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时间:2020-03-22
《高超声速滑翔飞行器三维自主再入制导方法.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第46卷第3期2014年6月南京航空航天大学学报Vol_46JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsJun.高超声速滑翔飞行器三维自主再入制导方法吴旭忠唐胜景郭杰(北京理工大学宇航学院飞行器动力学与控制教育部重点实验室,北京,100081)No.32014摘要:在严苛的热流、动压、过载等约束下,为了使高超声速滑翔飞行器在元动力再入过程中经过预先设定的航路点最终到达末端能量管理界面,提出一种基于轨迹在线生成加跟踪制导思路的三维自主再入制导方法。将再入轨迹分为初始下降段矛口滑翔段。初始下降段采用定常迎角和倾斜角策略。滑翔段轨迹在线
2、生成分解为纵向规划和侧向规划:纵向规划中用于确定航程的阻力加速度一能量剖面由再入走廊上边界和下边界内插得到,侧向规划采用降阶的侧向运动方程根据航路点约束确定倾侧角反转的时刻。最后对该制导方法进行了仿真分析,仿真结果表明该制导方法能够在满足各种路径和终端约束要求下完成制导任务。关键词:飞行器设计;轨迹规划;再入制导中图分类号:V412.4文献标志码:A文章编号:1005—2615(2014)03一0463一06Three—DimensionalAutonomousReentryGuidanceforHypersonicGlideVehicleW“X“z^o竹g,Tk以gS^Png歹i咒g,G
3、MDJie(KeyLaboratoryofDynamicsandControlofFlightVehicle,MinistryofEducation,SchoolofAerospaceEngineering,Be巧ingInstituteofTechn0109y,Be巧ing,100081,China)Abstract:Anovelthree—dimensionalautonomousreentryguidancemethodsatisfyingheatflux,overload,dynamicpressure,waypointsandotherpathandterminalconstra
4、intsisproposed.Thereentrytrajecto—ryisdividedintotheinitialandglidephases。Intheinitialphase,anominalangleofattackandacon—stantbankangleareusedtogeneratethetrajectory.Andtheglidephaseisdesignedbasedondragaccel—erationversusenergyprofilewhichisobtainedbyusingtheinterpolationbetweentheupperboundaryan
5、dthelowerboundaryofthereentrycorridor.Themagnitudeofthebankanglecanbedecidedthroughtheprofile,andthesignofbankangleisdeterminedbylateralplannersatisfyingthewaypointscon—straints.Simulationresultsshowthattheproposedreentryguidancemethodcangeneratetrajectoriessatisfyingpathandterminalconstraints.Key
6、words:flightvehicledesign;trajectoryplanning;reentryguidance“滑翔”是指具有中高升阻比飞行器,在临近空间中依靠气动升力控制飞行轨迹,实现远距离的非弹道式飞行。“再入”是指飞行器以高超声速再次进人地球大气层后的下降过程。在整个再入过程中,飞行器的位置和速度变化大,飞行时间长,飞行环境和气动环境变化剧烈,并且存在大量的外界干扰和空气动力系数不确定,使得其动力学特性具有非线性、耦合性、时变性和不确定性,此外再入飞行还需满足从安全(热流约束、过载约束、动压约束)和特定任务(航路点)等因素考虑的复杂路径约束以及控制量及其变化率的约束。现阶段
7、的滑翔式再入制导律主要是由航天飞机再人制导律[1]延伸出来的,在这种制导体系中,首先离线优化计算得到参考阻力剖面,然后在实时飞行中通过增益调度PID控制跟踪参考轨迹。之后提出利用动态逆设计替代繁琐的增益调度瞳]。基金项目:国家自然科学基金(11202024)资助项目。收稿日期:2013—12—24;修订日期:2014—03—21通信作者:唐胜景,男,教授,博士生导师,E-mail:tangSj@bit.edu.cn。46
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