飞机穿越微下击暴流风场进场着陆运动特性

应用模糊逻辑建模与辨识的方法建立了微下击暴流模型，利用此模型对A300飞机进场着陆时穿越微下击暴流进行了模拟，分析了低空风切变模型中高度因素的影响，说明了二维模型比一维模型更为优越。结果表明，提出的建模方法能够更好地以映出飞机穿赵微下击暴流的动态特性。通过分析初始高度对飞机穿越微下击暴流动态性能的影响，得出了一些重要的结论，从而对低空风切变危害飞机安全的物理本质有了进一步的认识。     

大型飞机穿越微下击暴流风场的实时仿真(英文)

为在飞行模拟器中高逼真度地模拟在扰动风场中的飞行,研究了大型飞机在起飞着陆阶段遭遇微下击暴流风切变的实时仿真。基于涡环和Rankine复合涡原理建立了参数化三维微下击暴流模型。通过涡环倾斜和多涡环叠加方法实现了各种复杂微下击暴流风场的模拟。基于Boeing747-100飞机建模数据,系统推导了含风切变影响的六自由度动力学模型,给出了扰动风下气动模型修正的一般方法。对该机遭遇微下击暴流时实施纵向和横侧改出分别进行了控制器设计与仿真。研究结果表明,建立的三维微下击暴流模型可扩展性强,可用于模拟实际复杂风场。含风切变影响的大型飞机动力学模型合理有效。针对飞机从不同位置穿越风场,可采用不同的改出策略。整个模型可应用于飞行模拟器的实时飞行仿真。     

微下击暴流对飞行安全的影响

本文介绍了一种危害飞行安全的小尺度风暴“微下击暴流”的特点。分析了它对飞机起飞和着陆的影响。同时介绍了下击暴流的模拟技术和利用流体动力学模型进行穿越风暴着陆的数学模拟结果,揭示了飞机在微下击暴流中的运动特点。作者还对今后的研究工作提出了建议以及指出了通过地面模拟试验培养飞行员处理和应付微下击暴流这种复杂气象环境能力的必要性。     

一种简化的下击暴流工程模型

本文根据飞机设计的需要和下击暴流的物理特征,建立了一种简化的下击暴流工程模型。利用该模型进行了飞机对下击暴流响应的计算,分析比较了下击暴流中风速和风速梯度对飞机响应影响的大小。所得结论具有一般意义,可供飞机风切变响应计算分析参考.     

微下击暴流的物理模型

本文对典型微下击暴流的物理模型进行了描述。分析表明，一个完整的微下击暴流物理模型包括下冲气流、气压鼻和水平涡度环等结构。当下冲气流的底部形成多处水平涡度环时，则会导致微下击暴流群的出现。     

飞行实时仿真中的微下击暴流建模研究

在飞行模拟器研制过程中,为使飞行仿真系统能够高逼真度的模拟大气扰动对飞行的影响,需要建立各种风场模型。本文分析了微下击暴流的特征和用于飞行实时仿真中的建模需求。针对真实微下击暴流风场的特点,设计了不同强度及位置的微下击暴流,从而逼真地模拟复杂的微下击暴流风场。基于飞机与微下击暴流的相对位置关系插值计算微下击暴流产生的风场模型,使用该建模方法可重配置,能应用于变化风场中的飞行实时仿真,有助于提高模拟飞行训练效果。     

飞机运行低空气象环境仿真建模分析

低空风切变和阵风是影响飞机运行的特殊的大气环境,对飞机的安全运行造成很大的危害。阐述了风切变、阵风等影响飞机飞行安全的低空气象环境的概念,种类以及各自的特点,设计开发了一个基于Matlab的仿真平台,采用工程建模的方法,实现对微下击暴流和阵风的模拟仿真。通过仿真的结果,分析出不同气象环境对飞机的影响。     

微下击暴流的流体动力学模型

与风暴相关的下击暴流现象产生一股类似于从空中指向地面的喷流。本文应用经典流体力学理论,借助于奇点分布方法所产生的流场,模拟了下击暴流接近地面部分的风速矢量分布。三维模型能产生水平、侧向和垂直方向的风切变。流体动力学模型对于研究在有暴风存在的条件下的飞机起飞和着陆具有实际的应用价值。它可以应用于数学仿真或“在线”、实时飞行模拟。     

地面粗糙度对下击暴流风剖面特征影响

地面粗糙度是大气边界层中反映下垫面形态的重要指标,也是影响近地风场特征的重要因素。为研究地面粗糙度对下击暴流风剖面特性的影响,基于计算流体力学方法建立了下击暴流三维足尺模型,通过实验对数值模型进行了验证。通过调整粗糙元高度及分布密度来模拟自然界地面不同的粗糙类别,数值模拟了具有不同地面粗糙长度的下击暴流近地风场。结果表明:在距离风暴中心较近的位置(r≤1.0 Djet),地面粗糙度对下击暴流风场的影响并不明显,各径向位置的最大风速值和最大风速所在高度都基本不受地面粗糙度影响;在下击暴流冲击地面后沿径向发展的过程中,经过粗糙的地面,产生能量耗散效应,地面粗糙度对于下击暴流风剖面特征的影响逐渐显著,不同地貌下的竖直风剖面产生较大差异;在近地面高度,地面粗糙度对下击暴流径向风剖面影响显著且影响范围大,沿径向发展的方向下击暴流的风速随着地面粗糙长度的增加而下降更迅速;随着距离地面高度增加,地面粗糙度对径向风剖面的影响主要体现在远离风暴中心的区域。尽管下击暴流形成后沿径向扩散过程存在强度自然衰减过程,但在距离风暴中心较远的径向位置,当遭遇强下击暴流时,下击暴流引起的近地面强风仍然具有很大的威胁和破坏性,因此地面粗糙度对下击暴流风剖面特性的影响不能忽略,需要在风剖面模型中考虑地面粗糙度的修正。     

实测下击暴流作用下大跨斜拉桥抖振响应分析

为研究大跨斜拉桥在下击暴流作用下的抖振响应,以赤石大桥桥址处实测下击暴流风时程数据为基础,采用小波变换法提取下击暴流时变平均风速,得到随时间变化的调制函数,以Kaimal谱为目标谱,采用谐波叠加法模拟桥址区脉动风速并加以调制,实现了桥址区下击暴流风时程模拟。在此基础上,分别进行下击暴流风场和大气边界层风场作用下的大跨度斜拉桥施工状态静风响应和非线性时域抖振响应计算。结果表明:模拟下击暴流风速时程与实测下击暴流风速时程吻合较好。下击暴流风场模拟脉动风时变功率谱的幅值明显大于大气边界层B类风场模拟脉动风时变功率谱幅值。当桥面高度处下击暴流风与大气边界层风速相同时,考虑下击暴流时变平均风效应计算得到的桥梁主梁梁端静风效应的最大值,约为采用10min常值平均风计算的桥梁主梁梁端静风效应最大值的1.20倍左右;下击暴流风作用下桥梁主梁梁端、桥塔塔顶抖振响应均方根(RMS)值分别比大气边界层风场作用下的计算值大,最大比值约为2.8。     

机载风切变系统的告警准则

利用风切变场中飞机近似的能量高度传递函数研究了飞机在激发其沉浮振荡的最严重风切变场中的动态特性 ;确立了适用于机载风切变探测告警系统的风切变危险通报的阈值。为机载风切变探测告警系统的研制提供了风切变的危险性评估准则     

低空风切变系统建模及其对直升机飞行安全威胁定性分析

系统地建立了含湍流的三维低空风切变模型，并综合分析了其对直升机飞行安全的威胁。建立了微下击暴流风场及大气湍流场组合的风切变模型，在不增加计算量的前提下，选取特征点发展直升机飞行动力学模型，有效捕捉了风切变的切变特性，提高了在风场中的动态响应计算精度。模型配备姿态保持功能的控制增稳系统已符合一般直升机的飞行状态，并改善机体响应。根据风速分布的特点，选取不同飞行速度、不同风场位置进行飞行仿真，定性地对比分析状态量变化与风场对应关系，并且以垂向通道为例，从动力学角度分析验证了响应的理论计算表达式。结果表明：湍流主要导致高频姿态角响应，风切变对飞行状态量变化占主导作用，且垂向风是引起威胁的主要因素，据此提出危险风场规避建议。     

低空风切变危险尺度研究

飞机在低空风切变中飞行的危险性评估尺度是机载低空风切变探测、告警、回避系统设计中的关键之一。本文从飞行动力学的基本方程组出发,根据能量高度的概念,从理论上导出了低空风切变对飞行安全的危险尺度,经研究,风切变的危险主要表现在水平风的加速度U_wg和垂直风速度W_wg上。文中研究了U_wg和w_wg对危险尺度的定性、定量关系,提出了用水平风加速度这个目前机载设备能探测的参数来评估风切变的危险程度,为前视式机载低空风变探测传感器的设计提供了基础。     

低空风切变对飞行的危险性评估

本文利用风切变场中飞机的近似的能量高度传递函数和激发飞机长周期振荡的最严重的风切变模型,研究并确定了适用于机载风切变系统的风切变危险通报(caution)的阀值.为机载风切变探测告警系统的研制提供了风切变的危险性评估准则.     

飞机抗拒风切变的能力

本文对大型喷气飞机穿越严重风切变——微下冲气流提出了一种简单、近似的飞机安全穿越微下冲气流的性能指标,并基于能量守恒定律,推导出一种近似的计算飞机抗拒风切变能力的解析式。通过对波音-727飞机在起飞、着陆阶段的抗风切变能力的计算,表明该式之结果与通过时间历程进行动态计算所得的结果是一致的,从而为飞机风切变的告警以及抗风切变控制系统的设计提供了一个参考的准则。     

风切变对飞机平飞特性的影响分析

利用对风切变的描述,建立微下冲气流工程化模型。随后根据建立起的风切变运动方程,对飞机穿越微下冲气流风场进行仿真,分析了风切变对飞机飞行性能的影响。     

计算机辅助的低空风切变改出优化控制

介绍了动态系统的计算机辅助直接优化方法的原理及其在低空风切变改出飞行中的应用，利用较真实的风切变工程化模型，选择适当的控制函数模型，性能准则及其约束条件，通过计算机直接地，系统地和迭代地探寻最优条件，对飞机改出低空风切变控制进行了优化，获得了最佳改出性能飞行参数曲线，并与没有优化的改出引导策略结果作了比较，结果表明，通过优化，飞机改出低空风切变的性能获得了明显的改善。     

低层风切变对大型运输机自动着陆的影响

本文用线性控制系统的最佳理论求解飞机在着陆拉平过程中的最佳控制规律(包括升降舵操纵杆和油门杆角位移控制),使飞机安全着陆且纵向偏离和下沉率偏离最小。计算中考虑了水平向对数型风切变和下降气流的影响;并可以分别采用纵向空速u_(as)、高度h,下沉率h和姿态角θ等不同的跟踪方法减小风切变对飞行的影响。本文用此法对某飞机在着陆拉平过程中的特性进行进行了计算。     

NUMERICAL SIMULATION OF MICROBURST

ＮＵＭＥＲＩＣＡＬＳＩＭＵＬＡＴＩＯＮＯＦＭＩＣＲＯＢＵＲＳＴＪｉａｎｇＤａｏｌｉｎｇ（蒋道玲），ＪｉｎｇＣｈａｎｇｊｉａｎｇ（金长江）（Ｆａｃｕｌｔｙ５０９，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ...