杨 明,刘 明,葛亚杰,杨 丁,曹晶莹

(1.国防科学技术大学 空天科学学院,湖南 长沙 410073;2.空间物理重点实验室,北京 100076)

再入滑翔飞行器具有特殊的高升阻比气动构型,能够在临近空间内长时间、远距离机动飞行,具有速度快、航程远、机动能力强等突出优势,是目前航空航天领域内的研究热点之一[1-3]。而再入滑翔飞行器的弹道规划与制导技术的研究更是当下国内外学者关注的焦点[3-5],本文针对再入滑翔飞行器在多种约束(如受力、热、控制、禁飞区等)条件下的快速轨迹规划问题,研究切合实际工程应用需求的快速轨迹规划技术。

在多约束条件(特别是禁飞区约束)下快速生成再入滑翔飞行器的参考轨迹或者飞行剖面,目前主要有2种途径,即在线轨迹优化技术和轨迹规划技术。轨迹优化技术一般是将上述问题转化为非线性规划问题进行求解。ZHAO等[6]基于分段优化的策略,应用高斯伪谱法解决了航路点和禁飞区等约束条件下的轨迹优化问题。蔺君等[7]采用相同的策略,应用高斯伪谱法实现了多脉冲再入轨迹规划问题。文献[8]利用高斯伪谱法对状态量和控制量进行了离散,将最优控制问题转换为非线性规划问题求解,具有较高的优化效率。文献[9]引入稀疏差分法和网格细化算法,提升了伪谱法的运算效率和精度。但是上述传统的轨迹优化技术在运行效率上还有待进一步的提升,目前尚难以满足再入滑翔飞行器轨迹在线生成的使用需求。……