禁飞区影响下的空天飞机可达区域计算方法
2021-10-21章吉力周大鹏杨大鹏刘然刘凯
航空学报 2021年8期
章吉力,周大鹏,杨大鹏,刘然,刘凯,*
1. 大连理工大学 航空航天学院,大连 116024
2. 航空工业沈阳飞机设计研究所,沈阳 110035
空天飞机是一种能够快速往返于稠密大气层、临近空间和轨道空间的可重复使用飞行器[1-2],既可以像普通飞机一样水平起降,又具备临近空间持续机动飞行能力,具有重要的政治价值、经济价值和军事价值。
可达区域求解[1-2]是对空天飞机的覆盖范围和飞行能力进行评估的重要方法,基于可达区域求解的结果进行任务的继续与中止、目标的决策与切换能够大幅提升飞行器自主性。可达区域的求解方法已受到国内外众多学者的关注。
可达区域的求解方法有很多种,主要有常值倾侧角法[3-4]、剖面平移设计法[5]、优化法[6-14]、剖面参数规划法[15-17]等。由于常值倾侧角法解算出的区域存在一定误差,与实际区域相比偏小,但同时也具有简单易行、稳定性高、解算速度快的特性,因而成为工程中常用的方法。剖面平移设计法首先将再入过程约束转化到H-V剖面,形成再入走廊,之后沿着走廊下边界进行再入剖面规划,形成航程最短的极限剖面,再将该剖面向上平移,形成航程适中的剖面,最后以零倾侧角飞行,形成航程最长的剖面[5],将这一系列剖面的终点连接起来,即得到可达区域。
优化法是现有最为精确的解算方法,但解算速度相对较慢。文献[7-8]基于目标函数变更求解构成可达区域边界的轨迹。优化指标涉及最大纵程、最小纵程,及若干中间量纵程填补边界曲线,最后把这些弹道的落点连起来,即得到可达区域。……
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