张蕊 孙国庆 杨泽山

（北京航空航天大学宇航学院，北京 100191）

1 引言

临近空间飞行器再入时，由于需要较长一段时间在大气层中飞行，将受到热流密度、动压、过载的严格约束，以及需要进行主动姿态控制，给飞行器材料和内部设施热绝缘带来巨大的挑战，所以安全可靠的再入成为重要问题，再入轨迹的优化也成为一项关键技术。

现有的轨迹设计方法有工程规划法，依据工程经验将轨迹分为数段，然后分段求解［1］。轨迹优化设计主要有基于极大值原理的间接法［2-3］和基于非线性规划理论的直接法，直接法中的伪谱法［4-5］应用最为广泛，但无论是直接法还是间接法，均采用传统的寻优方法，根据工程经验设置参数初值，然后通过试凑法对这些参数进行调整。由于目标函数对待优化参数的微小变化十分敏感，这样在全局寻优时给轨迹优化带来很大问题，很难对整个的解空间进行搜索并找到全局最优解，即使能找到全局最优解，也需花费大量的时间寻优，而且优化结果的好坏，在很大程度上取决于某些参数的初始给定值，因而不便于工程应用。除了传统的直接法和间接法之外，还有许多其他优化方法应用也较广泛，如动态规划方法［6］、快速搜索 随机树 法［7］、遗传 算法［8］等，这些算法在OPTIMUS软件平台中都有体现。

OPTIMUS软件平台是一种过程集成与多学科优化的软件平台，主要功能包括过程自动化、设计空间开发、先进的概率和统计方法、数值优化算法等。……