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《航天器设计》复****思考题
北京航空航天大学宇航学院飞行器设计专业《航天器设计》期末复****思考题
第一章绪论
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2. 什么是航天器设计?
是工程设计的一个分支。在航天器设计中将应用工程设计中的研究成果,并结合航天器设计领域的特殊问题进一步深化工程设计的内容。
以航天器为对象,为完成某一任务而进行的工程设计。其活动过程与工程设计过程相同,但要考虑航天器自身的特点和约束。
3. 画图说明航天器系统设计的层次关系并简述各组成部分的作用。
作用:
有效载荷分系统:卫星上装载的为直接实现卫星在轨运行要完成的特定任务的仪器、设备和分系统称为卫星有效载荷。有效载荷是卫星的核心部分,在卫星设计中起主导作用。在具体设计时应注意与应用系统的协调。
结构分系统:是航天器各受力和支承构件的总称。
服务与支持系统:服务和支持系统是航天器有效载荷正常工作的必要条件。
电源分系统:它具有发电、电能存储、电源控制、电源电压变换等功能。星上一般采用太阳翼-蓄电池组联合电源,产生、储存和调节电能,以满足卫星在整个飞行过程中的电力需求。
热控分系统:它通过组织和合理调配星上各部分之间热量的吸收、存储和传递,对星内外热量进行管理与控制,以保证卫星飞行各阶段卫星上仪器、设备的工作温度均在要求的范围内,满足卫星上各分系统对热环境的要求。
姿态与轨道分系统:其主要任务是完成卫星在轨运行过程中所需的多种轨道和姿态机动控制,实现对地定向的卫星姿态。
推进分系统:它是卫星的动力系统,与制导、导航及控制分系统配合,根据指令提供卫星各种姿态的建立与保持、轨道控制和修正所需的动力,使卫星能按预定的控制方式工作。
数据管理分系统:它是卫星的总管,根据事先制定好的准则控制各分系统的工作状态,将地面发送的遥控指令按时分发到对应的分系统,收集卫星产生的遥测和数据信息,并对这些信息进行分类和编码,为下传到地面做好准备;还为卫星上各个分系统提供时间和频率标准。
测控和通信(数据传输)分系统:主要功能是为卫星的遥测、遥控和数据传输提供可靠的通道,使地面站能知道卫星的飞行轨道、飞行和工作状态,并对其进行相应的控制。
4. 航天器设计的特点?
(1)由运载器有效载荷引发的设计特点:
慎用质量和追求轻质量的特点
航天器的总质量只占运载器总质量的很少部分,对于卫星而言为1%左右。
运载器发射后的全部价值都浓缩到航天器上。
(2)追求小尺寸巧安排的特点
运载器的运载空间决定航天器只能占很小的空间。
(3)适应外层空间环境引发的设计特点。
(4)由单件生产引发的设计特点。
第二章空间环境
1. 近地空间环境由多种环境要素组成,其中对航天活动存在较大影响的环境要素是什么?
对航天活动存在较大影响的近地空间环境要素:太阳电磁辐射、地球中性大气、地球电离层、地球磁场、空间带电粒子辐射、空间碎片与微流星等。
2. 航天器在近地轨道中运行受到的环境因素影响及这些因素所影响的分系统。
太阳电磁辐射和地球反照影响航天器的光照环境、热设计中的外热流标准以及对地观测的光学背景——主要影响热控分系统、电源分系统。
l高层大气密度影响低地球轨道航天器工作寿命的主要因素,主要影响姿态与轨道控制分系统,大气辐射影响热控分系统。
l地球电离层可以影响无线电波的传播,主要影响测控和通信分系统。
l地磁场影响航天器姿态控制以及要求磁净化的设备,主要影响姿态与轨道控制分系统
l空间带电粒子辐射对航天器所使用的电子元器件、功能材料、仪器设备以及载人航天中的航天员均能产生损伤作用,主要影响数据管理分系统。
l空间碎片与微流星使航天器面临着潜在的危害,主要影响结构分系统?
l地球引力分布不均对航天器运行轨道产生引力摄动,影响轨道控制分系统。
l重力梯度对航天器产生扰动力矩,影响姿态控制分系统。
或者分开答具体:
1).太阳电磁辐射对近地轨道航天器的影响
l对航天器温控系统的影响:主要外热源。
l对航天器姿控系统的影响:
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,使航天器所受阻力增加。
l对航天器结构系统的影响:热机械应力
l对航天器电源系统的影响:太阳可见光和近红外波段的光谱辐照度决定航天器太阳电池方阵功率的精确计算。
l对航天器通信系统的影响:短波和中波无线电信号衰落,甚至完全中断;背景噪声的增强。
l对航天遥感器、探测器的影响:光学背景、材料性能、光学遥感系统污染。
l对人体和生物体的影响:人体器官和眼睛有不同的损伤,诱发皮肤癌。
2). 空间大气对航天器的影响
l大气阻力影响航天器的轨道,进而影响航天器的运行寿命l
高真空的影响:压力差;真空放电;真空出气