高超声速滑翔飞行器弹道特性分析

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1、2011年第2期导弹与航天运载技术№．2201l总第312期MIssTLEsANDsPAcEvEⅢCLESSumNo_312文章编号：l004—7182(2011)02-0005—05高超声速滑翔飞行器弹道特性分析陈小庆，侯中喜，刘建霞(国防科技大学航天与材料工程学院，长沙，410073)摘要：高超声速滑翔飞行器是当前研究热点方向之一，平衡滑翔和跳跃滑翔是两种典型的飞行模式。针对两种飞行模式展开研究，在平衡滑翔弹道分析的基础上，利用数值方法研究初始高度、速度及速度倾角偏离平衡滑翔状态时对弹道性能的影响，分析了跳跃弹道形成的原因，通过无量纲速度一高度

2、图初步揭示了平衡滑翔和跳跃滑翔之间的联系。关键词：高超声速滑翔飞行器；弹道特性；平衡滑翔；跳跃滑翔中图分类号：V412文献标识码：ATrajectoryCharacteristicofHypersonicGlidingVehicleChenXiaoqing，HouZhongxi，LiuJiaJlxia(CollegeofAerospaceandMaterialsEngineering，NationalUniversityofDefenseTechnoIogy，Ch柚gsha，410073)Abstract：HypersonicglidingVehi

3、cleisanimportantresearchdirectionatpresent．Equilibriumglidingandskipglidingaretwotypicalnightmodes．Thispaperfbcusesontllerelationbetweenthetwomodes．Basedontheanalysisofequilibrium91iding，tlleinitialheight，Velocity柚dtIleefl宅ctofnightpamaIlgledeViationtotheperformanceofmetraject

4、oryareanalyzedbyusingnumericalmethods．Thefomationofskipglidingtrajectoryareanalyzed，thenon-mmensionalVelocity-heightfigurereVealstllerelationshipbetweenequilibriumglidingandskipgliding．Keywords：HypersonicglidingVehicle：1'rajectorycharacteristic；Equilibriumgliding；Skip91iding0引

5、言高超声速滑翔飞行器具有远程快速到达、高速精确投送、大范围区域覆盖、纵／横向机动性好等优点。与传统再入飞行器相比，再入滑翔飞行器充分利用其高升阻比的气动外形在临近空间内飞行，多采用滑翔和跳跃的组合弹道，不但能够增加飞行时间，提高射程，而且还能有效地降低壁面热流。．平衡滑翔和跳跃滑翔是两种典型的飞行模式。当前研究多针对再入滑翔飞行器再入段的轨迹优化展开，针对对象都为跳跃滑翔弹道，研究二者之间内在联系则较少。文献【1】、【2】以通用航空飞行器(CAV)为对象，利用间接法研究了满足航路点和禁飞区的轨迹优化方法：文献[3】基于伪谱法研究了重复使用运载器(R

6、LV)再入轨迹的优化方法，但针对跳跃滑翔和平衡滑翔二者之间的联系较少；文献【4】分析了高超声速再入飞行器平衡滑翔时长周期运动的稳定性：文献[5】通过优化分析指出，保证最大滑翔距离的最优滑收稿日期：2010．04．12：修l壁】日期：2010．06．30作者简介：陈小庆(1982．)，男，博士研究生，主要研究方向为飞行器设计翔策略近似等价于导弹以最大升阻比飞行；文献【6】通过研究最优滑翔轨迹指出，飞行器在滑翔过程中采用最大升阻比滑翔所得到的滑翔距离与最优解差别不到1％。本文针对高超声速滑翔式飞行器的弹道特性展开研究，在平衡滑翔弹道解析解的基础上，利用

7、数值方法研究飞行器初始状态偏离平衡滑翔条件时的弹道性能，并研究了不同参数对飞行器的弹道性能的影响。1动力学模型本文主要研究滑翔飞行器再入段的弹道特点，为了便于比较平衡滑翔和跳跃滑翔弹道之间的差异，做如下假设【_71：地球为非旋转均质圆球，飞行器侧滑角为0。。飞行器在理想条件下的再入段运动将不存在垂直射面的侧力，因而整个再入段运动为一平面运动。根据假设，建立如图1所示原点在再入点e的直角坐标系e一捌，e一删平面为再入点地心矢量，0与速度∥轴，指向运动方向为正，则飞行器质心运动方程表f，、肋出，、y(f)=瓜I1一丽每f(8)罢：ysin厂(1)Iei

8、慌”1丽面+lJ¨差一≯j：：Q)砟吲警E愕居+㈤警=剁针唧(3)。风二；：≥⋯Ⅲ@’心矢量及射程角；D：罢cDpsy：为