赵剑,黄悦琛,李海阳,*,何湘粤

1. 国防科技大学 空天科学学院,长沙 410073

2. 华阴兵器试验中心,华阴 714200

近年来,随着商业航天时代的到来,运载火箭垂直起降(Vertical Takeoff and Vertical Landing,VTVL)技术已成为国际航天领域的研究热点[1-2]。目前,VTVL技术已成为一种可行的、最具前景的可重复使用运载火箭(Reusable Launch Vehicle,RLV)的技术,极大降低了航天器发射任务的成本[3-5]。,尽管VTVL技术由SpaceX等公司进行了成功验证,但是由于返回过程中的不确定性和一些执行机构的故障,猎鹰9号在一些回收任务中仍然未能成功着陆[2-6]。引导火箭助推器返回大气层并在地球上着陆并非轻而易举的任务[7],尤其是不确定的存在削弱了返回轨迹偏差修正和精确着陆的能力,使返回过程更具挑战性[8]。因此,有必要在参考轨迹设计之初就考虑不确定性因素的影响[6],开展不确定性条件下的返回轨迹优化,提高返回轨迹的鲁棒性和可靠性,以降低飞行风险,保持制导性能并增强应急响应能力。

确保返回轨迹具有鲁棒性和可靠性的方法主要分为两类,即实施在线轨迹规划和提升离线参考轨迹的跟踪能力[9]。在线轨迹规划是根据当前状态和预测的目标落点状态之间的偏差进行轨迹重构[7]。本文主要研究提升离线参考轨迹的跟踪能力的方法,提高参考轨迹的反不确定性能力。当前关于VTVL RLV返回段标称参考轨迹的研究主要是在确定性条件下实施[10-13],以标称返回条件下由确定性优化获得的最优轨迹作为传统的参考轨迹。但是在不确定性条件下的返回轨迹优化方法少有文献研究。……