系统工程与电子技术

作者：岳彩红, 唐胜景, 郭杰, 王肖, 张浩强

单位：1. 北京理工大学宇航学院, 北京 100081；2. 中国运载火箭技术研究院战术武器事业部, 北京 100076；3. 中国北方工业有限公司, 北京 100053

关键词：高超声速飞行器,变形飞行器,轨迹优化,Gauss伪谱法,稀疏性

基金：国家自然科学基金(11572036)

针对高超声速变形飞行器再入轨迹优化问题, 研究了一种基于改进高斯伪谱法(Gauss pseudospectral method, GPM)的快速优化方法。首先，针对一种采用伸缩式机翼的高超声速变形飞行器, 建立了将展长变形量扩展成为控制变量的再入轨迹优化模型。其次, 采用GPM将轨迹优化问题转化为非线性规划(nonlinear programming, NLP)问题, 并基于NLP偏导数的稀疏性推导目标函数梯度和约束Jacobian矩阵的高效计算方法。最后, 优化求解了变形飞行器的最大横向航程、再入可达区、最大终端速度和最小飞行时间。仿真结果表明, 推导的梯度计算方法可有效提高优化求解效率, 变形飞行器相对于固定外形飞行器的性能更加优越, 最大横向航程、可达区覆盖范围、最大终端速度和最小飞行时间等指标均有显著提升。

来源：2021年第8期

《系统工程与电子技术》期刊编辑部

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