一种考虑二次拉升的组合动力飞行器轨迹快速规划方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑二次拉升的组合动力飞行器轨迹快速规划方法，该方法包括：组合动力飞行器沿上升段轨迹飞行，进入巡航段；在巡航段等速等高巡航过程中，判断到任务目标改变，提取任务目标中的约束条件；根据组合动力飞行器的剩余燃料给出多组燃料分配方式，并估算各组燃料分配方式下的节点状态量，得到对应的二次拉升轨迹；根据约束条件筛选最优燃料分配方式，确定对应的二次拉升轨迹；根据最优燃料分配方式和对应的二次拉升轨迹执行二次拉升，加速结束后进入着陆阶段。通过使用本发明专利技术，可以在动力段末端进行拉升，满足飞行任务改变的需求。本发明专利技术作为一种考虑二次拉升的组合动力飞行器轨迹快速规划方法，可广泛应用于飞行器轨迹规划领域。器轨迹规划领域。器轨迹规划领域。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑二次拉升的组合动力飞行器轨迹快速规划方法


[0001]本专利技术涉及飞行器轨迹规划领域，尤其涉及一种考虑二次拉升的组合动力飞行器轨迹快速规划方法。

技术介绍

[0002]火箭基组合循环(Rocket
‑
BasedCombinedCycle,RBCC)飞行器是现阶段实现经济、快速、可重复的航天运输系统的途径之一。RBCC的主要工作模态包含冲压模态和火箭模态。其中冲压模态为吸气式发动机，其工作性能和飞行器状态耦合，难以给出精确的数学模型。同时对飞行状态、控制量提出了更严格的约束。这使得组合动力飞行器轨迹规划问题更加复杂，传统的轨迹规划方法(间接法、打靶法、伪谱法等)的初值猜测更加困难，导致轨迹规划效率下降。目前多级组合动力飞行器任务轨迹设计多为水平起飞或由火箭发射，加速达到分离条件后与上面级分离，之后进行巡航和着陆。但现阶段飞行任务更加多样化、灵活化，飞行过程中增加过程目标、终端任务点改变等是现有的轨迹设计难以解决的问题。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种考虑二次拉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑二次拉升的组合动力飞行器轨迹快速规划方法，其特征在于，包括以下步骤：组合动力飞行器沿上升段轨迹飞行，进入巡航段；在巡航段等速等高巡航过程中，判断到任务目标改变，提取任务目标中的约束条件；根据组合动力飞行器的剩余燃料给出多组燃料分配方式，并估算各组燃料分配方式下的节点状态量，得到对应的二次拉升轨迹；根据约束条件筛选最优燃料分配方式，确定对应的二次拉升轨迹；根据最优燃料分配方式和对应的二次拉升轨迹执行二次拉升，加速结束后进入着陆阶段。2.根据权利要求1所述一种考虑二次拉升的组合动力飞行器轨迹快速规划方法，其特征在于，所述根据组合动力飞行器的剩余燃料给出多组燃料分配方式，并估算各组燃料分配方式下的节点状态量，得到对应的二次拉升轨迹这一步骤，其具体包括：设定巡航段燃料Δm1和二次拉升段冲压模态燃料Δm2的分配区间；根据剩余燃料Δm和巡航段燃料Δm1和二次拉升段冲压模态燃料Δm2，确定二次拉升段火箭模态的能量Δm3，得到燃料分配方式；基于二次拉升轨迹剖面的半解析估算方法估算巡航段、二次拉升段冲压模态、二次拉升段火箭模态和再入段节点状态，得到对应的二次拉升轨迹。3.根据权利要求2所述一种考虑二次拉升的组合动力飞行器轨迹快速规划方法，其特征在于，所述基于二次拉升轨迹剖面的半解析估算方法估算巡航段、二次拉升段冲压模态、二次拉升段火箭模态和再入段节点状态，得到对应的二次拉升轨迹这一步骤，其具体包括：根据组合动力飞行器的运动模型和二次拉升段冲压模态发动机模型，求出巡航段的组合飞行器阀门、二次拉升段冲压模态的程序角、二次拉升段火箭模态的程序角和再入段的D
‑
V剖面，得到二次拉升轨迹剖面；基于二次拉升轨迹剖面，结合燃料分配方式估算巡航段的射程，估算拉升后二次拉升段冲压模态的速度及速度损失、高度和射程，估算二次拉升段火箭模态的速度及速度损失、高度和射程，估算再入段射程，得到对应的二次拉升轨迹。4.根据权利要求3所述一种考虑二次拉升的组合动力飞行器轨迹快速规划方法，其特征在于，所述巡航段的射程的估算公式表示如下：上式中，l
c
表示巡航段的射程，V1表示巡航段速度，r表示巡航段高度，t表示巡航段飞行时间，Isp表示比冲，m1表示巡航段初始质量，m2表示巡航段终端质量，g表示重力加速度，C
L/D
表示在当前攻角和速度下的升阻比，表示巡航...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鲁华，殷舒楠，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：