第六章 卫星轨道的调整与转移-第十章 再入段弹道.pdf

第十章 再入段弹道 • 概述 • 远程火箭的被动段飞行弹道，根据其受力情况 不同，可分为自由段和再入段。 • 自由段和再入段的界限是选在大气的任意界面上， • 其高度与要解决的问题、飞行器的特性、射程（或 航程）等有关。 • 例如，大气对远程弹头的运动参数开始产生影响的 高度约为80～100公里， • 通常取80公里作为再入段起点， • 有时为了讨论问题方便，也以主动终点高度作为划 分的界限。 • 实际上，即使在自由段，飞行器也会受到微弱的空 气动力作用，特别对近程弹道导弹，由于弹道高度 不高，情况更是如此。因此，在本章将建立的考虑 空气动力的再入段运动方程，也可用于研究考虑空 气动力后的自由段，从而使自由段弹道精确化。 • 航天器再入（回收）前，由于离大气层的“界面”相 距较远，所以还需用止推发动机使航天器的速度下 降，以逐渐降低航天器的高度，使航天器在予定的 位置达到大气层的“界面”，然后进入再入段飞行。 因此，航天器再入前尚需要一个过渡段，由于学时 有限，本书对过渡段就不作讨论。 • 航天器再入大气层的“界面”一般为100～120公里 • 飞船一般取100公里 • 航天飞机一般取120公里 在再入段，飞行器受到地球引力、空气动力和空气动 力矩的作用。正由于空气动力的作用，使得飞行器 在再入段具有以下特点： 1)飞行器运动参数与真空飞行时有较大的区别。 2) 由于飞行器以高速进入稠密大气层，受到强大的空 气动力作用而产生很大的过载，且飞行器表面也显 著加热。这些在研究飞行器的落点精度和进行飞行 器强度设计及防热措施时，都是在予以重视的问题 3)可以利用空气动力的升力特性，进行再入机动飞行。 根据上述再入段的特点，有必要对飞行器的再入段运 动进行深入的研究。 10.1 再入段运动方程 • 在再入段，飞行器是处于仅受地球引力、空气 动力和空气动力矩作用的无动力、无控制的常 质量飞行段， • 很容易由第三章空间一般运动方程简化得到再 入运动方程。 • （下面的讲解中，不按部就班，只讲特殊性） 10.1.1 矢量形式的再入段动力学方程 p 0 F 0 F′ 0 在式（3.2 ）中，取 c k 在式（3.4 ）中，取 M 0, M′ 0 M′ 0 c rel k 便得到在惯性空间中以矢量形式描述的再入段质心动 力学方程。 2 （10.1） d r m 2 R =+mg dt 在平移坐标系中建立的绕质心动力学方程 dω T ( ) I ⋅ +ω × I ⋅ω M =+M T T st d dt （10.2） 其中 ω ω+ω （10.3） T e 10.1.2 地面发射坐