空间飞行器设计-航天器的基本组成 ppt课件
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飞行器的基本构成
滑车式
起落架的布置形式
后三点式
尾轮
自行车式
前三点式 多轮多支柱式
辅助起飞 装置
C-130助推火箭起飞
F/A-18弹射起飞
苏-33飞机滑跃起飞
辅助着陆 装置
SR-71
减速伞减速着陆
F/A-18E
发动机反推力装置打开
舰载机拦阻着陆
飞机构成
机身 操纵系统
机翼
起落架 动力系统
机载设备 燃油系统
液压系统
飞行器的构成
飞行器的分类
航空器 航天器
飞机结构
机身
尾翼
起落架
机翼
机
B747经济舱
身
B747 宽体双层客机
A300运输机
美国的V-22“鱼鹰”倾转旋翼机
机 协和号
翼
F-16
B787
机翼
垂直尾翼
升降舵
水平尾翼
B747
法国“阵风”
起落架
伊尔-76飞机
A320前起落架
起落架的种类
轮式
滑撬式
浮筒式
组成：能源舱、工作舱、生活舱、太阳能电池阵、姿态 控制系统、通讯系统、对接系统和过渡舱等。
和平号空间站
国际空间站
中国未来空间站
航天
轨道器
方向舵 主发动机 机动发动机 反作用控制
机身襟翼 升降副翼
肼、四氧化二氮储箱
机械臂
头部
主轮
前轮
座舱环境系统
卫星及空间探测器
专用系统（有效载荷）—— 直接执行特定的航天任务。 保障系统（卫星平台）—— 保障专用系统的正常工作。
对地天线
太阳能帆板
“嫦娥一号”月球探测卫星
空间飞行器设计-第3讲
(1).密度（表3－1） 海平面处 0＝1.225×10－3g/cm3＝1.2kg/m3。 密度随高度急剧下降。在100km高度，只有10－7 0。也随时间、纬度、季节、太阳活动和地磁活动影响而变化。
3.2.2 地球大气的物理特性
表3－1 不同海拔高度的大气密度
海拔高度(km)
材料雾化 航天器在大气层中飞行时，若受到空间带电粒子的撞击，表面材料将会发生雾化。在外层空间中，由于氢离子的扩散，材料表面充满着氢离子，材料的光学性能会改变。
01
极低的空间压力下，材料表面发生变化，出现微细的裂纹或晶隙腐蚀，表面保护膜破坏，机械性能变坏。
5.材料的机械性能改变
02
正常大气压时，材料表面有氧化膜保护。在空间，氧化膜破坏，材料与航天器周围环境介质之间的摩擦加剧。
(aurora)
极光
地磁场的三要素：
（1）磁偏角D：磁场水平分量 与正北方向的夹角。 （2）磁倾角I：磁场方向与水平 面的夹角。 （3）磁场强度（水平方向H， 或垂直方向Z）
3.3.1 磁层
太空只吸收、而不反射能量。这种环境称为空间冷黑环境，又称热沉(热海平面标准压力P0＝1.01325×105 Pa。 表3－3 不同海拔高度的大气密度（中纬度、春秋）
海拔高度(km)
大气压力(Pa)
海拔高度(km)
大气压力(Pa)
地磁场是变化的。其瞬时变化归因于两个因素： 电离层中的电流体变化； 太阳黑子活动。 引起“磁暴”现象，如在漆黑的北极上空会出现美丽的极光；指南针摇摆不定，无线电短波广播突然中断，依靠地磁场“导航”的鸽子迷失方向，四处乱飞等。
Magnetic Storm
Polar Light
03
图3.7 地球磁层剖面图
航天科技：航天器设计与航天器着陆技术研究培训ppt
80%
减速技术
利用降落伞、反推力装置或其他 技术，降低着陆速度。
着陆系统的设计与优化
着陆平台设计
根据航天器的重量、尺寸和着 陆要求，设计合适的着陆平台 。
降落伞优化
根据风速、风向和着陆地点地 形等因素，优化降落伞的尺寸 和材料。
反推力装置设计
根据航天器的重量和着陆速度 ，设计合适的反推力装置，确 保安全着陆。
智能化发展
结合人工智能技术，实现 航天器自主着陆和智能控 制。
多领域融合
将航天器着陆技术与通信 、导航、材料科学等领域 进行融合，推动航天科技 的全面发展。
05
培训总结与展望
培训内容回顾
01
02
03
04
航天器设计基础
介绍了航天器设计的基本原理 、材料选择、结构布局等方面 的知识。
Байду номын сангаас
航天器着陆技术
深入探讨了着陆过程的控制策 略、安全保障措施以及着陆场 地选择等方面的技术细节。
航天器设计的关键要素
航天器设计需要考虑多个关键要素，包括结构强度、材料选择、 推进系统、热控系统、姿态控制、测控通信等。这些要素相互关 联，共同影响航天器的性能和可靠性。
航天器结构与材料
航天器结构类型
航天器结构通常分为卫星结构和空间探测器结构两大类。卫 星结构包括通信卫星结构、气象卫星结构、导航卫星结构等 ；空间探测器结构包括月球探测器结构、火星探测器结构等 。
案例分析与实践
通过分析成功的航天器设计与 着陆案例，学员们了解了实际 操作中的挑战与应对策略。
互动与讨论
培训过程中鼓励学员提问和发 表观点，促进了知识交流与思 想碰撞。
未来研究与应用展望
空间飞行器设计-第7讲
内部干扰：由火箭内部的各仪表、陀螺平台、 瞄准装置等的工艺制造和安装误差所引起。
火箭的制导： 利用导航参数按给定的制导律，用推力矢量
控制火箭质心运动，达到期望的终端条件时准确 关机，保证空间有效载荷精确进入轨道目标区。
12
火箭制导系统组成与功用 火箭制导系统由测量装置和制导计算机组成。
系统的基本功能为实现弹道控制： 1）测量；（位置，速度） 2）计算；（位置，速度；并加以判断） 3）导引；（产生导引信号以修正偏差；法、 横向） 4）关机控制（有多种控制泛函 ：射程偏差、 速度、运行周期等）
别真伪位置，亦可再观测一个星体的方位角来判别 位置。
若再利用观测的第三个星体的高度角和相应的第 三个高度圆，则3个圆的交点便是观测者的位置。
21
星体跟踪器
22
3. GPS制导
从20世纪60年代始出现了以子午仪系统和全球定 位系统(Global Positioning System,GPS)为代表的 卫星导航系统。
等距轨道面内，轨道高达20,200km，轨道倾角55º。 2）高精度三维定位。 3）实时导航定位。1s即可完成一次定位。 4）被动式全天候导航定位。 5）抗干扰性能好、保密性强。特殊编码（伪噪声码）技
术。 6）采用GPS载波相位测量技术，可用于航天器姿态测量。
24
4. 组合制导
现有的惯性、无线电、图像匹配、天文、卫星制 导等不同制导技术，各有特点，使用上也各有弱点。
单自由度陀螺: 内环直接通过一对轴承铰接在机体结构上，使陀
螺转子轴只有一个方向运动的自由度。且只具有进动 性而不具定轴性。
37
陀螺仪的定轴性orientation stability： 当转子以角速度旋转时，略去转轴摩擦力和空气
火箭的制导： 利用导航参数按给定的制导律，用推力矢量
控制火箭质心运动，达到期望的终端条件时准确 关机，保证空间有效载荷精确进入轨道目标区。
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火箭制导系统组成与功用 火箭制导系统由测量装置和制导计算机组成。
系统的基本功能为实现弹道控制： 1）测量；（位置，速度） 2）计算；（位置，速度；并加以判断） 3）导引；（产生导引信号以修正偏差；法、 横向） 4）关机控制（有多种控制泛函 ：射程偏差、 速度、运行周期等）
别真伪位置，亦可再观测一个星体的方位角来判别 位置。
若再利用观测的第三个星体的高度角和相应的第 三个高度圆，则3个圆的交点便是观测者的位置。
21
星体跟踪器
22
3. GPS制导
从20世纪60年代始出现了以子午仪系统和全球定 位系统(Global Positioning System,GPS)为代表的 卫星导航系统。
等距轨道面内，轨道高达20,200km，轨道倾角55º。 2）高精度三维定位。 3）实时导航定位。1s即可完成一次定位。 4）被动式全天候导航定位。 5）抗干扰性能好、保密性强。特殊编码（伪噪声码）技
术。 6）采用GPS载波相位测量技术，可用于航天器姿态测量。
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4. 组合制导
现有的惯性、无线电、图像匹配、天文、卫星制 导等不同制导技术，各有特点，使用上也各有弱点。
单自由度陀螺: 内环直接通过一对轴承铰接在机体结构上，使陀
螺转子轴只有一个方向运动的自由度。且只具有进动 性而不具定轴性。
37
陀螺仪的定轴性orientation stability： 当转子以角速度旋转时，略去转轴摩擦力和空气
航天ppt课件大学
国际合作
中国积极参与国际航天合作，与多个国家开展了航天领域的合作与 交流。
未来展望
中国将继续推进航天事业的发展，实现更远距离的深空探测、建立 月球基地等远大目标。
06 结语
航天科技对人类的影响与意义
促进科技进步
航天科技的发展推动了 众多领域的科技进步， 如材料科学、计算机科 学、通信技术等。
拓展人类认知
具备足够数量和质量的航天人才是推动航天事业发展 的关键因素之一。
提升国家竞争力
培养航天人才有助于提升国家在航天领域的竞争力， 从而在全球范围内获得更多的话语权和影响力。
鼓励年轻人投身航天事业
提高社会认知
通过宣传和教育，提高年轻人对 航天事业的认知和兴趣，让他们 了解航天事业的魅力和前景。
提供发展机会
可持续发展是商业航天发展面临的重要挑战。
02 03
技术创新推动市场拓展
商业航天的发展需要依靠技术创新来推动市场拓展和满足客户需求，如 何实现技术创新和市场拓展的良性循环是商业航天发展面临的重要挑战 。
政策法规的完善
商业航天的发展需要政策法规的支持和规范，如何完善政策法规以促进 商业航天的发展是商业航天发展面临的重要挑战。
工作原理
通过卫星搭载的遥感器获取地球大气的温度、湿度、气压、风速等 信息，经过数据处理和分析，形成气象预报。
优势与局限性
气象观测与预报具有覆盖范围广、观测频次高、数据精度高等优势， 但也存在数据传输延迟、误差等问题。
导航定位系统
导航定位系统概述
导航定位系统是利用航天技术实 现地球表面和近地空间的精确定
3
核推进
利用核反应产生能量，将推进剂加速到高速状态 。
卫星轨道与发射
卫星轨道
中国积极参与国际航天合作，与多个国家开展了航天领域的合作与 交流。
未来展望
中国将继续推进航天事业的发展，实现更远距离的深空探测、建立 月球基地等远大目标。
06 结语
航天科技对人类的影响与意义
促进科技进步
航天科技的发展推动了 众多领域的科技进步， 如材料科学、计算机科 学、通信技术等。
拓展人类认知
具备足够数量和质量的航天人才是推动航天事业发展 的关键因素之一。
提升国家竞争力
培养航天人才有助于提升国家在航天领域的竞争力， 从而在全球范围内获得更多的话语权和影响力。
鼓励年轻人投身航天事业
提高社会认知
通过宣传和教育，提高年轻人对 航天事业的认知和兴趣，让他们 了解航天事业的魅力和前景。
提供发展机会
可持续发展是商业航天发展面临的重要挑战。
02 03
技术创新推动市场拓展
商业航天的发展需要依靠技术创新来推动市场拓展和满足客户需求，如 何实现技术创新和市场拓展的良性循环是商业航天发展面临的重要挑战 。
政策法规的完善
商业航天的发展需要政策法规的支持和规范，如何完善政策法规以促进 商业航天的发展是商业航天发展面临的重要挑战。
工作原理
通过卫星搭载的遥感器获取地球大气的温度、湿度、气压、风速等 信息，经过数据处理和分析，形成气象预报。
优势与局限性
气象观测与预报具有覆盖范围广、观测频次高、数据精度高等优势， 但也存在数据传输延迟、误差等问题。
导航定位系统
导航定位系统概述
导航定位系统是利用航天技术实 现地球表面和近地空间的精确定
3
核推进
利用核反应产生能量，将推进剂加速到高速状态 。
卫星轨道与发射
卫星轨道
航天飞机结构功能原理介绍 69页PPT文档
第十章 航天飞机的制导与控制
10.1 航天飞机的结构组成 10.2 航天飞机的控制系统 10.3 航天飞机的飞行控制 10.4 航天飞机再入与着陆的制导与控制
第十章 航天飞机的制导与控制
航天飞机是一种有人驾驶的、主要部分可以重复使用 的空间运输工具。它可以像火箭那样垂直起飞，像载人飞船 那样在轨道上运动，像飞机那样滑翔，在地面上水平着陆。 航天飞机除了运载和部署卫星以外，还可以检修、回收卫星， 或进行空间营救。在军事方面，航天飞机还可以执行载人近 地轨道实时侦察、拦截卫星、战略轰炸等任务。在空间科学 技术的应用方面也非常广泛，如发射空间实验室和建立永久 性国际空间站等。
航天飞机系统的第二个部件是外储箱，它的作用就 是为航天飞机的主发动机储存入轨前所用的全部推进剂。 外储箱装在航天飞机的下方，夹在两台固体火箭助推器 的中间。它是航天飞机系统上惟一不可回收的部件。全 长47 m，直径8．64 m，净质量33 t，是一个十分庞大 的尖头圆柱体，由铝合金制成。内有前、后两个储箱， 前储箱装600 t多液氧，后储箱装102 t液氢，外储箱总 共可装700 t多的推进剂。
轨道。
1．惯性测量单元
航天飞机采用三套惯性测量单元，以并行冗余方式装 在一个整体结构里。为了保证惯性测量单元的测量精度和 对它进行校准的精度，惯性测量单元与两个星跟踪器装在 同一个导航基座上，位于航天飞机的前舱。每套惯性测量 单元由四框架平台、电子设备、输入／输出装置和电源4 个主要部分组成。平台框架的安装方位从内向外是方位轴、 内滚动轴、俯仰轴、外滚动轴。第四个框架作为冗余，以 保证大姿态运动时框架不少于3个自由度。每个平台内框 装有两个三自由度挠性陀螺和两个相互垂直安装的加速度 计。
道器，外储箱和助推器进行介绍。
10.1 航天飞机的结构组成 10.2 航天飞机的控制系统 10.3 航天飞机的飞行控制 10.4 航天飞机再入与着陆的制导与控制
第十章 航天飞机的制导与控制
航天飞机是一种有人驾驶的、主要部分可以重复使用 的空间运输工具。它可以像火箭那样垂直起飞，像载人飞船 那样在轨道上运动，像飞机那样滑翔，在地面上水平着陆。 航天飞机除了运载和部署卫星以外，还可以检修、回收卫星， 或进行空间营救。在军事方面，航天飞机还可以执行载人近 地轨道实时侦察、拦截卫星、战略轰炸等任务。在空间科学 技术的应用方面也非常广泛，如发射空间实验室和建立永久 性国际空间站等。
航天飞机系统的第二个部件是外储箱，它的作用就 是为航天飞机的主发动机储存入轨前所用的全部推进剂。 外储箱装在航天飞机的下方，夹在两台固体火箭助推器 的中间。它是航天飞机系统上惟一不可回收的部件。全 长47 m，直径8．64 m，净质量33 t，是一个十分庞大 的尖头圆柱体，由铝合金制成。内有前、后两个储箱， 前储箱装600 t多液氧，后储箱装102 t液氢，外储箱总 共可装700 t多的推进剂。
轨道。
1．惯性测量单元
航天飞机采用三套惯性测量单元，以并行冗余方式装 在一个整体结构里。为了保证惯性测量单元的测量精度和 对它进行校准的精度，惯性测量单元与两个星跟踪器装在 同一个导航基座上，位于航天飞机的前舱。每套惯性测量 单元由四框架平台、电子设备、输入／输出装置和电源4 个主要部分组成。平台框架的安装方位从内向外是方位轴、 内滚动轴、俯仰轴、外滚动轴。第四个框架作为冗余，以 保证大姿态运动时框架不少于3个自由度。每个平台内框 装有两个三自由度挠性陀螺和两个相互垂直安装的加速度 计。
道器，外储箱和助推器进行介绍。
航天科技：航天器设计与航天器着陆技术研究培训ppt
发展阶段
随着科技的不断进步，航天器着陆技 术逐渐发展，出现了更为先进的着陆 系统，如反推力装置和着陆腿等。
航天器着陆技术分类
01
02
03
04
硬着陆
硬着陆是指航天器以较大速度 直接撞击地面，通常用于小型
航天器或无人航天器。
软着陆
软着陆是指航天器以较小的速 度平稳地降落到地面，通常用
于大型或载人航天器。
航天科技：航天器 设计与航天器着陆 技术研究培训
汇报人：可编辑 2023-12-26
目 录
• 航天器设计基础 • 航天器着陆技术概述 • 航天器着陆技术的研究与开发 • 航天器设计与着陆技术的挑战与
展望 • 案例分析与实践
01
航天器设计基础
航天器设计概述
01
02
03
航天器定义
航天器是指在地球大气层 外的空间中运行的人造物 体，包括卫星、空间站、 探测器等。
垂直着陆
垂直着陆是指航天器通过反推 力装置或着陆腿实现垂直下降
并稳定着陆。
自动着陆
自动着陆是指通过自动控制系 统实现航天器的自主定位、导 航和控制，以确保安全着陆。
航天器着陆技术应用场景
月球着陆
月球着陆是航天器着陆技术的重要应用场景之一，需要解决月球 低重力、真空环境等特殊条件下的着陆问题。
火星着陆ห้องสมุดไป่ตู้
详细设计
对各个分系统进行详细 设计，包括结构设计、 热设计、控制设计等。
试验验证
通过各种地面和空间试 验，验证航天器的性能
和可靠性。
航天器材料与结构
材料选择
航天器材料需要具备轻质 、高强度、耐高温、防辐 射等特点。
结构设计
航天科技：航天器设计与航天器着陆技术研究培训ppt
3
提高国家竞争力
航天技术的发展可以提高国家的科技水平和国际 竞争力，为国家安全和发展提供有力支持。
06
C与建议
加强基础研究与创新人才培养
重视基础研究
加强航天科技的基础研究，包括 物理学、化学、材料科学等领域 的研究，为航天器设计与着陆技 术提供理论支持。
培养创新人才
CATALOGUE
航天科技发展动态与趋势
国际航天科技发展现状与趋势
多元化发展
国际航天科技已经从以军事和科研为主，向商业、民用等领域拓 展，呈现出多元化发展的趋势。
技术创新
随着科技的不断进步，国际航天科技在材料、能源、通信等方面不 断创新，提高了航天器的性能和功能。
合作与竞争
国际航天合作日益加强，各国在航天领域的竞争也日益激烈，互相 促进，共同发展。
01
02
03
航天器设计概述
介绍航天器设计的基本概 念、任务和要求，以及航 天器的分类和组成。
航天器轨道动力学
讲解航天器轨道动力学的 基本原理，包括轨道计算 、姿态控制和轨道机动等 。
航天器结构与材料
介绍航天器结构的设计原 则和材料选择，包括结构 形式、材料性能和制造工 艺等。
航天器推进系统设计
推进系统概述
03
CATALOGUE
航天器设计软件培训
航天器设计软件介绍
软件名称
介绍航天器设计软件的名称和版本，以及该软件 的功能和特点。
软件开发商
介绍航天器设计软件的开发商或开源社区，以及 该软件的应用领域和用户群体。
软件架构
简要介绍航天器设计软件的架构，包括软件界面 、模块组成、数据流程等。
航天器设计软件操作
01
软件安装与配置
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结构按其功能可作如下分类：
1. 外壳结构
保证所要求的结构外形、及必要的表面性质， 如对光或无线电波的反射、吸收等。同时， 外壳结构应能抵御空间高能粒子的辐射。
2. 承力结构：
传递火箭推力，是承受卫星的超重等载荷的
主要承力件。
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3.密封结构： 主要承受内压。其功能是在宇宙空间环境内，
人工建立一个适宜的环境，使其保持一定的温 度、气压等，供某些精密仪器安装，和保证其 正常工作。另有各种液体和气体容器等密封结 构。
结构还可按力学性能分为：柔性、刚性、
半刚性结构。
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10.2 温度控制分系统
卫星空间运行环境：－270oC深冷空间。 主要热源有：太阳辐射热、地球红外辐射热和 地球反射热，星内仪器自身发热及相互之间的 传热。
为保证其仪器工作正常，需进行温度控制。
星内仪器有不同的温度要求：电池、固体 远地点发动机等。
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三轴稳定，p精pt课件度0.2°
17
三、其它方式的卫星构形
1. 单太阳帆板卫星的构形 太阳帆板只安装在卫星的一个侧，也就是说 要求一侧对太阳而另一侧不对太阳的构形。因 为卫星有效载荷上有制冷设备。
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中巴资源卫星
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2.有合成孔径雷达的对地观测卫星的构形
第10讲 航天器的基本组成
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近地空间环境的特点： 高真空、强辐射、超低温背景、冷热交变 航天器完成预定的空间任务，需有若干不同
功能的分系统。 通用系统：指所有航天器均需安装的功能相同
的系统。主要有：结构系统、温度控 制系统、控制系统、电源分系统、天 线分系统、无线电分系统等。
专用系统：不同航天器装有不同的专用系统，随
航天任务而异。
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10.1 结构分系统
航天器结构外形与仪器总体布局及总装有关， 同时也与姿态控制方式密切相关。
功用：在满足总体布局要求前提下，构成卫星 整体；在静态情况下承受卫星载荷，支承 卫星；在动态情况下传递运载火箭和远地 点发动机的推力，承受各种力学环境载荷。
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10.1.1 卫星的结构外形
特点：合成孔径雷达具有一副大的、展开 式帆板天线。载有合成孔径雷达的 卫星在构形上至少有两副大的帆板 式构件。
载有合成孔径雷达的卫星其两副大的帆 板式构件功能各异。其中一副对地，为雷达 天线；另一副对太阳，为太阳能电池帆板。
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3. 搭载卫星的构形
在运载火箭发射主卫星时有富裕的载荷质量 和箭头空间，允许顺便搭载发射的卫星。
4. 能源仪器安装面结构：
提供仪器设备安装所必需的安装面。保证
仪器的安装精度，要有足够的强度、刚度来
保证变形不超过容许限度。
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5. 能源结构： 主要指安装电池的结构，包括固定结构和能
收拢、展开太阳能电池帆板的结构。应能保证 在发射过程中及入轨后结构本身和电池不受损 坏并能正常供电。
6. 天线结构： 如鞭状天线、拉杆天线、喇叭形天线、抛物
自旋稳定的缺点是控制精度较低，大约在 1º—5º间，并且只有固定不变的方向，没有调 整机动的余地。
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2.重力梯度稳定控制卫星的构形
利用卫星各部分质量所受到的不相等的引力 等因素产生的重力梯度力矩来稳定卫星姿态。
特点：设有一根顶端置有一定质量的重力杆，重 力杆长度一般大于卫星高度。
设置重力杆的目的是获得足够的控制力矩。 为使卫星能装入整流罩，要做成可伸展的结构。
一、 不用整流罩和用整流罩的卫星
大部分是用整流罩的，卫星构形不受运载 火箭气动外形的影响，只要能放置在整流罩所 包容和容头部。
卫星的外形必须满足星箭组合体在发射段的气
动特性要求。
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二、不同姿态控制方式的卫星构形
1. 自旋稳定控制卫星的构形
特点：1) 卫星整体呈绕自旋轴的对称结构; 2) 自旋星体上一般贴有太阳能电池片； 3) 对圆柱形卫星，一般要求直径大于高 度，以提高对自旋轴的转动惯量。
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结构简单，不需要携带能源，易于稳定， 可靠性高的优点。在早期的中小型人造天体上 应用较多。如美国的信使、先驱者5号、探险者 1号至7号卫星上，都采用了自旋稳定姿控系统。
此类卫星的构形受运载火箭所规定的搭载条 件（允许的尺寸、质量和外形等）、规定的装 配和接口等制约。
搭载卫星的构形因其所搭载的运载器的条件 而呈现多样性，无一般规律性。
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但对 一定的运 载火箭， 所能搭载 的卫星构 形相对而 言是规范 化的。
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10.1.2 卫星结构的分类 卫星是由各种结构组件组合而成的，这些
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3. 三轴稳定控制卫星的构形
无明显构形特点，构形比较自由。
系统由下列3个子系统组成： 姿态敏感器：指向敏感对象（地球、太阳、 特定恒星等）； 姿态控制器：冷气、发动机、飞轮系统 姿态控制执行器：在俯仰、偏航和滚动三 个轴各装一对推力相反的共6个推力器
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法国地球观测卫星
面形天线结构等。其设计有多种特殊要求。如 抛物面天线结构要求在剧烈的温度变化下热胀 冷缩尽量小。
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7. 防热结构： 防止卫星回收时高温传入结构内部，这是
返回式卫星的一个主要部分。
除此以外，还有连接和分离装置（保证其
与运载火箭的连接与分离），以及其他重要 机构，如太阳能电池帆板的锁紧和伸展机构、 各种舱门的铰链机构等。并不是所有卫星均 具有上述结构。
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重力梯度稳定， 精度3°
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重力梯度稳定仅适用于控制精度要求不高 的人造天体。例如导航卫星。
重力梯度稳定最大的优点是不需要任何电 源，也不需要姿态敏感器，因而这种控制方法 简单、可靠、经济，特别适宜于长期运行。
其缺点是控制精度较低。美国在子午仪导 航卫星、头两颗测地卫星和应用技术卫星中都 运用过这种稳定方式。
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10.2.1 无源温度控制 1. 无源被动式控制
(1)喷涂涂层
不同材料涂层有不同的吸收率 和辐射率，
在仪器表面喷涂这些材料，如镀金、喷涂白漆、 黑漆、铝粉漆等。或者通过金属材料的表面机
1. 外壳结构
保证所要求的结构外形、及必要的表面性质， 如对光或无线电波的反射、吸收等。同时， 外壳结构应能抵御空间高能粒子的辐射。
2. 承力结构：
传递火箭推力，是承受卫星的超重等载荷的
主要承力件。
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3.密封结构： 主要承受内压。其功能是在宇宙空间环境内，
人工建立一个适宜的环境，使其保持一定的温 度、气压等，供某些精密仪器安装，和保证其 正常工作。另有各种液体和气体容器等密封结 构。
结构还可按力学性能分为：柔性、刚性、
半刚性结构。
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10.2 温度控制分系统
卫星空间运行环境：－270oC深冷空间。 主要热源有：太阳辐射热、地球红外辐射热和 地球反射热，星内仪器自身发热及相互之间的 传热。
为保证其仪器工作正常，需进行温度控制。
星内仪器有不同的温度要求：电池、固体 远地点发动机等。
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三轴稳定，p精pt课件度0.2°
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三、其它方式的卫星构形
1. 单太阳帆板卫星的构形 太阳帆板只安装在卫星的一个侧，也就是说 要求一侧对太阳而另一侧不对太阳的构形。因 为卫星有效载荷上有制冷设备。
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中巴资源卫星
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2.有合成孔径雷达的对地观测卫星的构形
第10讲 航天器的基本组成
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近地空间环境的特点： 高真空、强辐射、超低温背景、冷热交变 航天器完成预定的空间任务，需有若干不同
功能的分系统。 通用系统：指所有航天器均需安装的功能相同
的系统。主要有：结构系统、温度控 制系统、控制系统、电源分系统、天 线分系统、无线电分系统等。
专用系统：不同航天器装有不同的专用系统，随
航天任务而异。
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10.1 结构分系统
航天器结构外形与仪器总体布局及总装有关， 同时也与姿态控制方式密切相关。
功用：在满足总体布局要求前提下，构成卫星 整体；在静态情况下承受卫星载荷，支承 卫星；在动态情况下传递运载火箭和远地 点发动机的推力，承受各种力学环境载荷。
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10.1.1 卫星的结构外形
特点：合成孔径雷达具有一副大的、展开 式帆板天线。载有合成孔径雷达的 卫星在构形上至少有两副大的帆板 式构件。
载有合成孔径雷达的卫星其两副大的帆 板式构件功能各异。其中一副对地，为雷达 天线；另一副对太阳，为太阳能电池帆板。
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3. 搭载卫星的构形
在运载火箭发射主卫星时有富裕的载荷质量 和箭头空间，允许顺便搭载发射的卫星。
4. 能源仪器安装面结构：
提供仪器设备安装所必需的安装面。保证
仪器的安装精度，要有足够的强度、刚度来
保证变形不超过容许限度。
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5. 能源结构： 主要指安装电池的结构，包括固定结构和能
收拢、展开太阳能电池帆板的结构。应能保证 在发射过程中及入轨后结构本身和电池不受损 坏并能正常供电。
6. 天线结构： 如鞭状天线、拉杆天线、喇叭形天线、抛物
自旋稳定的缺点是控制精度较低，大约在 1º—5º间，并且只有固定不变的方向，没有调 整机动的余地。
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2.重力梯度稳定控制卫星的构形
利用卫星各部分质量所受到的不相等的引力 等因素产生的重力梯度力矩来稳定卫星姿态。
特点：设有一根顶端置有一定质量的重力杆，重 力杆长度一般大于卫星高度。
设置重力杆的目的是获得足够的控制力矩。 为使卫星能装入整流罩，要做成可伸展的结构。
一、 不用整流罩和用整流罩的卫星
大部分是用整流罩的，卫星构形不受运载 火箭气动外形的影响，只要能放置在整流罩所 包容和容头部。
卫星的外形必须满足星箭组合体在发射段的气
动特性要求。
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二、不同姿态控制方式的卫星构形
1. 自旋稳定控制卫星的构形
特点：1) 卫星整体呈绕自旋轴的对称结构; 2) 自旋星体上一般贴有太阳能电池片； 3) 对圆柱形卫星，一般要求直径大于高 度，以提高对自旋轴的转动惯量。
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结构简单，不需要携带能源，易于稳定， 可靠性高的优点。在早期的中小型人造天体上 应用较多。如美国的信使、先驱者5号、探险者 1号至7号卫星上，都采用了自旋稳定姿控系统。
此类卫星的构形受运载火箭所规定的搭载条 件（允许的尺寸、质量和外形等）、规定的装 配和接口等制约。
搭载卫星的构形因其所搭载的运载器的条件 而呈现多样性，无一般规律性。
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但对 一定的运 载火箭， 所能搭载 的卫星构 形相对而 言是规范 化的。
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10.1.2 卫星结构的分类 卫星是由各种结构组件组合而成的，这些
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3. 三轴稳定控制卫星的构形
无明显构形特点，构形比较自由。
系统由下列3个子系统组成： 姿态敏感器：指向敏感对象（地球、太阳、 特定恒星等）； 姿态控制器：冷气、发动机、飞轮系统 姿态控制执行器：在俯仰、偏航和滚动三 个轴各装一对推力相反的共6个推力器
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法国地球观测卫星
面形天线结构等。其设计有多种特殊要求。如 抛物面天线结构要求在剧烈的温度变化下热胀 冷缩尽量小。
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7. 防热结构： 防止卫星回收时高温传入结构内部，这是
返回式卫星的一个主要部分。
除此以外，还有连接和分离装置（保证其
与运载火箭的连接与分离），以及其他重要 机构，如太阳能电池帆板的锁紧和伸展机构、 各种舱门的铰链机构等。并不是所有卫星均 具有上述结构。
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重力梯度稳定， 精度3°
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重力梯度稳定仅适用于控制精度要求不高 的人造天体。例如导航卫星。
重力梯度稳定最大的优点是不需要任何电 源，也不需要姿态敏感器，因而这种控制方法 简单、可靠、经济，特别适宜于长期运行。
其缺点是控制精度较低。美国在子午仪导 航卫星、头两颗测地卫星和应用技术卫星中都 运用过这种稳定方式。
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10.2.1 无源温度控制 1. 无源被动式控制
(1)喷涂涂层
不同材料涂层有不同的吸收率 和辐射率，
在仪器表面喷涂这些材料，如镀金、喷涂白漆、 黑漆、铝粉漆等。或者通过金属材料的表面机