基于高斯伪谱法的吸气式高超声速飞行器爬升弹道优化研究

，，

(北京空天技术研究所，北京 100074)

0 引言

在吸气式高超声速飞行器技术研究中，弹道设计[1]在飞行器设计中占有十分重要的地位，是使吸气式高超声速飞行器具有可行性和有效性的关键。与传统的飞行器不同，吸气式高超声速飞行器具有跨大空域、跨大速度范围的飞行包线、严酷的气动热环境、复杂的气动载荷、苛刻的发动机工作条件、严重气动耦合、大气参数依赖程度高与参数的剧烈变化等特点，使其弹道设计成为总体方案中的一个重要难点。因此，研究一种能够同时考虑多种约束条件，适应广泛不确定性的方案弹道设计方法，具有十分重要的意义。

在工程应用中，传统的弹道设计方法是基于经验设计程序攻角，形成方案弹道。该方法在传统型号的研制中起着十分重要的作用，有着良好的效果。但是随着飞行任务种类的多样，飞行环境的严苛，飞行器结构的复杂，新型飞行器的设计经验不足，致使传统弹道设计方法弊端凸显。首先，在飞行走廊约束不强时，仅能完成飞行任务，无法实现飞行器最优性能；其次，在飞行走廊狭窄，约束苛刻时，在有限次数的调试中，难以找到可行的程序弹道；最后，传统的弹道设计方法需要反复多次修正，耗时长。

弹道优化思想起源于最优控制问题解决方法，一般分为两类，直接法和间接法[2-3]。间接法精度高，但是推导最优解的过程复杂繁琐，对初值估计精度要求高，且初值变量无物理意义，难以估算，使得该方法的应用受到很大限制；……