高超声速再入飞行器可达横程分析

摘要

为使飞行器再入大气层后获得最大可达横程，采用高斯伪谱法（GPM）求解飞行器最优再入轨迹。首先给出了高超声速飞行器再入轨迹优化问题模型，在不考虑过程约束的条件下，选取横程最大为最优性能指标，攻角和倾斜角作为控制量，终端状态受到位置和速度的约束。然后采用GPM将再入轨迹优化问题离散化为非线性规划问题，选取各高斯点上的状态量和控制量作为优化参数。最后利用适合求解大型非线性规划问题的SNOPT软件包对参数最优化问题进行求解，得到再入的最优轨迹。仿真结果表明，该方法对状态初始值并不敏感，容易得到最优解，且不需要对协状态变量初值进行猜测，非常适用于轨迹优化问题的求解。