本文選題：重復使用運載器 + 再入制導��； 參考：《南京航空航天大學》2013年碩士論文

【摘要】：重復使用運載器再入環(huán)境復雜，在保證飛行安全的同時又要滿足飛行任務需求，這對初期再入制導提出了嚴峻挑戰(zhàn)。本文對重復使用運載器初期段再入段的標稱軌跡設計和制導律設計方法展開研究。 為了準確描述重復使用運載器初期再入段的運動狀態(tài)，給出了考慮地球自轉的球面三自由度運動模型。對重復使用運載器的氣動參數(shù)和升阻比特性進行分析，為標稱軌跡設計和制導律設計提供了依據(jù)。 本文形成了基于阻力加速度-速度剖面的初期再入標稱軌跡設計方法并給出了標稱軌跡參數(shù)的計算方法。通過分析迎角對總體約束的影響，設計了再入迎角剖面。為了保證再入安全，將總體約束轉化為阻力加速度剖面內的再入走廊，分析了再入走廊的魯棒性。根據(jù)初期再入段的機動能力和飛行任務，將標稱軌跡分為5段，在再入走廊內分段設計了標稱軌跡剖面的形狀和大小，并對氣動參數(shù)不確定下的軌跡魯棒性進行驗證。 根據(jù)初期再入段的任務要求，設計了縱橫向綜合制導方案。縱向通過控制滾轉角的大小來跟蹤標稱軌跡，橫向通過控制滾轉角的方向來控制航向偏差。采用迎角補償策略，，通過調整迎角來補償滾轉角反轉時帶來的縱向跟蹤誤差。設計了末端航程修正方案，根據(jù)待飛距離選擇航程合適的過渡段軌跡，以滿足再入航程要求。 最后，本文在Matlab/Simulink環(huán)境下建立了非線性仿真環(huán)境，在考慮氣動不確定性和存在常值風的條件下，進行初期再入段全過程飛行仿真驗證。仿真結果表明了再入制導系統(tǒng)任務管理邏輯的正確性、制導邏輯的合理性和制導系統(tǒng)的魯棒性。
[Abstract]:The reentry environment of the reusable launch vehicle is complex, which not only ensures the flight safety but also meets the mission requirements, which poses a severe challenge to the initial reentry guidance.In this paper, the nominal trajectory design and guidance law design of the initial reentry section of the reusable launch vehicle are studied.In order to accurately describe the motion state of the initial reentry phase of the reusable launch vehicle, a three degree of freedom spherical motion model considering the rotation of the earth is presented.The aerodynamic parameters and lift-to-drag ratio characteristics of the reusable launch vehicle are analyzed, which provides the basis for the nominal trajectory design and guidance law design.In this paper, the initial re-entry nominal trajectory design method based on drag acceleration velocity profile is developed and the calculation method of nominal trajectory parameters is given.The reentry angle of attack profile is designed by analyzing the influence of angle of attack on the overall constraint.In order to ensure the safety of reentry, the overall constraint is transformed into the reentry corridor in the resistance acceleration profile, and the robustness of the reentry corridor is analyzed.According to the maneuverability and mission of the initial reentry section, the nominal trajectory is divided into five sections. The shape and size of the nominal trajectory profile are designed in the reentry corridor, and the trajectory robustness under the uncertainty of aerodynamic parameters is verified.According to the mission requirements of the initial reentry section, a comprehensive longitudinal and horizontal guidance scheme is designed.Longitudinal control of roll angle to track the nominal trajectory and lateral control of the direction of roll angle to control the course deviation.The angle of attack compensation strategy is used to compensate the longitudinal tracking error when the roll angle is reversed by adjusting the angle of attack.In order to meet the requirements of reentry range, the terminal range correction scheme is designed to select the appropriate transition trajectory according to the distance to be flown.Finally, a nonlinear simulation environment is established under the Matlab/Simulink environment. Under the condition of considering the aerodynamic uncertainty and the constant wind, the flight simulation of the initial re-entry stage is carried out.The simulation results show the correctness of mission management logic, the rationality of guidance logic and the robustness of guidance system.
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：V448

【參考文獻】

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本文編號：1754470