《高超聲速飛行器複雜約束滑翔機動彈道規劃方法研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由謝愈擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高超聲速飛行器複雜約束滑翔機動彈道規劃方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：謝愈
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對高超聲速飛行器滑翔機動飛行過程中的多約束、機動任務要求、參數擾動等難點問題，研究基於擴展阻力加速度飛行剖面的滑翔機動彈道規劃方法。首先，構建複雜多約束滑翔機動彈道規劃模型，為規劃方法研究奠定基礎；然後，研究三維滑翔機動飛行走廊構建方法，提出面向滑翔機動要求的擴展阻力加速度飛行剖面生成策略，並建立機動能力快速預測模型；其次，從實際套用的角度構建不同的機動任務模型，設計相應的機動策略，提出滿足不同機動任務要求的擴展阻力加速度飛行剖面滑翔機動彈道規劃方法；最後，針對高超聲速飛行器滑翔機動過程中的參數擾動問題，構建三維“保守飛行走廊”，進而在保守飛行走廊內設計參考飛行剖面，通過跟蹤該剖面獲得滑翔彈道。本項目旨在解決高超聲速飛行器滑翔機動彈道規划過程中的關鍵理論問題，為高超聲速飛行器彈道規劃提供理論基礎和技術支持，亦為飛彈再入機動、飛船再入、月球登入、火星探測等彈道規劃問題的研究提供技術參考。
結題摘要
高超聲速滑翔飛行器是一種在臨近空間以5馬赫以上速度滑翔飛行的大升阻比無動力飛行器。彈道規劃是高超聲速滑翔飛行器的關鍵技術之一，而複雜約束、機動任務要求以及參數擾動是彈道規划過程中面臨的主要難點問題。 項目針對傳統基於二維阻力加速度剖面的彈道規劃方法在解決上述難點問題時存在的不足，研究提出了基於三維剖面的滑翔彈道規劃方法。主要研究工作包括：（1）複雜約束滑翔彈道規劃建模。推導建立了換極運動模型，避免了一般運動模型存在的奇異問題並簡化了彈道規划算法；建立了複雜約束條件描述模型並開展了影響分析；分析了典型滑翔彈道特性；搭建了飛行器動力學仿真與彈道規劃平台，支持開展彈道規劃問題仿真實驗。（2）基於三維剖面的滑翔機動彈道規劃理論與方法研究。通過對運動模型換極變換及線性化處理，推導建立了彈道預測模型，實現了機動能力的快速高精度預測。在此基礎上，研究提出了以縱向升阻比、側向升阻比和歸一化能量為坐標標架的三維飛行走廊，並提出了三維飛行剖面最佳化設計及跟蹤方法。（3）考慮任務要求的滑翔機動彈道規劃方法研究。提出了基於動力學逆的典型機動彈道規劃方法；針對航路點、禁飛區、突防等機動任務要求進行了分析，並基於三維飛行剖面方法提出了針對複雜機動任務要求的彈道自適應規劃策略和算法。（4）考慮參數擾動的滑翔彈道規劃方法研究。對飛行環境及飛行器本體不確定因素進行了分析，建構了考慮參數擾動情況下的三維飛行走廊，提出了對應的彈道規劃方法，並重點對參數擾動影響下的飛行器可達域進行了分析。 項目研究工作為複雜約束、機動任務要求以及參數擾動條件下大升阻比高超聲速飛行器滑翔彈道規劃及制導提供了一種新思路，具有較好的套用前景。研究成果可擴展套用至飛彈再入機動、飛船再入、月球登入、火星探測等彈道規劃及制導問題。
