航天器操作的微重力環境構建（簡體書）

《航天器操作的微重力環境構建》首先介紹了失重飛機實驗、落塔實驗、吊絲系統、氣浮台實驗、中性浮力實驗等目前正在應用的方法；然後介紹了液體浮力/電磁力混合懸浮系統、空間操作地面實驗的相似性理論研究、基於鍵合圖理論的地面實驗相似程度分析、混合懸浮實驗測試方法、Cyber空間輔助的模擬實驗方法等本團隊研究成果；此外，還在實驗室搭建了混合懸浮原理性實驗系統，取得了可信的數據和實驗結果。
《航天器操作的微重力環境構建》可供航天領域和其他微重力環境相關專業的科研人員和技術工作者閱讀，也適合相關院校的高年級學生和研究生參考。

朱戰霞，女，西北工業大學教授，博士生指導教師。1995年7月本科畢業於西北工業大學航天工程學院飛行力學專業，1998年3月獲西北工業大學飛行器設計專業碩士學位，2002年4月獲同專業工學博士學位。多年來一直潛心于航天器軌道力學、飛行器動力學、空間操作地面實驗方法與技術等方面的教學與研究工作。近年來，主持了包括國家自然科學基金、國家高技術研究計劃、預研基金等多項科研項目。在國內重要學術刊物及國際學術會議上發表論文30餘篇,其中被SCI、EI、ISTP等重要文摘收錄10餘篇。特別是在航天器操作及其地面實驗方面，進行了系統研究，參加了多項與地面實驗相關的國家級研究項目，取得了可喜的研究成果；在地面實驗技術方面的研究成果已申請了相關發明專利9項（正在審批之中）。

袁建平，男，西北工業大學教授，博士生指導教師。1981年獲西北工業大學一般力學專業碩士學位，1985年獲西北工業大學飛行器動力與控制專業博士學位，是中國首批飛行器設計專業的博士學位獲得者之一。1988至1991年作為洪堡學者在德國研學，回國後，一直潛心於飛行器動力學、航天器軌道機動理論、空間操作與地面實驗技術等研究。近年來在國內外重要刊物及國際學術會議上發表論文130餘篇，其中被SCI、EI、ISTP等重要文摘收錄50餘篇。研究成果獲得12項省部級科技進步獎，其中一等獎2項，二等獎5項，三等獎5項。已出版專著5本，其中兩本分別獲第一屆和第三屆國防科技工業優秀圖書獎。

《航天器操作的微重力環境構建(精)》由朱戰霞、袁建平等所著，本書首先綜合介紹了已有的實驗方法，包括失重飛機實驗、落塔實驗、吊絲系統、氣浮臺實驗、中性浮力實驗，它們目前正在大量應用之中。然后介紹了本團隊研究的成果：液體浮力／電磁力混合懸浮系統、空間操作地面實驗的相似性理論研究、基于鍵合圖理論的地面實驗相似程度分析、混合懸浮實驗測試方法、Cyber空間輔助的模擬實驗方法等。此外，編者們還在實驗室搭建了混合懸浮原理性實驗系統，取得了可信的數據和實驗結果。
本書適合航天領域和其他與微重力環境相關專業的技術人員和科研工作者閱讀，也適合相關院校的高年級學生和研究生參考。

第1章緒論
1．1空間操作與地面實驗
1．2空間環境對航天器的影響
1．2．1空間環境的範圍
1．2．2空間環境對航天器本體性能的影響
1．2．3空間環境對航天器運動特性的影響
1．3微重力實驗的意義
1．3．1微重力實驗對科學研究的重要意義
1．3．2微重力實驗對載人航天的重要意義
1．3．3微重力實驗對新型航天器研製的意義
1．3．4微重力實驗對空間操作的意義
1．4微重力環境模擬和構建的方法與種類
1．4．1地面微重力環境構建的範圍
1．4．2地面微重力實驗需要解決的基本問題
1．5本書主要內容
參考文獻

第2章失重飛機實驗
2．1實驗簡介及國內外現狀
2．1．1失重飛機的原理
2．1．2失重飛機的優缺點
2．1．3國內外發展
2．2系統結構和實驗方法
2．2．1系統構成
2．2．2實驗項目實施方法
2．3失重飛機實驗案例分析
2．3．1案例一：不同重力水平、重心以及重量對人體運動生物力學的影響
2．3．2案例二：骨細胞對變重力水平的響應研究
2．4結束語
參考文獻

第3章落塔實驗
3．1落塔實驗原理及國內外發展現狀
3．1．1實驗原理
3．1．2國內外現狀
3．2落塔系統結構和實驗方法
3．2．1落塔系統結構
3．2．2實驗方法
3．3落塔實驗案例分析
3．3．1實驗目的
3．3．2實驗模型和平臺
3．3．3實驗內容
3．3．4實驗步驟
3．3．5實驗結果和數據處理
3．4發展趨勢
3．4．1提高實驗精度
3．4．2實驗方案創新
參考文獻

第4章吊絲系統
4．1吊絲系統的原理及國內外發展現狀
4．1．1吊絲系統概念及原理
4．1．2吊絲系統應用範圍及優缺點分析
4．1．3吊絲系統的國內外現狀
4．2吊絲系統結構和實驗方法
4．2．1吊絲系統的系統組成及構架
4．2．2吊絲系統的實驗方法
4．3典型實驗系統
4．3．1SM2的吊絲實驗系統
4．3．2EMR的吊絲實驗系統
4．4結束語
參考文獻

第5章氣浮台實驗系統
5．1氣浮台物理仿真原理
5．1．1單軸氣浮台
5．1．2三軸氣浮台
5．1．3三自由度氣浮平臺
5．1．4五自由度氣浮平臺
5．2氣浮台物理仿真的國內外現狀
5．2．1單通道姿態控制物理仿真
5．2．2三通道姿態控制物理仿真
5．2．3編隊飛行控制物理仿真
5．3航天器相對運動物理仿真試驗系統典型配置
5．3．1航天器相對運動模擬器
5．3．2相對運動測量系統
5．3．3第三方位姿測量系統
5．4典型試驗情況
5．4．1試驗技術要求
5．4．2氣浮臺上系統方案設計
5．4．3地面測控系統技術方案設計
5．4．4典型試驗結果
5．5結束語
參考文獻

第6章中性水池實驗
6．1原理、優缺點及國內外現狀
6．1．1中性浮力的概念和原理
6．1．2中性浮力實驗的優缺點
6．1．3中性浮力實驗的應用範圍
6．1．4中性浮力水池的國內外現狀
6．2系統結構和實驗方法
6．2．1中性浮力實驗設施的組成和結構
6．2．2中性浮力實驗方法
6．3典型中性浮力設施及實驗案例
6．3．1典型的中性浮力設施
6．3．2典型的中性浮力實驗案例
6．4浮力控制技術
6．4．1磁流體的製備及密度調節方法
6．4．2磁性離子液體的合成及密度調節方法
6．4．3改變溶液配比對液體密度的影響
6．4．4液體介質浮力特性變化的控制技術
6．5存在的問題
參考文獻

第7章混合懸浮系統
7．1混合懸浮原理
7．1．1混合懸浮的基本原理
7．1．2混合懸浮非接觸力源的選擇
7．1．3液磁混合懸浮的優缺點
7．2液磁混合懸浮的微重力效應模擬系統構建
7．2．1液浮系統組成
7．2．2電磁系統組成
7．2．3實驗模型系統組成
7．2．4測量系統組成
7．2．5支持保障系統
7．3混合懸浮系統實驗方法
7．3．1電磁力控制方法
7．3．2阻力預估與減阻方法
7．4混合懸浮系統設計及實驗實例
7．4．1混合懸浮微重力效應模擬系統設計
7．4．2混合懸浮實驗實例
參考文獻

第8章空間操作地面實驗的相似性理論研究
8．1相似性的基本概念
8．2相似三定律及其發展歷程
8．3相似性與模型實驗研究
8．4相似準則的導出方法
8．5Buckinghamπ定理
8．5．1Buckinghamπ定理的表述
8．5．2Buckinghamπ定理的證明
8．6空間操作地面實驗相似準則的建立
8．6．1基於Buckinghamπ定理的相似準則
8．6．2軌道動力學問題的相似準則
8．6．3姿態動力學問題的相似準則
8．7基於相似準則的地面實驗規劃與設計
8．7．1近距離空間操作地面實驗
8．7．2環繞運動地面實驗
8．8混合懸浮實驗環境影響相似程度的因素
8．8．1環繞實驗干擾因素分析
8．8．2相對運動實驗干擾因素分析
8．9結束語
參考文獻

第9章基於鍵合圖理論的地面實驗相似程度分析
9．1基於鍵合圖理論的相似度量方法
9．1．1近似相似程度的量化度量
9．1．2狀態變量的活性分析
9．1．3度量函數的改善
9．1．4相似性分析的流程
9．2環繞實驗干擾對相似度的影響分析
9．3近距離操作實驗干擾對相似度的影響分析
參考文獻

第10章混合懸浮實驗測試方法
10．1系統液體浮力特性測試方法
10．2系統電磁力特性測試方法
10．2．1力的基本測量原理
10．2．2電磁力特性的測試方案
10．3系統微重力水平測試方法
10．3．1測試方法介紹
10．3．2測試方案
10．4面向空間操作地面實驗的測試
10．4．1測試方法分析與選擇
10．4．2IMU測量誤差機理與補償
10．4．3絕對運動測量方案
10．4．4相對運動測量方案
參考文獻

第11章Cyber空間輔助模擬實驗方法
11．1概述
11．1．1Cyber空間與Cyber性
11．1．2空間操作系統的Cyber性
11．1．3Cyber與地面實驗系統結合下的空間操作實驗驗證
11．2空間操作地面實驗與Cyber實驗的結合
11．3基於Cyber的空間操作地面實驗系統總體框架
11．3．1系統總體框架
11．3．2系統層次結構
11．3．3系統功能模塊設計
11．4基於Cyber空間操作的地面實驗模型動力學建模
11．4．1坐標系定義
11．4．2單柔性體動力學方程
11．4．3艙段鄰接遞推關係
11．4．4實驗體系統動力學方程
11．5基於Cyber的空間操作地面實驗系統動力學預測建模
11．5．1動態貝葉斯網絡推理模型
11．5．2動態貝葉斯網絡推理
11．6系統中的時延分析
11．6．1影響網絡時延的因素
11．6．2基於Cyber的空間操作地面實驗系統時延分析
11．6．3星地視頻和指令數據傳輸模擬
11．6．4星地視頻和指令數據傳輸方式
11．6．5影響星地通信時延的主要因素
11．6．6星地通信時延模擬
11．7Cyber環境建模技術研究
參考文獻