学特性94

5.1.3 运载火箭结构动力学特性对姿态控制的影响96

5.2 运载火箭液体晃动特性103

5.2.1 运载火箭液体晃动的一般理论分析方法103

5.2.2 贮箱液体晃动试验及防晃设计114

5.2.3 液体晃动对姿态控制的影响119

5.3 运载火箭气动特性128

5.3.1 运载火箭气动外形设计与优化128

5.3.2 运载火箭气动参数的理论计算与风洞试验130

5.3.3 运载火箭气动外形对姿态控制的影响135

5.4 运载火箭纵向耦合振动特性141

5.4.1 运载火箭纵向耦合振动的机理143

5.4.2 液氧煤油发动机运载火箭的POGO抑制难点144

5.4.3 液路系统的频率特性145

5.4.4 POGO稳定性分析151

5.4.5 POGO的抑制措施157

5.4.6 蓄压器对POGO的影响分析及其设计方法159

5.4.7 运载火箭纵向耦合振动对姿态控制的影响162

第6章 导航与制导控制164

6.1 运载火箭的导航技术164

6.1.1 概述164

6.1.2 平台式惯性导航技术164

6.1.3 捷联式惯性导航技术166

6.1.4 组合导航技术168

6.2 运载火箭的制导技术171

6.2.1 概述171

6.2.2 导引方法172

6.2.3 关机控制190

6.2.4 制导精度分析192

6.3 运载火箭的初始对准197

6.3.1 概述197

6.3.2 平台式惯导的初始对准198

6.3.3 捷联式惯导的初始对准203

6.4 运载火箭导航制导技术发展趋势208

6.4.1 高精度冗余惯组技术208

6.4.2 最优自适应制导技术209

6.4.3 全自主初始对准技术209

第7章 运载火箭姿态控制211

7.1 非捆绑运载火箭的姿态控制原理与方法211

7.1.1 非捆绑运载火箭的控制原理211

7.1.2 非捆绑运载火箭姿态控制典型方法215

7.2 捆绑运载火箭的姿态控制原理与方法217

7.2.1 助推布局对姿控的影响217

7.2.2 捆绑运载火箭的控制原理218

7.2.3 捆绑运载火箭姿态控制典型方法219

7.3 运载火箭姿态控制能力分析221

7.3.1 俯仰、偏航通道的控制能力分析221

7.3.2 滚动通道的控制能力分析222

7.4 运载火箭发动机摆动力矩计算方法225

7.4.1 与发动机摆角无关的力矩225

7.4.2 与发动机摆角有关的力矩226

7.4.3 与发动机摇摆角速度有关的阻尼力矩226

7.4.4 其他力矩项226

7.5 运载火箭姿态控制对制导的适应性研究227

7.5.1 迭代制导方法227

7.5.2 姿态动力学全量模型228

7.5.3 迭代制导与姿态控制的相互作用关系229

7.5.4 姿态控制对迭代制导适应性仿真分析230

7.6 大质心偏移上面级的姿态控制原理与方法231

7.6.1 大质心偏移上面级的特点231

7.6.2 大质心偏移上面级的控制原理233

7.6.3 大质心偏移上面级姿态控制典型方法234

7.7 运载火箭姿态控制方法的应用241

7.7.1 运载火箭的减载控制241

7.7.2 运载火箭的弹性自适应控制242

7.7.3 运载火箭的解耦控制245

7.8 运载火箭姿态控制技术发展趋势248

参考文献251