航天器的基本系统
火箭的工作原理
火箭的工作原理火箭作为一种重要的航天器，其工作原理是通过喷射高速喷气流来产生推力，从而实现运载物体进入太空或者进行地球轨道的运行。
本文将详细介绍火箭的工作原理及相关知识。
一、火箭的基本构造火箭通常由发动机、燃料和氧化剂供应系统、导航控制系统以及结构体构成。
发动机是火箭的核心部件，通过将燃料和氧化剂进行高速燃烧来产生高温高压气体，然后通过喷嘴向后喷射，从而产生巨大的反作用力，推动火箭前进。
二、燃烧原理火箭燃烧原理主要是基于牛顿第三定律，即“作用力与反作用力相等且方向相反”。
火箭发动机内燃烧时产生的气体喷射成为“作用力”，而这个作用力的方向与喷出口相反，即为“反作用力”。
通过这种反作用力的作用，火箭就能够产生推力，并实现运动。
这就是著名的牛顿第三定律。
三、火箭发动机的工作原理火箭发动机的工作原理主要分为推力产生和推力控制两个方面。
推力产生是指燃烧产生的高温高压气体通过喷嘴喷出，产生反作用力，从而推动火箭向前运动。
而推力控制则是通过导航控制系统来调整火箭发动机的喷射方向和喷射强度，以实现火箭的方向控制和姿态控制。
四、燃料和氧化剂火箭的燃料和氧化剂通常是液体燃料和液体氧化剂的组合。
常见的燃料有液氢、液氧、液态石油、甲烷等，而常见的氧化剂有液氧、液氯、过氧化氢等。
这些燃料和氧化剂通过复杂的供应系统输送到发动机中，并在燃烧室中进行高温高压燃烧产生推力。
五、火箭的特点与应用火箭作为一种特殊的航天器，具有以下几个特点：首先，火箭能够在无空气和大气阻力的太空环境中进行运行，所以其速度和高度都不受限制；其次，火箭的推力巨大，可以承载和运送大量的物体，从而实现了人类进入太空的梦想；最后，火箭具有极高的安全性，其设计和制造均经过严格的测试和验证，保障了载人和无人火箭的安全运行。
火箭的应用也非常广泛，除了载人航天任务外，火箭还广泛应用于卫星发射、空间探索、国防军事等领域。
通过火箭技术的应用，人类可以更深入地了解宇宙，推动科学技术的发展，促进社会的进步。
火箭的基本构造
火箭的基本构造火箭作为一种重要的航天工具，其基本构造在航天领域起着至关重要的作用。
它的设计、结构和组成部分都直接影响着火箭的性能和功能。
本文将从火箭的基本组成和结构两个方面来介绍火箭的基本构造。
一、火箭的基本组成火箭的基本组成包括推进系统、导航控制系统、载荷系统和结构系统。
1. 推进系统推进系统是火箭最关键的组成部分，它产生推力使火箭能够前进。
推进系统主要包括发动机和燃料系统。
发动机是火箭的“心脏”，它通过燃烧燃料产生高温高压气体，并将气体排出以产生推力。
根据不同的燃料类型，火箭发动机可以分为化学推进发动机和核推进发动机等。
燃料系统主要负责将燃料和氧化剂供给发动机进行燃烧。
燃料系统包括燃料贮存装置、燃料供给系统和点火系统等。
燃料贮存装置用于存储燃料和氧化剂，燃料供给系统则将燃料和氧化剂输送至发动机燃烧室，点火系统用于启动发动机。
2. 导航控制系统导航控制系统是为了确保火箭能够准确地飞行到目标地点而设计的。
它主要包括导航系统和飞行控制系统两部分。
导航系统通过定位、测量和数据处理等技术来确定火箭的位置和速度信息，并提供给飞行控制系统作为飞行指令的依据。
导航系统的组成通常包括惯性导航系统、星务导航系统、地面测量系统等。
飞行控制系统根据导航系统提供的数据，对火箭进行飞行姿态控制和引导。
它主要包括姿态控制系统和推力控制系统。
姿态控制系统用于控制火箭的方向和姿态，推力控制系统用于调节火箭的推力大小和方向。
3. 载荷系统载荷系统是指火箭携带的各种用途的设备或者物品，例如卫星、航天器、空间探测器等。
载荷系统通常需要根据不同的任务需求进行设计和组装。
载荷系统的设计包括载荷的结构设计、电气系统设计、通信系统设计等。
4. 结构系统结构系统是火箭的支撑和保护系统，它承受火箭的各项载荷，并保证火箭的完整性和稳定性。
结构系统主要由各种材料组成，例如金属、复合材料等。
结构系统的设计和制造需要考虑到火箭的载荷、运载能力、抗震性能等因素。
航天器轨道的基本特性
➢ 地心黄道坐标系
坐标原点：地球质心
−
0
地心赤道坐标系
( , , )
( , , )
=
黄赤交角
1
0
= 0
0
0
−
坐标系统和时间系统
地心坐标系
标准历元地心平赤道惯性坐标系
一种既具有均匀时间尺度又能反映地球自转特性的时间系统，其以原子
时的秒长为时间计量单位。协调世界时通常作为探测器从地面发射和飞行
跟踪的时间纪录标准。
儒略日 （Julian Date，JD）
一种以天数为单位计算两个日期之间相隔天数的记时法，其起始点为
公元前4713年1月1日世界时的12:00。由于儒略日的记数位较长，国家天
rE5 RM rE4
RM RY x p RX y p
RM 为极移旋转矩阵
x
p
, y p 为地极的瞬时坐标，由IERS的公报提供。
坐标系统和时间系统
J2000地心惯
性坐标系1
岁差
协议地球坐标系
瞬时平赤道地心惯性坐标系ຫໍສະໝຸດ 自转轴章动地球极移
地心固连坐标系
心动力学时采用国际原子时定义的秒长，主要用于太阳系中天体的星历描述。
坐标系统和时间系统
时间系统
世界时（Universal Time，UT）
基于地球自转运动的时间系统，对地球自转轴的极移效应进行修正后的世界
时称为一类世界时（UT1），一类世界时能够真实反映地球自转的统一时间。
协调世界时（Coordinated Universal Time，UTC）
器惟一可能的运动轨道。
➢ 中心引力体中心必定为圆锥曲线轨道的一个焦点。
最简单的神舟原理是什么
最简单的神舟原理是什么神舟原理是中国自主研发的一套载人航天技术体系，其基本原理可以分为多个方面。
首先，神舟原理的核心是载人航天技术。
在神舟系列航天器中，关键技术包括推进系统、姿控系统、热控系统、生命保障系统和数据链路等。
神舟航天器通过推进系统获得速度和轨道高度，姿控系统用于调整航天器的方向和姿态，热控系统保证航天器在太空环境中能够保持稳定的温度，生命保障系统提供航天员所需的氧气、食物、水和居住环境，数据链路用于与地面控制中心进行通信。
其次，神舟原理的关键是航天器的运行轨道和任务。
神舟系列航天器的运行轨道可以分为低轨道、中轨道和高轨道，低轨道高度一般在200至400公里，适用于科学实验、技术验证和航天员交会对接等任务；中轨道高度一般在500至700公里，适用于空间实验室或小型空间站的建设；高轨道高度一般在1000至1400公里，适用于大型空间站的建设。
神舟航天器的任务包括科学研究、技术验证、航天员交会对接、航天员出舱活动等，旨在提高我国航天技术水平和全球市场竞争力。
此外，神舟原理还包括航天器的发射与返回。
神舟系列航天器的发射方式主要包括垂直发射和倾斜发射两种。
垂直发射发生在崇山峻岭的内陆发射基地，在火箭垂直燃烧、直线升空后进行航天器的分离与展开；而倾斜发射则发生在海滨基地，火箭会有一个倾斜角度燃烧升空，再进行航天器的分离与展开。
神舟系列航天器的返回方式主要包括泊靠式返回和滑翔式返回两种。
泊靠式返回是指航天器通过自我推进进入相对运动状态后与空间实验室或空间站进行对接；而滑翔式返回是指航天器通过改变自身姿态和轨道参数，进入大气层再通过滑翔降落地面。
最后，神舟原理还涉及到航天员的训练和管理。
神舟系列航天器是载人航天器，必须有合格的航天员才能完成任务。
航天员的选拔和训练过程非常严格和细致，包括体能训练、技术训练、生命科学实验、空间环境训练等多个方面。
同时，航天员的管理也是神舟原理的重要组成部分，包括航天员的健康管理、心理管理和事故应急管理等，确保航天员的安全和任务的顺利完成。
航空航天工程师的航天器遥测和控制系统
航空航天工程师的航天器遥测和控制系统航天器遥测和控制系统是航空航天工程师在航天器飞行中至关重要的组成部分。
它不仅能够监测航天器的各种参数，还能实现对航天器的远程操作和控制。
本文将介绍航天器遥测和控制系统的基本原理、应用以及发展趋势。
一、航天器遥测和控制系统的基本原理航天器遥测和控制系统基于遥测技术，通过测量和传输航天器上各种传感器采集的数据，实时监测航天器的运行状态。
同时，它还可以接收地面指令，控制航天器的姿态、航向和速度等参数。
航天器遥测和控制系统由传感器、遥测数据传输模块、指令接收模块和执行机构等组成。
传感器是航天器遥测和控制系统中最基础的部分，它能够感知航天器上各种物理量，如温度、压力、姿态等。
传感器将采集到的数据转化为电信号，并通过遥测数据传输模块传送给地面控制中心。
遥测数据传输模块是连接航天器和地面控制中心的纽带，它可以通过无线电或卫星通信等方式将传感器采集到的数据传输回地面。
遥测数据传输模块可以实现高速、可靠的数据传输，保证航天器上各个部分数据的实时更新。
指令接收模块是地面控制中心向航天器发送指令的接收装置。
通过接收地面发出的指令，指令接收模块可以将指令传递给执行机构，实现对航天器各个部分的控制。
执行机构是根据接收到的指令实现对航天器姿态、航向和速度等参数的调整。
执行机构通过控制航天器上的发动机、推力装置等来实现对航天器运动状态的控制和调节。
二、航天器遥测和控制系统的应用航天器遥测和控制系统广泛应用于各类航天任务中，包括卫星发射、航天器在轨运行以及返回舱的控制等。
它可以监测航天器的运行状态，及时发现并修正运行中的异常情况，确保航天任务的圆满完成。
在卫星发射过程中，航天器遥测和控制系统可以实时监测发射过程中的各种参数，如推力、姿态和温度等。
通过对这些参数的监测，航天工程师可以及时调整发射参数，确保卫星顺利进入预定轨道。
在航天器在轨运行过程中，航天器遥测和控制系统则起到了关键的作用。
它可以实时监测航天器的各项性能指标，如电力系统、姿态控制系统和燃料消耗等。
神舟载人飞船各大子系统及其工作原理
神舟号载人飞船神舟10号载人飞船- - - 1 -第1章 神舟号简介神舟十号是我国的第十艘神舟系列飞船，与前两艘神州八号和神州九号相比，它是我国一艘载人空间对接飞船，按计划它将与天宫一号目标飞行器进行对接，如果对接成功，则表明我国已经基本掌握了空间飞行器交会对接技术，将对后续的天宫二号即第二代空间实验室的建设打下坚实的基础。
【发射时间】预计在2012年【任务实施】预计会有三名宇航员同时升空，任务时间5~20天。
【飞行器名称】神舟十号【飞行器生产国家】中国【计划发射时间】2012年【发射项目】与神舟八号、神舟九号完成对接任务。
【发射成功意义】表明我国已经基本掌握了空间飞行器交会对接技术。
神舟10号载人飞船第2章神舟号的结构系统飞船由轨道舱、返回舱、推进舱和附加段组成，总长9530mm，总重8470kg。
飞船的手动控制功能和环境控制与生命保障分系统为航天员的安全提供了保障。
神州十号的结构系统，如图2-1所示。
图2-1 神舟号结构系统示意图2.1轨道舱轨道舱是飞船进入轨道后航天员工作、生活的场所。
舱内储备有食物、饮水和大小便收集器、睡袋等生活装置外，还有空间应用和科学试验用的仪器设备。
返回舱返回后，轨道舱相当于一颗对地观察卫星或太空实验室，它将继续留在轨道上工作半年左右。
- 2 -神舟10号载人飞船- - - 3 -2.2 返回舱图2-2 在着陆场 飞船的返回舱呈钟形，有舱门与轨道舱相通。
放回舱式飞船的指挥控制中心，内设供3名航天员斜躺的座椅，共航天员起飞、上升和返回阶段乘坐。
座椅前下方是仪表板、手控操纵手柄和光学瞄准镜等，显示飞船上个系统机器设备的状况。
航天员通过这些仪表进行监视，并在必要时控制飞船上系统机器设备的工作。
返回舱均是密闭的舱段，内有环境控制和生命保障系统，确保舱内充满一个大气压力的氧氮混合气体，并将温度和湿度调节到人体合适的范围，确保航天员在整个飞行任务过程中的生命安全。
另外，舱内还安装了供着陆用的主、备两具降落伞。
航天飞机的基本结构
航天飞机的基本结构航天飞机的基本结构包括以下几个主要部分：1. 宇航器：宇航器是航天飞机的主体部分，通常有翼和机身两部分组成。
机身是宇航器的主要结构部分，包括航天员的驾驶舱、货舱和发动机等。
翼是用来提供升力和控制飞行的结构部分，通常有固定翼和可变后掠翼两种类型。
2. 推进系统：推进系统是航天飞机的动力来源，它一般由固体火箭助推器和液体燃料火箭发动机组成。
固体火箭助推器通常用在航天飞机发射时的起飞阶段，而液体燃料火箭发动机则用于飞行过程中的姿态调整和轨道变换。
3. 降落伞系统：航天飞机在返回地球时需要减速和着陆，降落伞系统用来控制飞行器的下降速度和实现安全着陆。
航天飞机通常使用多个降落伞来增加稳定性和安全性。
4. 热保护系统：航天飞机在大气层进入和返回过程中会遭受高温和高压力等极端条件，热保护系统用来保护航天器和航天员免受热量和压力的损害。
常见的热保护系统包括隔热瓦块、热防护涂层和耐热材料等。
5. 控制系统：控制系统用来控制航天飞机的姿态和飞行轨迹，包括飞行计算机、姿态控制系统和推进器控制系统等。
这些是航天飞机的基本结构，根据具体的任务需求和设计要求，不同的航天飞机还可能具有其他的附加部件和系统。
继续对航天飞机的基本结构的讨论。
6. 起落架系统：起落架系统用于在降落时支撑并减缓航天飞机的着地冲击力。
通常，航天飞机的主起落架安装在机身底部，并可收放式设计。
7. 电力系统：航天飞机需要提供电力来驱动各个系统和设备的运行，例如操纵系统、通信系统和生命支持系统等。
电力系统通常由太阳能电池板和电池组成，以及相应的电力管理和分配系统。
8. 通信和导航系统：航天飞机需要与地面指挥中心和其他航天器进行通信，并需要进行精确的导航和定位。
通信系统通常包括天线和相关设备，导航系统则包括惯性导航系统和全球定位系统（GPS）等。
9. 生命支持系统：为了维持航天员在宇宙空间中的生存和工作，航天飞机还配备了生命支持系统，包括供氧系统、水循环系统和废物处理系统等。
航空航天概论
航空航天概论《航空航天概论》是1997年10月北京航空航天大学出版社出版的图书，作者是何庆芝。
该书以航空器和航天器为中心，对其学科和各系统进行了全面介绍。
航空航天科学技术是一门高度综合的尖端科学技术，近几十年来发展迅速，对人类社会的影响巨大。
本书是为航空航天院校低年级学生编写的入门教材，使学生初步了解航空航天领域所涉及学科的基本知识、基本原理及其发展概况。
全书共六章。
第一章绪论是一般概述，第二章是飞行器飞行原理，第三章是飞行器的动力系统，第四章是飞行器机载设备，第五章是飞行器构造，第六章是地面设备和保障系统。
原理论述由浅入深、循序渐进，内容丰富、翔实，文字通顺易懂、可读性强。
本书是航空航天院校教材，适合低年级学生学习，也可供相关专业的教学、科技人员参考。
以下是目录参考前言第一章绪论第一节航空与航天的基本内涵第二节飞行器的分类一、航空器二、航天器三、火箭和导弹第三节航空航天发展简史一、航空发展简史二、火箭、导弹发展简史三、航天发展简史第四节飞行环境一、大气飞行环境二、空间飞行环境三、标准大气第二章飞行器飞行原理第一节流体流动的基本知识一、流体流动的基本概念二、流体流动的基本规律三、空气动力学的实验设备――风洞第二节作用在飞机上的空气动力一、飞机的几何外形和参数二、低、亚声速时飞机上的空气动力三、跨声速时飞机上的空气动力四、超声速时飞机上的空气动力第三节飞机的飞行性能，稳定性和操纵性一、飞机的飞行性能二、飞机的稳定性与操纵性第四节直升机的飞行原理一、直升机概况二、直升机旋翼的工作原理第五节航天器飞行原理一、Kepler轨道的性质和轨道要素二、轨道摄动三、几种特殊的轨道四、星下点和星下点轨迹五、航空器姿态的稳定和控制思考题第三章飞行器的动力系统第一节概述第二节发动机分类第三节活塞式航空发动机一、发动机主要机件和工作原理二、发动机辅助系统三、航空活塞式发动机主要性能参数第四节空气喷气发动机一、涡轮喷气发动机二、其他类型的燃气涡轮发动机三、无压气机的空气喷气发动机第五节火箭发动机一、发动机主要性能参数二、液体火箭发动机三、固体火箭发动机四、固－液混合火箭发动机第六节组合式和特殊发动机一、火箭发动机与冲压发动机组合二、涡轮喷气发动机与冲压发动机组合三、特殊发动机思考题第四章飞行器机载设备第一节飞行器仪表、传感器与显示系统一、发动机工作状态参数测量二、飞行状态参数测量三、电子综合显示器第二节飞行器的导航技术一、无线电导航二、卫星导航系统三、惯性导航四、图像匹配导航（制导）技术五、天文导航六、组合导航第三节飞行器自动控制一、自动驾驶仪二、飞行轨迹控制三、自动着陆系统与设备四、电传操纵五、空中交通管理第四节其他机载设备一、电气设备二、通信设备三、雷达设备四、高空防护救生设备思考题第五章飞行器构造和发展概况第一节对飞行器结构的一般要求和所采用的主要材料一、对飞行器结构的一般要求二、飞行器结构所采用的主要材料第二节飞机和直升机构造一、飞机的基本构造二、军用飞机的构造特点和发展概况三、民用飞机的构造特点和发展概况四、特殊飞机五、直升机第三节导弹一、有翼导弹二、弹道导弹三、反弹道导弹导弹系统第四节航天器一、航天器的基本系统二、卫星结构三、空间探测器结构四、载人飞船五、空间站第五节火箭一、探空火箭二、运载火箭第六节航天飞机和空天飞机一、航天飞机二、空天飞机思考题第六章地面设施和保障系统第一节机场及地面保障设施一、机场二、地面保障系统第二节导弹的发射装置和地面设备一、组成和功用二、战略弹道导弹的发射方式三、战略弹道导弹的发射装置和地面设备第三节运载火箭的地面设备与保障系统一、航天基地二、航天器发射场三、中国的航天器发射场和测控中心四、发射窗口思考题。
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航天器由不同功能的若干分系统组成,一般有专用系统和保障系统.前者用于直接执行特定的航天任务,后者用于保障专用系统的正常工作.
1）专用系统
专用系统随航天器的任务而异,例如天文卫星的天文望远镜、光谱仪等;侦察卫星的可见光照相机、电视摄象机;无线电侦察接收机等;通信卫星的转发器和通信天线;空间站上供航天员进行各种试验和观测用的各种专用设备等.
(3)生命保障系统生命保障系统用于载人航天器，维持航天员正常生活所必须的设备和条件，其中包括温度、湿度调节，供水供氧、空气净化、废物排除和封存，食品制作、保管和水的再生等。
(4)电源系统电源系统用来为航天器所有仪器设备提供电能。人造地球卫星多采用蓄电池和太阳能电池阵电源，空间探测器采用太阳能电池阵电源系统或空间核电源，载人航天器则大多采用氢氧燃料电池或太阳能电池阵电源系统。
2）保障系统
各类航天器的保障系统是类似的,一般包括下列分系统:
(1)结构系ห้องสมุดไป่ตู้用于支承和固定航天器上各种仪器设备,并以骨架结构与外壳结构相连,造成一个密闭的整体,为仪器设备和航天员提供必要的工作和生活环境,也承受地面运输、发射和空间运行时的各种力学和环境载荷.
(2)热控制系统热控制系统是用来保障各种仪器设备(或航天员)处于允许的温度环境中.
(5)姿态控制系统姿态控制系统用来保持或改变航天器的运行姿态。
(6)轨道控制系统轨道控制系统用来保持或改变航天器的运行轨道。由机动发动机提供动力，通过程序控制装置控制或地面测控站遥控。
(7)返回着陆系统返回着陆系统用以保障返回航天器的安全，一般由制动火箭、降落伞、着陆装置、标位装置和控制装置等组成。