摘要：本文首先将二维空间再入走廊扩展到了三维再入走廊,其中包括高度–速度–攻角(H-V-α)和阻力–速度–攻角(D-V-α)的三维再入走廊,为在线再入走廊快速获取提供了新的方法;同时基于平衡滑翔条件提出了一种满足路程约束的三维平衡滑翔空间概念即倾侧角–速度–攻角空间(σ-V-α),该三维平衡滑翔空间可以有效地将路径约束(过载、热流和动压)转换为对控制变量(攻角和倾侧角)的约束,从而大大简化再入制导律的设计;其应用在文中得到进一步的分析.最后,将自适应比例导引律与三维平衡滑翔空间相结合,并引入了空间裕度,设计了高超声速再入飞行器的制导律,并通过仿真验证了制导律的自适应性和鲁棒性.

摘要：研究了一种考虑各种弹道约束的远程滑翔式再入飞行器的三自由度轨迹快速生成方法。将再入轨迹分为初始下降段和占大部分飞行时间的拟平衡滑翔段。考虑地球旋转影响对一般的拟平衡滑翔条件加以改进,利用该条件将各种约束条件转换为控制变量约束,推导速度与航程的近似关系,从而将纵向多约束参考轨迹设计问题转化为一维空间的单参数搜索问题。基于LOR方法对纵向参考轨迹跟踪的同时,采用航向角误差走廊控制完成三自由度再入轨迹规划。仿真计算表明,本文的轨迹快速生成方法能在在一般高性能微机上耗时2~3秒生成一条航程10000km左右的满足多种约束的再入轨迹,具有应用于在线制导问题的潜力。

摘要：高超声速再入飞行器面临着严峻的气动热环境,准确预测微烧蚀过程对热防护系统的设计至关重要.由于烧蚀会改变气动外形,进而影响周围的气动热环境以及烧蚀过程本身,因此需要将烧蚀过程与流场变化进行耦合计算.文章采用基于直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法的开源程序SPARTA,对高超声速条件下的再入飞行器表面微烧蚀问题展开研究.为构建并测试通用的耦合算法,通过典型的一维烧蚀模型改进了SPARTA的动能烧蚀模型并采用烧蚀表面热平衡模型计算烧蚀速率,结合Marching Square算法的特点修改了网格节点的计算方法.针对柱体、球锥以及带有微小粗糙元的斜楔体等典型外形,文中计算了二维条件下不同气动外形的烧蚀过程并进行了详细分析.其中球锥截面烧蚀预测结果中沿驻点线的烧蚀面呈现出较快的衰退速率,并且与文献中驻点附近的结果吻合情况较好.斜楔体的烧蚀结果表明,微小粗糙元的附近存在着非常稀薄的流场区域,并且其与头部驻点区域会率先发生烧蚀,反映了再入飞行器表面的微烧蚀特征.烧蚀结果对高超声速下微烧蚀机理的研究以及热防护系统的设计具有参考意义.

摘要：针对使用碳基烧蚀防热材料的球双锥再入飞行器,构建了飞行器的热环境与烧蚀特性的数学物理模型.利用几何流线法,计算了有攻角情况下球双锥再入体的表面热流密度;基于碳基防热材料的烧蚀机理,建立了对应的烧蚀模型,构造了再入体壁面烧蚀的工程计算方法.分析了高超声速情况下球双锥再入体选用碳基防热材料的热环境和烧蚀特性.实验证明建立的算法具有很好的鲁棒性,可为再入体的防热结构设计提供理论依据.