临近空间高超飞行器再入轨迹规划及飞机飞行性能计算

发布时间：2020-03-25 22:39

【摘要】：针对基于天基平台的临近空间飞行器,本文进行无动力滑翔再入轨迹规划设计,并开展了部分飞行性能计算,为概念设计阶段提供了有效的参考数据。本文参考军用飞机设计手册中相关性能计算经验公式和工程算法,编写了一个飞行器飞行性能计算辅助工具。在再入轨迹规划设计方面,本文首先建立了复杂环境下飞行器再入动力学方程和运动学方程;其次比较了不同初始条件下滑翔再入的轨迹以及性能指标,通过对结果分析确定了初始再入条件,同时也确定了在规划设计中待优化的参数为飞行攻角;接着分析了传统的优化方法,发现传统的单一目标优化轨迹会以其他性能的大幅度折损来换取目标函数的最优化。本文采用航空返回工程中通常采用的标称攻角的设计思想,将滑翔再入轨迹分成三段单独设计,在初始俯冲阶段控制热流率的影响,在第二段采用基于模拟退火算法的粒子群算法分别以三种目标函数优化攻角,在第三段采用最大升阻比进行滑翔再入。最后,将传统单一目标函数优化的结果同本文所采用的方法规划得到的结果进行对比分析。仿真结果表明,采用将再入轨迹分段设计的方法,会在不同目标函数之间取得一个较为均衡的值,有效避免了传统单一目标设计中以一种或几种性能的损耗来换取目标性能最优的缺点。
【图文】：

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强有力的参考依据。综合而言，，对其轨迹规划设属于高超声速飞行器，由于返回段的飞行环境极度和始末端状态约束等方面的严格限制，预先设计行器可靠性和安全性等方面的要求；（2）考虑到器要按照设计的任务剖面进行返回，并且要在指定器的返回阶段进行合理的轨道设计。和发展现状在白沙试验场发射了一枚 V-2 火箭，在火箭的顶端”的细长、针状的二级火箭，见图 1.1 所示。这是声速飞行[1]。V-2 火箭在飞至海拔 160km 高空时速继续上升至海拔 393 km，最大速度达到了 8288 k层。这让它成为了人类历史上第一个能以 5Ma 以找到飞行器的残骸，只在一年后发现了一块碳化

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南京航空航天大学硕士学位论文与火箭推进器相结合的办法让飞机从跑道起飞冲出太空再返回降落的重视，然而由于设计要求超出了当时的科技水平，而被迫中止。SA、美国国防部和英德两国航天局充实这一概念，并提出“国家空经过十年的筹划和研发，该计划同样被终止，原因还是科技水平无索失败并没有浇灭人们的热情，只是转为更加审慎的集中研究。 NASP 计划取消后，顺应 NASA 新提出的“更好、更快、更廉价”而生。2004 年 11 月，在各方的不懈努力下，X-43A 以超燃冲压发以 10Ma 的速度持续飞行了 10 秒。这短短的 10 秒钟创造了航空工
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V212;V412

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