[发明专利]一种高超声速飞行器平稳滑翔再入弹道设计方法

摘要

一种高超声速飞行器平稳滑翔再入弹道设计方法，它包括以下步骤1、动力学模型建立；2、平稳滑翔弹道提出；3、平稳滑翔弹道解析解求解；4、平稳滑翔弹道动态特性分析；5、平稳滑翔反馈控制设计。本发明提出了满足纵向加速度变化率最小的平稳滑翔弹道概念，建立了平稳滑翔高度动态微分方程，并给出了较为简洁的弹道振荡自然频率和阻尼表达式，证明了纯微分反馈是抑制再入滑翔弹道振荡的最佳方案，将定阻尼微分反馈用于引入段弹道的生成，简化了再入滑翔弹道的纵平面制导。

主权项

一种高超声速飞行器平稳滑翔再入弹道设计方法，其特征在于：它包括以下几个步骤：步骤1：动力学模型建立假设地球为非旋转均质圆球，建立再入纵向动力学方程，得到了再入飞行器的高度、速度、弹道倾角和射程对时间的一阶导数；步骤2：平稳滑翔弹道提出以攻角α和倾侧角σ为规划变量进行弹道规划，选取为目标函数，所获得的再入弹道为平稳滑翔弹道，其中aε为纵向加速度，为纵向加速度变化率；T为时间常数；V为再入飞行器的速度；为再入飞行器弹道倾角对时间的一阶导数；步骤3：平稳滑翔弹道解析解求解通过对高度一阶导数再求导建立再入高度的二阶动态微分方程，考虑纵向加速度的影响，采用正则摄动的方法逐步逼近真实的平稳滑翔高度，然后将平稳滑翔高度解析解对时间求导，获得平稳滑翔弹道倾角和纵向加速度的解析解；步骤4：平稳滑翔弹道动态特性分析定义并分析平稳滑翔高度增量，将其带入再入高度的二阶动态微分方程，获得平稳滑翔弹道的动态特性，包括稳定性分析，自然频率和阻尼分析；步骤5：平稳滑翔反馈控制设计为了使振荡的弹道快速收敛到平稳滑翔状态，对平稳滑翔高度增量动态系统采用微分反馈进行极点配置，抑制弹道震荡，同时给出了定阻尼下的微分反馈系数。