哈工大航天學(xué)院課程-空間飛行器動力學(xué)與控制-第8課-載人飛船技術(shù)

1、空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 一、一、 載人飛船的結(jié)構(gòu)組成載人飛船的結(jié)構(gòu)組成 二、二、 載人飛船的制導(dǎo)與控制載人飛船的制導(dǎo)與控制 三、三、 載人飛船的再入返回控制載人飛船的再入返回控制 四、空間站四、空間站 第八課_載人航天技術(shù) 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 載人航天是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個顯著標(biāo)載人航天是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個顯著標(biāo) 志。志。 自自19611961年年4 4月世界上月世界上第一艘載人飛船第一艘載人飛船“東東 方號方號”上天以來上天以來, ,已有已有4040年

2、的歷史了。在此期間年的歷史了。在此期間, , 世界各國為發(fā)展載人航天技術(shù)世界各國為發(fā)展載人航天技術(shù), ,投入了巨大的人投入了巨大的人 力和物力力和物力, ,實施了一個又一個載人航天計劃。發(fā)實施了一個又一個載人航天計劃。發(fā) 展載人航天技術(shù)展載人航天技術(shù), ,有著重要的經(jīng)濟(jì)、科學(xué)與軍事有著重要的經(jīng)濟(jì)、科學(xué)與軍事 上的需要。上的需要。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 載人航天器有載人航天器有載人飛船載人飛船、航天飛機(jī)航天飛機(jī)和和空間站空間站 等三類。等三類。 從從19611961年起到現(xiàn)在年起到現(xiàn)在, ,前蘇聯(lián)已經(jīng)發(fā)射了前蘇聯(lián)已經(jīng)發(fā)射了“東東

3、 方號方號”、“上升號上升號”、“聯(lián)盟號聯(lián)盟號”3 3種載人飛船種載人飛船 , ,7 7個個“禮炮號禮炮號” 空間站和空間站和1 1個個“和平號和平號”空間站空間站 。 與此同時與此同時, ,美國發(fā)射了美國發(fā)射了“水星水星”、“雙子星雙子星 座座”、“阿波羅阿波羅”3種載人飛船和種載人飛船和1個個“天空實驗天空實驗 室室”空間站空間站。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 目前目前, ,美國、俄羅斯、西歐、日本等還正在美國、俄羅斯、西歐、日本等還正在 聯(lián)合組建巨大的永久性載人航天器聯(lián)合組建巨大的永久性載人航天器“國際空間站國際空間站 ”。

4、1999 1999年年1111月至今月至今, ,我國的我國的“神舟號神舟號”試驗飛試驗飛 船也已經(jīng)多次發(fā)射成功。船也已經(jīng)多次發(fā)射成功。 19811981年年4 4月月, ,美國發(fā)射成功可重復(fù)使用的航美國發(fā)射成功可重復(fù)使用的航 天飛機(jī)。前蘇聯(lián)于天飛機(jī)。前蘇聯(lián)于19881988年年1111月也發(fā)射了類似美國月也發(fā)射了類似美國 航天飛機(jī)的無人航天飛機(jī)航天飛機(jī)的無人航天飛機(jī)“暴風(fēng)雪號暴風(fēng)雪號”。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 載人飛船載人飛船是一種載是一種載 人的小型航天器人的小型航天器, ,它的它的 構(gòu)造要比人造衛(wèi)星的構(gòu)構(gòu)造要比人造衛(wèi)星的構(gòu)

5、 造復(fù)雜得多。載人飛船造復(fù)雜得多。載人飛船 除了具有類似人造衛(wèi)星除了具有類似人造衛(wèi)星 的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、姿態(tài)控制的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、姿態(tài)控制 等設(shè)備之外等設(shè)備之外, ,為了保證為了保證 航天員在飛行過程中正航天員在飛行過程中正 常的生活和工作常的生活和工作, ,還有還有 許多特殊的設(shè)施。許多特殊的設(shè)施。 一一 、載人飛船的結(jié)構(gòu)組成、載人飛船的結(jié)構(gòu)組成 聯(lián)盟號載人飛船聯(lián)盟號載人飛船 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 如飛船的如飛船的座艙座艙要很好的密封要很好的密封,使座艙里保持使座艙里保持 足夠的足夠的氧氣氧氣、一定的、一定的壓力壓力和適當(dāng)?shù)暮瓦m當(dāng)?shù)臏囟?/p>

6、溫度,還要為還要為 航天員準(zhǔn)備足夠的航天員準(zhǔn)備足夠的水和食物水和食物等。等。 總之總之,航天器上載人將從根本上改變它的外航天器上載人將從根本上改變它的外 形、結(jié)構(gòu)特性設(shè)計和制作的方法形、結(jié)構(gòu)特性設(shè)計和制作的方法,這是因為必須這是因為必須 保障人在航天飛行條件下生活和工作所需的一保障人在航天飛行條件下生活和工作所需的一 切。切。 阿波羅載人飛船阿波羅載人飛船 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 載人飛船的特點載人飛船的特點: 返回地球返回地球 乘員的生活及活動條件乘員的生活及活動條件 飛行安全飛行安全 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與

7、控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) （1 1）返回地球的特點返回地球的特點 返回地球是每個載人飛船所必須完成的程序返回地球是每個載人飛船所必須完成的程序 。在完成軌道飛行任務(wù)后。在完成軌道飛行任務(wù)后, ,為完成返回地球的程為完成返回地球的程 序序, ,必須對飛船實施必須對飛船實施制動制動使其進(jìn)入返回軌道。使其進(jìn)入返回軌道。 對于遠(yuǎn)距離的飛行必須修正返回軌道對于遠(yuǎn)距離的飛行必須修正返回軌道, ,這就這就 要求飛船具有要求飛船具有改變軌道的動力裝置改變軌道的動力裝置及一系列其他及一系列其他 系統(tǒng)系統(tǒng), ,例如例如姿態(tài)控制姿態(tài)控制和和運(yùn)動控制系統(tǒng)運(yùn)動控制系統(tǒng), ,它的它的執(zhí)行機(jī)執(zhí)行機(jī)

8、構(gòu)系統(tǒng)構(gòu)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)等。等。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 載人飛船返回地球時必須有載人飛船返回地球時必須有氣動加熱防護(hù)系氣動加熱防護(hù)系 統(tǒng)統(tǒng)和和著陸系統(tǒng)著陸系統(tǒng)。 一般返回和乘員的著陸由專門的艙段來完成一般返回和乘員的著陸由專門的艙段來完成 再入艙再入艙, ,也稱為也稱為返回艙或著陸艙返回艙或著陸艙。它本身應(yīng)。它本身應(yīng) 具有達(dá)到穩(wěn)定與控制所要求的氣動特性的外形具有達(dá)到穩(wěn)定與控制所要求的氣動特性的外形, , 并且在工作時應(yīng)保證運(yùn)動的穩(wěn)定性、著陸足夠的并且在工作時應(yīng)保證運(yùn)動的穩(wěn)定性、著陸足夠的 精確性以及乘員所能承受的過載。精

9、確性以及乘員所能承受的過載。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 飛船飛船再入艙再入艙的外形很簡單的外形很簡單, ,都是無翼的大鈍都是無翼的大鈍 頭體。例如頭體。例如, ,前蘇聯(lián)的前蘇聯(lián)的“東方號東方號”飛船飛船, ,它的再入它的再入 艙是球形艙是球形; ;美國的美國的“水星號水星號”飛船飛船, ,其再入艙形狀其再入艙形狀 為鐘形。這種大鈍頭的無翼式再入艙外形結(jié)構(gòu)簡為鐘形。這種大鈍頭的無翼式再入艙外形結(jié)構(gòu)簡 單單, ,工程上易于實現(xiàn)。工程上易于實現(xiàn)。 當(dāng)飛船再入大氣層時當(dāng)飛船再入大氣層時, ,距地面距地面40km40km左右的高左右的高 空

10、就急劇減速空就急劇減速, ,造成的峰值減加速度為造成的峰值減加速度為8g8g左右。左右。 這樣的減加速度這樣的減加速度, ,對經(jīng)選拔和訓(xùn)練的航天員來說對經(jīng)選拔和訓(xùn)練的航天員來說 是可以承受的。是可以承受的。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 假如飛船的再入艙不是大鈍頭假如飛船的再入艙不是大鈍頭, ,而像某些返而像某些返 回式衛(wèi)星以小頭向前再入大氣層回式衛(wèi)星以小頭向前再入大氣層, ,則其再入峰值則其再入峰值 減加速度將達(dá)到減加速度將達(dá)到18g18g, ,航天員就會死亡。航天員就會死亡。 所以所以, ,無翼式大鈍頭的再入艙外形無翼式大鈍頭的再

11、入艙外形, ,是早期載是早期載 人飛船的理想外形。人飛船的理想外形。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 神州五號載人宇宙飛船返回艙神州五號載人宇宙飛船返回艙 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) （2 2）保證乘員生活及活動條件的特點保證乘員生活及活動條件的特點 乘員的生活條件只能在宇宙空間的乘員的生活條件只能在宇宙空間的密封艙密封艙中中 得以保證得以保證, ,為此每個載人飛船均有自己的密封艙為此每個載人飛船均有自己的密封艙, , 其中的其中的大氣條件大氣條件應(yīng)能滿足呼吸的需要并經(jīng)常地更

12、應(yīng)能滿足呼吸的需要并經(jīng)常地更 新。最好的大氣壓力及氣體成分是相應(yīng)于地球海新。最好的大氣壓力及氣體成分是相應(yīng)于地球海 平面處的自然大氣壓力及氣體成分。平面處的自然大氣壓力及氣體成分。 在飛船在飛船“聯(lián)盟號聯(lián)盟號”、“聯(lián)盟聯(lián)盟TMTM”和空間站和空間站“ 禮炮號禮炮號”中均保持了這個條件中均保持了這個條件, ,在在“阿波羅阿波羅”飛飛 船中采用了降壓的純氧大氣。船中采用了降壓的純氧大氣。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 座艙的體積和尺寸座艙的體積和尺寸應(yīng)能使人在其中完成習(xí)慣應(yīng)能使人在其中完成習(xí)慣 的動作的動作( (例如全身的伸展例如全身的伸

13、展) )和相應(yīng)的飛行任務(wù)。和相應(yīng)的飛行任務(wù)。 第一代飛船第一代飛船“東方號東方號”、“水星水星”、“上升上升 號號”和和“雙子星座雙子星座”由于有減輕質(zhì)量的嚴(yán)格要求由于有減輕質(zhì)量的嚴(yán)格要求 , ,所以它們的座艙很狹窄所以它們的座艙很狹窄, ,而而“聯(lián)盟號聯(lián)盟號”及及“阿波阿波 羅羅”的座艙就寬大得多。的座艙就寬大得多。 在座艙中應(yīng)能保持正常的在座艙中應(yīng)能保持正常的溫度條件溫度條件, ,因此座因此座 艙也必須有溫控系統(tǒng)。艙也必須有溫控系統(tǒng)。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 人的生活與飲食、自然需要的排出、個人的人的生活與飲食、自然需要的排

14、出、個人的 衛(wèi)生和睡眠緊密聯(lián)系著衛(wèi)生和睡眠緊密聯(lián)系著, ,這就決定了在飛船上必這就決定了在飛船上必 須有足夠的食物、水、衛(wèi)生保障、不同物品的收須有足夠的食物、水、衛(wèi)生保障、不同物品的收 集器、衛(wèi)生設(shè)備集器、衛(wèi)生設(shè)備, ,以及為睡眠用的一切設(shè)備。以及為睡眠用的一切設(shè)備。 所有這些設(shè)備應(yīng)考慮到它們是工作于一個封所有這些設(shè)備應(yīng)考慮到它們是工作于一個封 閉的體積中和失重的條件下。閉的體積中和失重的條件下。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 與控制飛船有關(guān)的乘員活動以及完成手控飛與控制飛船有關(guān)的乘員活動以及完成手控飛 船的動作將影響飛船的結(jié)構(gòu)和飛船

15、上的系統(tǒng)。船的動作將影響飛船的結(jié)構(gòu)和飛船上的系統(tǒng)。 在在座艙結(jié)構(gòu)設(shè)計座艙結(jié)構(gòu)設(shè)計中中, ,首先要考慮到航天員首先要考慮到航天員進(jìn)進(jìn) 出方便出方便, ,還要有還要有逃逸口逃逸口。 控制載人飛船飛行要有乘員的控制載人飛船飛行要有乘員的工作位置工作位置。該。該 位置應(yīng)合理地安排并能觀察到飛船外部的狀況位置應(yīng)合理地安排并能觀察到飛船外部的狀況, , 獲得飛船各系統(tǒng)工作信息獲得飛船各系統(tǒng)工作信息, ,進(jìn)行與地球及其他載進(jìn)行與地球及其他載 人飛船的聯(lián)系。人飛船的聯(lián)系。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 飛船的座艙應(yīng)設(shè)有視野開闊的飛船的座艙應(yīng)設(shè)有視野開

16、闊的舷窗舷窗, ,航天員航天員 通過舷窗可觀察發(fā)射前的準(zhǔn)備活動通過舷窗可觀察發(fā)射前的準(zhǔn)備活動, ,軌道飛行中軌道飛行中 交會對接情況交會對接情況, ,返回點火時的姿態(tài)控制與機(jī)動和返回點火時的姿態(tài)控制與機(jī)動和 再入著陸的地面情況等等。再入著陸的地面情況等等。 “水星水星9 9號號”的航天員的航天員, ,在飛船自動控制系統(tǒng)在飛船自動控制系統(tǒng) 失靈的緊急情況下失靈的緊急情況下, ,就是通過舷窗觀察地平線就是通過舷窗觀察地平線, ,手手 控飛船姿態(tài)控飛船姿態(tài), ,點燃返回發(fā)動機(jī)點燃返回發(fā)動機(jī), ,再入大氣層獲得了再入大氣層獲得了 成功。成功。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課

17、_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 在飛行過程中在飛行過程中, ,航天員將操作座艙內(nèi)的大量航天員將操作座艙內(nèi)的大量 船載設(shè)備單元進(jìn)行工作船載設(shè)備單元進(jìn)行工作, ,如生命保障系統(tǒng)的一些如生命保障系統(tǒng)的一些 設(shè)備、乘員裝備、手動機(jī)構(gòu)和科學(xué)儀表等。座艙設(shè)備、乘員裝備、手動機(jī)構(gòu)和科學(xué)儀表等。座艙 內(nèi)柔和的內(nèi)柔和的光線光線和明亮的和明亮的照度照度, ,使航天員可以清楚使航天員可以清楚 地分辨儀表的讀數(shù)。地分辨儀表的讀數(shù)。 座艙內(nèi)除顯示儀表外座艙內(nèi)除顯示儀表外, ,還有航天員操作的還有航天員操作的計計 算機(jī)鍵盤算機(jī)鍵盤和一些重要的和一些重要的開關(guān)與手柄開關(guān)與手柄。 其中關(guān)鍵的按鈕開關(guān)如其中關(guān)鍵的按鈕開關(guān)如“返

18、回火箭點火返回火箭點火”、 “艙段分離艙段分離”、“彈射彈射”、“開傘開傘”等開關(guān)必須等開關(guān)必須 用罩子蓋起來用罩子蓋起來, ,防止失誤動作造成事故。防止失誤動作造成事故。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 對于進(jìn)行航天員交換的飛行對于進(jìn)行航天員交換的飛行, ,飛船必須具有剛飛船必須具有剛 性的性的對接機(jī)構(gòu)對接機(jī)構(gòu)以及密封的以及密封的過渡通道過渡通道, ,對接機(jī)構(gòu)上對接機(jī)構(gòu)上 應(yīng)有密封蓋和監(jiān)視對接密封系統(tǒng)。應(yīng)有密封蓋和監(jiān)視對接密封系統(tǒng)。 考慮人出艙到開敞的宇宙空間的問題考慮人出艙到開敞的宇宙空間的問題, ,在飛船在飛船 上應(yīng)備有上應(yīng)備有宇

19、宙服宇宙服及其相應(yīng)的服務(wù)系統(tǒng)及其相應(yīng)的服務(wù)系統(tǒng), ,而飛船本而飛船本 身應(yīng)有身應(yīng)有閘門艙閘門艙。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 美國美國“水星水星”號載人飛船號載人飛船 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) （3)3)飛行安全的特點飛行安全的特點 飛行安全在保證其高可靠性和制造載人飛船飛行安全在保證其高可靠性和制造載人飛船 時具有重要的作用。時具有重要的作用。 任何一種航天器在其研制的開始就應(yīng)給出順任何一種航天器在其研制的開始就應(yīng)給出順 利完成任務(wù)的概率或是完成飛行計劃的可靠性利完成

20、任務(wù)的概率或是完成飛行計劃的可靠性, , 爾后要做出證實爾后要做出證實. . 而對于載人飛船還應(yīng)補(bǔ)加上而對于載人飛船還應(yīng)補(bǔ)加上保證乘員安全的保證乘員安全的 概率概率或是或是飛行安全度飛行安全度。 這兩個準(zhǔn)則決定了相應(yīng)的概率這兩個準(zhǔn)則決定了相應(yīng)的概率, ,而一般地而一般地, ,第第 一個給出在一個給出在95959898的水平上的水平上, ,第二個在第二個在9999 以上。以上。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 所要求的安全度將影響飛船的外形、各個系所要求的安全度將影響飛船的外形、各個系 統(tǒng)的性能、火箭飛船整個系統(tǒng)及飛行圖。除保證統(tǒng)的性能、

21、火箭飛船整個系統(tǒng)及飛行圖。除保證 可靠性以外可靠性以外, ,還要組織系統(tǒng)的職能備份還要組織系統(tǒng)的職能備份, ,如自動工如自動工 作狀況輔以手動操作作狀況輔以手動操作, ,引入專門故障時的乘員救引入專門故障時的乘員救 生設(shè)備生設(shè)備, ,裝配備份儀表和機(jī)件等。裝配備份儀表和機(jī)件等。 實際上實際上, ,飛行安全飛行安全的特點融于飛船設(shè)計的各的特點融于飛船設(shè)計的各 個方面?zhèn)€方面, ,這是載人航天器提出的尤為突出的要求這是載人航天器提出的尤為突出的要求 和特點。和特點。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 下面以下面以“阿波羅阿波羅”載人飛船載人飛船

22、為例說明載人為例說明載人 飛船的構(gòu)造特征。飛船的構(gòu)造特征。 “阿波羅阿波羅”載人飛船是美國的第三代載人飛載人飛船是美國的第三代載人飛 船船,從從1968年到年到1972年期間進(jìn)行了年期間進(jìn)行了11次載人飛行次載人飛行, 其中其中6次登上月球。首次登月是在次登上月球。首次登月是在1969年年7月月20 日實現(xiàn)的。當(dāng)時日實現(xiàn)的。當(dāng)時,“阿波羅一阿波羅一11”把美國航天員阿把美國航天員阿 姆斯特朗和奧爾德林送上月球。姆斯特朗和奧爾德林送上月球。 載人飛船的構(gòu)造特征載人飛船的構(gòu)造特征 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 除救生塔系統(tǒng)和飛船與運(yùn)載火箭

23、過渡艙除救生塔系統(tǒng)和飛船與運(yùn)載火箭過渡艙 外外, ,“阿波羅阿波羅”飛船主要由三部分組成飛船主要由三部分組成, ,即指揮艙、即指揮艙、 服務(wù)艙及登月艙服務(wù)艙及登月艙, ,總質(zhì)量約為總質(zhì)量約為45t45t。 美國美國“阿波羅阿波羅”載人飛船載人飛船 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) “阿波羅阿波羅”飛船飛船 1逃逸塔逃逸塔;2指揮倉指揮倉;3服務(wù)倉服務(wù)倉;4登月倉登月倉 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 指揮艙指揮艙是飛船的控制中心是飛船的控制中心,也是整個飛行任也是整個飛行任 務(wù)中三

24、名航天員生活和工作的主要艙段務(wù)中三名航天員生活和工作的主要艙段,同時也同時也 是飛船中惟一要是飛船中惟一要返回地面返回地面的部分。的部分。 指揮艙的形狀為一個圓錐體指揮艙的形狀為一個圓錐體,高為高為3.53m,底底 部直徑為部直徑為3.93m,質(zhì)量約質(zhì)量約6t。艙內(nèi)裝有環(huán)境控制系。艙內(nèi)裝有環(huán)境控制系 統(tǒng)、姿態(tài)控制系統(tǒng)和無線電通信報話等設(shè)備。艙統(tǒng)、姿態(tài)控制系統(tǒng)和無線電通信報話等設(shè)備。艙 的中央并排著指令長的中央并排著指令長(相當(dāng)于船長相當(dāng)于船長)、駕駛員和飛、駕駛員和飛 行工程師等三名航天員的座椅。行工程師等三名航天員的座椅。 飛船發(fā)射和返回地面的時候飛船發(fā)射和返回地面的時候,三名航天員躺三名航

25、天員躺 在椅子上在椅子上,其余時間航天員可以離座活動。其余時間航天員可以離座活動。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 在指揮艙的在指揮艙的側(cè)面?zhèn)让嬗幸粋€航天員出入的艙口有一個航天員出入的艙口, 在其在其后部后部還有一個通往登月艙的連接隧道艙口。還有一個通往登月艙的連接隧道艙口。 此外還有此外還有兩個側(cè)舷窗兩個側(cè)舷窗供航天員攝影和觀察用供航天員攝影和觀察用, 兩個交會舷窗供交會機(jī)動與對接時進(jìn)行觀察與普兩個交會舷窗供交會機(jī)動與對接時進(jìn)行觀察與普 通觀察用。通觀察用。 指揮艙是一個指揮艙是一個雙壁結(jié)構(gòu)雙壁結(jié)構(gòu),里層是鋁蜂窩結(jié)構(gòu)里層是鋁蜂窩結(jié)構(gòu)

26、的壓力艙的壓力艙,鋁蜂窩外表面通過隔熱層與不銹鋼蜂鋁蜂窩外表面通過隔熱層與不銹鋼蜂 窩結(jié)構(gòu)相連結(jié)窩結(jié)構(gòu)相連結(jié),不銹鋼蜂窩結(jié)構(gòu)外表面覆蓋有燒不銹鋼蜂窩結(jié)構(gòu)外表面覆蓋有燒 蝕防熱層。蝕防熱層。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 服務(wù)艙服務(wù)艙是飛船的是飛船的后勤供應(yīng)部分后勤供應(yīng)部分,呈圓柱體形。呈圓柱體形。 它高約它高約7.6m,直徑為直徑為3.93m,質(zhì)量約質(zhì)量約2429t,連接連接 在指揮艙后面。在指揮艙后面。 服務(wù)艙結(jié)構(gòu)基本上是由服務(wù)艙結(jié)構(gòu)基本上是由6條化銑鋁制梁分開條化銑鋁制梁分開 的兩個上下隔框組成的兩個上下隔框組成,中央是一條通道中

27、央是一條通道,周圍放置周圍放置 各種有關(guān)系統(tǒng)、設(shè)備及容器。各種有關(guān)系統(tǒng)、設(shè)備及容器。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 服務(wù)艙還裝有推力約100kN的可多次啟 動的飛船主發(fā)動機(jī),它一直到返回地球,再入大 氣層時才拋掉,在地球大氣層中燒毀。 服務(wù)艙的外殼裝有電源系統(tǒng)及環(huán)境控制 系統(tǒng)的輻射器以及反作用控制系統(tǒng)的火箭噴 嘴等。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 登月倉在月球登月倉在月球 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 登月艙登月艙質(zhì)

28、量為質(zhì)量為 14t,高高6m多。登月多。登月 艙由艙由“下降段下降段”和和 “上升段上升段”組成。組成。 下降段下降段里有下降發(fā)里有下降發(fā) 動機(jī)和四條著陸架動機(jī)和四條著陸架, 它能夠把兩名航天它能夠把兩名航天 員送到月球上。員送到月球上。 上升段上升段里有環(huán)境控里有環(huán)境控 制系統(tǒng)、通信和電制系統(tǒng)、通信和電 源設(shè)備。源設(shè)備。 “阿波羅阿波羅”飛船登月倉飛船登月倉 1通道通道;2姿態(tài)噴管姿態(tài)噴管;3著陸架著陸架; 4出入口出入口;5窗口窗口;6對接雷達(dá)對接雷達(dá) 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 在登月過程中在登月過程中,兩兩 名航天員在這里生

29、活和名航天員在這里生活和 工作工作,登月艙上升段就成登月艙上升段就成 為航天員的一個臨時性為航天員的一個臨時性 探險基地。上升段里還探險基地。上升段里還 有有上升發(fā)動機(jī)上升發(fā)動機(jī),航天員在航天員在 月面上完成任務(wù)后月面上完成任務(wù)后,上升上升 發(fā)動機(jī)使他們飛離月面發(fā)動機(jī)使他們飛離月面, 送回在月球軌道上飛行送回在月球軌道上飛行 的指揮艙。的指揮艙。 “阿波羅阿波羅”飛船登月倉飛船登月倉 1通道通道;2姿態(tài)噴管姿態(tài)噴管;3著陸架著陸架; 4出入口出入口;5窗口窗口;6對接雷達(dá)對接雷達(dá) 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 登月艙是在空間和重力較小

30、的月面進(jìn)行工作登月艙是在空間和重力較小的月面進(jìn)行工作 的的,它的結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮主要是發(fā)射時的加速度和它的結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮主要是發(fā)射時的加速度和 在月球著陸時的沖擊力在月球著陸時的沖擊力,并不受空氣動力方面的并不受空氣動力方面的 影響。影響。 此外此外,登月艙設(shè)計中的一個最大問題是重量登月艙設(shè)計中的一個最大問題是重量 控制控制,由于登月艙每增加由于登月艙每增加1kg質(zhì)量都必須付出整個質(zhì)量都必須付出整個 航天器與燃料質(zhì)量的更驚人的代價。航天器與燃料質(zhì)量的更驚人的代價。 因此因此,特別注意保證結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)最少的重復(fù)特別注意保證結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)最少的重復(fù) 性考慮。性考慮。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控

31、制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 飛船的制導(dǎo)與控制工作是由兩個相互聯(lián)系的飛船的制導(dǎo)與控制工作是由兩個相互聯(lián)系的 分系統(tǒng)來完成的分系統(tǒng)來完成的,這就是這就是導(dǎo)航與制導(dǎo)系統(tǒng)導(dǎo)航與制導(dǎo)系統(tǒng)和和穩(wěn)定穩(wěn)定 與控制系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。這兩個分系統(tǒng)感測出姿態(tài)和軌道變。這兩個分系統(tǒng)感測出姿態(tài)和軌道變 化諸參數(shù)化諸參數(shù),處理這些信息處理這些信息,并把它變?yōu)轱w船推進(jìn)裝并把它變?yōu)轱w船推進(jìn)裝 置的指令。置的指令。 導(dǎo)航與制導(dǎo)系統(tǒng)導(dǎo)航與制導(dǎo)系統(tǒng)的功能是使飛船遵循正確的功能是使飛船遵循正確 的航線飛行的航線飛行,它有控制飛船軌道的能力它有控制飛船軌道的能力,也要求有也要求有 引導(dǎo)救生的能力。引導(dǎo)救生的能力。 二

32、、載人飛船的制導(dǎo)與控制二、載人飛船的制導(dǎo)與控制 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 穩(wěn)定和控制系統(tǒng)穩(wěn)定和控制系統(tǒng)使航天員能在飛行的各個階使航天員能在飛行的各個階 段或者手動地或者自動地操縱飛船段或者手動地或者自動地操縱飛船,它的功能一它的功能一 般是進(jìn)行飛船姿態(tài)的控制以及主推進(jìn)裝置點火方般是進(jìn)行飛船姿態(tài)的控制以及主推進(jìn)裝置點火方 向或推力矢量的控制。向或推力矢量的控制。 該分系統(tǒng)的所有控制功能都是導(dǎo)航與制導(dǎo)系該分系統(tǒng)的所有控制功能都是導(dǎo)航與制導(dǎo)系 統(tǒng)的后援統(tǒng)的后援,它也可用作慣性基準(zhǔn)的后備系統(tǒng)。它也可用作慣性基準(zhǔn)的后備系統(tǒng)。 空間飛行器動力

33、學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) (1) 導(dǎo)航與制導(dǎo)系統(tǒng)導(dǎo)航與制導(dǎo)系統(tǒng) 飛船的導(dǎo)航與制導(dǎo)工作一般可有三條不同的渠道。飛船的導(dǎo)航與制導(dǎo)工作一般可有三條不同的渠道。 第一第一,由地面雷達(dá)監(jiān)視飛船由地面雷達(dá)監(jiān)視飛船,并將所測得的數(shù)據(jù)傳給并將所測得的數(shù)據(jù)傳給 地面控制中心的實時計算機(jī)處理地面控制中心的實時計算機(jī)處理,計算機(jī)將飛船目前的計算機(jī)將飛船目前的 位置與速度由通信系統(tǒng)通知飛船的導(dǎo)航與制導(dǎo)計算機(jī)位置與速度由通信系統(tǒng)通知飛船的導(dǎo)航與制導(dǎo)計算機(jī); 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 第二第二,飛船本身的慣性

34、測量儀器測出的飛船方飛船本身的慣性測量儀器測出的飛船方 向和速度的變化向和速度的變化,提供給飛船計算機(jī)提供給飛船計算機(jī); 第三第三,航天員在飛船上進(jìn)行天體觀測所得的位航天員在飛船上進(jìn)行天體觀測所得的位 置與速度數(shù)據(jù)也通過鍵盤輸入飛船計算機(jī)。置與速度數(shù)據(jù)也通過鍵盤輸入飛船計算機(jī)。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 飛船計算機(jī)在收到這三條渠道的信息后飛船計算機(jī)在收到這三條渠道的信息后,便便 與記憶系統(tǒng)儲存的預(yù)定程序資料相比較與記憶系統(tǒng)儲存的預(yù)定程序資料相比較,從而向從而向 飛船發(fā)動機(jī)發(fā)出校正航線的指令和數(shù)據(jù)。飛船發(fā)動機(jī)發(fā)出校正航線的指令和數(shù)據(jù)

35、。 飛船導(dǎo)航與制導(dǎo)系統(tǒng)一般包括飛船導(dǎo)航與制導(dǎo)系統(tǒng)一般包括3個子系統(tǒng)個子系統(tǒng),即即 慣性系統(tǒng)慣性系統(tǒng),光學(xué)系統(tǒng)及計算機(jī)系統(tǒng)。光學(xué)系統(tǒng)及計算機(jī)系統(tǒng)。3個子系統(tǒng)的個子系統(tǒng)的 每一個在應(yīng)急期間都應(yīng)能獨立操作每一個在應(yīng)急期間都應(yīng)能獨立操作,這樣這樣,其中一其中一 個發(fā)生故障將不損壞整個系統(tǒng)。個發(fā)生故障將不損壞整個系統(tǒng)。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) (2) 穩(wěn)定與控制穩(wěn)定與控制 穩(wěn)定與控制系統(tǒng)最基本的要求是在一定 的飛行時間內(nèi)提供飛船繞3個主軸的姿態(tài)控制。 由于載人飛船計劃的飛行任務(wù)非常特殊, 要建立一個適用于所有情況的一般要求與性 能準(zhǔn)則是不

36、可能的。需要按照載人飛船不同 的任務(wù)要求進(jìn)行有針對性地設(shè)計。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 例如例如,“水星水星”飛船最大的姿態(tài)機(jī)動速率高飛船最大的姿態(tài)機(jī)動速率高 達(dá)達(dá)12s,以提供高機(jī)動性及應(yīng)急情況下的快速以提供高機(jī)動性及應(yīng)急情況下的快速 反應(yīng)反應(yīng); “阿波羅阿波羅”飛船最大的姿態(tài)機(jī)動速率低于飛船最大的姿態(tài)機(jī)動速率低于 “水星水星”飛船的飛船的120,且主要是為了滿足導(dǎo)航對且主要是為了滿足導(dǎo)航對 準(zhǔn)之間的機(jī)動要求。準(zhǔn)之間的機(jī)動要求。 “阿波羅阿波羅”飛船具有很大的慣性飛船具有很大的慣性,如采取如采取 “水星水星”飛船的速率飛船的速率

37、,則反作用控制系統(tǒng)的燃料則反作用控制系統(tǒng)的燃料 消耗將是巨大的。消耗將是巨大的。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 已用于載人飛船姿態(tài)穩(wěn)定與控制的系統(tǒng) 主要有: l 手動-比例系統(tǒng) l 電傳操縱與最小沖量系統(tǒng) l 速率穩(wěn)定與控制系統(tǒng) l 自動穩(wěn)定與控制系統(tǒng) 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 載人飛船穩(wěn)定與控制系統(tǒng)設(shè)計的載人飛船穩(wěn)定與控制系統(tǒng)設(shè)計的一般準(zhǔn)則一般準(zhǔn)則: l 最小重量最小重量; l 最小功耗最小功耗; l 最小推進(jìn)劑消耗最小推進(jìn)劑消耗; l 最小體積最小體積; l 高可靠性

38、。高可靠性。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 航天飛行任務(wù)結(jié)束時,要求載人飛船將航 天員安全地送回地球表面。 載人飛船是以相當(dāng)高的速度繞地球飛行 (大約等于第一宇宙速度)或以更高的速度(超 過第一宇宙速率)接近地球。為了使飛船降落 在地面上,必須減低它的飛行速度。 三、載人飛船的再入返回控制三、載人飛船的再入返回控制 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 為了達(dá)到這一目的,“水星”載人飛船姿態(tài) 控制系統(tǒng)再入返回過程中正?？刂瞥绦蚝托阅芤?求可以概括如下: (1) 阻尼飛船與運(yùn)載火箭分離

39、時產(chǎn)生的飛船姿態(tài)阻尼飛船與運(yùn)載火箭分離時產(chǎn)生的飛船姿態(tài) 章動角速率章動角速率; (2) 提供一個提供一個180偏航機(jī)動并達(dá)到一個零滾動偏航機(jī)動并達(dá)到一個零滾動 與與 -34俯仰的姿態(tài)。在這種姿態(tài)下俯仰的姿態(tài)。在這種姿態(tài)下,制動火箭被適當(dāng)制動火箭被適當(dāng) 對準(zhǔn)以便于制動對準(zhǔn)以便于制動; (3) 在制動火箭點火之前在制動火箭點火之前,保持姿態(tài)在保持姿態(tài)在10精精 度內(nèi)度內(nèi); 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) (4) 在制動火箭點火時在制動火箭點火時,保持姿態(tài)在保持姿態(tài)在5 精度內(nèi)精度內(nèi); (5) 達(dá)到一個俯仰達(dá)到一個俯仰1.5的再入姿態(tài)的再入姿

40、態(tài),然后保然后保 持這個姿態(tài)直到經(jīng)受到持這個姿態(tài)直到經(jīng)受到0.05 g負(fù)加速度時負(fù)加速度時 為為 止止; (6) 提供提供10/s再入滾動速率以便減少落再入滾動速率以便減少落 點散布點散布,并且在再入時限制俯仰與偏航速率振并且在再入時限制俯仰與偏航速率振 蕩于蕩于2/s。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 可靠地保持制動火箭點火時的飛船姿態(tài) 精度對于飛船成功再入返回而言是至關(guān)重要 的。 為了保證在各種情況下均能實現(xiàn)這一點, 提高可靠性,要求一旦載人飛船的自動姿態(tài)控 制系統(tǒng)失效,航天員必須具有安全結(jié)束飛行的 能力。這一要求由以下措施來保證:

41、 (1) 通過舷窗與潛望鏡的目視觀察,提供 制動點火的另外的姿態(tài)參考; 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) (2) 通過獨立于自動系統(tǒng)的速率陀螺,提供 控制制動點火時的速率信息; (3) 通過一套完全備份的反作用控制系統(tǒng), 提供反作用控制力矩來抵消制動火箭產(chǎn)生的 干擾與再入時的氣動干擾,而且控制力矩應(yīng)當(dāng) 具有較大的設(shè)計余量。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 利用地球大氣層的空氣阻力減速,尚不能 使飛船達(dá)到安全著陸的速度。因此,在飛船下 降的最后階段,還必須考慮一種專門的系統(tǒng)來 達(dá)到此

42、目的,這就是飛船著陸系統(tǒng)的任務(wù)。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 著陸系統(tǒng)是飛船的主要系統(tǒng)之一,它關(guān)系 到飛船及航天員是否能安全返回地面的問題。 選擇載人飛船的著陸系統(tǒng),主要是取決于 可靠性及航天員的安全性。 由于正常及應(yīng)急返回地球有許多可能的 返回路線,因此也要求著陸系統(tǒng)具有使飛船在 陸地和水上著陸的能力。此外,要求系統(tǒng)具有 最小的質(zhì)量和體積。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 前蘇聯(lián)載人飛船的著陸系統(tǒng)與美國載人 飛船的著陸系統(tǒng)類似,都是采用降落傘系統(tǒng)作 為回收減速的手段。 前蘇

43、聯(lián)“東方號”飛船除采用降落傘回 收外,航天員采用彈射座椅及人傘系統(tǒng)返回地 面?！吧仙柵c“聯(lián)盟號”飛船利用著 陸火箭進(jìn)行緩沖,而“聯(lián)盟號”飛船在著陸之 前先將防熱層拋掉。 我國“神舟號”試驗飛船也利用了著陸 火箭進(jìn)行緩沖。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) “阿波羅阿波羅”飛船著陸系統(tǒng)應(yīng)急返回程序飛船著陸系統(tǒng)應(yīng)急返回程序 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) （1）載人空間站概述）載人空間站概述 人在航天活動中占有重要位置人在航天活動中占有重要位置,盡管航天器盡管航天器 攜帶的裝置精確、

44、靈敏度高、能自動觀測、操作、攜帶的裝置精確、靈敏度高、能自動觀測、操作、 儲存、處理數(shù)據(jù)儲存、處理數(shù)據(jù),但它們不能代替人的思維。但它們不能代替人的思維。 人的精細(xì)觀察和操作能力人的精細(xì)觀察和操作能力,對意外事件的及對意外事件的及 時應(yīng)變能力時應(yīng)變能力,創(chuàng)造性的判斷和決策能力創(chuàng)造性的判斷和決策能力,在提高航在提高航 天器運(yùn)行的可靠性天器運(yùn)行的可靠性,提高空間觀測和空間操作的提高空間觀測和空間操作的 能動性和效率能動性和效率,對地觀測目標(biāo)的識別、科學(xué)試驗對地觀測目標(biāo)的識別、科學(xué)試驗 等方面發(fā)揮重大作用。等方面發(fā)揮重大作用。 四、空間站四、空間站 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課

45、第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 空間站和空間平臺是應(yīng)用衛(wèi)星技術(shù)和載人飛空間站和空間平臺是應(yīng)用衛(wèi)星技術(shù)和載人飛 行技術(shù)相結(jié)合的必然產(chǎn)物行技術(shù)相結(jié)合的必然產(chǎn)物, ,是航天技術(shù)發(fā)展的新是航天技術(shù)發(fā)展的新 臺階臺階, ,是未來天基系統(tǒng)中基本的載人或有人照料是未來天基系統(tǒng)中基本的載人或有人照料 的永久性航天器。的永久性航天器。 空間站和空間平臺可用于對地進(jìn)行綜合觀測空間站和空間平臺可用于對地進(jìn)行綜合觀測; ; 對太陽和恒星進(jìn)行無大氣折射的全譜段天空觀測對太陽和恒星進(jìn)行無大氣折射的全譜段天空觀測; ; 研究微重力環(huán)境對材料和生物的影響研究微重力環(huán)境對材料和生物的影響, ,試驗和生試驗和生 產(chǎn)空間產(chǎn)品

46、（材料、藥品）。產(chǎn)空間產(chǎn)品（材料、藥品）。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 空間站空間站上有良好的生命保障系統(tǒng)上有良好的生命保障系統(tǒng), ,可以長期可以長期 載人。載人。 空間平臺空間平臺只有比較簡單的生命保障系統(tǒng)只有比較簡單的生命保障系統(tǒng), ,不不 能長期載人能長期載人, ,但它除能完成許多空間站所能完成但它除能完成許多空間站所能完成 的任務(wù)之外的任務(wù)之外, ,還因無人為污染和干擾還因無人為污染和干擾, ,姿態(tài)穩(wěn)定性姿態(tài)穩(wěn)定性 和環(huán)境潔凈度要比空間站好得多。和環(huán)境潔凈度要比空間站好得多。 空間平臺可以做到有人照料飛行空間平臺可以做到有人

47、照料飛行, ,也可以自也可以自 主地獨立飛行。主地獨立飛行。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 空間平臺的有效載荷比和效費(fèi)比比空間 站優(yōu)越得多;然而,空間站的用途比空間平臺 要廣泛。 它即可用于空間站自身和其他空間設(shè)施 的裝配、部署、維修、更換、補(bǔ)充、試驗和 檢測,又可用于月球基地和飛往太陽系其他行 星的中轉(zhuǎn)站。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) （2）空間站系統(tǒng)組成）空間站系統(tǒng)組成 空間站是一項復(fù)雜的大型系統(tǒng)工程?？臻g站空間站是一項復(fù)雜的大型系統(tǒng)工程?？臻g站 的設(shè)計是一個非常復(fù)雜的

48、過程的設(shè)計是一個非常復(fù)雜的過程, ,它涉及到近期和它涉及到近期和 遠(yuǎn)期任務(wù)要求、人在空間站的任務(wù)和作用遠(yuǎn)期任務(wù)要求、人在空間站的任務(wù)和作用; ;人人- -機(jī)機(jī) 關(guān)系關(guān)系; ;信息系統(tǒng)信息系統(tǒng); ;航天成果的利用和新技術(shù)發(fā)展航天成果的利用和新技術(shù)發(fā)展; ; 空間運(yùn)輸系統(tǒng)能力空間運(yùn)輸系統(tǒng)能力, ,太空組裝和維修太空組裝和維修; ;空間站和空空間站和空 間平臺的積木化和分離能力間平臺的積木化和分離能力; ;空間站的增長能力空間站的增長能力; ; 空間站系統(tǒng)的綜合和分析空間站系統(tǒng)的綜合和分析; ;成本分析、效益分析成本分析、效益分析 和風(fēng)險分析等。和風(fēng)險分析等。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)

49、與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 空間站主要由下列系統(tǒng)組成空間站主要由下列系統(tǒng)組成: :有效載荷、結(jié)有效載荷、結(jié) 構(gòu)系統(tǒng)、環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、構(gòu)系統(tǒng)、環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、熱控制系統(tǒng)、站內(nèi)和站外活動系數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、熱控制系統(tǒng)、站內(nèi)和站外活動系 統(tǒng)、對接和停泊系統(tǒng)、姿態(tài)控制系統(tǒng)、軌道保持統(tǒng)、對接和停泊系統(tǒng)、姿態(tài)控制系統(tǒng)、軌道保持 系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)等。系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)等。 此外空間站系統(tǒng)設(shè)計還要考慮軌道選擇、空此外空間站系統(tǒng)設(shè)計還要考慮軌道選擇、空 間站外形選擇等重要因素。間站外形選擇等重要因素。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制

50、 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) （3）國際空間站簡介）國際空間站簡介 國際空間站由自由號空間站演變而來的國際空間站由自由號空間站演變而來的, ,國國 際空間站計劃有際空間站計劃有1616個國家個國家: :美國、加拿大、空局美國、加拿大、空局 （意大利、法國、德國、比利時、荷蘭、丹麥、（意大利、法國、德國、比利時、荷蘭、丹麥、 挪威、西班牙、瑞典、瑞士、英國）、日本、俄挪威、西班牙、瑞典、瑞士、英國）、日本、俄 羅斯和巴西參加羅斯和巴西參加, ,是涉及國家最多的大型國際航是涉及國家最多的大型國際航 天合作項目天合作項目, ,也是當(dāng)代規(guī)模最大的航天系統(tǒng)工程。也是當(dāng)代規(guī)模最大的航天系統(tǒng)

51、工程。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 國際空間站國際空間站 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) 國際空間站國際空間站主要基礎(chǔ)設(shè)施的主要基礎(chǔ)設(shè)施的基本組成如下基本組成如下: : a. a. 基礎(chǔ)桁架基礎(chǔ)桁架 空間站的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是桁架式大梁（龍骨）空間站的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是桁架式大梁（龍骨）, , 用來安裝各艙段、太陽電池翼、輻射散熱器、機(jī)用來安裝各艙段、太陽電池翼、輻射散熱器、機(jī) 器人移動服務(wù)系統(tǒng)、外露試驗平臺等。器人移動服務(wù)系統(tǒng)、外露試驗平臺等。 b. b. 功能貨艙（功能貨艙（FGBFGB

52、） 功能貨艙是由俄羅斯研制的第一個在軌空間功能貨艙是由俄羅斯研制的第一個在軌空間 站單元站單元, ,于于19981998年年1111月月2020日發(fā)射入軌。艙內(nèi)有生日發(fā)射入軌。艙內(nèi)有生 命保障系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)和居住功能（廁所和衛(wèi)生設(shè)命保障系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)和居住功能（廁所和衛(wèi)生設(shè) 備）、電源、暫存燃料備）、電源、暫存燃料, ,外部裝有多個對接口。外部裝有多個對接口。 空間飛行器動力學(xué)與控制空間飛行器動力學(xué)與控制 第八課第八課_ _載人航天技術(shù)載人航天技術(shù) c. c. 實驗艙實驗艙 共有共有6 6個個, ,其中美國其中美國2 2個（一個實驗艙、一個個（一個實驗艙、一個 離心機(jī)艙（離心機(jī)艙（CAMCAM）, ,歐空局一個、日本一個、俄歐空局一個、日本一個、俄 羅斯羅斯2 2個。美國、歐空局（個。美國、歐空局（COFCOF）和日本實驗艙）和日本實驗艙 （JEMJEM）共有）共有3333個國際標(biāo)準(zhǔn)有效載荷機(jī)柜個國際標(biāo)準(zhǔn)有效載荷機(jī)柜, ,美