可重复使用运载器预测校正再入制导研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jueduizhi
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自从1981年哥伦比亚号航天飞机首次成功飞行以来,天地往返运输系统越来越多的受到各个航天大国的关注,可重复使用运载器属于第二代天地往返运输系统,相对于航天飞机来说,具有“重复、经济、安全”等优点。可重复使用运载器的整个飞行过程可以分为:起飞上升段、入轨段、轨道飞行段、离轨段、再入返回段。其中再入段的飞行环境最为复杂,因此再入段的精确制导对于可重复使用运载器的整个飞行过程研究有着关键的作用。本文主要对可重复使用运载器的再入段制导进行了深入研究。制导律的设计采用预测校正制导的方法。主要包括以下几个方面:首先,根据运载器在飞行过程中的受力情况,建立可重复使用运载器再入段的数学模型,分析可重复使用运载器的质心运动。通过对再入过程的研究,得到各个阶段受到的约束条件,并对这些约束条件进行综合,计算出再入走廊,也就是满足所有约束条件的可飞行区域。接着,根据运载器再入的特点把再入段制导律的设计分为两部分,初始下降段和拟平衡滑翔段。由于再入点的高度和速度都非常大,空气稀薄,气动力很小,因此运载器不能满足约束条件,再入点没有在再入走廊内,就定义初始下降段是从再入点开始到飞行至进入再入走廊内部的某一点结束。由于初始下降段自身的特点,这一段的制导律设计也有特殊的要求。最后,是进行拟平衡滑翔段的制导律设计。可以采取两种方法去研究,一种是纵程和横程同时计算的预测控制方法,另一种是纵程和横程分开的预测制导方法。通过比较我们得出用第二种方法可以得出更好的结果。分开计算时可以把制导律的设计过程分为纵向制导和侧向制导两部分,纵向制导通过倾侧角的大小进行控制,而侧向制导通过倾侧角的符号来控制。数字仿真结果表明,预测校正制导方法所设计的制导律满足飞行过程中的所有约束条件,并且具有很强的鲁棒性和自适应能力。
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