● 摘要
随着世界上主要军事强国近年来相关项目的不断推进，高超声速飞行器有了长足的发展，相继进行了一系列入轨和再入滑翔的飞行试验，然而再入过程中极其复杂的飞行环境对制导控制系统的影响依然是完成飞行任务和保证飞行安全的最大挑战。新一代升力式滑翔再入飞行器具有更高的升阻比，更大的射程能力和机动能力，给再入制导带来了新的任务和问题，因此，需要对此类高升阻比滑翔再入飞行器的再入制导方法进行深入的研究。本文以升力式滑翔再入飞行器为研究对象，系统的研究了再入制导问题，取得了以下成果：
首先，针对制导方法研究和飞行仿真研究，分别建立了与再入制导相关的各环境因素的数学模型；明确了再入过程中的各种轨迹约束并给出了相应的再入走廊计算方法；建立了基于地球固连坐标系的质心运动方程，最终形成了完整的再入制导模型，为再入制导方法的研究奠定了坚实的基础。
然后，根据所建立的再入制导模型，从基本的动力学规律和再入轨迹的固有特征出发，提出了等效升阻比的概念并推导了其与再入滑翔射程的解析关系。以等效升阻比剖面在线解析规划为基础，充分研究了由飞行器气动能力决定的滑翔射程能力、侧向机动能力，并开发了飞行器的再入可达区域快速计算方法，为飞行器任务规划和在线制导决策提供了可靠的依据。
最后，综合了射程能力与侧向机动能力的研究结果，提出了基于等效升阻比剖面三维综合规划及在线更新的再入制导方法。等效升阻比剖面的跟踪精度严重依赖于待飞航程估计的准确程度，本文基于一种新的几乎与解析方法效率相当的轨迹快速预测，能够快速计算出同时满足纵向航程、侧向机动要求的待飞航程，在等效升阻比剖面规划及跟踪的过程中起到关键作用。此外，引入了基于准平衡滑翔条件的高度控制，实现了轨迹的平滑要求，并利用其实现了对各种轨迹约束的自适应。
通过引入各种不确定性的极端拉偏和随机组合拉偏对本文中开发的再入制导方法进行了大量数值仿真，结果表明，该方法具有极强的适应性和鲁棒性。