一種多約束條件下再入飛行器下沉式軌跡規劃方法

張敏剛，楊 丁，劉 明，劉建輝，張寧寧

（空間物理重點實驗室，北京，100076）

0 引 言

再入飛行器是一種具有特殊的大升阻比氣動外形的無動力飛行器，能夠在高度20～100 km 臨近空域內高速度、遠航程、長時間的機動飛行，其以高機動、強突防和操縱性強等特性著稱。與傳統慣性飛行器不同，再入飛行器依靠氣動力控制、大橫側向機動飛行，可實現飛行器的指定軌跡規劃飛行任務，可顯著提高飛行器的環境生存能力。本文研究的重點內容是考慮復雜多約束條件下（力、熱、位置、速度、方位角等約束條件）的一種下沉式軌跡規劃技術，尤其是軌跡快速計算、機動軌跡生成以及優化策略研究。

目前軌跡規劃設計主要集中在特定飛行任務下多約束的飛行剖面設計，具體針對指定射程、速度、高度、彈道傾角等約束的軌跡設計技術。傳統的滑翔軌跡設計方法主要分為兩類：a）通過建立飛行軌跡參數化模型，根據具體飛行任務，利用尋優算法迭代求解飛行器程序姿態角，但由于再入飛行器軌跡參數化模型高度非線性，迭代收斂慢，尋優效率低，此類方法通常僅適用于離線軌跡設計；b）利用平衡滑翔條件對原運動模型進行簡化，建立飛行軌跡與飛行器受力之間的直接解析關系實現軌跡快速設計，但此方法較難滿足彈道傾角約束。為了解決這些問題，本文提出了一種多約束的下沉式軌跡規劃方法，規劃剖面隨著初始參數的變化而變化，保證了不同初始偏差下都能滿足多個終端約束，提高了規劃飛行末端精度。……