第1章 緒論
1.1 高超聲速飛行器
1.1.1 再入飛行器
1.1.2 載人飛船
1.1.3 可重復使用運載器及相關技術驗證機
1.1.4 吸氣式高超聲速飛行器
1.2 高超聲速飛行器概念/初步設計中的制導與控制技術
1.2.1 制導與控制技術在高超聲速飛行器概念/初步設計階段的主要任務
1.2.2 GNC在高超聲速飛行器概念/初步設計階段的設計流程
1.2.3 控制集成設計環(huán)境
1.3 高超聲速飛行器制導與控制技術面臨的挑戰(zhàn)
1.4 本書的編寫特點和內容安排
1.4.1 本書的編寫特點
1.4.2 本書的內容安排
參考文獻
第2章 高超聲速飛行器運動方程
2.1 預備知識
2.1.1 矢量與分量列陣
2.1.2 坐標變換
2.2 坐標系及運動變量定義
2.2.1 坐標系定義
2.2.2 坐標系的轉換
2.2.3 歐拉角的定義
2.2.4 蘇式坐標系與歐美坐標系
2.3 高超聲速飛行器剛體六自由度運動方程組的建立
2.3.1 高超聲速飛行器質心運動動力學方程的一般形式
2.3.2 飛行器旋轉運動的動力學方程
2.3.3 高超聲速飛行器的運動學方程
2.3.4 其他補充方程
2.4 運動方程組的簡化
2.4.1 基于制導系統設計的模型簡化
2.4.2 基于控制系統設計的模型簡化
2.5 彈性體高超聲速飛行器運動方程組的建立
2.4.1 非慣性耦合彈性體運動方程
2.4.2 慣性耦合彈性體運動方程
2.4.3 縱向平面耦合動力學方程推導
參考文獻
第3章 高超聲速飛行器建模
3.1 高超聲速飛行器建模技術綜述
3.1.1 飛行器參數化幾何外形建模方法
3.1.2 高超聲速氣動力工程預測方法
3.1.3 高超聲速氣動熱工程預測方法
3.1.4 超燃沖壓發(fā)動機建模方法
3.2 飛行器參數化幾何外形建模
3.2.1 相關坐標系
3.2.2 機體幾何外形建模
3.2.3 發(fā)動機罩設計
3.2.4 機翼及氣動控制舵面設計
3.2.5 參數化幾何外形建模結果
3.2.6 飛行器網格生成
3.2.7 與基于CAD方法的比較
3.3 高超聲速氣動力的工程預測
3.3.1 計算面元及撞擊角
3.3.2 壓力系數計算
3.3.3 高超聲速無粘流氣動力計算
3.3.4 摩擦阻力計算
3.3.5 基于CFD的氣動模型修正
3.4 高超聲速氣動熱的工程預測
3.4.1 高溫空氣物性
3.4.2 邊界層外緣氣流參數計算
3.4.3 參考溫度法
3.4.4 氣動加熱與熱輻射
3.4.5 熱流密度計算
3.5 超燃沖壓發(fā)動機建模
3.4.1 沖壓發(fā)動機概述
3.4.2 沖壓發(fā)動機原理及性能指標
3.4.3 超燃沖壓發(fā)動機推力產生機理
3.4.4 超燃沖壓發(fā)動機各段流場的理論計算方法
3.6 計算實例
3.6.1 翼身組合體
3.6.2 乘波體
參考文獻
第4章 大氣與地球模型
4.1 大氣模型
4.1.1 大氣模型發(fā)展簡介
4.1.2 常用大氣模型介紹
4.1.3 典型大氣模型
4.1.4 密度擾動模型
4.1.5 風場擾動模型
4.2 地球模型
4.2.1 地球引力
4.2.2 圓球形模型
4.2.3 旋轉對稱模型
4.2.4 Clairaut橢球模型
參考文獻
第5章 高超聲速飛行器軌跡優(yōu)化
5.1 高超聲速飛行器軌跡優(yōu)化概述
5.2 高超聲速飛行器制導模型
5.2.1 通用航空器
5.2.2 機動再入飛行器
5.2.3 X33升力體飛行器
5.2.4 航天飛機
5.2.5 阿波羅
5.2.6 乘員探索飛行器
5.2.7 通用乘波體飛行器
5.2.8 運載器
5.3 軌跡優(yōu)化的數值方法
5.3.1 間接法
5.3.2 直接法
5.3.3 其他方法
5.4 數值優(yōu)化方法
5.4.1 非線性規(guī)劃問題求解方法
5.4.2 智能優(yōu)化方法
5.5 高超聲速飛行器軌跡優(yōu)化實例
5.4.1 基于間接法的AHV上升段軌跡優(yōu)化
5.4.2 基于偽譜法的再入大航程軌跡優(yōu)化
參考文獻
第6章 高超聲速飛行器制導律設計
6.1 高超聲速飛行器制導方法概述
6.1.1 制導律發(fā)展綜述
6.1.2 制導律設計的關鍵點
6.1.3 制導律實際運行經驗
6.2 基于阻力加速度的標稱軌跡制導
6.2.1 航天飛機制導
6.2.2 衍生的阻力加速度制導
6.2.3 基于反饋線性化的標稱軌跡跟蹤律
6.3 預測校正制導
6.3.1 預測校正制導基本原理
6.3.2 軌跡預測模型
6.3.3 校正策略
6.3.4 側向制導律
6.4 混合制導
6.4.1 阿波羅飛船再入制導
6.4.2 PredGuid再入制導律
6.4.3 NPC再入制導律
參考文獻
第7章 高超聲速飛行器控制律設計
7.1 高超聲速飛行器控制律研究綜述
7.1.1 高超聲速飛行器控制模型
7.1.2 吸氣式高超聲速飛行器巡航控制
7.1.3 無動力高超聲速飛行器再入控制
7.2 高超聲速飛行器控制模型
7.2.1 錐體加速器模型
7.2.2 機身/推進/結構耦合乘波體模型
7.3 典型控制方法
7.3.1 LQR控制
7.3.2 滑模控制
7.3.3 自適應控制
7.3.4 反饋線性化控制
7.3.5 神經網絡控制
7.3.6 魯棒控制
7.3.7 軌跡線性化控制
7.4 吸氣式高超聲速飛行器巡航段控制實例
7.4.1 X43A巡航控制
7.4.2 錐體加速器巡航控制
7.4.3 考慮彈性的乘波體巡航控制
7.5 高超聲速飛行器再入段控制實例
7.4.1 HORUS再入控制
7.4.2 X33再入控制
7.5.3 X38再入控制
參考文獻
第8章 高超聲速飛行器制導與控制系統評估
8.1 美國國家航空航天局制導律評估項目分析
8.1.1 AG&C制導律評估項目
8.1.2 CEV制導律評估工作項目
8.2 高超聲速飛行器飛行任務設計
8.2.1 飛行器任務設計需求
8.2.2 高超聲速飛行器運行邊界
8.2.3 再入飛行攻角設計
8.3 蒙特卡洛評估方法在制導與控制系統評估中的應用
8.3.1 蒙特卡洛評估方法
8.3.2 辨識重要不確定參數
8.4 航空航天飛行器仿真評估工程軟件
8.4.1 美國國家航空航天局相關軟件平臺分析
8.4.2 軟件需求分析
8.4.3 ASES軟件關鍵技術
8.4.4 ASES軟件介紹
參考文獻