带推力高超声速飞行器非连续点火再入轨迹研究

摘要

带推力高超声速飞行器非连续点火助推可有效提高再入飞行器灵活性和机动性.为分析点火时刻和助推时长对飞行器再入轨迹的影响,根据发动机开关机状态,改进高斯伪谱法将非连续点火助推再入轨迹进行分段优化处理,实现不同点火时刻和助推时长的再入轨迹优化.发动机关机时,利用高斯伪谱法生成满足多约束条件的最优再入轨迹;发动机点火后,按照给定控制输入,由数值积分计算生成再入轨迹.在分段点处附加约束条件,保证飞行器状态在分段点处连续衔接.选取再入过程中A、B、C、D4个典型时刻进行发动机一次点火和二次点火,以横向航程最大为目标,设计仿真算例.研究结果表明:改进的高斯伪谱法可有效求解带推力飞行器非连续点火再入轨迹优化;在助推发动机总冲一定时,点火时刻对飞行器再入轨迹影响明显.