可重复使用发射式飞行器(Reusable Launch Vehicles,RLV)是一种未来天地往返的重要工具.飞行器速度在高超音速范围,飞行在稀薄大气或没有大气的环境下.利用这种工具取代一次性发射飞行器可以大大降低飞行费用,是未来发展的重要趋势.本文对RLV飞行器进行轨迹设计,基本思想为分段研究,以简化设计过程.根据飞行器任务特点将其轨迹分为上升/中间阶段和返回阶段.并沿轨迹进行操稳性与灵敏度分析,以及制导方案的研究.上升段/中间轨迹设计将轨迹划分为六个任务段,分别加以考虑.分别为:投放后的无动力自由飞段.目的是使飞行器安全脱离载机;拉起段,使飞行的轨迹倾角由下降改为爬升;直线爬升段;无动力爬升段,发动机关机;无动力下降段,开始消耗能量为进一步返回做准备;S型转弯准备段,调整飞行器的飞行姿态和飞行轨迹,使其转向理想的终端区域,与无动力返回阶段衔接.无动力返回段轨迹设计,首先根据投放几何和飞行器性能约束确定目标轨迹,将轨迹分为四个阶段.分别为:消耗多余能量的S型转弯段;改变飞行器航向转向航向校正圆柱的过渡飞行段;航向校正圆柱段;进一步调整能量以满足终端要求的着陆前飞行段.目标轨迹设定后通过轨迹仿真,设置窗口检查对轨迹进行进一步调整.结果表明此设计方法是简捷有效的.在对轨迹进行参数灵敏度分析和沿轨迹的操稳特性分析中,灵敏度分析包括飞行终端状态参数对模型变化、投放条件、操纵参数、风场等内外扰动的灵敏度分析.稳定性分析包括静稳定性和失速/偏离判据以及模态特性分析,操纵性分析包括考虑平衡、增稳和机动性余量三方面的要求.以上工作为导航和控制设计奠定重要基础.最后在轨迹设计的基础上进行了制导方案的研究.