一种基于倾侧角可用性的再入走廊最优规划方法

摘要

一种基于倾侧角可用性的再入走廊最优规划方法，首先确定初始再入角取值范围和确定倾侧角区域，并选择倾侧角剖面；然后选择飞行器的纵向航程、横向航程区间，划分初始再入角输入区间；计算飞行器到达每一个终端时的纵向航程偏差和横向航程偏差，完成所有初始再入角输入区间和所有终端区间的考核，确定初始再入走廊；最后增加组合的摄动偏差，更新再入走廊，并得到机动性评估结果；将评估结果最小的再入角作为轨道控制瞄准再入角，对飞行器轨道进行控制。根据本方法设计再入走廊解决了跳跃式再入飞行器使用传统方法可能导致的终端状态不可达和瞄准点非最优的问题，有助于减轻再入制导律的设计压力，可以给出快速评估结果以确保任务设计可靠准确。

主权项

一种基于倾侧角可用性的再入走廊最优规划方法，其特征在于步骤如下：(1)确定初始再入角在高能量再入时的取值范围，所述初始再入角在高能量再入时取值范围为：‑4°～‑7°，所述高能量再入指初始再入速度大于9km/s；(2)确定倾侧角区域；(3)在步骤(2)中确定的倾侧角允许区域内选择倾侧角剖面，即建立倾侧角与时间或者单位能量的函数关系，所述函数形式包括常值、分段常值、线性‑常值；(4)选择飞行器到达终端时所需的纵向航程、横向航程区间，所述飞行器到达终端时的纵向航程区间包含待考核的纵向航程区间，飞行器到达终端时的横向航程区间包含待考核的横向航程区间，以固定间隔将纵向航程区间划分为n个区域，以固定间隔将横向航程区间划分为m个区间，形成n×m个终端区间，所述固定间隔大于等于预先设定的终端纵向精度和横向精度，所述终端是指飞行器到达某一预设高度时的状态或者飞行器的速度低于某一预设值时的状态；(5)以固定间隔将步骤(1)中确定的初始再入角取值范围划分为t个输入区间，所述固定间隔小于等于0.2°；(6)从步骤(5)中的t个输入区间中的任一输入区间中选取一个数值作为初始再入角，以步骤(4)n×m个终端约束区间中的每一个区间作为一个目标，使用六自由度再入动力学和简易制导方法对飞行器的终端状态进行仿真确认，得到飞行器在飞行过程中的轴向过载，进一步获得飞行器到达每一个终端时距离目标中心点的纵向航程偏差和横向航程偏差，进入步骤(7)；(7)若步骤(6)中获得的纵向航程偏差或横向航程偏差超过预先设定的阈值，或者再入过程中飞行器的轴向过载超过预先设定的阈值，则标记当前终端区域为不可达；否则标记当前区域可达；(8)重复步骤(6)～步骤(7)，直至遍历步骤(5)中的t个区间，完成所有初始再入角输入区间和所有终端区间的考核；(9)根据步骤(8)得到的考核结果，得到各个初始再入角对应的纵程区间可达数据和横程区间可达数据，将满足预先设定阈值的纵程区间可达数据和横程区间可达数据对应的初始再入角区间作为初始再入走廊；(10)在六自由度再入动力学中增加组合的摄动偏差，重复步骤(6)～步骤(9)，更新再入走廊，并得到机动性评估结果；所述摄动包括阻力系数Cd、升阻比Cl和大气密度ρ；(11)对步骤(10)确定的再入走廊，以固定间隔将再入走廊中的初始再入角区间共划分为p个考核区间，对每一个考核区间选取一个初始再入角，并对选取的每一个初始再入角，针对不同的摄动源，分别计算纵向航程、横向航程和轴向过载峰值各自对摄动的敏感度，得到表格形式的统计数据；(12)对步骤(11)获得的结果进行统计，利用加权统计的方法对步骤(11)确定的每一个初始再入角进行评估，得到评估结果，将评估结果最小的初始再入角作为轨道控制瞄准再入角，对飞行器轨道进行控制。