助推_滑翔式飞行器弹道优化仿真研究

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1、第29卷第7期计算机仿真2012年7月文章编号：1006—9348(2012)07-．0117一04助推一滑翔式飞行器弹道优化仿真研究王鹤．杨军(西北工业大学航天学院，陕西西安710072)摘要：研究助推一滑翔式飞行器弹道优化问题。对助推一滑翔式飞行器弹道进行优化有利于提高其综合飞行能力。为了增加助推一滑翔式飞行器射程。针对助推一滑翔式飞行器的弹道特点，在考虑攻角、法向过载及终端约束条件下，提出应用SwIFr(序贯加权因子)法进行弹道优化，并将优化结果与应用SQP(序列二次规划)算法优化所得到的结果进行对比仿真分析。仿真结果证明：SWIF

2、T算法是一种解决助推一滑翔式飞行器弹道优化问题的有效方法，具有优化精度高，优化所需时间短的特点。关键词：助推一滑翔；序贯加权因子法；弹道优化中图分类号：v412．1文献标识码：AOptimalTrajectoryforBoost-glideVehicleWANGHe．YANGJun(CoUegeofAstronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’811Shnaxi710072)ABSTRACT：Optimaltrajectoryforboost-glidevehicleWaSintr

3、oducedinthispaper．Trajectoryoptimizationcallim-provethecomprehensiveflightcapabilityofBoost-glidevehicle．Inviewofthetrajectorycharacteristicsofboost—glidevehicle，themaximumrangeoftheboost-glidevehiclewiththeconstraintsofandeofattackinseparationpoint，theconstraintofoverloa

4、dandtheconstraintoftermihalconditionweresimulatedthroughtheSequenfialWeight-ln·creasingFactorTechnique(SWIFT)algorithm．AndtheresultsthroughtheSWIFFalgorithmandthroughtheSe—quentialQuadrafieProgramming(SQP)algorithmwerecompared．TheresultsshowtheSWIFTalgorithmis∞effec·tirem

5、ethodfortrajectoryoptimizationofboost-glidevehicle．anditis锄accurateandfastalgorithm．KEYWORDS：Boost-glide；SWIFTalgorithm；Trajectoryoptimizationl引言助推一滑翔式飞行器是指由地面运载器发射或者从轨道空间上的天基发射平台释放至亚轨道高度，通过自身动能和势能实现远距离高超声速机动滑翔再人的飞行器。该类型飞行器与常规弹道式飞行器相比，具有突防能力强，机动性强，射程远等优点。关于助推一滑翔式飞行器的概念研究以

6、及相关的研制计划在国外已有半个多世纪的发展历史。1933年，德国科学家EugeneSanger首先提出了助推一滑翔弹道的概念；1948年，钱学森教授在美国火箭学会年会上报告了一种可以完成洲际飞行的火箭助推再人大气层滑翔机动飞行的高速运输系统；美国空军目前正在研制的通用大气飞行器(CAV)采用了洲际弹道导弹助推和再人无动力滑翔相结合的弹道方案。最近几年国内专家也提出了基于钱学森弹道的新概念飞航式导弹。现今助推一滑翔式高超声速飞行器已成为各国争相研究的热点。收稿日期：2011—09-14修回日期：201I—09—30一般的，助推滑翔式飞行器弹

7、道优化方法分为两类，即间接法和直接法。间接法需要对初值进行猜测，然后根据一定的算法进行迭代。间接法本身存在以下几个缺点：伴随变量没有明硅的物理意义，初值很难猜测；对伴随变量的初值非常敏感，而且其敏感程度随时间的增大而增大；需要复杂的推导引人伴随变量方程，并且需要大气模型的解析表达式。直接法近年来已经得到了广泛的应用。该方法将最优控制问题转化为非线性规划问题，可以很好的避免间接法中的初值猜测问题，求解时使用非线性优化理论。同时直接法对初值的敏感度不大。本文提出利用直接法中的啊Fr法对助推一滑翔式飞行器纵向被动段弹道进行优化，求解满足给定约束

8、条件下飞行器的最大射程。并将优化结果与传统的高精度sOP算法的优化结果进行对比分析，通过比较验证了SWIFT算法是解决助推一滑翔式飞行器弹道优化问题的有效方法，采用该方法对助推一滑翔式飞行器进