带落角约束的高超声速飞行器轨迹仿真研究

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1、2015年第5期导弹与航天运载技术No.52015总第341期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.341文章编号：1004-7182(2015)05-0001-05DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20150501带落角约束的高超声速飞行器轨迹仿真研究黄佩，王泽，郝颖，周华，雷建长（中国运载火箭技术研究院研究发展中心，北京，100076）摘要：针对某高超声速飞行器末制导段攻角非负及大落角约束要求，提出“BTT180控制方法+具有落角约束的最优制导”组合制导方式。在末制导初始段，采用BTT180控制方式实现飞行器的翻身下压，解

2、决了攻角非负的约束要求；选择具有角速率反馈形式的最优制导律，实现攻击末端大落角的约束要求。对不同初始高度和约束落角以及垂直攻击时不同初始弹道倾角下的飞行轨迹进行仿真分析，结果表明该组合制导方式使飞行器在命中目标的同时，满足攻角非负及落角约束要求，验证了该制导律的有效性和准确性。关键词：高超声速飞行器；BTT180；翻身；最优制导律中图分类号：V448文献标识码：AStudyonTrajectorySimulationofHypervelocityVehiclewithImpactAngleConstraintHuangPei,WangZe,HaoYing,ZhouHua,

3、LeiJian-chang(R&DCenter,ChinaAcademyofLaunchVehicleTechnology,Beijing,100076)Abstract:Accordingtotherequirementthathypervelocityvehicle`sangleofattackcan`tbenegativeinterminalguidancephasewithlargeimpactangleconstraint,methodofBTT180isutilizedtomakethevehicleturnoveranddescendtoavoidnegat

4、iveangleofattack;andoptimalguidancelawwithline-of-sightratefeedbackisselectedtoactasterminalguidancelawtosatisfyimpactangleconstraint.Resultsoftrajectorysimulationswithdifferenttrajectoryinclinationanglesinverticalattack,differentinitialheightsandangleconstraintsinnon-verticalattackdemons

5、tratetheaccuracy,validityandgoodadaptabilityoftheproposedmethod.KeyWords:Hypervelocityvehicle;BTT180;Turnover;Optimalguidancelaw[4]0引言制导律；宋建梅、张天桥基于导弹速度不变的假设设[1]高超声速飞行器指飞行马赫数大于5的飞行器，计了一种带末端落角约束的变结构导引律，但在实际主要包括水平起降航天运载器、高超声速导弹、跨大高超声速飞行过程中，阻力对飞行器的减速效果显著，气层飞行器等。因其飞行速度快、适应空域广等特点且初始角度与所要求的打击角度偏

6、差很小，这些条件而具备极高的应用价值。为实现其应用，需解决高超极大地限制了飞行器初始状态的范围，因而制导律的[5]声速飞行器的定向末制导问题。效果并不理想；胡正东等采用一种基于纵坐标的自适针对定向末制导问题，文献[2]对有关期望姿态角应更新策略对导引系数进行闭环校正，研究了具有末的几何关系方程进行了线性化，推导出一种弹道导弹端落角约束的自适应比例导引律，但所用导弹模型为攻击地面目标的带有落角约束的最优制导律，但因非侧滑转弯（SkidtoTurn，STT）导弹，STT方式在中线性几何关系方程是在惯性坐标系中设计的，当导弹近程低速导弹中获得了广泛的应用，然而对于高速、以较大的

7、姿态角攻击目标时，文献中所给出的线性化大机动的高超声速飞行器，要求侧滑小，甚至只允许结果不能保证导弹能有效命中目标；文献[3]假设末段正攻角飞行，STT方式难以满足，只能通过倾斜转弯[6][7]攻击过程中飞行器速度不变，且初始角度与要求的打（BanktoTurn，BTT）方式实现；李惠峰等基于先击角度偏差很小，基于改进的比例导引得到了解析的横向调整再纵向制导的策略，设计了一种基于角度偏收稿日期：2014-10-30作者简介：黄佩（1989-），男，助理工程师，主要研究方向为飞行器制导与控制2导弹与航天运载技术2015年差的比例