[發(fā)明專利]一種用于高超聲速巡航飛行器的返航飛行能量管理方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010889472.2 | 申請日： | 2020-08-28 |
| 公開（公告）號： | CN112009698B | 公開（公告）日： | 2021-11-23 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王開強;張伸;馮聰;劉揚;陳潤鋒;喻天聞;李少澤 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京空間技術(shù)研制試驗中心 |
| 主分類號： | B64D31/00 | 分類號： | B64D31/00;G05D1/10 |
| 代理公司： | 北京謹(jǐn)誠君睿知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11538 | 代理人： | 陸鑫;延慧 |
| 地址： | 100094 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 用于 高超 聲速 巡航 飛行器 返航 飛行 能量 管理 方法 | ||
1.一種用于高超聲速巡航飛行器的返航飛行能量管理方法，包括：
S1.將巡航飛行器巡航結(jié)束時刻至進場著陸入口點的能量管理飛行過程分為初始能量管理階段和末端能量管理階段；
S2.在所述初始能量管理階段，采用多次左右往復(fù)的S轉(zhuǎn)彎飛行，消耗所述巡航飛行器的多余能量；
在所述初始能量管理階段，采用多次左右往復(fù)的S轉(zhuǎn)彎飛行時，通過固定大小的滾轉(zhuǎn)角進行S轉(zhuǎn)彎飛行；
在S轉(zhuǎn)彎飛行期間包含方向相反的兩次開環(huán)滾轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)彎飛行，其中，第一次開環(huán)滾轉(zhuǎn)根據(jù)當(dāng)前所述巡航飛行器的側(cè)向位置確定滾轉(zhuǎn)方向，通過當(dāng)前航向位置計算滾轉(zhuǎn)時間；當(dāng)?shù)谝淮伍_環(huán)滾轉(zhuǎn)結(jié)束后，進行等值反向的第二次開環(huán)滾轉(zhuǎn)，直至航向角與標(biāo)稱航向角相同；其可表示為：
tγ＝|Kt1-Kt2x|
式中，γc為第一次開環(huán)滾轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)彎飛行的滾轉(zhuǎn)角指令，γs為S轉(zhuǎn)彎的開環(huán)滾轉(zhuǎn)角大小數(shù)值，x、z分別為飛行器當(dāng)前的航向與側(cè)向位置坐標(biāo)，tγ為第一次開環(huán)滾轉(zhuǎn)時長指令，Kt1和Kt2為滾轉(zhuǎn)時長制導(dǎo)參數(shù)；
S3.直至多余能量消耗完成后，控制所述巡航飛行器處于基準(zhǔn)航向并進入末端能量管理階段；
S4.在所述末端能量管理階段，控制所述巡航飛行器的待飛距離用于進一步消耗所述巡航飛行器的能量，以及校正所述巡航飛行器在初始能量管理階段累計的側(cè)向位置偏差，引導(dǎo)所述巡航飛行器到達預(yù)定的進場著陸入口點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的返航飛行能量管理方法，其特征在于，步驟S2中，在所述初始能量管理階段，開始S轉(zhuǎn)彎飛行的初始轉(zhuǎn)彎方向按照所述巡航飛行器當(dāng)前的側(cè)向位置進行判定，以用于控制所述巡航飛行器圍繞基準(zhǔn)航向進行轉(zhuǎn)彎飛行；
在所述初始能量管理階段，縱向制導(dǎo)采用高度跟蹤制導(dǎo)，橫向制導(dǎo)采用S轉(zhuǎn)彎制導(dǎo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的返航飛行能量管理方法，其特征在于，步驟S4中，在所述末端能量管理階段，將所述巡航飛行器的飛行軌跡劃分為五個階段，其分別為：第一直線段、轉(zhuǎn)彎捕獲段、第二直線段、航向校準(zhǔn)段、進場前飛段；其中，所述巡航飛行器在所述第一直線段的初始航向與所述巡航飛行器在所述進場前飛段的進場航向之間是具有夾角的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的返航飛行能量管理方法，其特征在于，步驟S4中，控制所述巡航飛行器的待飛距離用于進一步消耗所述巡航飛行器的能量的步驟中，若所述巡航飛行器的能量過剩，則通過同步加長所述第一直線段和所述第二直線段的長度而增加待飛距離，消耗過剩能量；
若所述巡航飛行器的能量不足，則通過同步減小所述第一直線段和所述第二直線段的長度而縮減待飛距離，彌補能量的不足；其中，所述第二直線段的長度最小可達到零。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的返航飛行能量管理方法，其特征在于，所述巡航飛行器在所述第一直線段和所述第二直線段飛行時，均采用直線航跡跟蹤控制模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的返航飛行能量管理方法，其特征在于，
所述轉(zhuǎn)彎捕獲段用于控制所述巡航飛行器的轉(zhuǎn)彎飛向和捕獲，呈與所述第一直線段和所述第二直線段相切的航向校準(zhǔn)圓；
所述航向校準(zhǔn)段用于控制所述巡航飛行器航向校準(zhǔn)，呈與所述第二直線和所述進場前飛段相切的航向校準(zhǔn)圓；
所述進場前飛段用于控制所述巡航飛行器進一步校準(zhǔn)航向，以對準(zhǔn)跑道的中心線，使飛行狀態(tài)滿足無動力進場著陸的要求。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的返航飛行能量管理方法，其特征在于，
所述巡航飛行器在所述轉(zhuǎn)彎捕獲段飛行時，采用圓弧航跡跟蹤控制模式，以及跟蹤制導(dǎo)在線生成的轉(zhuǎn)彎捕獲圓；
所述巡航飛行器在所述航向校準(zhǔn)段飛行時，橫側(cè)向制導(dǎo)采用圓弧航跡跟蹤控制模式，用于跟蹤航向校準(zhǔn)圓；
所述巡航飛行器在進場前飛段飛行時，采用直線段航跡控制模式，用于跟蹤跑道中心線。
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