[发明专利]一种基于飞行路径角规划的再入轨迹设计方法

权利要求书

1.一种基于飞行路径角规划的再入轨迹设计方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、提取飞行器实际工作参数，根据任务需求设置动压最大值q_max、驻点热流最大值和过载最大值n_max，求解再入轨迹的速度-高度边界，包括：

步骤S11、提取飞行器实际工作参数，并根据飞行器任务需求设置动压最大值q_max、驻点热流最大值和过载最大值n_max；

步骤S12、根据动压最大值q_max、驻点热流最大值和过载最大值n_max计算再入轨迹的过程约束；

步骤S13、在速度-高度相面内绘制再入轨迹的过程约束，得到再入轨迹的速度-高度边界；

S2、根据再入运动微分方程，求解初始下降阶段的再入轨迹，并根据速度-高度相面内初始下降阶段再入轨迹、速度-高度边界和目标点，建立飞行路径角下限γ_min(V)；

步骤S21、根据以下再入运动微分方程，求解初始下降段的飞行状态量并在速度-高度相面内绘制初始下降段的再入轨迹：

其中，r表示地心距，θ表示经度，φ表示纬度，V表示速度、γ表示飞行路径角，ψ表示航向角；m表示飞行器质量，g表示重力加速度，L表示升力，D表示阻力，σ表示倾斜角；

步骤S22、根据速度-高度相面内初始下降段的再入轨迹与速度-高度边界，建立飞行器有控飞行第一阶段飞行路径角下限γ₁(V)；

步骤221、在速度-高度相面内做初始下降段的再入轨迹与速度-高度边界的公切线l₁；

步骤222、提取公切线l₁的斜率k₁；

步骤223、根据公式计算飞行器有控飞行第一阶段飞行路径角下限γ₁(V)；

步骤S23、根据速度-高度相面内目标点与速度-高度边界，建立飞行器有控飞行第二阶段飞行路径角下限γ₂(V)；

步骤231、在速度-高度相面内过再入目标点做速度-高度边界的切线l₂；

步骤232、提取切线l₂的斜率k₂；

步骤233、根据公式计算飞行器有控飞行第二阶段飞行路径角下限γ₂(V)；

步骤S24、合并第一阶段飞行路径角下限与第二阶段飞行路径角下限，得到整个有控飞行过程的飞行路径角下限γ_min(V)；

S3、在飞行路径角下限γ_min(V)的基础上，规划满足终端约束的飞行路径角，计算对应的倾斜角，得到再入轨迹；

步骤S31、设定飞行路径角增量Δγ(V)的两个初始值Δγ₁(V)和Δγ₂(V)；

步骤S32、根据以下公式求出不同速度条件下的飞行路径角的大小

γ(V)＝γ_min(V)+Δγ(V)；

步骤S33、根据公式

求取对应的倾斜角；

步骤S34、使用倾斜角翻转策略，改变倾斜角的正负值来满足横向轨迹控制要求；

步骤S35、计算本轮设计末端点到目标点的待飞航程s，判断是否满足误差要求，若不满足要求，根据以下公式更新飞行路径角增量Δγ(V)

其中，n代表算法迭代的次数，n>2，s_TAEM为根据任务需求设定的终端待飞航程要求；

步骤S36、反复执行步骤S32至步骤S35，直至误差满足要求。

2.根据权利要求1所述的再入轨迹设计方法，其特征在于所述待飞航程s根据以下公式求得：

s＝cos^-1[sinφ_fsinφ+cosφ_fcosφcos(θ_f-θ)]

其中，φ_f表示目标点纬度，θ_f表示目标点经度。