柳青， 杨胜江， 刘越

(1.北京航空航天大学 航空科学与工程学院，北京 100191； 2.北京空天技术研究所，北京 100074; 3.西北工业大学 航天学院，陕西 西安 710072; 4.哈尔滨工业大学 航天学院，黑龙江 哈尔滨 150001)

与传统的飞行器不同，高超声速飞行器表现飞行出多任务、多工作模式、大范围高速机动的特点[1-3]。此外高超声速飞行器飞行航程较长并且发动机燃油消耗量大，进而增加起飞规模，所以合理设计高超声速飞行器上升段飞行方案，可以保证飞行器爬升阶段的可控性以及合理的油耗规模。

目前，对于高超声速飞行器飞行轨迹设计的研究主要针对飞行剖面中的爬升段。因为这一阶段是保证飞行器顺利达到预设巡航点的基础，并且飞行时间较长、涉及到的约束条件较多。所以，合理设计高超声速飞行器爬升轨迹可以降低飞行成本和对飞行器各个子系统的要求[4]。针对高超声速飞行器爬升过程中的不同约束以及性能指标条件，许多学者对爬升轨迹设计与优化进行了研究。采用定动压来模拟飞行器加速爬升过程，以平衡推力和质量变化之间的关系。将航迹角变化率作为约束条件之一，并基于自身结构与燃料质量之间的等式关系进行轨迹优化以获得最省燃油轨迹[5-9]。

飞行器的轨迹优化主要包括解析法和数值法两大类，目前数值法在高超声速飞行器的轨迹优化问题中有较多的应用[10-12]。高超声速飞行器通常采用数值算法[13]进行轨迹优化求解，因为在高超声速飞行器的方程维度较高且模型复杂。……