高超声速助推滑翔飞行器以其远程快速响应和大范围机动突防能力的优势,已成为近年来航天领域发展的热点和难点。本文以实现复杂多约束条件下的全程弹道规划为目标,基于对各飞行阶段弹道特性与飞行任务的分析,研究机动发射条件下全程弹道快速规划问题、禁飞区及航路点约束下可行弹道规划问题、覆盖能力判别和全程弹道优化问题。开展了复杂约束条件下全程弹道规划问题建模与分析。1)建立了助推滑翔飞行器全程弹道运动模型,分析了不同飞行阶段状态量的定义和转化。2)考虑不同飞行阶段所面临的约束条件,建立了相应的数学描述模型,并重点针对环境及状态不确定条件,研究了不确定条件下的约束条件特性。3)针对全程弹道中三个交班点,研究了交班点状态对全程弹道特性的影响,为后续全程弹道规划奠定了基础。研究了机动发射条件下全程弹道快速规划方法。1)针对机动发射及助推终端滑翔载荷释放需求,设计了助推段低弹道程序角模型,并利用牛顿迭代方法快速计算了相关诸元参数。2)设计了同时满足终端高度和起滑点约束的初始下降段控制量形式,并采用LQR方法验证了偏差条件下规划结果的可实现性。3)提出了滑翔段二次曲线形式的阻力加速度剖面规划策略,实现了滑翔段航程的解析预测,可应对飞行任务中不同航程条件的快速调整。4)基于序列二次规划方法对俯冲段三维弹道规划问题进行求解,有效提高了俯冲段三维调整能力,获得了更高精度俯冲段弹道。5)在全程诸元解算和部分诸元解算两种模式下,验证了全程弹道快速规划方法的有效性和收敛性。针对禁飞区、航路点以及终端地形约束,研究了复杂多约束条件下的可行弹道规划方法。1)考虑禁飞区绕飞能力需求,提出了助推段能量调节策略,并以速度为自变量进行程序角设计,提高了偏差条件下的适应性。2)将初始下降段分为调整段和过渡段,建立了控制量参数化模型,在满足起滑点约束的前提下实现了禁飞区规避和航路点瞄准时刻控制量连续性。3)提出了基于准平衡滑翔和基于三维加速度剖面的滑翔段弹道规划方法,通过纵平面和侧平面的联合调整,实现了禁飞区规避和航路点穿越。4)考虑终端复杂地形规避约束条件,采用分平面设计思路,设计了满足终端三维落角的俯冲段三维弹道。5)给定各交班点条件,验证了复杂多约束条件下全程弹道规划可行性。严格满足禁飞区、航路点以及终端地形约束。针对最优逼近、最小跳跃以及最小能耗等优化指标,研究了覆盖能力判别及全程弹道优化设计方法。1)针对虚拟目标点最优逼近最优控制问题,采用间接优化方法,对定攻角剖面下的最优倾侧角指令进行了求解,实现了当前初始条件下的覆盖区求解。2)采用不定攻角剖面的研究策略,基于三维加速度剖面遍历方法,同时对纵向和侧向剖面进行设计,获得了攻角和倾侧角同时调节下的覆盖区域。3)采用RPM优化方法,同时对状态量和控制量进行离散化,提出了高超声速助推滑翔飞行器分段优化策略。4)以最小跳跃和最小能耗为优化指标,考虑全程飞行过程中的交班点条件,对全程最优弹道进行了求解。为助推滑翔飞行器能力表征以及飞行任务的制定奠定基础。论文拓展了高超声速助推滑翔飞行器全程弹道规划与突防问题的研究范畴,其研究成果对未来高超声速运输系统和远程战略打击武器的发展具有重要借鉴意义。