升力再入飞行器轨迹规划与制导技术研究

admin · 发表于 2022-5-25 09:34:44

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针对升力再入飞行特点，研究升力再入轨迹规划、机动能力评估与制导律设计中的若干普适性题目及其相应解决方法。研究结果适用于升阻比大于0.7的中高升阻比飞行器再入题目，相关方法的对象依赖特性不大。升力再入轨迹设计空间研究从飞行器纵向航程及能量控制入手，分析了高度-速度空间和阻力-马赫数空间的特点及应用；基于平衡滑翔假设提出了平衡滑翔攻角的概念，可用于在飞行器气动特性及过程约束给定后快速生成可行参考攻角剖面；并得出了升力再入的攻角和倾斜角设计包线，为初期总体方案论证及后续参考轨迹生成与制导律仿真提供了设计依据。升力再入覆盖区研究在已有的无动力滑翔最优再入制导律基础上，证明了最远横程题目与虚目标最近距离题目的等价性，得到了在线生成覆盖区的理论方法及软件FoGLEV；该软件可用于飞行器机动能力快速评估、应急着陆场选择、多目标切换和标称制导律测试任务制定；对不同再入轨道参数，不同飞行器对象的测试表明FoGLEV可以在精确控制过程约束条件下快速生成覆盖区，通过平衡滑翔攻角优化后，其最优性可与国外现有的直接法软件结果媲美，但速度远快于直接法。带约束数值预测校正制导律结合了航天飞机猎户座等再入制导律的优点，改进了平衡滑翔条件假设，引入了过渡段策略，成功控制了弹道高度模态振荡，得到了很好的热流率控制性能；采用常值倾斜角搜索策略，将航程控制题目变成单参数搜索题目，结合纵向限定记忆滤波器和横向在线反转调整策略，形成了用于升力再入轨迹规划和闭环制导律带约束的数值预测校正制导律CNPCG，并编制了相应软件。CNPCG成功通过了所有的标称测试和严苛拉偏以及蒙特卡洛仿真测试，充分展示了该闭环制导律的实时性、适应性和鲁棒性。

升力再入飞行器轨迹规划与制导技术研究

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