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本書深入分析了無人飛行器梯度風動態滑翔這一特殊飛行模式，通過飛行器動力學建模、梯度風動態滑翔能量獲取機理分析、航跡優化方法、梯度風能利用策略分析、梯度風動態滑翔系統的平衡穩定性分析、梯度風動態滑翔的最優控制等，為無人飛行器利用梯度風能實現長航時和遠距離飛行提供了基本的設計思路和分析方法。
作者簡介
朱炳傑，2016年畢業于國防科技大學，獲航空宇航科學與技術專業博士學位。現任國防科技大學空天科學學院講師，主要從事無人飛行器總體設計、飛行器航跡優化與控制等方面的研究。主持國家自然科學基金、湖南省自然科學基金、航天基金等科研項目四項，發表學術論文20餘篇。
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第一章緒論 11.1 梯度風滑翔 11.1.1 無人機的應用 11.1.2梯度風滑翔的由來 21.1.3 梯度風滑翔的類型 51.2 梯度風滑翔的研究進展 111.2.1 梯度風場感知與建模 111.2.2梯度風滑翔機理與航跡優化 111.2.3 梯度風動態滑翔機的設計和飛行實驗 171.3 國內的研究 24第二章梯度風滑翔的運動機理和運動特性分析 252.1 自然界中適合梯度風動態滑翔的風場條件 252.1.1 大氣中適合梯度風動態滑翔的條件 252.2.2 風場建模 272.3 梯度風動態滑翔建模坐標系的選擇322.4 無人機的動力學建模 342.4 能量方程 362.5 梯度風動態滑翔航跡優化方法 392.6 梯度風動態滑翔中邊界問題分析 42本章小結 47第三章梯度風動態滑翔的航跡方向範圍分析 493.1 梯度風動態滑翔航跡以及能量獲取過程 493.1.1 梯度風動態滑翔航跡的特點 493.1.2 梯度風動態滑翔航跡方向角分析 513.1.3 梯度風動態滑翔航跡的分段分析 523.2 仿真分析與討論 573.2.1 優化問題的設置 573.2.2 優化問題的求解 583.3典型切入角的分析 64本章小結68第四章基於航跡設計的梯度風能利用策略分析 694.1 梯度風動態滑翔中的任務規劃 694.2 建模與分析 704.3 梯度風動態滑翔的航跡邊界約束 724.4 關於遠距離與長航時的能量計算方法 734.4.1 長航時開環模式 744.4.2 長航時閉環模式 744.4.3 遠距離開環模式 754.5 梯度風動態滑翔過程中的非線性控制問題 754.6 三種模式下梯度風動態滑翔的相關特徵 77本章小結 83第五章梯度風動態滑翔系統的平衡點 855.1 數學建模 855.2 平衡曲線方程 905.2.1 求解平衡方程905.2.2 平衡曲線的存在性 915.3 平衡上升指標判據 1035.3.1 最優升力係數 1075.3.2 最小風梯度與環境因子 1085.3.3 翼載荷 1125.4 平衡曲線和能增紡錘體 112第六章平衡曲線的穩定性與分岔 1146.1 平衡點的分岔 1146.1.1 歸一化方程 1146.1.2 平衡曲線的穩定性 1156.2 風梯度對分岔點拓撲性質的影響 1256.2.1 折曲線 1256.2.2 Hopf曲線 127本章小結 130第七章梯度風動態滑翔系統的平衡點和最優控制 1317.1 平衡點與週期最優控制1317.1.1 正則系統 1317.1.2 正則系統的平衡解 1357.1.3 頻率測試 1387.2 最優動態滑翔的數值解 146本章小結 153
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