可重复使用运载器再入段制导技术研究

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1、中图分类号：V448论文编号：102870318-SX187学科分类号：081105硕士学位论文可重复使用运载器再入段制导技术研究研究生姓名余磊学科、专业导航、制导与控制研究方向先进飞行器控制指导教师黄一敏研究员南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonGuidanceTechnologyofReentryforReusableLaunchVehicleAThesisinNav

2、igation,GuidanceandControlbyYuLeiAdvisedbyProf.HuangYiMinSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2018承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交

3、论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：i南京航空航天大学硕士学位论文摘要重复使用运载器（ReusableLaunchVehicle，简称RLV）初期再入段是再入过程的第一个阶段，该阶段飞行环境复杂，过程约束条件严苛，同时末端窗口范围较窄，对再入制导提出了较高的要求。本文以样例RLV为研究对象，参考航天飞机的再入制导方法，以工程化为目标研究初期再入段的制导技术。本文首先建立了RLV的三自由度质点运动模型，并对其升阻比特性和再入约束特性进行了

4、分析。接着将再入过程的约束指标转化为阻力加速度剖面对应的再入走廊，根据约束指标的变化特点将再入段轨迹分为温控段、常值阻力段和过渡段，并分段进行了轨迹设计。在获得阻力加速度剖面后，根据剖面的解析式推导得到轨迹制导参数的在线计算公式，并在此基础上设计了能够跟踪动态阻力加速度剖面的跟踪制导律，结合横侧向制导策略得到了轨迹跟踪制导策略。在实现轨迹跟踪制导策略的基础上，对跟踪标称轨迹时的航程偏差来源进行了详细分析，并给出了待飞距预测方法，使用迭代调整再入剖面的方法实现了基于待飞距预测的航程修正策略。获得完整的再入制导策略后，本文在C语言环境中建立了三自由度集成仿真环境，将制导策略在集成仿真环境

5、中进行工程化实现，对制导策略进行了综合仿真验证和评估。最后在集成仿真环境中的评估结果表明，本文所设计实现的再入制导策略能够以较高的精度引导RLV安全进入末端能量管理段窗口，而且可以适应设计指标所要求的不确定性和初始状态偏差，充分发挥了飞行器在再入过程中的制导能力，完成了设计目标。关键词：重复使用运载器，再入制导，再入走廊，轨迹设计，航程修正i可重复使用运载器再入段制导技术研究ABSTRACTTheinitialreentrystageofReusableLaunchVehicle(RLV)isthefirststageofreentryprocess.Thisstagehascomp

6、lexflightenvironment,strictprocessconstraints,andanarrowrangeofterminalwindows,whichisagrimchallengeforReentryGuidance.Inthisthesis,wetakeexampleRLVastheresearchobject,refertotheReentryGuidancemethodofthespaceshuttle,andstudytheguidancetechnologyoftheinitialreentrysectionwiththeaimofengineering

7、.Inthisthesis,thethreedegreeoffreedomparticledynamicsmodelofRLVisfirstestablished,anditsliftdragratioandreentryconstraintcharacteristicsareanalyzed.Thentheconstraintsofthereentryprocessistransformedintothereentrycorridorcorrespond