高超聲速飛行器周期巡航軌跡的設(shè)計(jì)和優(yōu)化.pdf

1、高超聲速飛行器具有飛行速度快、反應(yīng)時(shí)間短、突防能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)論在軍事還是民用領(lǐng)域，都占據(jù)著越來(lái)越重要的地位。為了確保高超聲速飛行器在巡航段完成長(zhǎng)遠(yuǎn)距離的飛行任務(wù)，本文針對(duì)高超聲速飛行器動(dòng)力學(xué)模型，設(shè)計(jì)巡航段周期軌跡的優(yōu)化和跟蹤方案。相比于穩(wěn)態(tài)巡航軌跡，周期巡航方案具有燃料更省、設(shè)計(jì)靈活、形式多樣等優(yōu)勢(shì)。
　　首先基于任務(wù)背景和巡航要求，選擇高超聲速飛行器乘波體外形作為研究對(duì)象，采用外形參數(shù)化建模方法，提取飛行器的幾何外形特征，建

2、立飛行器的氣動(dòng)力模型、俯仰力矩模型和發(fā)動(dòng)機(jī)推力模型，得到完整的高超聲速飛行器縱向動(dòng)力學(xué)方程，仿真對(duì)比分析兩套模型的氣動(dòng)特性，得出符合周期巡航軌跡的總體參數(shù)特征。
　　接著研究高超聲速飛行器巡航軌跡的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。分別描述和設(shè)計(jì)穩(wěn)態(tài)巡航軌跡和周期巡航軌跡，將軌跡優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求解約束條件下的最優(yōu)控制問(wèn)題，采用高斯偽譜法（GPM）和序列二次規(guī)劃（SQP）算法進(jìn)行優(yōu)化求解。兩種模型仿真結(jié)果體現(xiàn)出周期軌跡方案的優(yōu)越性，并進(jìn)一步從巡航高度、