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高超声速滑翔弹道纵向运动的解析解。 (英语) Zbl 1437.70040号

摘要:利用摄动理论,给出了高超声速滑翔弹道纵向运动的解析解。首先,用一个两时间尺度奇异摄动系统的外解近似下射程距离的解析解,其中解的误差小于2%。然后,利用正则摄动技术,将耦合非线性系统分解为一系列线性问题,依次求解,得到零阶解以及高度和飞行通过角的一阶修正。由于高度和通过角的一阶系统是一个线性时变系统,无法用传统的拉普拉斯变换等方法求解,因此提出了两种简化系统的方法:谱分解法(SDM)和线性变换法(LTM)。SDM假设系统是时不变的,然后使用谱分解对其进行求解。LTM在系统中引入一个小的补偿,使得系统可以通过线性变换解耦为两个独立的一阶微分方程。然后,结合这两种解的优点,提出了更精确的综合解析解。仿真结果表明,解析解与数值解吻合良好。此外,解析解的计算时间比数值解的计算速度少约两个数量级。

MSC公司:

70K60美元 力学非线性问题的一般摄动格式
2009年7月70日 哈密顿和拉格朗日力学问题的摄动理论
2005年3月37日 动力系统仿真
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Mcclinton,C.R.等人:吸气式高超音速技术视觉飞行器和发展梦想。参加:第九届国际空间飞机和高超音速系统与技术会议,诺福克,AIAA 99-4978(1999)
[2] Gao,G.,Wang,J.:吸气式高超音速飞行器模型的基于观测器的容错控制。非线性Dyn。76(1), 409-430 (2014) ·Zbl 1319.93030号 ·doi:10.1007/s11071-013-1135-x
[3] Haddad N.F.、Brown R.D.等人:第二代(200MHz)RAD750微处理器辐射评估。In:第十二届欧洲辐射和ITS对组件和系统IEEE的影响会议,塞维利亚(2011)
[4] Lu,X.,Nan,Y.:航天器的最优返回轨道设计。高级宇航员。科学。84, 1379-1386 (1993)
[5] Miele,A.,Venkataraman,P.:Minimax最优控制及其在空间滑翔机再入中的应用。最近的高级Aerosp。科学。(1985). https://doi.org/10.1007/978-1-4684-4298-4_2 ·doi:10.1007/978-14684-4298-42
[6] Lu,P.:约束高超声速飞行轨迹的分析解。J.指南。控制动态。16(5), 956-960 (1993) ·数字对象标识代码:10.2514/3.21107
[7] 赵浩:再入航天器动力学与制导。国防科技大学出版社,长沙(1997)
[8] Allen,H.J.,Eggers,A.J.J.:关于导弹以超音速进入地球大气层的运动和空气动力学加热的研究。NACA TN-4047,华盛顿(1957)
[9] 查普曼,D.R.:研究进入行星大气的近似分析方法。NACA TN-4276,华盛顿(1958)
[10] Gazley,C.:大气入口。兰德公司,P-2052(1960)
[11] Loh,W.H.T.:进入行星大气的二阶理论。J.航空公司。科学。29(10),1210-1221(1962)·Zbl 0108.40104号 ·数字对象标识代码:10.2514/8.9761
[12] Loh,W.H.T.:行星进入的一些精确解析解。AIAA J.1(4),836-842(1963)·兹比尔0117.21801 ·doi:10.2514/3.1650
[13] Zachary,R.P.,Robert,D.B.:Allen-Eggers分析弹道进入弹道解决方案的扩展和增强。J.指南。控制动态。38(3), 414-430 (2015) ·网址:10.2514/1.G000846
[14] Moseley,P.E.:《阿波罗登月指南:数学发展及其操作特征回顾》。TRW票据编号69-FMT-791,休斯顿(1969)
[15] Graves,C.A.,Harpold,J.C.:阿波罗登月经历了报告偏差规划。NASA TN D-6725(1972)
[16] Shi,Y.:跳过进入行星大气的匹配渐近解。AIAA J.9(4),736-738(1971)·doi:10.2514/3.6258
[17] Vinh,N.X.,Kuo,Z.:三维大气跳跃轨道的改进匹配渐近解。J.太空船。火箭34(4),496-502(1997)·数字对象标识代码:10.2514/2.3239
[18] Calise,A.J.,Melamed,N.:基于匹配渐近展开的气动辅助转移飞行器的最佳制导。J.指南。控制动态。18(4), 709-717 (1995) ·doi:10.2514/3.21451
[19] Ardema,M.D.:用匹配的渐近展开法求解最小爬升时间问题。美国汽车协会期刊14(7),843-850(1976)·Zbl 0338.70005号 ·数字对象标识代码:10.2514/3.7161
[20] Lacarbonara,W.,Camillacci,R.:通过渐近方法研究结构系统的非线性正规模式。国际固体结构杂志。41(20), 5565-5594 (2004) ·Zbl 1073.74032号 ·doi:10.1016/j.ijsolstr.2004.04.029
[21] Casalotti,A.,Lacarbonara,W.:通过渐近方法进行非线性减振器优化设计。In:IUTAM非线性动力学分析方法研讨会论文集(2015)
[22] Hall,C.L.,Lustri,C.J.:离散逻辑方程的多尺度和匹配渐近展开。非线性Dyn。85(2), 1345-1362 (2016) ·Zbl 1355.39006号 ·doi:10.1007/s11071-016-2764-7
[23] 塔拉伊,T.A.:HL-20人员发射系统。参加:美国航空航天局空间项目和技术会议,亚利桑那州亨茨维尔(1992年)
[24] 菲利普斯,T.H.:通用航空飞行器(CAV)模型、描述和使用滑翔。Schafer Corporation for AFRL and AFSPC,弗吉尼亚州阿灵顿(2003)
[25] Harpold,J.C.,Graves,C.A.:航天飞机进入指南。J.宇航员。科学。27(3),239-268(1978)
[26] 贝尔·R.N.:提升再入的封闭式解决方案。AFFDL-TR-65-65(1965)
[27] Vinh,N.X.,Kim,E.,Greenwood,D.:再入轨道的二阶分析解。AIAA-1993-3679(1993)。https://doi.org/10.2514/6.1993-3679
[28] Yu,W.,Chen,W.:基于分析解决方案的实时参考规划进入指导。高级空间研究55,2325-2345(2015)·doi:10.1016/j.asr.2015.02.002
[29] Yu,W.,Chen,W.:高超音速飞行器最大滑翔距离的制导方案。AIAA制导、导航和控制会议,俄勒冈州(2011年)
[30] Hu,J.,Chen,W.:高超音速再入飞行器的稳态滑翔轨迹规划方法。J.北京大学航空学院。阿童木。41(8), 1464-1475 (2015)
[31] Etkin,B.:轨道飞行中起重车辆的纵向动力学。J.航空公司。科学。28(2), 779-788 (1961) ·Zbl 0101.43303号 ·数字对象标识代码:10.2514/8.9191
[32] 温格罗夫,R.C.:超圆速度提升再入参考轨道制导研究。NASA-TR-151,华盛顿(1963年)
[33] Zhang,K.,Chen,W.:再入飞行器约束轨迹优化。参加:第17届AIAA国际空间飞机和高超音速系统与技术会议,加利福尼亚州旧金山(2011年)
[34] Ardema,M.,Rajan,N.:飞机轨迹优化中的时间尺度分离。J.指南。控制动态。8(2), 503-508 (1985) ·美国国防部:10.2514/3.19972
[35] Verhulst,F.:低速动力学的奇异摄动方法。非线性Dyn。50(4), 747-753 (2007) ·Zbl 1170.70371号 ·doi:10.1007/s11071-007-9236-z
[36] Yu,W.,Chen,W.:具有最终速度和负载系数约束的轨迹成形制导。ISA事务。56, 42-52 (2015) ·doi:10.1016/j.isatra.2014.11.017
[37] Nayfeh,A.H.:摄动方法。威利,纽约(1973)·Zbl 0265.35002号
[38] Kevorkian,J.,Cole,J.D.:应用数学中的摄动方法。施普林格,纽约(1981)·Zbl 0456.34001号 ·doi:10.1007/978-1-4757-4213-8
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