摘要：对于飞行器的研究，在各国都属于非常重要的研究领域。在我国，针对可重复使用飞行器的研究工作也在不断进行，并且通过大量的实验以及实践，对可重复使用飞行器研究现状以及优缺点进行了总结。在本文中，笔者将以飞行控制角度为出发点，对可重复飞行器导航制导控制技术在进行应用与研究过程中，各项技术的研究进展以及所面临的挑战等进行论述。并且在此基础之上，针对可重复使用飞行器导航制导技术的研究工作，进行相关建议的提出。
关键词：可重复使用飞行器；导航制导；技术；展望
1前言
人类对于天空的向往，是从古至今不曾减少的，因此在古代就有人尝试向天空进行探索。而在20世纪中叶之后，各国都进行了载人飞船以及返回式卫星的技术研究，本文所述的可重复使用的飞行器，代表有美国的哥伦比亚号，挑战者号以及发现号。所以在21世纪战，对于可重复使用飞行器的研究工作仍在进行，并且针对于相关技术的也在不断地改进优化及完善。下文中就将对可重复使用飞行器的导航制导技术相关研究工作进行深入分析并提出相关建议。
2可重复使用飞行器作用
重复使用飞行器的存在并不仅仅是用来实现人们的飞天梦，同时也承担着一些其他的作用，例如进行军事以及社会和其他任务，具体主要执行以下三种任务。
2.1执行运输任务
相比较于单次飞行器来讲可重复使用飞行器，因为能够进行循环使用，所以在进行运输过程中，其费用会大大降低。因为具有这种优势，所以在进行天地之间运输任务时，可重复使用飞行器是首要选择。在进行往返天地之间的运输任务过程中，重复使用飞行器需要在飞行过程中经历亚声速，超声速以及高超声速等多种飞行状态，从而实现跨越大气层内以及临近空间和低轨空间的任务，在这个过程中，无论是临近空间还是低轨空间的飞行都需要依靠飞行器导航制导控制系统，所以可重复使用飞行器导航制导控制技术面临着更高要求。
2.2空间机动飞行任务
在可重复使用飞行器进行应用过程中，除了能够进行往返天地运输之外，同时也可以作为空天飞行器来进行使用，执行相关任务。执行这种空间机动飞行任务对于可重复使用飞行器来讲，具有的要求更高。因为其不仅仅需要实现在大气层内的临近空间进行超高声速机动飞行，同时还需要在位于大气层外部的空间轨道作机动飞行，实现变轨机动等等其他飞行动作。
2.3空间机动平台对抗作用
可重复使用飞行器在军事领域中，所拥有的应用价值相比较于民用以及航空航天任务来讲更重要。因为在可重复使用飞行器的运行过程中，其可以作为空间机动平台，在大气层内以及大气层外存在，然后通过监控以及探测，对来自于城内以及城外的威胁因素进行分析。在此基础之上迅速实现机动部署作业，从而进行平台对抗任务。在执行这种平台对抗任务过程中，对于导航制导技术的要求是最高的，存在任何误差都会导致任务失败。
3可重复使用飞行器导航制导技术要点
3.1高精度导航技术
对于可重复使用飞行器来讲，在进行飞行过程中，其飞行作业需要经历入轨、离轨、再入返回以及能量管理和自主着陆五个阶段。在这五个阶段之内可重复使用飞行器，若想能够良好的执行各阶段的飞行任务，需要依靠精准的导航制导技术来辅助其飞行任务以及飞行过程。在长时间的飞行过程中，需要能够适应，并且能够进行长时间的较高精度导航技术支持。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在重复使用飞行器中若存在的是单一导航系统，那么对于整个飞行过程来讲，其技术支持难以达到有效作用，所以需要在可重复使用飞行器中将多种导航系统进行综合性组合运用。通过对多种导航系统进行组合应用，形成容错导航系统，比如可以将捷联惯导、太阳敏感器、星敏感器、GPS、雷达高度表等，组合在一起，形成综合导航方案。综合导航技术体系能够使可重复使用飞行器，在飞行过程中实现高动态载体下飞行，并且通过冗余容错以及补偿技术提高制导精度。
3.2多约束航迹优化技术
可重复使用飞行器在进行相关任务执行过程中，需要涉及的空间范围非常大，同时在不同的空间环境下，其速度变化也各不相同。所以在执行飞行任务过程中，可重复使用飞行器受到来自于飞行环境的影响因素以及约束因素会非常多。为了能够使可重复使用飞行器的飞行任务得到更好的执行，在进行飞行过程中需要进行航迹优化设计。可重复使用飞行器的多约束条件，在一般情况下，主要包括热约束，动压约束、过载约束以及控制量约束和终端约束，将约束条件放置在算法中，然后通过优化算法进行计算，得出能够满足各种优化条件下飞行器飞行的最优轨迹，从而确保可重复使用飞行器的可重复性能够得以实现。
3.3再入及能量管理阶段制导技术
可重复使用飞行器在执行多种任务的过程中，需要进入到大气层内部，同时在任务结束返回过程中，也需要经过大气层。所以在大气层内部环境的复杂性以及特殊性因素下，可重复使用飞行器再入段和能量管理段的制导技术非常重要。飞行器在经过再入点一直到自主着陆结束，都需要通过导航控制系统对飞行器飞行过程中的速度高度以及能量和航向进行准确的控制。而且为了确保在飞行过程中实行着陆任务时，可以满足进场着陆窗口处的相应性能要求，需要根据可重复使用飞行器在执行飞行任务中的具体任务种类以及任务要求，来进行指导工作。
3.4飞行姿态控制技术
因为在进行可重复使用飞行器过程中，相关任务的执行需要跨越很大的空间范围，而且因为飞行器的速度很快，机动性非常强，所以为了确保飞行器在飞行过程中的安全，需要对其姿态稳定性进行全面的控制。姿态稳定对于飞行器总体运行来讲具有非常重要的意义，是确保飞行安全运行的重要因素，因为在飞行过程中来自于空间环境的干扰因素以及影响因素非常多，同时又存在约束条件，所以导致飞行过程中非线性特性和耦合性非常明显。同时又要确保飞行任务的准确实现，所以要求姿态控制精度要非常高，因此可以在进行飞行姿态控制过程中，通过强耦合强不确定强鲁棒性控制系统来实现姿态稳定控制工作。
4可重复使用飞行器导航制导技术研究建议
随着可重复使用飞行器应用领域的不断扩展，在进行使用过程中，对于导航制导技术的要求越来越高，在可重复使用飞行器导航制导技术研究过程中可以从以下几个方面着手。首先，进行新型导航技术的研究。在进行与飞行任务有关的导航技术研究过程中，导航系统所面临的制约因素，需要进行新型导航技术的研究，尤其是在进行特殊飞行任务时，对于精度具有更高要求。例如定位、导航以及授时微技术和自适应导航技术，量子辅助传感等等，都属于新型导航技术。其次，则是动力学特性研究。因为在执行飞行任务过程中，无论是空间环境还是其他环境特性都非常复杂，在此环境下飞行器进行飞行任务所面临的动力学不确定性更强。再次，则是制导控制系统设计模型研究。因为需要执行不同种类的飞行任务，所以在进行具体任务的执行过程中，需要根据其任务种类来进行相应的动力学特性研究，同时在相应要求下进行制导控制系统设计。
5结束语
可重复使用飞行器，从上个世纪一直到如今都是航天领域中非常重要的研究领域，所以为了能够确保可重复使用飞行器在进行空间任务执行过程中的安全性，稳定性以及准确度，需要对其导航制导技术进行深入研究以及分析，提升多种作业环境下的导航制导技术效率以及质量。
参考文献：
[1]王国庆, 郭建国, 周军,等. 可重复使用飞行器导航制导控制技术展望[J]. 导航与控制, 2017, 16(5).
[2]王长青, 佘文学, 史晓丽,等. 空天飞行器制导控制技术展望[J]. 战术导弹技术, 2016(6):1-7.
论文作者:徐文
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/1
标签：飞行器论文; 重复使用论文; 过程中论文; 技术论文; 大气层论文; 空间论文; 环境论文; 《防护工程》2018年第35期论文;