一种天地往返飞行器全轨迹的优化方法技术

本发明专利技术涉及一种天地往返飞行器全轨迹的优化方法，包括：S1.基于第一模型参数信息建立飞行器巡航轨迹段的单目标优化模型；S2.基于第二模型参数信息建立飞行器剩余轨迹段的多目标优化模型；S3.基于飞行器参数信息建立所述飞行器的飞行器模型；S4.基于所述飞行器模型并采用单目标优化算法对所述单目标优化模型进行求解，并获取第一优化结果；S5.基于所述飞行器模型和所述第一优化结果，并采用多目标优化算法对所述多目标优化模型进行求解，并获取第二优化结果；S6.汇总所述第一优化结果和第二优化结果生成优化解集库，根据所述解集库生成所述飞行器的最优飞行轨迹方案。

A Method for Optimizing the Full Trajectory of Space-Earth Roundtrip Vehicle

The present invention relates to a method for optimizing the whole trajectory of a space-to-Earth shuttle vehicle, including: S1. Establishing a single-objective optimization model for the cruise trajectory section of an aircraft based on the first model parameter information; S2. Establishing a multi-objective optimization model for the remaining trajectory section of an aircraft based on the second model parameter information; S3. Establishing the aircraft model of the aircraft based on the aircraft parameter information; and S4. Based on the said flight. The vehicle model is solved by a single objective optimization algorithm and the first optimization result is obtained; S5. Based on the aircraft model and the first optimization result, the multi-objective optimization algorithm is used to solve the multi-objective optimization model and obtain the second optimization result; S6. The first optimization result and the second optimization result are summarized. The decomposition library generates the optimal flight path scheme of the aircraft according to the decomposition library.

【技术实现步骤摘要】
一种天地往返飞行器全轨迹的优化方法
本专利技术涉及一种天地往返飞行器全轨迹的优化方法，尤其涉及一种高超声速天地往返飞行器全轨迹的优化方法。
技术介绍
随着超燃冲压发动机技术的兴起和发展，高超声速的巡航飞行器逐渐进入科研人员的研究视线。其推进效率相比于传统火箭得到大幅提高，可在20km以上的高度进行马赫数大于5的高超声速巡航飞行，并返回地面的规定机场进行着陆。这种类型的高超声速巡航飞行器，具有发动机效率高、巡航速度更快、可重复使用等优势，在未来的空基发射入轨领域具有很好的发展前景。对于高超声速巡航飞行器，其整个飞行轨迹可划分为上升段、巡航段和下降段等多个飞行阶段。各飞行阶段均包含了众多不同类型的约束条件，且飞行器的状态不尽相同，发动机、气动与轨迹的耦合效应较为明显。在飞行器的整个飞行轨迹中，上升段和下降段分别以巡航飞行状态作为终端飞行状态约束和飞行状态初值，来进行各自轨迹的优化。因此，巡航飞行状态对全轨迹的影响十分直接和重要。目前已有对飞行器飞行轨迹优化的方法大都事先人为确定了一个固定的巡航高度、马赫数等巡航飞行状态，这很大程度的限制了整个飞行轨迹的优化设计空间。专利
技术实现思路
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【技术保护点】
1.一种天地往返飞行器全轨迹的优化方法，包括：S1.基于第一模型参数信息建立飞行器巡航轨迹段的单目标优化模型；S2.基于第二模型参数信息建立飞行器剩余轨迹段的多目标优化模型；S3.基于飞行器参数信息建立所述飞行器的飞行器模型；S4.基于所述飞行器模型并采用单目标优化算法对所述单目标优化模型进行求解，并获取第一优化结果；S5.基于所述飞行器模型和所述第一优化结果，并采用多目标优化算法对所述多目标优化模型进行求解，并获取第二优化结果；S6.汇总所述第一优化结果和第二优化结果生成优化解集库，根据所述解集库生成所述飞行器的最优飞行轨迹方案。

【技术特征摘要】
1.一种天地往返飞行器全轨迹的优化方法，包括：S1.基于第一模型参数信息建立飞行器巡航轨迹段的单目标优化模型；S2.基于第二模型参数信息建立飞行器剩余轨迹段的多目标优化模型；S3.基于飞行器参数信息建立所述飞行器的飞行器模型；S4.基于所述飞行器模型并采用单目标优化算法对所述单目标优化模型进行求解，并获取第一优化结果；S5.基于所述飞行器模型和所述第一优化结果，并采用多目标优化算法对所述多目标优化模型进行求解，并获取第二优化结果；S6.汇总所述第一优化结果和第二优化结果生成优化解集库，根据所述解集库生成所述飞行器的最优飞行轨迹方案。2.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述第一模型参数信息包括第一优化目标、第一设计变量和第一约束条件；所述第一优化目标包括巡航时间tcr、巡航高度hcr和巡航马赫数Macr；所述第一设计变量包括巡航初始时刻的高度h0cr、巡航初始时刻的马赫数Ma0cr和巡航期间的飞行攻角αcr；所述第一约束条件包括巡航马赫数Macr约束、巡航航迹倾斜角γcr约束、动压qd约束和驻点热流Qs峰值约束。3.根据权利要求2所述的优化方法，其特征在于，所述巡航马赫数Macr约束和所述巡航航迹倾斜角γcr约束满足：其中，为最大巡航马赫数，为最小巡航马赫数，为最大巡航航迹倾斜角，为最小巡航航迹倾斜角；所述动压qd约束满足：其中，为动压上边界；所述驻点热流Qs峰值约束满足：其中，Qsm为驻点热流Qs的峰值，为驻点热流Qs的峰值上边界。4.根据权利要求2所述的优化方法，其特征在于，所述第二模型参数信息包括第二优化目标、第二设计变量和第二约束条件；所述第二优化目标包括驻点热流Qs和轨迹振荡Δγsum，其中，其中，tf为所述飞行器全轨迹的总飞行时间；所述第二设计变量包括爬升滑行段飞行攻角αcg和返回段飞行攻角αrt；所述第二约束条件包括动压qd约束、过载nload约束、驻点热流Qs峰值约束、爬升滑行段终端飞行状态约束和进场着陆初始飞行状态约束。5.根据权利要求4所述的优化方法，其特征在于，所述动压qd约束满足：其中，为动压上边界；所述过载nload约束满足：其中，为过载上边界；所述驻点热流Qs峰值约束满足：其中，Qsm为驻点热流Qs的峰值，为驻点热流Qs的峰值上边界；所述爬升滑行段终端飞行状态约束满足：其中，hfcg为所述飞行器爬升滑行段结束时的高度，Mafcg为所述飞行器爬升滑行段结束时...

【专利技术属性】
技术研发人员：王开强，张柏楠，侯砚泽，陈冲，
申请(专利权)人：北京空间技术研制试验中心，
类型：发明
国别省市：北京,11