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毕业设计-飞行器再入走廊设计与分析，共45页，15503字，附外文翻译、答辩PPT
摘要
航天飞行器从大气层外返回地球时，初始再入时本身就具有很高的速度，且再入过程中其巨大的势能还要转化为动能。这种情况下若不对飞行器的飞行状态进行控制，使其飞行状态约束在热防护结构、飞行器的过载和动压所允许的条件下，则飞行器很可能难以安全返回。飞行器再入过程中要满足的热流、动压、过载和拟平衡滑翔条件约束共同限制了再入轨迹的可行范围，将再入轨迹限制在一个特定的区域内，即形成所谓的再入走廊。再入走廊能够非常直观地勾画出满足飞行约束条件的上下边界，可以清楚的看出由飞行约束数学模型转化得到的飞行走廊边界图形，它对开展再入轨迹优化与制导律设计具有非常重要的意义。
本文介绍了再入飞行器再入大气环境，建立运动方程和坐标系。建立了再入飞行器的运动学模型。分析了再入过程中可能遇到的问题。完成再入走廊的设计并分析了其影响因素。
关键字: 飞行器, 再入轨迹, 约束, 再入走廊

ABSTRACT
Shuttle back to earth from the planet's atmosphere, the initial and trendy itself has the very high speed, and then into the process of its huge potential energy into kinetic energy. This case if no aircraft flight control, make its flight state constraints in the thermal protection structure, aircraft overload and allowed by the dynamic pressure condition, the aircraft is likely to be less safe return. Aircraft to meet in the process of reentry heat flow, dynamic pressure, overload and quasi equilibrium glide conditions to limit the feasible range of reentry trajectory, limit reentry trajectory in a specific area, which formed the so-called reentry corridor. Reentry corridor can fly sketched out very intuitive to satisfy constraints of upper and lower boundary, can see clearly by the mathematical model for the restriction of flight corridor border images, it for reentry trajectory optimization and design of guidance law has very important significance.
This paper introduces the reentry spacecraft reentry atmosphere environment, motion equation and the coordinate system is established. The establishment of a reentry vehicle kinematic model. Analyzes the possible problems in the process of reentry. Complete the design of the reentry corridor and its influence factors were analyzed.
KEY WORDS: vehicle, reentry trajectory, constraints, the corridor

目录
摘要 III
ABSTRACT IV
第1章 绪论 1
1.1研究背景与意义 1
1.2 再入式飞行器的发展概况 2
1.3本文主要研究内容 3
第2章 飞行器再入环境及坐标系 4
2.1引言 4
2.2大气飞行环境 4
2.3飞行器再入运动学方程 7
2.3.1 坐标系统及坐标变换 7
2.3.2 再入大气环境及运动方程 10
2.4 本章小结 18
第3章 飞行器再入约束及仿真 19
3.1引言 19
3.2 再入约束条件 19
3.2.1 过载约束 19
3.2.2 热流约束 19
3.2.3 动压约束 20
3.2.4 滑翔段约束 20
3.3控制变量的设置 21
3.3.1 攻角剖面的设置 21
3.3.2 气动模型 22
3.4 再入走廊的形成和分析 23
3.5 本章小结 29
第4章 全文总结 31
参考文献 31
致 谢 34
毕业设计小结 35

本文主要研究内容
1．综述再入飞行器的发展历史和研究背景。
2．建立高超声速飞行器再入时的运动方程；分析飞行器再入时可能会遇到的问题与轨迹设计的难点。分析与探讨飞行器的再入过程中都受到哪些约束。
3．生成满足各种约束的再入走廊并分析影响再入走廊形成的因素； 并对其约束基于MATLAB 仿真平台进行仿真，完成飞行器再入走廊的设计。

指导思想和目的要求
航天飞行器从大气层外返回地球时，初始再入时本身就具有很高的速度，且再入过程中其巨大的势能还要转化为动能。这种情况下若不对飞行器的飞行状态进行控制，使其飞行状态约束在热防护结构、飞行器的过载和动压所允许的条件下，则飞行器很可能难以安全返回。飞行器再入过程中要满足的热流、动压、过载和拟平衡滑翔条件约束共同限制了再入轨迹的可行范围，将再入轨迹限制在一个特定的区域内，即形成所谓的再入走廊。
再入走廊能够非常直观地勾画出满足飞行约束条件的上下边界，可以清楚的看出由飞行约束数学模型转化得到的飞行走廊边界图形，它对开展再入轨迹优化与制导律设计具有非常重要的意义。
飞行器再入走廊设计与分析的主要目的和要求是：
(1) 建立再入飞行约束的数学模型，重点对热流、过载和动压三类约束进行数学描述；
(2) 推导拟平衡滑翔条件的数学模型；
(3) 讨论再入走廊剖面描述方式，将热流、过载、动压三类约束数学模型和拟平衡滑翔条件转换成再入走廊边界的形式，分析上下边界性质；
(4) 对再入走廊范围进行分析，给出各种约束值与气动参数发生变化时对再入走廊造成的影响。
三、主要技术指标
确定再入走廊应充分考虑以下因素：
(1) 飞行器再入时气动加热对热防护系统的影响；
(2) 过载对飞行器结构的影响；
(3) 动压对飞行器控制系统和侧向稳定性的影响；
(4) 飞行器再入时有充分的机动能力以满足控制系统的要求。
再入走廊的边界由上述四个因素对应的驻点热流、过载、动压和拟平衡滑翔条件构成。飞行器再入走廊要根据各类条件约束具体值和给定飞行器气动参数进行设计与分析。