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可重复使用飞行器末端能量管理段轨迹与制导

沃云峰  
【摘要】:本文对可重复使用飞行器末端能量管理段的轨迹和制导问题进行了探讨,主要内容有: 1.建立了航向调整段轨迹的数学模型,详细讨论了两类特殊螺旋线轨迹,给出螺旋线参数计算公式和航程计算公式。 2.根据螺旋线的几何性质,推导出航迹终端约束与航迹始端约束之间的关系式,根据这个关系式,提出一种动态生成航向调整圆锥的方法,应用此方法,在某些条件下可以替代S形转弯机动。 3.讨论了具有高度误差时的航向调整段轨迹重构问题,给出了轨迹重构的求解公式。 4.根据航向调整段轨迹的数学描述,推导出了沿此轨迹飞行的速度变化规律,并给出了侧向平面内的制导规律。 5.比较分析了两种捕获段水平面轨迹:切线轨迹和弧线轨迹。分别给出了两种轨迹的数学模型以及航程计算公式。同时讨论了捕获段两种纵向平面内轨迹的设计方法:(1)高度为航程的函数;(2)高度自由。对高度自由的情况,给出一种制导律以导引飞行器做沉浮运动以消耗能量,使飞行器能满足终端能量一航程约束。 6.给出了着陆预备段侧向平面内制导律和S形转弯的航程计算方法。 7.进行了三自由度数值仿真,验证了轨迹设计方案和制导律的可行性。 8.初步讨论了航天飞机发射异常需要滑行返回时的飞行过程。


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