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最小动压约束下的全程轨迹优化设计方法

2021-03-01颜楚雄王蕴宝秦绪国童轶男宋加洪

导弹与航天运载技术 2021年1期
关键词:优化设计

颜楚雄,王蕴宝,秦绪国,童轶男,宋加洪

(1. 北京航天长征飞行器研究所,北京,100076;2. 火箭军装备部驻北京地区第一军事代表室,北京,100076)

0 引 言

机动飞行器具有速度高、射程远以及机动能力强等特点,近年来受到了国内外学者的广泛关注。这类飞行器采用火箭发动机助推,在一定高度获得较高的初始速度,然后利用所获得的动能在大气层能进行机动飞行。该飞行器在无动力段始终可以保持机动飞行,飞行轨迹难以预测,被拦截概率大幅降低[1]。

机动飞行器的轨迹设计需要满足一系列飞行终端约束和过程约束[2~4]。终端约束包括高度、速度与速度倾角等要求。飞行过程约束需要考虑发动机推力、气动特性、热防护限制、控制能力以及过载等约束。

除上述约束,最小动压约束也成为了飞行器轨迹设计中不可忽视的因素。为了保证机动飞行器具有较高的机动性能[5],飞行器逐渐被设计成静不稳定的,这就要求飞行器在无动力飞行段拥有足够的气动力,以保持姿态稳定控制[6]。因此,考虑最小动压约束是这类机动飞行器轨迹设计时不可忽略的问题。

另外,传统的飞行器轨迹优化设计方法大多都是将飞行轨迹分为主动段与无动力段,然后对不同飞行段落分别进行设计与优化,最后将飞行轨迹组合得到全程设计结果。从各分段来看,其飞行轨迹与性能指标是最优的。然而,从全程轨迹来看,其性能未必是最优的[7,8]。因此,综合考虑全程轨迹,合理选择分离点参数[9],对提升飞行性能有着重要作用。……

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