李文皓，张珩

(中国科学院力学研究所，北京 100190)

引言

变质心方法通过主动调整质心与气动压心的相对位移，产生气动力矩并用于对飞行姿态的改变，可有效地规避气动外形和气动热问题，且在机动飞行控制能耗方面具有突出优势［1］。近年来，研究者对导弹或弹头的变质心控制方法日趋重视，在变质心方法的动力学、控制律和弹体控制机构设计方面均取得了明确进展［2-4］。

变质心控制方法的主要难点在于:首先，滑块相对运动过程引起了飞行器本体动力学对象的动态变化;其次，姿态动力学的耦合特性增强了运动滑块在各通道间的耦合度;最后，滑块的启动和停止的惯性力矩对弹体系统姿态有明显的抖动影响。

通过对变质心控制动力学的深入研究，对其中的非线性耦合及时变问题提出了包括自适应、动态逆、智能控制等方法，但滑块的惯性力矩问题缺乏有效解决。一般认为，变质心控制稳定的一个基本条件是滑块加/减速时的惯性力矩必须小于气动力矩［5］，因此变质心控制的使用范围一般限制在70 km高度及以下区域的高速飞行体，且滑块质量和加速度受此条件的限制［5］。虽然利用达朗伯原理将滑块布置在弹体的主惯量轴［6］上可大幅削弱反作用力矩，但对姿态可控性范围和工程实现提出了不小挑战。

再入机动弹头一般在高度40 km以下进行变质心调整，可获得较大的机动过载。由于从40 km高度到落地的机动时间短，加之低空的稠密大气对弹头飞行的减速作用和积分效应，对轨迹的改变比较有限。……