[发明专利]一种用于高超声速巡航飞行器的返航飞行能量管理方法

权利要求书

1.一种用于高超声速巡航飞行器的返航飞行能量管理方法，包括：

S1.将巡航飞行器巡航结束时刻至进场着陆入口点的能量管理飞行过程分为初始能量管理阶段和末端能量管理阶段；

S2.在所述初始能量管理阶段，采用多次左右往复的S转弯飞行，消耗所述巡航飞行器的多余能量；

在所述初始能量管理阶段，采用多次左右往复的S转弯飞行时，通过固定大小的滚转角进行S转弯飞行；

在S转弯飞行期间包含方向相反的两次开环滚转角转弯飞行，其中，第一次开环滚转根据当前所述巡航飞行器的侧向位置确定滚转方向，通过当前航向位置计算滚转时间；当第一次开环滚转结束后，进行等值反向的第二次开环滚转，直至航向角与标称航向角相同；其可表示为：

t_γ＝|K_t1-K_t2x|

式中，γ_c为第一次开环滚转角转弯飞行的滚转角指令，γ_s为S转弯的开环滚转角大小数值，x、z分别为飞行器当前的航向与侧向位置坐标，t_γ为第一次开环滚转时长指令，K_t1和K_t2为滚转时长制导参数；

S3.直至多余能量消耗完成后，控制所述巡航飞行器处于基准航向并进入末端能量管理阶段；

S4.在所述末端能量管理阶段，控制所述巡航飞行器的待飞距离用于进一步消耗所述巡航飞行器的能量，以及校正所述巡航飞行器在初始能量管理阶段累计的侧向位置偏差，引导所述巡航飞行器到达预定的进场着陆入口点。

2.根据权利要求1所述的返航飞行能量管理方法，其特征在于，步骤S2中，在所述初始能量管理阶段，开始S转弯飞行的初始转弯方向按照所述巡航飞行器当前的侧向位置进行判定，以用于控制所述巡航飞行器围绕基准航向进行转弯飞行；

在所述初始能量管理阶段，纵向制导采用高度跟踪制导，横向制导采用S转弯制导。

3.根据权利要求2所述的返航飞行能量管理方法，其特征在于，步骤S4中，在所述末端能量管理阶段，将所述巡航飞行器的飞行轨迹划分为五个阶段，其分别为：第一直线段、转弯捕获段、第二直线段、航向校准段、进场前飞段；其中，所述巡航飞行器在所述第一直线段的初始航向与所述巡航飞行器在所述进场前飞段的进场航向之间是具有夹角的。

4.根据权利要求3所述的返航飞行能量管理方法，其特征在于，步骤S4中，控制所述巡航飞行器的待飞距离用于进一步消耗所述巡航飞行器的能量的步骤中，若所述巡航飞行器的能量过剩，则通过同步加长所述第一直线段和所述第二直线段的长度而增加待飞距离，消耗过剩能量；

若所述巡航飞行器的能量不足，则通过同步减小所述第一直线段和所述第二直线段的长度而缩减待飞距离，弥补能量的不足；其中，所述第二直线段的长度最小可达到零。

5.根据权利要求4所述的返航飞行能量管理方法，其特征在于，所述巡航飞行器在所述第一直线段和所述第二直线段飞行时，均采用直线航迹跟踪控制模式。

6.根据权利要求5所述的返航飞行能量管理方法，其特征在于，

所述转弯捕获段用于控制所述巡航飞行器的转弯飞向和捕获，呈与所述第一直线段和所述第二直线段相切的航向校准圆；

所述航向校准段用于控制所述巡航飞行器航向校准，呈与所述第二直线和所述进场前飞段相切的航向校准圆；

所述进场前飞段用于控制所述巡航飞行器进一步校准航向，以对准跑道的中心线，使飞行状态满足无动力进场着陆的要求。

7.根据权利要求6所述的返航飞行能量管理方法，其特征在于，

所述巡航飞行器在所述转弯捕获段飞行时，采用圆弧航迹跟踪控制模式，以及跟踪制导在线生成的转弯捕获圆；

所述巡航飞行器在所述航向校准段飞行时，横侧向制导采用圆弧航迹跟踪控制模式，用于跟踪航向校准圆；

所述巡航飞行器在进场前飞段飞行时，采用直线段航迹控制模式，用于跟踪跑道中心线。