亚轨道飞行器初期返回段轨迹设计研究

针对亚轨道飞行器初期返回段不确定性导致末端落点散布范围较大、从而无法满足TAEM段窗口的问题,提出一种基于轨迹数据库的轨迹设计方案。给出纵向质点动力学方程,研究不确定性和约束条件对轨迹设计的要求;在充分考虑飞行器飞行能力的前提下,根据SLV进入初期返回段时的状态规划速度-迎角剖面,同时分析不确定性对轨迹设计结果的影响;通过将不确定性重新组合进行轨迹数据库设计。综合仿真表明:采用该方法进行轨迹设计不仅可以满足动压和过载等过程约束以及终端约束,并且对不确定性具有良好的适应能力,具备一定的实用价值。

亚轨道飞行器返回段动力学虚拟样机设计

为进行亚轨道飞行器返回段飞行仿真实验,详细划分返回段动力学虚拟样机层次结构,建立虚拟样机各子系统数学模型,并以此为基础在VPM(Virtual Prototype and Modeling)仿真平台上实现亚轨道飞行器返回段的动力学虚拟样机设计.使用现有的亚轨道飞行器总体方案在该虚拟样机系统上完成虚拟实验,仿真结果表明,该虚拟样机系统设计合理,可以为今后的亚轨道飞行器研制工作提供一定的技术支持.

组合动力运载器返回段轨迹设计建模研究

为克服当前已有升力式航天器再入模型的不足,建立适应于下面级组合动力运载器的返回段轨迹设计模型,对下面级组合动力运载器返回段轨迹特点和设计难点进行了分析,并针对此类飞行器返回过程中初始状态散布大、返回过程需进行机动转弯和冲压模态动力巡航、各阶段轨迹设计要求各异的问题,在转弯段以运载器速度为积分变量,通过引入方位-视线角偏差标志转弯终点,能够有效处理组合动力运载器返回过程各类约束。该模型计算结果符合组合动力运载器返回段轨迹特点和任务需要,能够满足此类运载器返回段轨迹设计要求。

可重复使用运载火箭返回段低温流体行为特性

可重复使用运载火箭在返回段复杂干扰作用下,贮箱内低温推进剂与高温气枕剧烈掺混,造成贮箱压力下降、推进剂温度升高等问题。针对垂直起降(VTVL)运载火箭返回段推进剂掺混及重定位过程开展研究,首次建立了液氧掺混后行为特性仿真模型并通过加速落塔试验进行验证,研究垂直起降运载火箭返回段复杂干扰作用下低温流体行为特性,获得推进剂形态、贮箱压力、推进剂温度及蒸发量等变化规律,为推进剂管理系统及增补压方案设计提供支撑。

一种亚轨道飞行器再入段组合导航方法

针对亚轨道飞行器再入飞行段的环境特性,设计了由INS、GPS、CNS组成的容错型组合导航系统,该系统能根据不同飞行阶段选择相应的传感器组合方案,将处于运行状态且无故障的子系统信息自动地实现最优融合。仿真结果表明,所设计系统具有良好的容错性,并达到了较高的导航精度。

亚轨道飞行器返场技术研究

为了判断亚轨道飞行器能否从最高点无动力返回到着陆场,设计一种制导参数迭代算法。针对亚轨道初期返回段高度高、大气密度低、无法规划高度和动压剖面、无法根据初始返回点的能量状态判断飞行器航程能力的特点,分析调整迎角指令对初期返回段航程和高度的影响以及调整HAC位置和切换进场方式对返回段待飞距离的影响,参照能量管理段判断方法,设计迭代算法,将飞行器返回着陆场问题转化为通过迭代算法,寻找到一组制导参数满足返场要求。仿真验证表明,不同的初始返回条件,迭代算法均可以验证飞行器能否返回着陆场。