基于演化搜索算法的助推器再入飛行模態分析

摘要：為解決助推器無控再入過程中姿態運動模態的預示問題,針對助推器再入姿態運動存在三通道耦合、氣動參數非線性以及大范圍運動難點,建立以經典歐拉角描述的助推器再入非線性動力學模型,采用基于演化搜索策略的改進郭濤算法解決了高階非線性方程組的多解問題,通過 Lyapunov 的第 1 種方法,得到了平衡點穩定性隨再入飛行馬赫數的變化規律。結果表明,再入過程中助推器在某一馬赫數域內將出現多個特定的飛行模態,速度域狀態空間的不同初始條件會使得助推器的姿態收斂到不同的飛行模態。研究解決了線性理論無法適用的助推器復雜無控姿態運動模態預示問題,為助推器回收方案及安控區設計提供了支撐。