天基再入飞行器全程机动制导方法研究

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天基再入飞行器具有响应速度快、机动范围大、突防能力强、打击精度高等特点,能够从太空再入返回着陆,或者对敌方重要地面目标实施精确打击。天基再入飞行器的飞行过程历经离轨段(包括制动火箭发动机工作的制动段和无动力滑翔飞行段)与再入打击段(包括再入段、末制导段和有效载荷打击段)。本文重点研究了具有对地打击能力的再入飞行器的全程机动制导问题。在轨运行的天基再入飞行器首先需借助制动火箭发动机脱离原运行轨道并到达合适的再入点。针对飞行器的有限推力离轨制导问题,本文研究了一种按制动速度关机的闭环实时制导方法。首先给出了采用普适变量求解高斯问题的具体算法和飞行器在当前状态下为满足再入条件所需的速度增量的牛顿迭代算法。基于上述理论,得到了按制动速度关机的有限推力离轨制导的具体算法流程,并给出了两种考虑摄动的修正制导方案。飞行器在再入飞行过程中,面临着严峻的热流、动压、过载以及测控和突防等问题,为确保作战任务的顺利完成,再入段制导至关重要。本文基于阻力加速度-能量剖面设计了一种新的自主再入制导方法,此方法能够很好地满足所有约束要求,并具有较高的精度和适应性;同时给出了避开禁飞区和经过中途点的制导策略,提高了飞行器的机动突防制导能力。为了获得最佳的毁伤效果,往往希望有效载荷能够以接近垂直下落的姿态命中目标。本文研究了考虑弹道倾角约束的下压段轨迹规划技术,给出了一种带攻击角度约束的自适应末制导律,仿真结果表明其不仅具有较高的制导精度,而且能够较好的满足释放分离点对弹道倾角、抛撒高度的约束要求。通过对有限推力离轨制导技术、考虑禁飞区和中途点的再入制导以及带落角约束的末制导技术的研究,本文给出了天基再入飞行器的全程机动制导方案,在天基再入飞行器总体方案的确定及关键技术的研发方面具有一定的参考价值。
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