摘要：为了满足飞行器协同飞行任务需求,本文研究了带有时间约束的再入滑翔轨迹设计方法。首先,建立了合理假设条件下的再入滑翔运动模型,并且提出了一种再入滑翔轨迹分段方法。其次,针对不同飞行段特点及任务需求,分别设计了各段导引律。其中,重点推导了滑翔段飞行剩余时间和剩余航程的解析解,将剩余飞行时间与末制导交班点速度建立对应关系,运用解析预测-校正思想,通过在时间调整段和能量调整段调节倾侧角翻转时机和幅值,同时满足末端能量和时间约束。最后,通过理论分析与仿真校验说明了本方法的有效性及鲁棒性。

摘要：航天器近距离相对运动是当前航天领域的重要研究热点。针对圆(近圆)轨道目标航天器,综合利用C-W方程、脉冲控制和优化理论,系统地解决了航天器相对运动的轨迹设计与控制问题。从C-W方程解析解出发,给出了自然轨迹和受限轨迹的数学描述;以此为基础,考虑碰撞避免,研究了全局绕飞轨迹和局部限制轨迹的设计与控制。对于全局绕飞轨迹,研究提出了自然椭圆绕飞、自然螺旋绕飞、单脉冲"水滴"形绕飞、多脉冲圆形绕飞和多脉冲"田径场"形绕飞五种轨迹模式;对于局部限制轨迹,研究提出了自然椭圆V-bar限制轨迹、单脉冲R-bar限制轨迹和多脉冲任意方位限制轨迹三种模式。分析了每种轨迹模式的形成过程和能量消耗,给出了每种轨迹的设计参数,利用仿真算例验证了有效性。此外,对多脉冲圆形绕飞轨迹和多脉冲任意方位限制轨迹,建立了脉冲位置和脉冲时间间隔的优化模型。

摘要：针对平流层底部准零风层特点,提出一种基于风场综合利用进行长时区域驻空的新型平流层浮空器,系统采用南瓜形超压气球体制,建立系统的浮重模型、推阻模型和能源模型,利用迭代算法完成了总体方案设计。在此基础上,建立动力学模型和高度调控模型,针对我国某地风场模型,设计东西、南北方向独立控制区域驻留策略以及基于风场综合利用的协同控制区域驻留策略,通过SIMULINK模块开展区域驻留仿真,并对五种控制模式下的飞行轨迹进行对比分析。

摘要：水下滑翔机作为一种低能耗海洋探测平台,近年来受到广泛关注。随着技术日渐成熟,滑翔机应用场景持续拓展。面向水下定点探测任务,受最速降线问题中物块驱动原理启发,研究了滑翔机运动轨迹创新设计方案。在水流强度较大浅水区域,滑翔机将净浮力调为较大值,获得足够速度,快速通过该区域,保证运动精度。在水流强度较弱深水区域,滑翔机将净浮力调为较小值,同时调节可动质量块位置、减小俯仰角,获得足够水平位移。在此基础上,基于动力学模型和第二代非劣排序遗传算法开展了滑翔机控制参数优化以确定最优轨迹设计方案,优化目标是最小化滑翔机到达目标探测区域的位置误差和能耗,约束条件是位置误差和运动时长不超过许用值。以“海燕II”水下滑翔机为研究对象开展仿真研究,数值算例表明,所提出轨迹设计方案比滑翔机传统工作模式更适合水下定点探测任务。

摘要：亚轨道飞行器(SRLV)通过跟踪特定的轨迹来实现对能量的控制与管理,轨迹设计是能量管理的一项关键技术。深入研究了亚轨道飞行器能量管理段(TAEM)轨迹的设计思想、准则和流程;提出了一种基于待飞距离规划动压剖面的轨迹设计方法,通过调整航向调整段的动压剖面,保证飞行器以亚声速状态进入航向调整段,避免飞行器转弯超调;提出了采用顺风作为轨迹设计的缺省状态,保证飞行器在严重的逆风状态下仍然可以满足着陆窗口约束;通过具体算例进行仿真分析,验证了设计方法的有效性。

摘要：提出了一种水平起飞吸气式组合动力飞行器的爬升轨迹设计方法。将爬升轨迹分为起飞爬升段、等动压段和等热流段,分别考虑过载、动压、热流约束,在高度-速度剖面内给出了轨迹设计的约束边界,以及3个飞行段的爬升轨迹设计方法,并利用反馈线性化方法设计了参考轨迹的跟踪制导律。仿真结果表明,参考轨迹能够满足各种飞行约束,可准确跟踪,为吸气式组合动力飞行器主动段的爬升轨迹提供一种可行的设计方法。

摘要：针对传统热约束方式存在表征不合理的问题,通过热响应方程变换和热环境近似拟合,建立包含热响应模型的高速飞行器增广动力学模型,实现以飞行器防隔热层外壁温度和内壁温度作为热约束的目标。针对定常攻角飞行方案存在跳跃高度衰减较快的问题,提出一种高度-速度(H-V)反馈控制的轨迹设计方法,使用高度和速度信息联合调节攻角,实现大空域反复穿梭跳跃飞行,进一步降低高速飞行器防隔热层内壁温度。针对拉偏情况下内壁温度上边界不确定的问题,提出一种具有内壁温度边界线特征的标称轨迹设计方法,使用最严峻的极值拉偏条件作为输入进行设计,实现对高速飞行器防隔热层内壁温度的上边界约束。针对拉偏情况下大空域反复穿梭跳跃飞行轨迹跟踪误差较大的问题,提出一种H-V反馈跟踪的在线制导方法,通过高度和速度偏差信息分别调节倾侧角和攻角,实现对高速飞行器标称轨迹的精确跟踪并满足内壁温度上边界约束,蒙特卡罗仿真表明其具备较好的鲁棒性。

摘要：机-弹双基前视合成孔径雷达(airplane-missile bistatic forward-looking synthetic aperture radar,AMBFL-SAR)为协同作战中导弹俯冲末段全程二维高分辨成像的精确制导提供了解决方案。由于机-弹平台相差甚远的动态特性,传统单一平台近似规划方法已不再适用。针对该问题,首先分析了AMBFL构型下的二维分辨特性,得出不同弹目距处的主要矛盾;然后在二维分辨率和分辨单元面积双重指标约束下,利用发射机参数对系统分辨能力的影响规律,提出飞机飞行轨迹设计方法。该方法设计出的轨迹可有效满足成像指标要求,且利于各平台的制导控制。最后,通过仿真结果验证了该算法的有效性。

摘要：为了满足小推力航天器交会轨迹的快速性设计需求,基于形状逼近理论,设计了一种三维轨迹模型.将轨迹设计问题转换为求解傅里叶级数的系数问题,避免了轨迹运动方程非线性强、难以求解的难题,极大地提高了计算效率.考虑到推力加速度的限制,建立了加速度约束方程,并结合轨迹的运动方程,给出了傅里叶级数的求解过程.同时根据边界条件和最大推力加速度值,定性地分析了傅里叶系数的存在条件.仿真验证了该方法的正确性和可行性,并从计算效率上与高斯伪谱法进行了对比,结果表明本文的方法计算耗时仅为高斯伪谱法的0.67%.

摘要：形状逼近法是小推力轨迹设计中的一种有效方法,然而现有的方法大都假定运动轨迹为某一特定的形状,而且没有考虑推力加速度的约束限制。针对小推力轨道交会问题,提出一种基于多项式的轨迹设计方法。结合极坐标系,建立基于多项式的三自由度轨迹运动模型,将轨迹设计问题转化为求解多项式的系数问题;根据运动模型推导轨迹的动力学特性,建立约束方程,并以消耗燃料最少作为性能指标,采用序列二次规划的方法对多项式的系数进行寻优计算。该方法不仅能求解多个形状设计参数不确定性问题,而且还能满足推力加速度的约束限制。仿真验证了该方法的正确性和可用性,该方法可为任务设计初步阶段的轨迹设计和燃料消耗预估提供一定的技术参考。