【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于组合动力飞行器飞行包络与轨道设计领域，具体涉及一种组合动力吸气模态飞行包络设计及轨迹优化方法。
技术介绍
1、组合动力发动机的性能与轨迹剖面耦合严重，对飞行高度、马赫数、攻角等非常敏感，不同状态下发动机性能差异较大，超出正常工作范围时，发动机可能出现超转、喘振等异常现象。在进行组合动力运载器轨迹设计时，除了要考虑传统再入飞行器面临的载荷、热流、动压、铰链力矩等多种约束条件外，还需要考虑发动机性能对飞行轨迹的限制和影响。要在面临多种约束条件下充分发挥组合动力发动机的能力，需要对组合动力飞行器的飞行包络、模态切换点、及爬升轨迹开展优化设计。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提出一种组合动力吸气模态飞行包络设计及轨迹优化方法，用于解决吸气式组合动力飞行器上升段约束多、终端窗口精度要求高的轨迹设计难题，实现组合动力发动机全程轨迹设计。
2、本专利技术提供一种组合动力吸气模态飞行包络设计及轨迹优化方法，所述优化方法，包括如下步骤：
3、获取飞行轨迹设计输入条件；
4、基于任务要求分析吸气动力发动机工作包线、飞行过载、动压飞行轨迹设计约束；
5、解算满足个约束条件的上攻角剖面αup(t)，得到飞行包络在高度-速度剖面中的上边界；
6、解算满足个约束条件的下攻角剖面αdown(t)，得到飞行包络在高度-速度剖面中的下边界；
7、在高度-速度剖面上下边界内确定飞行轨迹，即满足吸气动力飞行器轨迹多约束设计条件。
8、进一步地，所述飞行包络在高度-速度剖面中的上边界，为各飞行速度下满足最大攻角、最大攻角变化率、最小加速能力和发动机工作包线约束情况能飞行的最大高度。
9、进一步地，所述解算满足个约束条件的上攻角剖面αup(t)，得到飞行包络在高度-速度剖面中的上边界，包括如下步骤：
10、(1)基于飞行任务初始条件获取飞行状态初值；
11、(2)结合发动机允许的最大高度约束计算对应攻角αa；
12、(3)判断是否满足最小加速能力约束，得到攻角αb；
13、(4)判断是否满足攻角变化率约束，得到攻角αup；
14、(5)基于步骤(1)初始条件，依据上述步骤(2)、(3)、(4)可得到各时刻的，按照飞行器运动方程解算直至满足终端约束，即可得到飞行轨迹高度-速度包络上边界。
15、进一步地，所述飞行包络在速度-高度剖面中的下边界为在满足最大攻角、最大攻角变化率、最大动压、最大过载、最大加速能力以及发动机工作区间约束时能飞行的最小高度。
16、进一步地，所述解算满足个约束条件的下攻角剖面αdown(t)，得到飞行包络在高度-速度剖面中的下边界，包括如下步骤：
17、(1)基于飞行任务初始条件获取飞行状态初值；
18、(2)结合发动机允许的高度下边界和最大动压边界计算对应攻角αc；
19、(3)判断αc是否满足最大过载约束，得到攻角αdown；
20、(4)判断是否满足攻角变化率约束，得到攻角αdown；
21、(5)基于步骤(1)初始条件，依据上述步骤(2)、(3)、(4)可得到各时刻的αdown(t)，按照飞行器运动方程解算直至满足终端约束，即可得到飞行轨迹高度-速度包络下边界。
22、本专利技术的有益效果如下：
23、本专利技术提出的组合动力飞行器吸气模态飞行包络设计方法，可以根据上、下边界的约束求解出满足约束并使得高度最大、或最小的攻角值，进而得到最大高度和最小高度的飞行包络。
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1.根据权利要求1所述的一种组合动力吸气模态飞行包络设计及轨迹优化方法，其特征在于，所述优化方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种组合动力吸气模态飞行包络设计及轨迹优化方法，其特征在于，所述飞行包络在高度-速度剖面中的上边界，为各飞行速度下满足最大攻角、最大攻角变化率、最小加速能力和发动机工作包线约束情况能飞行的最大高度。
3.根据权利要求1或2所述的一种组合动力吸气模态飞行包络设计及轨迹优化方法，其特征在于，所述解算满足个约束条件的上攻角剖面αup(t)，得到飞行包络在高度-速度剖面中的上边界，包括如下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种组合动力吸气模态飞行包络设计及轨迹优化方法，其特征在于，所述飞行包络在速度-高度剖面中的下边界为在满足最大攻角、最大攻角变化率、最大动压、最大过载、最大加速能力以及发动机工作区间约束时能飞行的最小高度。
5.根据权利要求1或4所述的一种组合动力吸气模态飞行包络设计及轨迹优化方法，其特征在于，所述解算满足个约束条件的下攻角剖面αdown(t)，得到飞行包络在高度-速度剖面中的下边界，包括
...【技术特征摘要】
1.根据权利要求1所述的一种组合动力吸气模态飞行包络设计及轨迹优化方法，其特征在于，所述优化方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种组合动力吸气模态飞行包络设计及轨迹优化方法，其特征在于，所述飞行包络在高度-速度剖面中的上边界，为各飞行速度下满足最大攻角、最大攻角变化率、最小加速能力和发动机工作包线约束情况能飞行的最大高度。
3.根据权利要求1或2所述的一种组合动力吸气模态飞行包络设计及轨迹优化方法，其特征在于，所述解算满足个约束条件的上攻角剖面αup(t)，得到...
【专利技术属性】
技术研发人员：王宁宇，朴忠杰，郑宏涛，石铄，张静，邱丰，孟群智，荣华，李华光，丁嘉元，张雨蒙，张莽，解海鸥，张晓帆，时米清，
申请(专利权)人：中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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