重复使用运载器末端区域能量管理段制导律设计

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yl1992zhangshu0804
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末端区域能量管理(TAEM)段是重复使用运载器(RLV)再入返回过程中的关键阶段,其主要目的是控制飞行器的能量,使飞行器能够顺利到达着陆窗口。为了适应不同初始能量状态,本文开展了多轨迹设计、纵横向综合制导、多约束制导等方面的研究。通过建立三自由度模型分析了样例RLV的对象特性,RLV具有无动力、升阻比小、升阻比变化显著、舵面对气动影响严重等特性,轨迹与制导律设计中需要考虑状态约束以及舵面的影响。为了满足动压、过载和迎角等状态约束,利用动压剖面设计了能量走廊,并分析了各种不确定对能量走廊的影响,其中气动不确定性对能量走廊影响严重。为了适应不同初始高度和能量状态,通过规划不同的动压剖面形状设计多条轨迹,形成轨迹数据库;利用高度、能量与待飞距离选择标称轨迹。为了保证任意能量状态时的成功返回,给出了横侧向调整待飞距离、纵向跟踪该待飞距离对应的能量的纵横向综合制导方案。当能量过剩或适中时,横侧向调整待飞距离、纵向跟踪高度剖面,并在亚音速段,利用减速板控制速度,保证能量控制的精度;当能量不足时,纵向保持最大升阻比迎角飞行,横侧向调整最小待飞距离,以尽快到达机场。针对过载、动压和迎角的约束问题,利用动态约束的思想,按照优先级进行边界控制,保证飞行的安全。为了实现TAEM段安全任务的飞行,设计了制导回路和约束回路的制导律。最后,针对TAEM段初始条件的不确定性、飞行过程中存在的各种不确定性和风的干扰,对制导系统进行了验证,结果表明制导策略完备、制导系统鲁棒性良好。
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