周宏宇，王小刚，崔乃刚，郎 博

（1. 哈尔滨工业大学 航天学院，哈尔滨 150001；2. 国营第六二四厂，哈尔滨 150030）

基于hp自适应伪谱法的组合动力可重复使用运载器轨迹优化

周宏宇1，王小刚1，崔乃刚1，郎 博2

（1. 哈尔滨工业大学 航天学院，哈尔滨 150001；2. 国营第六二四厂，哈尔滨 150030）

针对传统化学火箭难以重复使用、发射成本高的问题，提出了一种水平起飞/降落的新一代可重复使用运载器飞行方案，并对其动力模式设计和上升段轨迹优化方法等关键技术进行深入研究。设计了一种涡轮冲压发动机结合火箭冲压发动机的组合动力模式，建立了发动机推力与高度、马赫数等变量间的耦合模型，根据动力形式将上升段轨迹分为两段并采用全局搜索法确定动力切换的最佳时机。根据分段结果，分别以燃料最省和终端速度最大为指标，利用 hp自适应伪谱法对两段进行轨迹优化设计。该算法基于双层策略求解最优控制问题，兼备伪谱法和有限元法的优点，与打靶法、伪谱法和间接法相比，初值更易选取，收敛速度更快。

hp自适应伪谱法；组合动力；可重复使用运载器；轨迹优化

载人航天的发展历程可分为载人飞船和航天飞机两个阶段。载人飞船发射成本高，发射准备周期长，航天员受到的过载很大，只能一次性使用；航天飞机的助推火箭是一次性的，维护成本高，危险性高，缺少逃生系统。针对上述两种运载方式的不足，各航天强国纷纷提出新的载人航天策略[1]，着手设计可重复使用的新一代载人航天运载器，其中，水平起飞/降落的方式是目前的研究热点之一。……