基于航程补偿的高超声速飞行器轨迹快速规划

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1、第32卷第10期计算机仿真2015年10月文章编号：1006—9348(2015)10—0078—05基于航程补偿的高超声速飞行器轨迹快速规划刘长龙1，王勇1，任洋1，王征2(1．空军工程大学航空航天工程学院，陕西西安710038；2．空军装备研究院航空所，北京100076)摘要：高超声速滑翔飞行器具有再入走廊狭窄、机动能力强、再人制导实时性要求高的特点。针对高超声速滑翔飞行器在线轨迹快速规划的问题，将再人走廊约束转化为倾侧角约束，通过对倾侧角曲线的确定进行纵向和侧向轨迹的规划，并且在进行纵向轨迹规划时，对航程估计公式进

2、行了精确化处理；同时针对传统倾侧角曲线确定方法的不足，应用初始航程补偿校正的方法改进。大量数值仿真结果表明：改进方法可实现轨迹在线精确规划，实时性较强。关键词：超声速；再人；轨迹规划；航程补偿中图分类号：V448．235文献标识码：BRapidTrajectoryPlanningforHypersonicVehicleBasedonFlightRangeCompensationLIUChang—lon91，WANGYon91，RENYan91，WANGZhen92(1．AeronauticsandAstronautics

3、EngineeringCollege，AirForceEngineeringUniversity，Xi’anShanxi710038，China；2．AirForceEquipmentAcademe，Beijing100076，China)ABSTRACT：HypersonicGlideVehiclehasthenarrowreentrycorridor，strongmaneuverabilityandhighreel—timedemandforreentryguidance．Directathypersonicglid

4、evehicleon—boardtrajectoryrapidplanningproblem，thetransformationfromreentrycorridortobankangleconstraintisstudied．Throughthedeterminationofbankanglefile，thelongitudinalandlateraltrajectoryisplanned，andinthelongitudinaltrajectoryplanning，theflightrangeestima—tionf

5、ormulaisdisposedaccurately．Directattheshoflageoftraditionalmethodtoconfirmbankanglefile，theinitialflightrangeiscompensatedandrevised．NumericalsimulationresultsindicatethatthemodifiedmethodcanplanOff—boardtrajectoryaccuratelyinlessthan1second，andhasstrongeffective

6、ness．KEYWORDS：Hypersonic；Reentry；Trajectoryplanning；Flightrangecompensation1引言高超声速滑翔飞行器可以实现远程、高速、跨空域作战以及高动态机动等，具有很大的发展潜力以及军事应用前景。由于高超声速滑翔过程十分复杂，其作战任务又具有多样性与灵活性，如何有效控制飞行器在满足各种约束的条件下，准确地到达指定目标点即如何进行轨迹规划是高超声速再人滑翔飞行器的关键问题¨’21。传统CAV根据航程要求和状态约束，采用小横程假设在线生成二维参考轨迹(阻力一速度剖

7、面)，但牺牲了再入飞行器的部分横向机动能力∞J。本文将CAV再入走廊约束转换为倾侧角约束，通过对倾侧角曲线参数的搜索确定倾侧角收稿13期：2014—12—10修回日期：2015一叭一14—78一曲线⋯，接着完成纵向和侧向轨迹的规划，并在纵向轨迹规划时对速度与航程的关系进行精细化处理；通过在初始航程上不断叠加航程误差，来对初始航程进行补偿。通过此方法即可得到满足要求的最佳初始航程，从而产生了精确的倾侧角曲线，对轨迹进行开环控制规划，实现了快速性、准确性。2再入运动方程CAV再入采用无动力滑翔方式，倾侧角为零，同时考虑地球自

8、转引起的哥氏加速度和牵连加速度影响，则CAV三自由度再人运动学方程为隅1i=Vsiny(1)0=Vcosysin∥(rcos9)(2)≯=Vcosyeosl∥r(3)矿=一D一(学)+092一小inycos妒⋯sysin妒cos廿)(4)其中，∞、r、y、扎砂、0、妒、分别为地球自转速率、飞行器到地心距离、飞行器相对