高超聲速飛行器軌跡優(yōu)化研究.pdf

1、高超聲速飛行器的飛行速度快，飛行空域廣，具有全球快速到達(dá)且不易被攔截的特點(diǎn)，可以入軌后再入大氣層，可重復(fù)使用。高超聲速飛行器具有重要的軍事和民用價(jià)值。但在實(shí)際使用過(guò)程中，高超聲速飛行器會(huì)受到動(dòng)壓、過(guò)載、氣動(dòng)熱，甚至禁飛區(qū)等條件的約束。軌跡優(yōu)化技術(shù)可以在考慮各種約束條件下，充分發(fā)揮高超聲速飛行器的使用性能。因此，研究不同優(yōu)化方法、不同節(jié)點(diǎn)數(shù)目對(duì)軌跡優(yōu)化問(wèn)題的影響，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文首先介紹了各國(guó)高超聲速飛行器的研究進(jìn)展，

2、系統(tǒng)總結(jié)了常見(jiàn)軌跡優(yōu)化方法的基本原理及其優(yōu)缺點(diǎn)。然后基于PSOPT軟件包，采用Trapezoid和Simpson配點(diǎn)法、Legendre和Chebyshev偽譜法共4種方法分別以燃料消耗最少為目標(biāo)對(duì)GHAME高超飛行器爬升段軌跡進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，以下滑距離最遠(yuǎn)為目標(biāo)對(duì)GHAME的下滑段軌跡進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，以再入水平距離最遠(yuǎn)為目標(biāo)對(duì)CAV高超飛行器在無(wú)約束和考慮動(dòng)壓、過(guò)載、氣動(dòng)熱約束情況下的再入軌跡進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)各種方法的結(jié)果進(jìn)行了分析

3、。以Chebyshev偽譜法為例，研究了不同節(jié)點(diǎn)數(shù)對(duì)GHAME高超聲速飛行器爬升軌跡優(yōu)化結(jié)果的影響。
　　結(jié)果表明，在GHAME爬升過(guò)程中，各種優(yōu)化方法所得目標(biāo)函數(shù)差別不大，但爬升過(guò)程各有差異；在GHAME下滑過(guò)程中，各種方法的結(jié)果差距較大；在CAV再入過(guò)程中，各種方法的結(jié)果一致性很好，在考慮動(dòng)壓、過(guò)載和氣動(dòng)熱約束后，再入水平距離較無(wú)約束情況有所減小。節(jié)點(diǎn)數(shù)目對(duì)GHAME爬升軌跡優(yōu)化結(jié)果影響規(guī)律性不強(qiáng)，很難簡(jiǎn)單依靠增加節(jié)點(diǎn)數(shù)目來(lái)改