伪谱法在飞行器轨迹最优控制问题的求解上具有独特的优势,能将飞行器轨迹最优控制问题参数化为非线性规划问题。转化得到的轨迹非线性规划问题一般都具有高度非线性、强约束、大规模等特征。序列二次规划算法收敛速度快,计算精度高,常用于求解伪谱法转化得到的非线性规划问题。但在大规模复杂的轨迹非线性规划问题求解中,直接使用序列二次规划算法,会因初值依赖性高,收敛半径较小等不足,而陷入局部极值状态,出现找不到最优解甚至可行解的情况。本文研究基于伪谱法求解飞行器最优轨迹中非线性规划问题的求解方法。首先,以X-51A相似飞行器滑翔水平距离为优化目标,飞行高度、速度、航迹角、攻角以及飞行时间作为决策变量,构建了Bolza型三自由度滑翔段轨迹最优化问题。并基于飞行器纵向气动力模型理论,在基准数据集与舵效数据集的基础上,利用增量法与查表插值构建了飞行器气动增量模型,获得了冷流状态下的纵向气动力模型,为飞行轨迹仿真提供了数据支撑。其次,研究了基于伪谱法的飞行器轨迹最优控制问题参数化过程,并使用Legendre伪谱法将构建的轨迹最优控制问题参数化为非线性规划问题。然后,针对序列二次规划算法求解该类非线性规划问题遇到的初值敏感等问题,提出了多级迭代优化策略与同伦-序列二次规划两种方法,为序列二次规划算法的求解提供了可靠的初值。通过仿真对比,证明了两种方法都能有效地改善轨迹非线性规划问题的计算效率与求解精度。其中,多级迭代优化策略在计算效率的改进上效果最为显著,但同伦-序列二次规划算法求得的最优解精度要高于多级迭代优化策略。最后,将改进的方法应用于实际,研发了基于伪谱法的在线弹道规划,证明了本文的研究具有良好的实际应用价值。