航天器操作的微重力環(huán)境構建

第1章 緒論
1.1 空間操作與地面實驗
1.2 空間環(huán)境對航天器的影響
1.2.1 空間環(huán)境的范圍
1.2.2 空間環(huán)境對航天器本體性能的影響
1.2.3 空間環(huán)境對航天器運動特性的影響
1.3 微重力實驗的意義
1.3.1 微重力實驗對科學研究的重要意義
1.3.2 微重力實驗對載人航天的重要意義
1.3.3 微重力實驗對新型航天器研制的意義
1.3.4 微重力實驗對空間操作的意義
1.4 微重力環(huán)境模擬和構建的方法與種類
1.4.1 地面微重力環(huán)境構建的范圍
1.4.2 地面微重力實驗需要解決的基本問題
1.5 本書主要內容
參考文獻
第2章 失重飛機實驗
2.1 實驗簡介及國內外現狀
2.1.1 失重飛機的原理
2.1.2 失重飛機的優(yōu)缺點
2.1.3 國內外發(fā)展
2.2 系統結構和實驗方法
2.2.1 系統構成
2.2.2 實驗項目實施方法
2.3 失重飛機實驗案例分析
2.3.1 案例一：不同重力水平、重心以及重量對人體運動生物力學的影響
2.3.2 案例二：骨細胞對變重力水平的響應研究
2.4 結束語
參考文獻
第3章 落塔實驗
3.1 落塔實驗原理及國內外發(fā)展現狀
3.1.1 實驗原理
3.1.2 國內外現狀
3.2 落塔系統結構和實驗方法
3.2.1 落塔系統結構
3.2.2 實驗方法
3.3 落塔實驗案例分析
3.3.1 實驗目的
3.3.2 實驗模型和平臺
3.3.3 實驗內容
3.3.4 實驗步驟
3.3.5 實驗結果和數據處理
3.4 發(fā)展趨勢
3.4.1 提高實驗精度
3.4.2 實驗方案創(chuàng)新
參考文獻
第4章 吊絲系統
4.1 吊絲系統的原理及國內外發(fā)展現狀
4.1.1 吊絲系統概念及原理
4.1.2 吊絲系統應用范圍及優(yōu)缺點分析
4.1.3 吊絲系統的國內外現狀
4.2 吊絲系統結構和實驗方法
4.2.1 吊絲系統的系統組成及構架
4.2.2 吊絲系統的實驗方法
4.3 典型實驗系統
4.3.1 SM2的吊絲實驗系統
4.3.2 EMR的吊絲實驗系統
4.4 結束語
參考文獻
第5章 氣浮臺實驗系統
5.1 氣浮臺物理仿真原理
5.1.1 單軸氣浮臺
5.1.2 三軸氣浮臺
5.1.3 三自由度氣浮平臺
5.1.4 五自由度氣浮平臺
5.2 氣浮臺物理仿真的國內外現狀
5.2.1 單通道姿態(tài)控制物理仿真
5.2.2 三通道姿態(tài)控制物理仿真
5.2.3 編隊飛行控制物理仿真
5.3 航天器相對運動物理仿真試驗系統典型配置
5.3.1 航天器相對運動模擬器
5.3.2 相對運動測量系統
5.3.3 第三方位姿測量系統
5.4 典型試驗情況
5.4.1 試驗技術要求
5.4.2 氣浮臺上系統方案設計
5.4.3 地面測控系統技術方案設計
5.4.4 典型試驗結果
5.5 結束語
參考文獻
第6章 中性水池實驗
6.1 原理、優(yōu)缺點及國內外現狀
6.1.1 中性浮力的概念和原理
6.1.2 中性浮力實驗的優(yōu)缺點
6.1.3 中性浮力實驗的應用范圍
6.1.4 中性浮力水池的國內外現狀
6.2 系統結構和實驗方法
6.2.1 中性浮力實驗設施的組成和結構
6.2.2 中性浮力實驗方法
6.3 典型中性浮力設施及實驗案例
6.3.1 典型的中性浮力設施
6.3.2 典型的中性浮力實驗案例
6.4 浮力控制技術
6.4.1 磁流體的制備及密度調節(jié)方法
6.4.2 磁性離子液體的合成及密度調節(jié)方法
6.4.3 改變溶液配比對液體密度的影響
6.4.4 液體介質浮力特性變化的控制技術
6.5 存在的問題
參考文獻
第7章 混合懸浮系統
7.1 混合懸浮原理
7.1.1 混合懸浮的基本原理
7.1.2 混合懸浮非接觸力源的選擇
7.1.3 液磁混合懸浮的優(yōu)缺點
7.2 液磁混合懸浮的微重力效應模擬系統構建
7.2.1 液浮系統組成
7.2.2 電磁系統組成
7.2.3 實驗模型系統組成
7.2.4 測量系統組成
7.2.5 支持保障系統
7.3 混合懸浮系統實驗方法
7.3.1 電磁力控制方法
7.3.2 阻力預估與減阻方法
7.4 混合懸浮系統設計及實驗實例
7.4.1 混合懸浮微重力效應模擬系統設計
7.4.2 混合懸浮實驗實例
參考文獻
第8章 空間操作地面實驗的相似性理論研究
8.1 相似性的基本概念
8.2 相似三定律及其發(fā)展歷程
8.3 相似性與模型實驗研究
8.4 相似準則的導出方法
8.5 Buckinghamπ定理
8.5.1 Buckinghamπ定理的表述
8.5.2 Buckinghamπ定理的證明
8.6 空間操作地面實驗相似準則的建立
8.6.1 基于Buckinghamπ定理的相似準則
8.6.2 軌道動力學問題的相似準則
8.6.3 姿態(tài)動力學問題的相似準則
8.7 基于相似準則的地面實驗規(guī)劃與設計
8.7.1 近距離空間操作地面實驗
8.7.2 環(huán)繞運動地面實驗
8.8 混合懸浮實驗環(huán)境影響相似程度的因素
8.8.1 環(huán)繞實驗干擾因素分析
8.8.2 相對運動實驗干擾因素分析
8.9 結束語
參考文獻
第9章 基于鍵合圖理論的地面實驗相似程度分析
9.1 基于鍵合圖理論的相似度量方法
9.1.1 近似相似程度的量化度量
9.1.2 狀態(tài)變量的活性分析
9.1.3 度量函數的改善
9.1.4 相似性分析的流程
9.2 環(huán)繞實驗干擾對相似度的影響分析
9.3 近距離操作實驗干擾對相似度的影響分析
參考文獻
第10章 混合懸浮實驗測試方法
10.1 系統液體浮力特性測試方法
10.2 系統電磁力特性測試方法
10.2.1 力的基本測量原理
10.2.2 電磁力特性的測試方案
10.3 系統微重力水平測試方法
10.3.1 測試方法介紹
10.3.2 測試方案
10.4 面向空間操作地面實驗的測試
10.4.1 測試方法分析與選擇
10.4.2 IMU測量誤差機理與補償
10.4.3 絕對運動測量方案
10.4.4 相對運動測量方案
參考文獻
第11章 Cyber空間輔助模擬實驗方法
11.1 概述
11.1.1 Cyber空間與Cyber性
11.1.2 空間操作系統的Cyber性
11.1.3 Cyber與地面實驗系統結合下的空間操作實驗驗證
11.2 空間操作地面實驗與Cyber實驗的結合
11.3 基于Cyber的空間操作地面實驗系統總體框架
11.3.1 系統總體框架
11.3.2 系統層次結構
11.3.3 系統功能模塊設計
11.4 基于Cyber空間操作的地面實驗模型動力學建模
11.4.1 坐標系定義
11.4.2 單柔性體動力學方程
11.4.3 艙段鄰接遞推關系
11.4.4 實驗體系統動力學方程
11.5 基于Cyber的空間操作地面實驗系統動力學預測建模
11.5.1 動態(tài)貝葉斯網絡推理模型
11.5.2 動態(tài)貝葉斯網絡推理
11.6 系統中的時延分析
11.6.1 影響網絡時延的因素
11.6.2 基于Cyber的空間操作地面實驗系統時延分析
11.6.3 星地視頻和指令數據傳輸模擬
11.6.4 星地視頻和指令數據傳輸方式
11.6.5 影響星地通信時延的主要因素
11.6.6 星地通信時延模擬
11.7 Cyber環(huán)境建模技術研究
參考文獻