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再入滑翔约束与H-V走廊设计优化

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:再入滑翔过程一般考虑三个过程约束:热流密度约束、动压约束和法向过载约束。进入滑翔段,随着飞行速度、高度的降低,此时按大升阻比攻角进行滑翔飞行。设V0为初始下降段与滑翔段分界点的速度,则攻角的变化规律为式中,αc为初始下降段攻角;αH为滑翔段攻角[10]。将滑翔段的攻角αH代入式并考虑式,可将式所示的四个过程约束转化为H-V形式如下:式可以确定再入走廊范围,即:Hmin≤H≤Hmax。

再入滑翔约束与H-V走廊设计优化

再入滑翔过程一般考虑三个过程约束:热流密度约束、动压约束和法向过载约束。为了使弹道倾角较小且变化缓慢,以实现弹道平稳下滑避免振荡,还需要增加准平衡滑翔约束[7,8],其表达式为

式中,img分别为热流密度、动压、法向过载;下标“max”表示最大值;g0为地面重力加速度;大气密度ρ的模型采用简化的指数形式,为

式中,ρ0=1.225 g/L,hs=7200 m。对超高声速飞行器,式(2)中一般取n=0.5,m=3.15,与飞行器头部半径相关的系数k=6×10-8。式(2)中的σv即为式(1)中的σ,在规划再入走廊时,一般假设其为0或者小正值[9]

对于超高声速飞行器,其再入初始阶段的速度较高,通常采用常值大攻角使飞行器快速通过高热流区域,总气动加热减小。进入滑翔段,随着飞行速度、高度的降低,此时按大升阻比攻角进行滑翔飞行。设V0为初始下降段与滑翔段分界点的速度,则攻角的变化规律为(www.xing528.com)

式中,αc为初始下降段攻角;αH为滑翔段攻角[10]

将滑翔段的攻角αH代入式(2)并考虑式(3),可将式(2)所示的四个过程约束转化为H-V形式如下:

式(5)可以确定再入走廊范围,即:Hmin≤H≤Hmax(Hmin为走廊下边界,Hmax为走廊上边界)。

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