重复使用运载器能量管理轨迹设计与制导研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sharethesun
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目前,世界各国均在努力开展重复使用航天运载器的有关研究,从英美到日本、印度,都因其可以通过多次使用分摊成本、发射周期短、可作为返回运输器等能力,不同程度开展了多种重复使用运载器的研制和应用。重复使用运载器再返回时通常采用无动力滑翔的方式飞回机场进行回收。在整个返回飞行中,飞行环境变化巨大,飞行器需要从在轨运行状态经过离轨、再入、能量管理和着陆等多个阶段,各段都有需要解决的问题。能量管理段在飞行中是一个重要的阶段,承担着将飞行器从再入段结束时的大范围不确定的飞行状态调整为结束时能够对准跑道、使飞行器具有符合要求的飞行状态。本文针对RLV在能量管理段的飞行进行了探讨,通过对其三维轨迹的解耦,分解为纵、横向两部分剖面。在纵向剖面,在分析了飞行安全要求的基础上,给出了能量走廊边界。依据能量走廊,结合实际飞行情况与便于工程应用的设计要求,给出了纵向的标称轨迹。分析了飞行器对纵横向综合的制导律设计需求,明确各向制导律需要解决的问题,针对问题,给出了飞行器在能量管理段制导方案以及制导律。在纵向上,采用高度跟踪与多约束控制相结合的方式进行制导,并给出了制导律;横侧向上,采用分段控制的策略,使飞行器在跟踪高度的同时实现对能量的管理,结束时满足进入下一阶段条件。通过在标称状态下进行仿真分析,结果验证了制导系统的正确性,采用蒙特卡洛仿真方法,通过对初始状态施加一定不确定性,验证了制导系统抗干扰能力。
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