航天工程設計實踐

前言

本書是我從1960年投身新中國航天事業(yè)以來，至2009年近半個世紀的航天工程研制實踐總結。我正趕上了中國航天從無到有的大發(fā)展時期。1960年我從成都電訊工程學院無線電工程系雷達專業(yè)畢業(yè)后，被分配到國防部第五研究院（1965年改名為第七機械工業(yè)部，后又更名為航天工業(yè)部、航天工業(yè)總公司等），在一院十二所從事運載火箭的控制系統(tǒng)和測試發(fā)控系統(tǒng)的研制工作，先后擔任技術員、工程組長、研究室主任（高級工程師）、研究所副所長（研究員）、航天工業(yè)部航天民品總公司總工程師等技術職務（職稱）；1960年~1976年，主要擔任東風四號導彈（后改為長征一號運載火箭，發(fā)射我國第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號）和東風五號導彈（后改為長征二號運載火箭，發(fā)射我國低軌道重型衛(wèi)星）自動化測試系統(tǒng)數(shù)字儀器（數(shù)字電壓表、測時測頻儀、數(shù)字比較器和數(shù)字打印機等）研制主管設計師（工程組長），后期擔任數(shù)控系統(tǒng)計算機和計算機測試發(fā)控系統(tǒng)技術攻關組長；1977年~1984年，擔任發(fā)射地球同步衛(wèi)星工程（即“331工程”）運載火箭（長征三號）控制系統(tǒng)主任設計師（總體研究室主任）；1984年10月~1992年，在研究所任技術副所長和副總工程師，負責長征三號運載火箭外星發(fā)射和航天民品開發(fā)領導工作；1992年~1994年，擔任航天工業(yè)部航天民品總公司總工程師，兼航天地鐵與高速鐵路專家組組長；1995年~2005年，在中國載人航天工程辦公室任研究員（軍職），主要負責工程電氣與控制專業(yè)的大總體設計與技術協(xié)調(diào)工作。在我近50年的“航天設計人生”中，有16年（1960年~1976年）的航天儀器設備研制經(jīng)歷，有17年（1977年~1994年）的控制系統(tǒng)、測試發(fā)控系統(tǒng)、民用自動化系統(tǒng)研制經(jīng)歷，有10年（1995年~2005年）的航天工程大總體研制經(jīng)歷，最近5年主要擔任“專家組”成員和教學工作。我在較長的航天型號研制中，編寫了多個航天工程型號研制報告，公開發(fā)表過20多篇論文，正式出版了60多萬字的個人專著《運載火箭測試發(fā)控工程學》（1989年被評為部級優(yōu)秀教材）；榮立過航天工業(yè)部和部隊的三等功（1961年）、一等功（1984年）、二等功（1993年），并獲突出貢獻獎兩次（1999年和2004年），享受政府特殊津貼；榮獲國家科學技術進步特等獎兩項（“331工程”和“921工程”），全國科技大會重大科技成果獎一項，國防科工委重大科技成果特等獎一項，一等獎、二等獎、三等獎多項；先后受聘多所軍隊院校和地方大學為碩博研究生講授《航天工程設計》專業(yè)課。本書就是對上述部分型號研制報告、學術論文和授課講義的系統(tǒng)性整理。本書可作為新參加航天工程設計的大學畢業(yè)生、碩博研究生、航天發(fā)射場的指戰(zhàn)員等的入門教材和工作參考書。從事現(xiàn)代航天工程設計與試驗的技術人員，必須牢固掌握三個方面的航天知識和技能。（1）建立正確的“航天工程基本概念”（第1篇）了解從古代火箭技術與航天理論的建立到現(xiàn)代適用火箭問世和人類進入航天新時代的發(fā)展進步過程（第1章），全面而系統(tǒng)地掌握現(xiàn)代運載火箭與航天器的分類、定義、組成和關鍵技術，掌握重要部件或儀器的工作原理和技術參數(shù)（第2章、第3章），進一步掌握運載火箭和航天器的地面支持系統(tǒng)——測控通信系統(tǒng)（第4章）和測試發(fā)控系統(tǒng)（第5章）的設計原理與重要作用，建立航天工程總體設計概念（第6章），掌握航天工程安全性與可靠性設計的基本內(nèi)容（第7章）。（2）深入掌握“航天工程基礎理論”（第2篇）這些基礎理論包括天文、地球物理與航天運動學（第8章），航天動力學及其應用（第9章），火箭推進與飛行動力學（第10章），火箭的飛行軌道與總體參數(shù)計算（第11章），航天器的運行軌道設計（第12章），航天器的返回軌道設計（第13章），登月軌道設計（第14章）等。（3）積極投入“航天工程設計任務”（第3篇）這是基本概念與實際工作的結合，基礎理論在設計實踐的應用，可以檢驗自己能否擔當航天工程各層次（工程大系統(tǒng)、火箭或飛船系統(tǒng)、推進/結構和控制分系統(tǒng)、儀器設備、原材料與元器件）的設計、制造與試驗任務。參加設計實踐的最好途徑是先承擔基層的“儀器設備設計”任務（同時可掌握新材料和新元件的研制與選用），再承擔“分系統(tǒng)和系統(tǒng)設計”任務，最后承擔“工程大系統(tǒng)設計”任務。因為上層的設計是建立在下層次設計基礎上的，這與建設高樓大廈是一樣的道理（萬丈高樓從地起）。但是，你不一定有這樣好的機遇，可能你一進入航天工程設計部門就擔任系統(tǒng)設計任務，對下面層次的設計一無所知。較好的補救辦法是到儀器設備研制單位去實習一段時間。若沒有這樣的機會，那只好去請教那些有經(jīng)驗的儀器設備設計師們了。這一課不補，你的系統(tǒng)設計會困難重重，你還可能會犯終生遺憾的錯誤。還有一個忠告，你若是承擔控制系統(tǒng)設計任務，你還要抓住時機學習相鄰專業(yè)（如推進和發(fā)動機、結構與機構等專業(yè)）的設計知識，因為它們通常是控制系統(tǒng)的設計條件或控制對象。若相鄰系統(tǒng)間的接口關系搞不好，控制系統(tǒng)的設計質(zhì)量也肯定上不去。還要強調(diào)一點，研制一個新型號時，各層次的設計是按設計階段分步實施的，一般分為方案論證和方案設計階段、初樣研制階段、試樣研制階段。每一研制階段必須完成本階段規(guī)定的研制任務，更不能跨階段去做下階段的工作。各階段規(guī)定完成的任務，詳見第6章。航天工程師們將在具體的型號研制中，深化對基本概念的認識和基礎理論的掌握，并以此指導自己的設計實踐；同時，在實踐中會遇到新技術和新問題，要通過分析計算和試驗相結合的辦法解決這些問題；從而，又提高和充實了原有的概念和理論，并獲得了更新更高級的概念和理論。每通過一個新型號的設計實踐，都將在航天概念和航天理論方面大大提高一步，這是唯物辯證法中理論與實踐的循環(huán)發(fā)展。這就是攻克航天科技難題的“三步驟”方法。因此，本書以“航天工程基本概念”、“航天工程基礎理論”、“航天工程設計任務”的3篇結構，論述航天工程設計實踐。愿你在中國航天的廣闊天地里，出色地完成你擔負的任務，為進一步提高我國的航天技術水平作出自己的貢獻。在此，我首先要感謝老一輩中國航天開創(chuàng)專家黃緯祿、沈家楠、梁思禮、王汝龍、徐延萬等老師對我的指導和幫助！感謝我在多個航天型號研制中的領導和戰(zhàn)友們。我們共同戰(zhàn)斗的驚險和喜悅，今生難忘！感謝我的愛妻、同學和同事黃國玉，我的科研成果中有她的辛勞和奉獻。這里，我還要感謝在本書寫作和出版過程中，中國載人航天工程辦公室和航天一院十二所新老領導和同事們對我的鼓勵和幫助！感謝中國載人航天工程辦公室提供了主要的出版經(jīng)費。感謝王永志、王汝龍、陳炳忠、謝名苞等領導，詳細地審閱書稿并提出了寶貴的修改意見。感謝周雁飛、宋偉和易新等同志，在本書出版工作中付出的辛勤勞動。最后，我要特別感謝本書參考文獻中所列出的著者（譯者）們！我引用了文獻中的技術觀點或論述方法。由于本人理論修養(yǎng)和寫作水平有限，書中難免有錯誤與不妥之處，敬請批評指正，萬分感謝！冉隆燧2005年8月初稿2011年12月修改于北京

內(nèi)容概要

《航天工程設計實踐》是一部理論與實踐相結合論述航天工程設計實踐的專著。全書以3篇22章的結構展開論述。第1篇航天工程基本概念，從7個方面（即第1章-第7章）論述，其中運載火箭（第2章）和航天器（第3章）是核心；第2篇航天工程基礎理論，也用了7個專題（即第8章-第14章），其中第12章-第14章是航天工程各專業(yè)設計人員均應掌握的軌道設計知識；第3篇航天工程設計任務，是學習第1篇和第2篇的目的，也是對學習第1篇和第2篇程度的檢驗。作者從親身完成的航天工程任務中選取了3個層次的設計實例，來闡述各層次航天工程設計的特點和方法，可供讀者完成航天任務時參考?！逗教旃こ淘O計實踐》可作為高等院校相關專業(yè)的大學生和研究生的專業(yè)教材，也可作為從事航天工程設計的大學畢業(yè)生和航天發(fā)射場指戰(zhàn)員的專業(yè)入門教材和工作參考書。 

書籍目錄

第1篇  航天工程基本概念第1章  航天工程發(fā)展簡史  l. 1  古代的飛天傳說和航天理論  1．2  中國古代火箭和歐洲火箭  1．3  現(xiàn)代航天理論的建立  1．4  從V一2導彈到發(fā)射美國第一顆人造衛(wèi)星的丘辟特C火箭  1．5  人類進入航天新時代  1．6  中國的航天計劃與成就第2章  運載火箭第3章  航天器第4章  測控通信系統(tǒng)第5章  運載火箭與航天器的測試發(fā)控系統(tǒng)第6章  航天工程總體設計概念第7章  航天工程的安全性與可靠性保證第2篇  航天工程基礎理論第8章  天文、地球物理與航天運動學第9章  航天動力學及其應用第10章  火箭推進與飛行動力學第11章  火箭的飛行軌道與總體參數(shù)計算第12章  航天器的運行軌道設計第13章  航天器的返回軌道設計第14章  登月軌道設計第3篇  航天工程設計任務第15章  無線電控制系統(tǒng)儀器研制第16章  自動測試系統(tǒng)數(shù)字儀器研制第17章  運載火箭測試發(fā)控系統(tǒng)總體設計第18章  高可靠性火箭控制系統(tǒng)設計第19章  載人航天器人控系統(tǒng)的設計與地面試驗第20章  航天工程供電與接地的電磁兼容性設計第2l章  空間交會對接系統(tǒng)概論第22章    空間交會對接控制原理與工程設計附錄A  世界主要航天國家的運載火箭附錄B  常用天體運行數(shù)據(jù)和特性參數(shù)附錄C  矢量計算與正則單位制參考文獻

編輯推薦

冉隆燧編著的《航天工程設計實踐(精)》是一部理論與實踐相結合論述航天工程設計實踐的專著。全書以3篇22章的結構展開論述。第1篇航天工程基本概念，從7個方面(即第1章一第7章)論述，其中運載火箭(第2章)和航天器(第3章)是核心；第2篇航天工程基礎理論，也用了7個專題(即第8章一第14章)，其中第12章～第14章是航天工程各專業(yè)設計人員均應掌握的軌道設計知識；第3篇航天工程設計任務，是學習第1篇和第2篇的目的，也是對學習第1篇和第2篇程度的檢驗。作者從親身完成的航天工程任務中選取了3個層次的設計實例，來闡述各層次航天工程設計的特點和方法，可供讀者完成航天任務時參考。    本書可作為高等院校相關專業(yè)的大學生和研究生的專業(yè)教材。也可作為從事航天工程設計的大學畢業(yè)生和航天發(fā)射場指戰(zhàn)員的專業(yè)入門教材和工作參考書。

圖書封面

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