【摘要】：針對基于天基平臺的臨近空間飛行器,本文進(jìn)行無動力滑翔再入軌跡規(guī)劃設(shè)計(jì),并開展了部分飛行性能計(jì)算,為概念設(shè)計(jì)階段提供了有效的參考數(shù)據(jù)。本文參考軍用飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊中相關(guān)性能計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式和工程算法,編寫了一個飛行器飛行性能計(jì)算輔助工具。在再入軌跡規(guī)劃設(shè)計(jì)方面,本文首先建立了復(fù)雜環(huán)境下飛行器再入動力學(xué)方程和運(yùn)動學(xué)方程;其次比較了不同初始條件下滑翔再入的軌跡以及性能指標(biāo),通過對結(jié)果分析確定了初始再入條件,同時(shí)也確定了在規(guī)劃設(shè)計(jì)中待優(yōu)化的參數(shù)為飛行攻角;接著分析了傳統(tǒng)的優(yōu)化方法,發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的單一目標(biāo)優(yōu)化軌跡會以其他性能的大幅度折損來換取目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)化。本文采用航空返回工程中通常采用的標(biāo)稱攻角的設(shè)計(jì)思想,將滑翔再入軌跡分成三段單獨(dú)設(shè)計(jì),在初始俯沖階段控制熱流率的影響,在第二段采用基于模擬退火算法的粒子群算法分別以三種目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化攻角,在第三段采用最大升阻比進(jìn)行滑翔再入。最后,將傳統(tǒng)單一目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化的結(jié)果同本文所采用的方法規(guī)劃得到的結(jié)果進(jìn)行對比分析。仿真結(jié)果表明,采用將再入軌跡分段設(shè)計(jì)的方法,會在不同目標(biāo)函數(shù)之間取得一個較為均衡的值,有效避免了傳統(tǒng)單一目標(biāo)設(shè)計(jì)中以一種或幾種性能的損耗來換取目標(biāo)性能最優(yōu)的缺點(diǎn)。
【圖文】：

強(qiáng)有力的參考依據(jù)。綜合而言，，對其軌跡規(guī)劃設(shè)屬于高超聲速飛行器，由于返回段的飛行環(huán)境極度和始末端狀態(tài)約束等方面的嚴(yán)格限制，預(yù)先設(shè)計(jì)行器可靠性和安全性等方面的要求；（2）考慮到器要按照設(shè)計(jì)的任務(wù)剖面進(jìn)行返回，并且要在指定器的返回階段進(jìn)行合理的軌道設(shè)計(jì)。和發(fā)展現(xiàn)狀在白沙試驗(yàn)場發(fā)射了一枚 V-2 火箭，在火箭的頂端”的細(xì)長、針狀的二級火箭，見圖 1.1 所示。這是聲速飛行[1]。V-2 火箭在飛至海拔 160km 高空時(shí)速繼續(xù)上升至海拔 393 km，最大速度達(dá)到了 8288 k層。這讓它成為了人類歷史上第一個能以 5Ma 以找到飛行器的殘骸，只在一年后發(fā)現(xiàn)了一塊碳化

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文與火箭推進(jìn)器相結(jié)合的辦法讓飛機(jī)從跑道起飛沖出太空再返回降落的重視，然而由于設(shè)計(jì)要求超出了當(dāng)時(shí)的科技水平，而被迫中止。SA、美國國防部和英德兩國航天局充實(shí)這一概念，并提出“國家空經(jīng)過十年的籌劃和研發(fā)，該計(jì)劃同樣被終止，原因還是科技水平無索失敗并沒有澆滅人們的熱情，只是轉(zhuǎn)為更加審慎的集中研究。 NASP 計(jì)劃取消后，順應(yīng) NASA 新提出的“更好、更快、更廉價(jià)”而生。2004 年 11 月，在各方的不懈努力下，X-43A 以超燃沖壓發(fā)以 10Ma 的速度持續(xù)飛行了 10 秒。這短短的 10 秒鐘創(chuàng)造了航空工
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V212;V412

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