[发明专利]一种RLV进场着陆轨迹快速推演及确定方法

说明书

本发明涉及一种RLV进场着陆轨迹快速推演及确定方法，根据RLV着陆段标称轨迹标准设计方法给出一条待推演、检验飞行状态的着陆轨迹；然后，按照一定的间隔将高度划分，依次在每个高度处利用欧拉法及飞行器本身的气动特性迭代估算相应的配平攻角及配平舵面，进而可相应的计算出每一个高度处对应的速度、航迹倾角等飞行状态量。所提出的方法在轨迹推演过程中考虑了配平舵面实时偏转对轨迹和姿态的影响，并在求解每一高度剖面配平攻角的过程中引入了插值原理，在不损失精度的前提下大幅度提高了推演效率。

技术领域

本发明涉及一种可重复使用飞行器(RLV)的着陆轨迹快速推演及状态高精度估计方法，属于飞行器设计技术领域。

背景技术

可重复使用飞行器(Reusable launch vehicles，RLV)是一种空天往返飞行器，并将成为人类廉价探索宇宙的高可靠运载工具和争夺制天权的军事武器。因此，世界各主要强国不断在它的研制方面投入巨大力量，进行新的研究与探索。

RLV进场着陆段必须满足动压、过载、触地攻角和速度等条件的限制，否则可能造成敏感器或起落架等机载设备损坏。设计进场着陆轨迹时，轨迹推演及飞行状态估算方法是评估所设计轨迹是否可使飞行器满足各项约束的重要手段，而目前已有的基于着陆段标称轨迹的推演及状态估算方法一般都是基于三自由度的数学模型，并不考虑舵面偏转所产生的影响，另外若提高估算速度则需增大搜索步长，但这将造成估算精度大幅降低。

如何既保证推演及状态估算的精度又可以大幅提高推演及状态估算速度是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种RLV进场着陆轨迹快速推演及状态高精度估计方法，在状态估算过程中考虑了舵面偏转对气动力及力矩的影响，并引入插值方法计算配平攻角，使得估算结果更精确、推演过程更具快速性。

本发明所采用的技术解决方案是：

提供一种可重复使用飞行器进场着陆轨迹快速推演方法，包括如下步骤：

(1)设计可重复使用飞行器标称着陆轨迹；

(2)由着陆轨迹获取初始高度H，按照高度差ΔH划分初始高度H，计算配平攻角α(H)及配平副翼偏角F(H)；

(3)根据着陆轨迹获取当前高度h＝H-(i-1)*ΔH下的航迹倾角γ，计算下一高度剖面的动压q_i+1(h-ΔH)，其中i为正整数；

(4)固定副翼在F(h)的位置，按设定步长改变攻角，并依次计算对应的升力系数C_L，利用升力系数C_L计算动压q₀(h)，计算Δq＝q_i+1(h-ΔH)-q₀(h)，当Δq的符号发生改变时，发生变号前后的值分别为Δq₁和Δq₂，对应的攻角值分别为α₁和α₂；

(5)以Δq₁和Δq₂为自变量、α₁和α₂为函数值，计算自变量为0时的函数值，即为在此高度剖面处的攻角值α(h-ΔH)；

(6)利用α(h-ΔH)和此高度的动压q_i+1(h-ΔH)计算配平副翼偏角F(h-ΔH)；

(7)判断是否到达着陆高度，如果到达，则完成推演，否则将i的值加1返回步骤(3)。

同时提供一种可重复使用飞行器进场着陆轨迹快速确定方法，包括如下步骤：

(1)设计可重复使用飞行器标称着陆轨迹；