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，具有全球快速到達且不易被攔截的特點，可以入軌后再入大氣層，可重復使用。高超聲速飛行器具有重要的軍事和民用價值。但在實際使用過程中，高超聲速飛行器會受到動壓、過載、氣動熱，甚至禁飛區(qū)等條件的約束。軌跡優(yōu)化技術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)點數(shù)目對軌跡優(yōu)化問題的影響，具有重要的現(xiàn)實意義。
　　本文首先介紹了各國高超聲速飛行器的研究進展，

2、系統(tǒng)總結(jié)了常見軌跡優(yōu)化方法的基本原理及其優(yōu)缺點。然后基于PSOPT軟件包，采用Trapezoid和Simpson配點法、Legendre和Chebyshev偽譜法共4種方法分別以燃料消耗最少為目標對GHAME高超飛行器爬升段軌跡進行了優(yōu)化設計，以下滑距離最遠為目標對GHAME的下滑段軌跡進行了優(yōu)化設計，以再入水平距離最遠為目標對CAV高超飛行器在無約束和考慮動壓、過載、氣動熱約束情況下的再入軌跡進行了優(yōu)化設計，對各種方法的結(jié)果進行了分析

3、。以Chebyshev偽譜法為例，研究了不同節(jié)點數(shù)對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爬升過程中，各種優(yōu)化方法所得目標函數(shù)差別不大，但爬升過程各有差異；在GHAME下滑過程中，各種方法的結(jié)果差距較大；在CAV再入過程中，各種方法的結(jié)果一致性很好，在考慮動壓、過載和氣動熱約束后，再入水平距離較無約束情況有所減小。節(jié)點數(shù)目對GHAME爬升軌跡優(yōu)化結(jié)果影響規(guī)律性不強，很難簡單依靠增加節(jié)點數(shù)目來改