带推力高超声速飞行器非连续点火再入轨迹研究

发布时间：2024-11-03 04:00

　　 带推力高超声速飞行器非连续点火助推可有效提高再入飞行器灵活性和机动性。为分析点火时刻和助推时长对飞行器再入轨迹的影响,根据发动机开关机状态,改进高斯伪谱法将非连续点火助推再入轨迹进行分段优化处理,实现不同点火时刻和助推时长的再入轨迹优化。发动机关机时,利用高斯伪谱法生成满足多约束条件的最优再入轨迹;发动机点火后,按照给定控制输入,由数值积分计算生成再入轨迹。在分段点处附加约束条件,保证飞行器状态在分段点处连续衔接。选取再入过程中A、B、C、D 4个典型时刻进行发动机一次点火和二次点火,以横向航程最大为目标,设计仿真算例。研究结果表明:改进的高斯伪谱法可有效求解带推力飞行器非连续点火再入轨迹优化;在助推发动机总冲一定时,点火时刻对飞行器再入轨迹影响明显。

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【部分图文】：

由(32)式和(33)式给出的飞行器阻力系数和升力系数，可得到CAV-H飞行器最大升阻比攻角剖面，如图1所示。假设CAV-H飞行器再入的初始条件和终端条件如表1所示。

发动机点火后，一次性充分燃烧推进剂，完成助推。由ce=T/(Ispg0)(g0为海平面重力加速度)可知，质量流量为3.9252kg/s．由假设2可知，推进剂总质量为78.5kg.带推力飞行器再入初始质量为1003.7kg，采取与无动力再入相同的初始条件(见表1)及约束条....

在图2所示的4个时刻火点，分别施加不同推力大小、不同助推时长的再入点火助推形式，对飞行器最终状态进行对比，如表3所示。由表3可知:在再入初始时刻A施加不同时长的助推，相当于改变再入初始速度，对飞行器总的飞行时间有影响，但改变较小;在时刻B点火，由于飞行器气动能力不足，难以保持平衡....

图6所示为高超声速飞行器不同点火时刻助推与无动力再入攻角对比。由图6可见，在点火时刻C和D，攻角基本维持在最大升阻比攻角，因此将点火后助推段的攻角剖面选择为最大升阻比攻角[22]。倾侧角维持在0°，以保持飞行器升力仅存在于飞行航迹方向，从而尽量拉升飞行器，以取得最大的航程。图5....

本文编号：4010648