《中国航天技术进展丛书:远程火箭重力场重构与补偿》基于飞行力学、制导控制、地球物理学、大地测量等多个学科和技术的长期研究,在扰动重力场研究方面,突破了基于有限元思想的模型重构技术,实现了模型快速高精度构建;建立了等效补偿理论与补偿模式,实现了改进飞行精度的箭上实时补偿,解决了重构理论及应用基础问题。
《中国航天技术进展丛书:远程火箭重力场重构与补偿》的出版,将促进地球物理学在航天领域中的应用,为远程火箭的研制提供技术支撑,并可为相关领域的科技工作者提供参考。
随着远程火箭设计研究的不断发展,地球物理学在航天领域所发挥的作用愈发明显。重力场是地球重要的物理属性,对近地飞行器的运动有显著的影响。远程火箭飞行全程受到重力场作用,重力场计算精准程度直接影响火箭的飞行精度。
地球重力场对远程火箭飞行精度的影响因素主要包括发射点垂线偏差和飞行过程中的扰动重力,这两者计算越精准,越有利于提高飞行精度。同时,地球形状和内部物质密度分布不规则,造成重力场模型复杂,高精度的重力场模型带来计算量呈几何级数增长。研究适用于远程火箭的重力场重构方法,需要兼顾计算模型精度和计算效率。因此,须深度联合地球物理学与航天科技两大领域,形成面向远程火箭应用的扰动重力场快速计算及补偿方法。
本书基于飞行力学、制导控制、地球物理学、大地测量等多个学科和技术的长期研究,在扰动重力场研究方面,突破了基于有限元思想的模型重构技术,实现了模型快速高精度构建;建立了等效补偿理论与补偿模式,实现了改进飞行精度的箭上实时补偿,解决了重构理论及应用基础问题。本书的出版,将促进地球物理学在航天领域中的应用,为远程火箭的研制提供技术支撑,并可为相关领域的科技工作者提供参考。
本书编写期间,得到了国防科技大学、信息工程大学、武汉大学、西安测绘研究所、总参卫星导航定位总站和北京宇航系统工程研究所等单位相关学者的大力支持,在此表示衷心感谢。本书的出版得到了航天科技图书出版基金的大力支持,中国宇航出版社的编辑为本书的出版花费了大量精力,在此向航天科技图书出版基金评审委员会和中国宇航出版社表示诚挚的感谢。
第1章 概论
1.1 地球重力场研究现状
1.1.1 基础理论研究现状
1.1.2 地球重力场表征研究现状
1.1.3 地球重力场模型构建研究现状
1.1.4 垂线偏差确定研究现状
1.2 远程火箭与地球重力场
1.3 各章节内容及全书结构
第2章 地球外部重力场及其表征
2.1 重力场基本概念
2.1.1 位理论基础
2.1.2 正常重力场
2.1.3 扰动重力场
2.1.4 边值问题
2.2 地球外部重力场地面边值表征
2.2.1 Molodensky问题重力场表征
2.2.2 Molodensky级数解
2.2.3 解析延拓梯度解
2.3 地球外部重力场等效逼近表征
2.3.1 Runge-Kutta稠密定理
2.3.2 Bjerhammar问题重力场表征
2.3.3 虚拟质量等效逼近
2.3.4 压缩恢复等效逼近
2.4 地球外部重力场球冠谐表征
2.4.1 球冠谐分析边界条件
2.4.2 非整阶Legendre函数特性
第3章 格网平均重力异常构建
3.1 重力归算
3.1.1 空间、层间与局部地形改正
3.1.2 均衡理论和均衡改正
3.1.3 重力异常特点与应用
3.2 格网平均重力异常确定
3.2.1 最小二乘配置基本原理
3.2.2 多项式解析拟合
3.2.3 代表误差分析
3.3 格网平均重力异常模型构建
3.3.1 地面数据分析与预处理方法
3.3.2 1′×1′高分辨率重力异常数值模型构建
3.3.3 5′×5′格网平均重力异常模型构建方法
……
第4章 地球重力场建模与赋值方法
第5章 地球扰动重力场快速重构
第6章 垂线偏差确定
第7章 远程火箭重力场补偿
参考文献