滑翔飞行器轨迹优化仿真研究

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1、第3l卷第3期计算机仿真2014年3月文章编号：1006—9348(2014)03—0105一04滑翔飞行器轨迹优化仿真研究肖志斌1，王彤2，康鹏斌2，邵会兵2(1．海军驻上海地区航天系统军事代表室，上海20l109；2．北京控制与电子技术研究所，北京100038)摘要：滑翔飞行器相关技术是当今国际上的研究热点问题。飞行轨迹具有航程远、精度高、机动能力强等特点，为了达到航程的最大化，即节省能量的目的，以及获得其它优良特性，针对再入飞行段，在初始条件不变的基础上，通过对比分析三种适用于滑翔飞行器的轨迹飞行方式，包括固定攻角飞行、最

2、大升阻比飞行和平衡滑翔飞行方式，研究轨迹的高度、航程等问题，仿真分析表明，采用最大升阻比飞行可以达到节省能量的目的，采用平衡滑翔飞行可以适用于某种特定需求的使用方式。关键词：滑翔飞行器；定攻角；最大升阻比；平衡滑翔中图分类号：玎765．4+3文献标识码：BResearchonSilIllnationofTrajectoryOptiIIlizationforGlideVellidexIAozhi—binl，wANGTon92，KANGPeng—bin2，sHAoHui—bin孑(1．NavalMilitaryRepre鸵ntati

3、ve0mceofSll粕gIIaiAerospacesystem，sh柚gIIai20l109，china；2．BeijiIlgImtimteofControl明dElectronicTechnology，Beijing100038，Chi眦)ABSTRACT：鸭etechnolog)raboutdidevellicleispopIll盯allovertlleworld．netmjectoryoftIlisvehicleh∞山ech锄cteristicsoflong聊嘈e，higllprecision帅d900dm蛐euveri

4、Ilgc印abili哆．whatwew明tistoma】【iIIli舱tlle砌ge，inotllerword，to钮veenergyandgetsomeo出ergoodpmperties．Inorderto弛searchtllepmblemsabout出eheigllt蚰d删^geoftI两ectory，tIIispaper蚰alyzedtllreekindsofnigIltmodesw}licharesuitablefor加devehicleun—dertlle∞n—ch蚰gedinitialconditio璐，includ

5、ingfixed蚰gleofattack，maximumlm—to—dragmtio粕deqIlilibriumglideni曲t．ne蚰alysesoftllesimlllationshowtIIatusingtIlem戕im岫妇一to—dmgrationiglltc粕achievetllepur．poseofsavingenergy’，whileusingtlleequili硒umdideniglltc锄印plytoapaIticulardem粕d．皿Ywo妯s：GHdevellicle；Fi】【ed蛐deofat诅ck；M

6、趿i咖mlm-lo—drag枷o；EqIlili妊umdidel引言借鉴国内外滑翔飞行器的最新研究概况[1，2]。研究人员提出一种新型的助推一滑翔飞行器[3]。但是这种飞行器还存在着一些问题难以解决。首先，其助推级轨迹近似于一般的大椭圆轨道，使得再人时倾角较大。朝向地心的速度分量大于一般滑翔飞行器。导致飞行器进入稳定滑翔轨迹比较困难，同时气动加热剧烈，对滑翔飞行器的热防护技术要求较高；其次，这种轨迹使得滑翔飞行器在再人段的初始部分速度削减比较严重。使得滑翔飞行器的航程受到限制。为了增加滑翔飞行器的生存能力。针对其航程受限问题，要

7、达到节省能量的目的，需探索其制导方法，并进行理论研究与仿真分析。本文通过对比分析固定攻角飞行、最大升阻比飞行和平衡滑翔飞行方式。得到了令人满意的结果。2滑翔飞行器数学模型收稿日期：2014一01—15修回日期：2014—0l一20滑翔飞行器理论提出后。人们对其再人轨迹进行过许多研究，主要包括如图1所示的滑翔式和跳跃滑翔式两大类。圈l滑翔轨迹示意图随着飞行高度的增加，势能增加，动能减小，速度降低；当高度下降时，飞行器在大气层外和稀薄大气层时。不受气动阻力或者受力很小，势能转化成动能，因此速度略有增加；而当进入40km以下高度时，随

8、着大气密度的增加，所受气动阻力越来越大，速度随着高度的下降而迅速下降。如何能使能量最为节省达到最大航程是其难点所在。而作为控制量一】05—的攻角状态的不同决定了其飞行轨迹的不同，所获得的轨迹性能也不尽相同。为了进行理论分析，首先做以下假设：1)控制系统是理想工作