受多种严苛过程约束的影响和强运动耦合关系的制约,传统方法在解决滑翔飞行器目标点大范围变更、强约束复杂任务条件下的弹道生成问题时,存在由于机动能力未能充分释放而无法到达目标点的风险。针对这一问题,以充分发挥飞行器的横侧向机动能力为目标,论文基于三维剖面开展了三维飞行走廊的建模及机动能力分析、面向复杂飞行任务的三维剖面规划方法、强约束复杂任务的三维剖面弹道优化设计方法以及基于三维剖面的跟踪制导方法等相关技术问题的探讨和研究。首先,建立了基于三维剖面的飞行走廊模型,并以此为基础分别探讨了确定和不确定条件下表征飞行器机动能力的滑翔终端覆盖区域求解方法。为确保三维剖面规划的可行性,建立了以最大动压、过载以及驻点热流等典型过程约束为边界的纵、侧向飞行走廊模型和三维飞行走廊模型,并分析了走廊模型中关键参数的影响特性。利用建立的三维飞行走廊模型,提出了一种侧向优先的三维剖面覆盖区域计算方法。进一步,通过对实际飞行过程中典型飞行器本体与飞行环境不确定性因素的建模和影响特性分析,研究给出了一种求解不确定性因素对覆盖区域影响的快速估算方法。其次,针对复杂飞行任务下滑翔弹道规划问题,提出了一种基于分层策略的三维剖面规划方法。为了获得满足任务需求的滑翔弹道,首先建立了三维剖面的弹道规划模型,详细阐述了滑翔段弹道规划的数学描述、三维剖面弹道规划的可行性以及三维剖面弹道规划的策略。其次,针对典型任务研究了一种基于需要航程的三维剖面规划方法。对于考虑航路点和禁飞区约束的复杂飞行任务,提出了一种优先满足侧向机动任务需求的三维剖面规划方法。基于分平面策略,在规划满足航路点或禁飞区约束的侧向剖面后,再迭代纵向剖面产生需要的三维剖面。最后,设计了一种比例跟踪器并对前述方法进行仿真验证。进一步,针对强约束复杂飞行任务的滑翔弹道优化设计问题,分别研究了基于序列二次规划方法(SQP)的三维剖面优化设计方法和基于高斯伪谱法的三维剖面弹道优化设计方法。为确保设计弹道沿参考高度剖面飞行,提出了一种基于准平衡滑翔修正条件的三维剖面规划方法,并给出了相应的滑翔终端覆盖区域。在此基础上,利用SQP对离散化的侧向剖面进行优化计算,使生成的弹道同时满足高度剖面约束和禁飞区等复杂飞行任务的要求。针对有限航程大吸热模拟的弹道设计问题,通过建立增广吸热量的归一化运动模型,基于三维剖面弹道规划思想探索了一种基于高斯伪谱法的热试验模拟弹道优化设计方法。最后,针对实际飞行中存在扰动时的弹道跟踪问题,提出了一种基于三维剖面在线更新的跟踪制导方法。为了更好聚焦于三维剖面在线更新策略的研究,首先针对典型任务,设计了一种参数化的初始三维剖面快速生成器。其次,为确保受扰动后标准轨迹仍满足任务要求,提出了一种基于横程控制的三维剖面在线更新策略,结合剖面跟踪器和标准轨迹跟踪器形成了基于标准剖面和标准轨迹的三维跟踪制导方法。最后,利用通用滑翔飞行器模型(CAV-H)进行仿真实验,并对比分析了两种方法的制导性能。论文深入探讨了三维剖面弹道规划与制导方法的必要性和可行性,丰富和拓展了基于三维剖面的弹道规划思想和方法。论文的研究工作对促进滑翔飞行器机动能力的提高,尤其是对以大范围横侧向机动飞行任务为主的标准剖面弹道规划与制导方法具有一定的理论意义和应用价值。