空天再入飞行器最优过渡段轨道设计方法研究

郭付明 高晓光 端军红

西北工业大学电子信息学院，西安710129



空天再入飞行器最优过渡段轨道设计方法研究

郭付明 高晓光 端军红

西北工业大学电子信息学院，西安710129

针对空天再入飞行器在再入角和再入点位置给定条件下的过渡段轨道设计问题，提出了一种最优过渡段轨道的设计方法。首先，在制动点给定的条件下，由制动脉冲最大限制求得初始航迹角的区间范围，然后详细推导了由给定再入角解析计算初始航迹角的公式，进而可由初始航迹角计算所需的离轨制动脉冲和转移时间。最后用一维搜索策略对转移时间最短和燃料消耗最小的最优制动点位置进行了迭代求解。仿真表明，该算法简单易行，具有很强的实时性，对于空天再入飞行器再入时最优过渡轨道的设计具有较高的工程应用价值。

过渡段轨道设计；离轨制动脉冲；再入角；最优制动位置

近年来，由于空间远程快速运输系统和全球快速精确打击等的需求，各类能够往返于地球表面和空间轨道之间的空天飞行器成为各国的研究热点。其中具有代表性的是美国研制的X-37B轨道试验飞行器[1]，它不仅可用于空间运输和空间试验，而且在侦查监视与预警、全球快速精确打击等军事应用方面具有重大潜力。此外，这类飞行器还有美国猎鹰计划中的通用航空飞行器(CAV)、空间作战飞行器(SOV)以及可重复使用运载器(RLV)等。

空天再入飞行器的返回过程可分为原轨道运行段、过渡段和大气内再入飞行段[2]。……