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第1章 概论 1

1.1 航天与卫星工程 1

1.1.1 航天与航天系统 1

1.1.2 航天技术与卫星工程 2

1.1.3 卫星应用与卫星应用系统 3

1.2 人造卫星的分类和应用 3

1.2.1 科学卫星 4

1.2.2 技术试验卫星 5

1.2.3 应用卫星 5

1.2.4 小型卫星 8

1.3 卫星的系统组成 8

1.3.1 有效载荷 8

1.3.2 卫星平台 9

1.4 卫星和卫星工程特点 10

1.4.1 卫星的主要特点 10

1.4.2 卫星工程的主要特点 11

1.5 世界人造卫星的发展趋势 12

1.6 中国卫星工程的成就与展望 14

1.6.1 中国卫星工程发展历程 15

1.6.2 中国卫星工程的主要成就和经验 16

1.6.3 21世纪初中国卫星工程展望 17

第2章 卫星总体设计 20

2.1 概述 20

2.1.1 基本任务 20

2.1.2 基本设计原则 20

2.1.3 卫星总体设计的特点和要求 22

2.2 任务分析 23

2.2.1 用户任务要求及初步分析 23

2.2.2 卫星轨道类型和选择 25

2.2.3 卫星总体设计的约束条件的确定 27

2.2.4 提出总体方案设想 27

2.2.5 关键技术分析 28

2.2.6 卫星研制技术流程初步制定 28

2.3 卫星可行性总体方案论证 30

2.3.1 方案论证 30

2.3.2 卫星与卫星工程大系统中其他系统之间的接口 34

2.3.3 卫星总体性能指标分解与综合 34

2.3.4 方案优选 36

2.3.5 卫星可行性总体方案论证报告 38

2.3.6 提出初步的分系统技术要求 38

2.3.7 关键技术攻关 39

2.4 卫星总体方案设计 39

2.4.1 总体方案设计内容 39

2.4.2 几个典型的总体性能指标预算 39

2.4.3 轨道设计 43

2.4.4 卫星构型设计 46

2.4.5 设计报告和对分系统要求 48

2.5 总体详细设计 48

2.5.1 总装设计 48

2.5.2 总体电路设计 48

2.5.3 卫星（整体）综合测试设计 49

2.5.4 卫星（整体）环境模拟试验的制定 50

2.6 总体设计展望 50

2.6.1 大型复杂卫星的总体设计 50

2.6.2 微小型卫星的总体设计 51

2.6.3 设计手段的进步 52

2.7 卫星总体设计中应注意的问题 53

第3章 卫星有效载荷技术 55

3.1 概述 55

3.1.1 卫星有效载荷的分类 55

3.1.2 卫星有效载荷设计的一般技术要求 56

3.2 通信卫星有效载荷 57

3.2.1 通信卫星有效载荷的组成 57

3.2.2 通信卫星有效载荷设计 60

3.2.3 东方红三号通信卫星有效载荷 61

3.3 遥感卫星有效载荷 63

3.3.1 遥感卫星典型有效载荷的组成 63

3.3.2 遥感卫星有效载荷设计 70

3.4 导航卫星有效载荷 71

3.5 科学卫星有效载荷 73

3.5.1 科学探测有效载荷的种类和主要性能 73

3.5.2 科学实验有效载荷及有关试验结果 76

3.6 工程实践中应注意的问题 77

第4章 卫星结构和机构 80

4.1 概述 80

4.1.1 功能和组成 80

4.1.2 设计特点 80

4.2 典型的结构类型 81

4.2.1 本体结构 81

4.2.2 天线结构 82

4.2.3 太阳电池阵结构 83

4.3 典型的机构类型 83

4.4 结构和机构方案设计 85

4.4.1 本体结构的方案设计 85

4.4.2 展开组件（包括机构）的方案设计 86

4.5 结构和机构的设计方法 87

4.5.1 设计依据 87

4.5.2 设计准则 87

4.5.3 设计与分析 88

4.6 材料选择和性能要求 89

4.6.1 材料的基本类型和优选 89

4.6.2 材料的选择和控制方法 90

4.7 结构和机构试验 91

4.7.1 组件和整星级结构试验 91

4.7.2 机构和展开组件试验 91

4.8 技术现状和发展趋势 92

4.8.1 结构 92

4.8.2 机构和展开组件 94

4.9 结构和机构设计在工程实现中应注意的问题 97

第5章 卫星姿态和轨道控制 99

5.1 概述 99

5.1.1 轨道和姿态运动 99

5.1.2 轨道控制的应用 101

5.1.3 姿态控制的应用 102

5.1.4 卫星控制系统的特点 103

5.2 姿态和轨道控制原理 104

5.2.1 自主控制和星地控制方式 104

5.2.2 姿态和轨道确定 105

5.2.3 轨道控制 106

5.2.4 姿态控制 108

5.2.5 控制系统部件 111

5.3 卫星控制系统的设计和实现 112

5.3.1 概念研究 112

5.3.2 方案设计 113

5.3.3 技术设计 115

5.3.4 地面试验 116

5.4 发展与展望 118

5.5 控制系统设计与工程实现中要注意的几个问题 120

第6章 卫星推进技术 123

6.1 概述 123

6.1.1 推进系统的功能与任务 123

6.1.2 推进系统的状态和发展 123

6.2 推进系统要求和方案 124

6.2.1 推进系统要求 124

6.2.2 推进系统比较及选用原则 125

6.3 推进系统设计和实现 127

6.3.1 推进系统确定 127

6.3.2 输送系统和推进剂量 132

6.3.3 推力器 132

6.3.4 推进剂管理 135

6.3.5 推进剂剩余量计算 136

6.4 推进系统实施过程中应注意的几个问题 137

第7章 卫星热控制 139

7.1 概述 139

7.1.1 任务和功能 139

7.1.2 卫星飞行热环境 139

7.2 卫星热控制 140

7.2.1 轨道段热控制 141

7.2.2 过渡段温度控制 144

7.3 卫星热设计 146

7.3.1 热设计的基本原则 147

7.3.2 热控分系统与总体和其他分系统的接口关系 147

7.3.3 热设计方法 148

7.3.4 热设计的几个问题 149

7.4 热设计的验证试验 150

7.4.1 热平衡试验与热真空试验 150

7.4.2 稳态与瞬态热平衡试验 151

7.4.3 充气密封舱热平衡试验 151

7.4.4 舱段（部件）热试验 152

7.4.5 热试验的几个问题 152

7.5 卫星热控制技术发展展望 153

7.6 工程实施中应注意的问题 155

第8章 卫星测控和星载数据管理 157

8.1 概述 157

8.1.1 卫星测控系统的概念和作用 157

8.1.2 卫星测控的特点 157

8.1.3 卫星无线电测控与运载火箭、导弹无线电测控的区别 158

8.1.4 卫星无线电测控的发展 159

8.2 卫星测控信道传输及测控基本原理 160

8.2.1 电波传播及无线电频率 160

8.2.2 遥测、遥控多路传输原理 161

8.2.3 跟踪测轨基本原理 163

8.3 星载数据管理 165

8.3.1 系统概况 165

8.3.2 功能和原理 166

8.3.3 软件设计与工程化 167

8.4 卫星测控网及统一测控系统 169

8.4.1 地面测控网 169

8.4.2 天基测控网 170

8.4.3 统一测控系统 172

8.5 空间数据系统咨询委员会CCSDS简介 173

8.6 卫星测控和数管系统应用 176

8.6.1 卫星测控系统设计和应用举例 176

8.6.2 OBDH设计和应用举例 177

8.7 卫星测控设计与实施中应注意的问题 178

第9章 卫星电源 180

9.1 概述 180

9.2 太阳电池阵／蓄电池组电源系统 181

9.2.1 设计条件 181

9.2.2 太阳电池阵 183

9.2.3 蓄电池组 185

9.2.4 电源控制装置和系统拓扑结构 188

9.3 电源分系统接口 191

9.4 先进的电源技术 192

9.5 工程实现中要注意的几个问题 194

第10章 卫星返回技术 197

10.1 概述 197

10.2 返回过程 198

10.3 返回式航天器的分类 199

10.3.1 弹道式航天器 200

10.3.2 升力式再入航天器 201

10.4 脱离运行轨道 201

10.5 气动力加热和防热结构 203

10.5.1 气动力加热 203

10.5.2 防热结构 203

10.6 安全着陆与回收 205

10.6.1 任务和组成 205

10.6.2 着陆系统 207

10.6.3 标位装置 210

10.7 工程实施中要注意的几个问题 211

第11章 卫星总装 214

11.1 概述 214

11.2 总装技术流程 214

11.3 总装设计 215

11.3.1 总装设计的步骤 215

11.3.2 安装设计要求 217

11.3.3 仪器设备安装设计 218

11.3.4 电缆安装设计 219

11.3.5 管路安装设计 220

11.3.6 安装支架设计 221

11.3.7 连接与防松 222

11.3.8 地面支撑机械设备的设计 224

11.3.9 对接设计 224

11.3.10 总装检测要求 225

11.4 总装实施 225

11.4.1 总装工艺设计和编制 225

11.4.2 安装 227

11.4.3 精度检测 228

11.4.4 质量特性 231

11.4.5 密封检漏 233

11.5 总装展望 236

11.5.1 总装设计 236

11.5.2 总装实施 237

11.6 卫星总装应注意的几个问题 237

第12章 卫星地面测试 240

12.1 测试方案 240

12.2 卫星研制过程的地面测试 242

12.2.1 测试阶段划分 242

12.2.2 测试级别 243

12.2.3 卫星测试技术流程 244

12.3 卫星地面测试系统 244

12.3.1 有线控制台 245

12.3.2 无线测试系统 245

12.3.3 测试系统软件 247

12.4 地面测试故障分析和判断方法 248

12.4.1 地面测试故障分析 248

12.4.2 判定故障的一般方法和步骤 250

12.4.3 卫星故障预测和对策 251

12.4.4 测试现场处理故障的原则 252

12.5 发展趋势 253

12.6 卫星地面测试实施过程中应注意的几个问题 254

第13章 卫星环境模拟试验 257

13.1 概述 257

13.1.1 环境模拟试验的重要性 257

13.1.2 卫星经历的环境 257

13.1.3 试验规范、标准介绍 258

13.1.4 环境试验类别 258

13.2 环境与环境效应 260

13.2.1 力学环境及其效应 260

13.2.2 空间环境及其效应 261

13.3 力学环境模拟试验 262

13.3.1 试验条件的制定 262

13.3.2 试验方法和试验设备 263

13.4 真空热环境与常压热循环试验 266

13.4.1 试验条件的制定 266

13.4.2 试验方法与试验设备 266

13.5 特殊空间环境模拟试验 269

13.5.1 磁试验 269

13.5.2 粒子辐照试验 269

13.5.3 原子氧、微流星和空间碎片试验 270

13.6 展望 270

13.7 卫星环境试验中应注意的几个问题 270

第14章 卫星可靠性技术 274

14.1 概述 274

14.1.1 卫星可靠性工程范畴 274

14.1.2 卫星可靠性保证的基本目标和方法 275

14.1.3 各研制阶段的可靠性工作、组织与接口 277

14.2 可靠性设计与分析 278

14.2.1 可靠性设计准则的实施 278

14.2.2 可靠性定量要求的确定与分配 278

14.2.3 故障模式影响分析（FMEA） 280

14.2.4 可靠性关键项目的确定和控制 281

14.2.5 元器件、材料和工艺的选用控制 281

14.2.6 电路和设备的应力分析 282

14.2.7 环境对可靠性影响的分析 282

14.2.8 可靠性设计技术的应用 283

14.2.9 软件可靠性保证 283

14.3 可靠性试验与验证 284

14.3.1 环境应力筛选（ESS） 284

14.3.2 可靠性增长试验 285

14.3.3 可靠性验证技术 285

14.3.4 故障报告分析和纠正措施系统（FRACAS） 285

14.4 可靠性管理 286

14.4.1 可靠性工作计划 286

14.4.2 继承性产品的可靠性保证 287

14.4.3 可靠性文件和资料 287

14.5 可靠性技术应用中应注意的几个问题 288

第15章 卫星计算机辅助设计 290

15.1 概述 290

15.2 卫星的数字化模装 291

15.2.1 DMU技术和卫星的数字化构型 291

15.2.2 零件造型 292

15.2.3 装配及质量检查 294

15.3 卫星质量特性的CAD集成分析 295

15.3.1 卫星质量特性分析的特点 295

15.3.2 用三维CAD技术进行卫星质量特性计算 295

15.4 有限元技术与卫星总体设计 296

15.4.1 有限元方法及应用软件 297

15.4.2 建模 298

15.4.3 分析计算和后处理 298

15.4.4 模型修正 299

15.5 卫星的热分析 299

15.5.1 卫星热分析的特点 299

15.5.2 卫星热分析的过程及软件系统 300

15.5.3 热分析建模 300

15.5.4 外热流分析和辐射角系数计算 301

15.5.5 温度场的计算 302

15.6 空间环境的CAD集成分析 303

15.7 卫星的计算机总体仿真 305

15.7.1 FST简介 305

15.7.2 SPASIM简介 306

15.8 CAD/CAM一体化考虑 306

15.9 应用CAD设计应注意的问题 307

第16章 典型卫星系统及其应用 310

16.1 概述 310

16.2 卫星通信系统 310

16.2.1 卫星通信系统的组成 311

16.2.2 卫星通信系统举例 312

16.2.3 卫星通信的应用领域 313

16.3 卫星遥感系统 315

16.3.1 卫星遥感简介 315

16.3.2 卫星遥感系统举例 317

16.3.3 卫星遥感的应用领域及作用 320

16.4 卫星导航定位 321

16.4.1 卫星导航定位原理及系统组成 322

16.4.2 卫星导航定位系统实例 322

16.4.3 卫星导航的应用 325

第17章 卫星工程管理 326

17.1 概述 326

17.1.1 卫星工程管理的涵义、内容及其作用 326

17.1.2 卫星工程管理理念 326

17.1.3 卫星工程管理思想与实践 327

17.2 卫星研制计划管理 329

17.2.1 计划管理的特点和任务 329

17.2.2 研制程序 330

17.2.3 型号综合管理 331

17.2.4 计划管理的方法 332

17.2.5 项目管理 335

17.3 卫星质量管理 337

17.3.1 卫星质量管理体系 337

17.3.2 卫星设计质量的控制 337

17.3.3 卫星产品生产过程质量管理 339

17.3.4 卫星总装、测试、试验过程的质量管理 340

17.3.5 卫星产品质量问题归零管理 342

17.3.6 卫星发射阶段的质量管理 342

17.4 物资管理 343

17.4.1 物资计划管理 343

17.4.2 采购与控制 344

17.4.3 物资仓储和信息管理 346

17.5 卫星研制经费管理 347

17.5.1 常用的研制经费计算方法 347

17.5.2 卫星经费的计划与控制 349

17.6 航天工程的两条指挥线 350

17.6.1 两条指挥线的组成与职责 350

17.6.2 型号总指挥、总设计师的培养与遴选 352

17.6.3 型号总指挥与总设计师两条指挥线的相互关系 353

17.7 卫星工程管理中要注意的几个问题 354