基于改进标称轨道法的再入轨迹设计

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1、2014年第5期导弹与航天运载技术No.52014总第335期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.335文章编号：1004-7182(2014)05-0006-05DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20140502基于改进标称轨道法的再入轨迹设计陈洪波，方磊，李永远（中国运载火箭技术研究院研究发展中心，北京，100076）摘要：对航天飞机标准轨道法进行改进，在更新部分D-V剖面、更新整个D-V剖面的基础上，提出第3种剖面更新的方法，以下简称修正标准飞行剖面参数法。该方法在考虑当前飞行时刻的瞬间，平移整个标准飞行剖面，以满足航程要求；采用轨

2、道跟踪控制技术跟踪标准飞行剖面，使得实际航程逼近标准航程；该方法不更新D-V剖面，降低了算法的复杂性，减少计算量并具有较高的制导精度。基于该方法对NASA马歇尔空间飞行中心研究的空天飞行器模型进行再入轨迹设计，仿真结果表明，该方法获得的轨迹不仅能满足过载、热流和动压等过程约束及终端约束，并且轨迹光滑，无跳跃，具备一定的工程应用价值。关键词：标准轨道法；可重复使用运载器；再入；制导律设计中图分类号：V412.4文献标识码：AReentryTrajectoryDesignBasedonNominalTrajectoryMethodChenHong-bo,FangLei,LiYong-yua

3、n(Research&DevelopmentCenter,ChinaAcademyofLaunchVehicleTechnology,Beijing,100076)Abstract:Thispaperismainlytoimprovethenominaltrajectorymethodofspaceshuttle.OnbasisofupdatingpartialD-VprofileandupdatingwholeD-Vprofile,anewmethodforupdatingprofileispresented,whichisalsocalledmodifiednominalfligh

4、tprofileparametermethod.Thismethodtakescurrentflighttimelineintoaccounttotranslatewholenominalflightprofiletomeetrangerequirement.Trajectorytrackingcontroltechnologyisadoptedtotracknominalflightprofile,makingactualrangeapproachnominalrange.ThismethoddoesnotupdateD-Vprofile,reducingcomplexityandc

5、omputationofalgorithmwithhigherguidanceprecision.ThismethodisusedtodesignreentrytrajectoryforaerospacevehicleofNASAMarshallSpaceFlightCenter.Thesimulationresultshowsthatthetrajectorynotonlymeetsterminalconstraintandprocessconstraintsuchasoverload,heatfluxanddynamicpressure,butalsothetrajectoryis

6、smoothwithcertainengineeringapplicationvalue.KeyWords:Nominaltrajectorymethod;Reusablelaunchvehicle;Reentry;Guidancelawdesign0引言利用运动方程的数值积分对终端状态进行预测，根据空天飞行器再入制导方法大致可以分为两类：一终端偏差来校正控制参数。由于需要实时轨迹数值积类是标准轨道制导法，另一类是无需标准轨道的预测-分，故在线计算量很大。随着计算机水平的提高，数校正制导。其中，预测-校正制导并不依赖标准轨道，值预测-校正制导正受到越来越多的关注。而是在飞行过程中对终端

7、状态不断进行预测，根据与航天飞机再入制导是典型的标准轨道制导，该方期望终端状态的偏差校正控制量。按照预测方法的不法是在阿波罗飞船再入制导基础上发展起来的。经典[1]同可分为解析预测-校正制导和数值预测-校正制导，前技术方案由JonCHarpold等于1979年提出，随后经[2,3]者在线计算均采用解析公式，计算量很小，便于工程过几次飞行试验验证了其良好的性能。为了适应新应用，缺点是制导精度一般较低，同时现有方法中普一代空天飞行器再入制导需要，产