大型客机维修成本优化研究

在设计初期通过加强可靠性设计与维修性设计降低大型客机直接维修成本(DMC),是提高大型客机经济性的有效途径。本文建立了基于可靠性设计参数和维修性设计参数的大型客机维修成本模型,采用协同优化方法对可靠性和维修性设计参数进行协同优化,寻求降低维修成本的满意设计参数。通过对维修成本模型中的设计参数的优化,给出了协同优化方法进行复杂的大型客机维修成本设计优化的一般思路。并用大型客机起落架系统的直接维修成本优化算例验证了协同优化算法解决大型客机维修成本优化问题的有效性。     

遗传算法在飞行冲突解脱中的应用分析

国内外的专家和学者研究过多种方法用于飞行冲突解脱及解脱成本最小化问题,本文主要简介了基于遗传算法对2架飞机的飞行冲突的解脱模型,并在实际应用中对原来的优化过程进行了修改和完善,以某大型客机巡航参数为例,计算了优化后的飞行成本,结果表明:重新改进后的优化轨迹能够进一步降低飞行成本。     

垂直导航优化轨迹算法概述

本文首先叙述垂直剖面内优化飞行轨迹的一般计算方法,从确定飞行运动方程、选择控制变量、建立成本函数到变分法优化运算。然后以目前运输机和某些客机机载飞行(性能)管理计算机的软件为例(由DELCO公司开发,首先应用于C-130、C-135、C-141运输机,并在此基础上发展到用于DC-9-80客机上),说明一种简化的计算方法、轨迹综合。特别说明了性能优化运算POA软件如何制订出飞行计划表格,及在实时飞行中的数据更新和制导飞行。     

基于成本指数的飞机垂直剖面优化研究

基于成本指数的垂直剖面优化以飞行成本最优为目标,计算各飞行阶段最优速度和最佳高度。分析了经济模式下最优速度和最佳高度的计算原理,给出了由飞行管理系统进行垂直剖面优化的实现途径,并简要介绍了多重限制在计算中的考虑。     

民用支线飞机的使用成本分析

介绍了民用支线飞机使用成本的分类、使用成本的分析方法和应用、客机和货机分析方法的差异以及讨论了年利用率和标准飞行剖面等参数对使用成本的影响。     

大型客机航电系统综合集成关键技术综述

面对未来航空运输系统的需求,为了进一步提升大型客机安全性和空域运行效能,在系统综合控制、相关方信息共享、空地协同决策与管理、所需通导监视性能、基于航迹运行等方面对大型客机航电系统提出了新的需求,结合现代综合化航电系统的技术发展特点,总结了先进的航电系统架构、主要的功能特征、安全性设计流程等方面的内容。根据国产大型客机综合化航电系统研制和集成工作的工程实践,结合国内相关院所的研究成果,分析了航电系统综合集成、驾驶舱显示与控制、综合模块化航电、飞行管理、无线电导航、综合监视、机载数据链、大气惯导与机载信息等领域的技术现状、发展趋势和关键技术。并对下一代大型客机航电系统的应用需求、技术特征、研究方向等方面进行了展望。     

基于粒子群优化算法的飞行成本最优轨迹优化

以某大型民用飞机为例,应用了以飞行成本最优为目标的性能指标,同时运用最优控制理论,推导出飞机纵向飞行过程（爬升-巡航-下降）的优化方程,使用粒子群算法进行全局寻优,并通过Matlab进行了仿真,实现了以最优成本为目标的轨迹优化。仿真结果表明：用粒子群算法进行全局寻优,寻优效率较高,考虑时间成本后的轨迹,与节油轨迹相比,空速有所增加,耗油量也有所增加,但飞行时间大大缩短,为航空公司降低运营成本提供帮助。     

翼身融合布局客机总体参数分析与优化

在翼身融合布局客机总体设计阶段，为评估设计方案的总体性能，建立了翼身融合布局客机总体参数综合分析与优化平台，该平台以翼身融合布局客机的几何参数为输入，完成动力、几何、重量、气动、性能和经济性等模块分析，并以此为基础建立优化设计模型。为快速评估设计方案的性能及优化设计效果，动力分析模块采用了部件级分析模型，重量分析模块采用半经验估算方法，气动分析模块采用面元法结合工程估算方法，性能分析模块采用简化运动学方法，优化模型采用可并行计算的子集模拟优化算法。以某555座级翼身融合布局客机方案为例，应用开发的分析与优化平台，完成了总体参数分析，结果表明分析模型合理。在此方案的基础上，以客机的外形参数和发动机海平面最大推力为设计变量，分别建立了以最大起飞重量最小为目标的单目标优化，以及同时以直接使用成本和进场速度最小为目标的多目标优化，单目标优化结果最大起飞重量降低了约7.17%，多目标优化结果表明直接使用成本降低8.77%的同时进场速度会增加3.32%。     

基于成本的民用飞机可靠性与安全性一体化设计

民用飞机的直接使用费用与飞机的设计方案及设计参数直接相关,是民用飞机经济性设计中考虑的主要因素。可靠性和安全性是民用飞机产品的固有属性,是保障飞机使用安全的前提条件,其参数化设计被视为制约飞机效费比的重要因素。为提高民用飞机经济性在民航市场中的竞争力,在初始设计阶段,以系统工程的观点,综合考虑可靠性、安全性和成本之间的联系,提出基于成本的可靠性与安全性一体化设计思想,建立以可靠性、安全性最优为目标,飞机成本、飞机各性能参数为约束的优化模型;提出基于成本的民用飞机可靠性与安全性一体化设计与验证流程,并通过案例进行验证。本文所提设计策略可为我国新一代大型民用客机研制提供技术支撑。     

大型客机机载系统技术发展趋势

B787和A380均采用了模块化综合航空电子技术、先进的功能系统和飞行控制系统等诸多新技术.这些飞机所采用的机载系统的技术水平代表了当今世界大型民用飞机机载系统技术的先进水平. 随着人们对民用飞机的飞行品质、安全性、舒适性和经济性要求的不断提高,民用飞机制造商将大量的新技术和新系统用于飞机制造中以满足民用飞机发展的需求,其中机载设备占有重要地位. 机载系统技术的先进性是体现大型飞机先进性的重要标志,其功能和性能直接关系到大型客机的飞行安全性和经济性,甚至关系到大型客机研制的成败.     

FMS巡航阶段的垂直轨迹预测算法及应用

飞机的飞行过程涉及多个垂直飞行阶段,巡航阶段占了绝大部分的飞行时间、飞行距离及燃油消耗,研究飞行管理系统（FMS）巡航阶段的垂直轨迹预测算法,对于提升飞行的经济性、舒适性、安全性是非常重要和必要的。为了满足不同类型飞机之间巡航阶段垂直轨迹预测算法的通用性,提高垂直轨迹预测的精确度和可信度,提出一种适用于巡航阶段的垂直轨迹预测算法。首先,通过计算巡航阶段的速度剖面,构建预测过程中更加符合实际的大气模型;然后基于第一性原理（第一法则）的飞机模型计算所需的巡航燃油流量数据,通过设计的巡航阶段垂直轨迹预测算法逻辑,给出巡航阶段预测的垂直轨迹;最后通过地面仿真试验和空中试飞验证算法的有效性与准确性。结果表明：本文提出的基于第一性原理飞机模型的FMS 巡航阶段垂直轨迹预测算法能够预测飞机的巡航轨迹,且预测精度误差低于1%。     

基于工程经验和层次分析的民机试飞周期影响因素分析及可行性建议

试飞取证是民机研制的重要环节,也是当前国内民机研制亟需补全的短板,过长的试飞周期将给民机研制成本带来极大压力,过度推迟的取证交付计划将会给民机产品的市场竞争力带来不利影响。基于当前国内民机研制经验,总结民机试飞的类型和特点,对比分析已有国内外民机试飞周期数据,结合国内民机实际试飞过程和工程经验,识别出影响当前阶段国内民机试飞周期的主要因素,并基于层次分析法和实际试飞实施案例经验搭建了民机试飞周期影响因素评价分析模型,对各层级影响因素进行了定量分析,得出减少试飞科目可有效减少试飞周期的结论,并就优先级较高的具体影响因素提出了优化完善建议或可行性方案,给出了民机研发试飞管控建议和取得型号检查核准书(type inspection authorization,简称TIA)前试飞科目选取建议,供后续民机研制参考使用。     

涵道比对大型客机经济性和环保性的影响

为了综合评估配装发动机的涵道比对客机的经济性和环保性的影响，建立了一套包括动力、几何、气动、质量、性能、经济性、噪声、排放分析模型的多学科分析流程.以典型宽体客机为应用算例，分析了不同涵道比（8~14）发动机对宽体客机经济性和环保指标的影响.综合分析结果表明:增大发动机涵道比有利于降低客机噪声和起降循环氮氧化合物污染物的排放；而发动机涵道比为11左右时，客机的现金使用成本最低，航线氮氧化合物污染物排放量最少.      

Multi-objective optimization of aircraft design for emission and cost reductions

Pollutant gases emitted from the civil jet are doing more and more harm to the environ- ment with the rapid development of the global commercial aviation transport. Low environmental impact has become a new requirement for aircraft design. In this paper, estimation method for emis- sion in aircraft conceptual design stage is improved based on the International Civil Aviation Orga- nization （ICAO） aircraft engine emissions databank and the polynomial curve fitting methods. The greenhouse gas emission （CO2 equivalent） per seat per kilometer is proposed to measure the emis- sions. An approximate sensitive analysis and a multi-objective optimization of aircraft design for tradeoff between greenhouse effect and direct operating cost （DOC） are performed with five geom- etry variables of wing configuration and two flight operational parameters. The results indicate that reducing the cruise altitude and Mach number may result in a decrease of the greenhouse effect but an increase of DOC. And the two flight operational parameters have more effects on the emissions than the wing configuration. The Pareto-optimal front shows that a decrease of 29.8% in DOC is attained at the expense of an increase of 10.8% in greenhouse gases.     

用最大值原理求某无人机的最优上升轨迹

为改进某无人机飞行性能，应用最大值原理求解无人机在垂直平面内的最优上升轨迹，推导了无人机最经济爬升所满足的极值方程；并用此方程和最快爬升极值方程这两类目标函数求解了某无人机的最优上升轨迹，计算结果表明，经优化后的爬升轨迹可以节省燃油，延长无人机的续航时间或快速爬升到预定的终点高度具有较好的性能收益。     

民用飞机驾驶舱门抵御穿透要求适航符合性评估方法

民用飞机驾驶舱门系统安装在飞机舱内，用于阻隔驾驶舱和客舱，除供机组人员正常进出驾驶舱外，必须具备防弹及防侵入功能，防止非机组人员抢夺飞机控制权，为机组成员提供安全保护。从驾驶舱门系统抵御穿透适航条款解读入手，对适航审定要求进行研究解读，提出一种民用飞机驾驶舱门抵御穿透试验方法，给出子弹选择、危险弹道确认、枪击点筛选、试验件构型准备等试验实施细节和要求，并以某型民用飞机驾驶舱门系统研发以及抵御穿透适航审定为基础对其进行验证。结果表明：本文提出的驾驶舱门抵御穿透试验方法有效，满足条款符合性，能够为飞机驾驶舱门设计研发以及适航符合性分析验证和相关条款的适航审定工作提供参考。     

New reference trajectory optimization algorithm for a flight management system inspired in beam search

With the objective of reducing the flight cost and the amount of polluting emissions released in the atmosphere, a new optimization algorithm considering the climb, cruise and descent phases is presented for the reference vertical flight trajectory. The selection of the reference vertical navigation speeds and altitudes was solved as a discrete combinatory problem by means of a graphtree passing through nodes using the beam search optimization technique. To achieve a compromise between the execution time and the algorithm's ability to find the global optimal solution, a heuristic methodology introducing a parameter called ‘‘optimism coefficient was used in order to estimate the trajectory's flight cost at every node. The optimal trajectory cost obtained with the developed algorithm was compared with the cost of the optimal trajectory provided by a commercial flight management system(FMS). The global optimal solution was validated against an exhaustive search algorithm(ESA), other than the proposed algorithm. The developed algorithm takes into account weather effects, step climbs during cruise and air traffic management constraints such as constant altitude segments, constant cruise Mach, and a pre-defined reference lateral navigation route. The aircraft fuel burn was computed using a numerical performance model which was created and validated using flight test experimental data.     

民用飞机直接维修成本分配模型研究

降低民用飞机直接维修成本是提高飞机经济性、增强市场竞争力的重要途径。以民用飞机研制阶段在很大程度上决定其维修成本的高低为背景,在分析相关文献研究成果的基础上,构建可反映民用飞机成本特性的设计参数结构层次图,基于 TOPSIS-灰色关联法计算类似机型的相对相似度,进行民用飞机直接维修成本分配;将类似机型典型系统直接维修成...     

民机飞行管理系统建模与仿真实现

飞行管理系统的建模与仿真在民机飞行模拟器的研制中具有重要意义。研究了飞行管理计算机系统(FMCS)的建模。FMCS的功能通过飞行管理计算机(FMC)和控制显示组件(CDU)实现。基于Visual C 编译环境开发了CDU操作界面,可进行数据输入与飞机状态监控。建立了FMC的导航数据库和性能数据库,规划了飞机水平飞行轨迹,完成了侧向飞行控制。最后基于飞行手册给出的飞行剖面数据设计了次优垂直轨迹。仿真结果表明,水平轨迹规划算法切实有效。