空天飞机不仅具有极大的商业价值，而且具有重要的军事价值，已成为发达国家的研究热点。轨迹设计是空天飞机设计的一个重要内容。本文主要研究空天飞机再入轨迹优化问题，它属于一类具有路径约束和终端约束的复杂最优控制问题。为提高空天飞机再入轨迹优化方法的稳健性和精度，本文研究一种变精度序列优化方法，主要内容如下：　　1）针对空天飞机再入轨迹优化问题，建立了一种变精度序列优化方法。其主要步骤是：首先进行预优化，即在粗离散情况下，应用混合优化方法进行轨迹优化，获得各时间点设计变量的最优解；然后对预优化的结果进行一元全区间插值处理或者拟合处理，获得细离散情况下设计变量的初值；最后进行精细优化，获得精度更高的计算结果。　　2）分别用插值和拟合变精度序列优化算法对典型算例进行了计算，并对结果进行了对比分析，结果表明插值和拟合变精度序列优化算法都能优化出结果，并能以较少的计算量获得满足精度要求的优化结果；插值变精度序列优化算法的稳健性比拟合变精度序列优化算法更好。　　3）本文以V尾和单垂尾两种气动布局的空天飞机为研究对象，应用插值变精度序列优化方法分别对其进行了再入轨迹优化运算。　　研究表明，对于不同的优化目标，插值变精度序列优化算法均能快速得出再入轨迹的优化结果，显示了该算法具有较好的适应性和计算效率。