滑翔式高超声速飞行器再入制导技术研究

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本文针对滑翔式高超声速飞行器再入过程中飞行环境恶劣、过程约束苛刻、末端制导精度要求高等特点,开展再入制导技术的研究。飞行器再入飞行过程的空域和速域范围大,根据不同飞行区域的制导需求的不同,将再入过程划分为初始下降段、滑翔段以及末端制导段。初始下降段飞行器没有控制自身轨迹的能力,采用固定的控制指令飞行,制导方案设计的重点在滑翔段和末端制导段。滑翔段采用基于再入走廊的离线轨迹设计方法。针对热流、动压、过载、平衡滑翔等多种过程约束,规划基于阻力加速度-速度和高度-速度描述的再入走廊。利用阻力加速度-速度走廊,给出了一种固定迎角剖面下的再入可达域的快速分析方法。在高度-速度走廊内,设计了满足航程要求的高度-速度剖面,并采用三维轨迹参数解算算法迭代解算对应的轨迹参数。在轨迹设计的基础上,给出了纵横向综合制导方案,跟踪标称轨迹剖面。利用滚转角跟踪高度,利用迎角补偿修正航程,通过改变滚转角的符号控制航向。末端制导段设计了基于三维比例导引的末端制导律,借鉴BTT控制的思想,利用滚转角将升力合理分配到纵向和侧向,实现了侧向和纵向制导通道的协调控制,满足了落点位置要求。为验证再入制导方案的可行性,在C语言环境下搭建六自由度仿真环境,针对不确定性情形进行了仿真验证。结果表明,所提出的再入制导方案能够满足约束要求。
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