临近空间飞行器是现在许多国家研究的热点,各国都在积极开展临近空间飞行器技术的研究。相对目前的航天飞机、飞机和运载火箭,临近空间飞行器具有运输费用低、可快速到达和可重复使用等优点。临近空间飞行器代表了未来航空航天运输技术的发展,世界各航天发达国家和地区都在进行临近空间飞行器的相关技术储备。要成功研制临近空间飞行器,需要解决很多科学技术难题,其中临近空间飞行器飞行轨道的规划是其中一个很关键的难题,它为临近空间飞行器技术可行性提供重要的参考,为设计提供重要的性能参数,在总体设计中占有很重要的地位。本文对临近空间飞行器的轨道进行了优化研究,其主要内容有:第一,建立了临近空间飞行器相应的数学模型,包括基础算法模型,重力、大气等环境模型,超燃冲压发动机模型,飞行器质量模型,飞行器的动力学模型等。第二,重点介绍了跳跃轨道优化的数值算法,研究了如何将最优控制问题转化为参数优化问题,并根据本文所要优化的目标的特性,设计出遗传模拟退火混合算法用来解决本文中涉及到的优化问题。第三,在数学模型建立的基础上,利用matlab/simulink进行仿真分析。根据基本初始条件,分别分析当攻角、推力时间和速度中一个条件改变时对飞行轨道的影响。然后根据分析建立优化模型。第四,基于前面建立的优化模型,分别对飞行轨迹的单次跳跃飞行和多次跳跃飞行进行优化计算,得出燃料消耗最优的飞行轨迹,并与定常巡航飞行进行比较。