升力式飞行器再入在线轨迹规划与制导方法研究

发布时间：2020-12-26 06:26

　　升力式再入飞行器是未来航空航天领域发展的一个重要方向。升力式飞行器再入过程中,速度高、航程远,需要承受的热、以及动压等约束较大,因此,对再入轨迹与制导方法提出了较高的要求,本文以升力式再入飞行器为研究对象,主要解决升力式飞行器再入在线轨迹规划与制导的关键技术难题。升力式飞行器再入过程的运动学模型以及相关约束的选择是再入轨迹规划与制导的基础。本文推导了升力式飞行器三自由度再入运动模型,对状态归一化后,将运动模型转化为以能量为自变量的模型,并给出再入过程中主要考虑的热流、过载、动压等约束的计算公式,为弹道特性分析和轨迹规划与制导方法研究奠定基础。在研究再入轨迹和制导方法之前,需要了解再入弹道特性,因此需要对飞行器弹道特性进行分析。本文基于简化的纵向再入运动模型,分析了平衡滑翔飞行和波动飞行相关机理,并通过仿真对平衡滑翔弹道和波动飞行弹道特点进行了探索,重点研究了波动飞行相较于平衡滑翔对于航程的影响,仿真结果表明,再入航程与升阻比直接相关,与弹道形式关系较小。通过对弹道特性的分析,为轨迹规划与制导方法研究提供一定的参考。当前技术条件下,通过优化产生再入轨迹效率较低,难以满足在线应用要求,因此... 

【文章来源】：中国运载火箭技术研究院北京市

【文章页数】：113 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 升力式飞行器国内外研究现状
        1.2.2 轨迹优化方法
        1.2.3 再入制导方法
    1.3 论文主要工作及内容安排
2 升力式飞行器再入运动模型
    2.1 引言
    2.2 常用坐标系定义
    2.3 再入运动模型
        2.3.1 运动建模的建立
        2.3.2 无量纲运动模型
    2.4 再入过程约束
    2.5 本章小结
3 升力式飞行器再入弹道特性分析
    3.1 引言
    3.2 平衡滑翔弹道特性分析
        3.2.1 平衡滑翔机理
        3.2.2 平衡滑翔弹道解析解
        3.2.3 弹道特性仿真分析
    3.3 波动飞行弹道特性分析
        3.3.1 波动飞行机理
        3.3.2 波动飞行弹道特性仿真分析
    3.4 平衡滑翔飞行与波动飞行弹道对比
    3.5 本章小结
4 再入轨迹在线规划与跟踪制导方法研究
    4.1 引言
    4.2 基于阻力加速度倒数走廊的在线轨迹规划方法
        4.2.1 基于阻力加速度倒数走廊的在线轨迹规划原理
        4.2.2 自适应hp-Radau伪谱法再入轨迹离线优化
        4.2.3 仿真分析
    4.3 基于阻力加速度倒数走廊的在线轨迹规划与制导方法
        4.3.1 阻力加速度剖面在线更新
        4.3.2 纵向制导
        4.3.3 横向制导
        4.3.4 仿真分析
    4.4 本章小结
5 基于改进预测-校正的制导方法研究
    5.1 引言
    5.2 再入数值预测-校正制导方法
        5.2.1 数值预测-校正制导方法基本原理
        5.2.2 仿真分析
    5.3 基于神经网络拟合的再入制导方法
        5.3.1 神经网络预测倾侧角初值的方法
        5.3.2 仿真分析
    5.4 基于平衡滑翔条件的解析预测校正制导方法
        5.4.1 基于平衡滑翔条件的航程预测方法
        5.4.2 基于滚动时域控制的再入制导方法
        5.4.3 仿真分析
    5.5 本章小结
6 总结与展望
参考文献
附录A 升力式飞行器模型
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：2939209