本文跟踪高超声速飞行器的研究进展,结合工程背景需求,对高超声速飞行器的研究情况、助推段轨迹优化方法和制导方法进行了研究。针对高超声速飞行器的发展特点,重点调研分析了美军发展的吸气式高超声速巡航飞行器和助推-滑翔高超声速飞行器,并对相关助推段轨迹优化与制导技术的研究现状进行了总结分析。高超声速飞行器一般经历助推、爬升、巡航与俯冲四个阶段,其中助推段作为第一个环节,在结束时刻需要严格满足助推-爬升的转级窗口,本文将重点对该段相关问题进行研究。首先忽略地球自转和扁率的影响,建立了位置坐标系下的飞行器的动力学模型。然后对高超声速飞行器助推段飞行轨迹优化方法进行了研究。序列二次规划方法是一种研究较为深入的轨迹优化方法,但是该方法对初值敏感,且对复杂优化问题的适应性较差。为此本文提出了基于正交试验设计的初值猜测方法,利用该方法可以为序列二次规划方法提供一个可靠的初值。同时,由于飞行器实际飞行中需要考虑过载、动压和控制等约束,本文结合以上约束对正交试验+序列二次规划方法进行了仿真验证,结果表明该方法的适用性。上述优化方法对问题的处理比较复杂,不便于工程使用。为此,本文对基于人工记忆方法的高超声速飞行器助推段的飞行轨迹优化方法进行了研究。该方法根据人类记忆原理来构造具有全局收敛性条件的方法,对复杂函数优化问题具有很好的效果,具有一定的应用前景。由于助推段飞行高度低,外界多项干扰对飞行轨迹的影响很大,因此对该段制导技术提出了很高要求。为了给出适合高超声速飞行器助推段的制导方法,首先详细分析了目前已有的相关飞行器的制导方法。由于目前传统的制导方法应用于高超声速飞行器助推段还存在一定困难,为此本文研究了基于反馈线性化的制导方法,该方法是标称轨迹制导方法中的一种,对参考轨迹的跟踪效果较好,仿真结果验证了该方法的适用性。