基于极值理论的平尾结冰飞行风险评估

提出了结合极值理论与Copula模型来量化评估平尾结冰条件下飞行风险概率的方法。通过建立人-机-环复杂系统模型,对平尾在进近与着陆过程中的结冰情形进行仿真,采用蒙特卡罗法提取平尾结冰极值参数,验证了所提取极值参数符合一维广义极值（GEV）分布,根据飞行风险的定义和相关安全性准则,建立了平尾结冰飞行风险发生的判定条件,计算得出一维极值飞行风险概率;在此基础上选取Copula模型来描述二维极值参数的相关性,对多种Copula模型的未知参数进行辨识,通过拟合优度检验对精度进行验证,得出Joe Copula模型对二维极值分布的描述最为准确,运用Joe Copula模型计算出二维极值飞行风险概率,有效解决了一维极值具有的局限性。所提方法对飞行安全评估等理论有一定参考价值,能为平尾结冰飞行事故的预防提供分析和检验依据。     

结冰条件下人-机-环系统的飞行风险概率

以结冰条件下的飞行风险量化概率为研究对象,基于蒙特卡罗飞行仿真实验对结冰条件下人-机-环系统的耦合特性进行了分析,并获取了飞行参数极值样本。构建了飞行风险发生的判定条件;对飞行参数极值样本进行了统计特性分析,验证了其厚尾分布特征。一维分布类型辨识结果表明广义极值分布对相对速度和迎角极值的描述精度最高。为描述二维变量对相关性的各自影响程度,提出了一种新的双参数变权重Copula模型;辨识结果表明该Copula模型能以较高的精度通过假设检验。相关性分析的结果表明相对速度和迎角同时出现极大值和极小值的概率较大。基于二维极值样本的Copula分布模型求出了不同结冰程度下的飞行风险概率值,探讨了飞行风险的非线性增长趋势。     

基于吸引域与二元极值理论的结冰飞机飞行风险量化评估

结冰会导致飞机飞行包线萎缩，在驾驶员没有正确处理的情况下极易发生飞行事故。为定量计算结冰条件下飞机飞行风险进而制定合理的结冰风险规避策略，以飞机纵向动力学系统为分析对象，基于吸引域方法计算得到飞机结冰后的二维吸引域及稳定边界，并以飞行状态超出稳定边界作为飞行事故判定条件。建立了典型的人-机-环系统模型，通过蒙特卡罗仿真提取了飞行安全关键参数极值样本；根据极值理论，建立二元极值Copula模型；通过遗传算法辨识模型参数，依据多种拟合优度检验方法确定最优分布模型，进而计算不同结冰影响程度下的飞行风险概率，并由此来指导驾驶员操纵，从而保证飞行安全。文中所述方法，为定量计算结冰条件下飞行风险概率提供了新的思路，具有较好的工程应用前景。     

基于试飞员操纵特性的试飞科目风险定量评估

基于"试飞员-飞机-环境"系统仿真,对飞行试验科目中的高风险动作科目进行风险定量评估研究,提出了一种基于试飞员操纵特性的风险定量评估方法。研究了试飞员操纵行为参数的随机性模型,对其进行分布假设检验后得到操纵特征参数的概率密度函数,运用仿真计算安全操纵裕度,求取试飞员的操纵风险概率。以GJB 626A-2006中的自动驾驶仪低限高度自动拉起科目为例,验证了该方法的可行性和实效性。研究结果可为制定特情处置方案、提出试飞员操纵建议和飞行安全改进措施提供理论参考。     

面向适航要求的涡轮发动机限寿件概率失效风险评估方法

为了满足适航规章关于民用航空涡轮发动机限寿件的要求,通过综合分区概率统计、应力-强度干涉理论、线弹性断裂力学等方法建立了限寿件失效的概率风险评估数学模型,确定了模型的数值解法,开发了计算程序,并结合咨询通告中所提供的校准算例完成了模型的验证工作.评估结果表明,寿命期内不进行无损探伤检查和在10000循环进行一次检查的限寿件示例失效风险分别为1.45×10-9次/飞行循环和1.0×10-9次/飞行循环,完全符合校准算例,表明了评估方法能够反映适航规章关于限寿件失效风险分析的要求.      

基于案例知识的系统安全风险模型

对基于案例知识的系统安全风险模型进行了研究。首先,建立了系统安全事件案例知识表达模型。其次,研究了系统知识表达的不确定性问题,以及安全风险决策者的决策类型对度量不确定性的需求;基于现有安全风险模型对不确定性度量能力的欠缺,提出了基于案例知识的系统安全风险概念模型,用损失可能性、损失程度和损失的不确定性来表征系统安全风险。在此基础上,研究了该安全风险模型的建模方法,并举例证明了该模型的有效性。最后,对机长飞行安全风险进行了研究,选取机长年龄、累计飞行小时以及近90天飞行小时3个指标作为风险因子,应用本文所建基于案例知识的系统安全风险模型,评估了机长飞行安全风险,评估结果合理,可为民航放飞决策提供参考。     

交叉航路飞行间隔安全评估研究

在交叉航路上初步研究了碰撞风险模型,从冲突区域模型、概率论模型、Event模型、Reich及其改进模型等5种碰撞风险模型的角度,分析了各个模型的使用范围及建模思想,并在此基础上分析了飞行间隔安全评估未来的研究方向：基于CNS性能的飞行间隔安全评估,防撞系统如何减少碰撞风险以及人为因素对碰撞风险的影响,为今后的研究奠定了基础。     

应用时间裕度法评估人-机系统飞行安全

采用临界参数确定飞行风险,提出了安全飞行时间裕度概念,根据安全飞行时间裕度和飞行员操纵干预滞后时间评估飞行安全。研究了不利因素影响下的飞行员操纵干预滞后特性。给出了临界参数分别为过载和高度时,飞行安全时间裕度的计算方法。实现了对人-机系统飞行安全的定量评估,并给出了风险概率。     

基于可达集方法的结冰飞机着陆阶段安全风险评估

飞机在着陆过程中极易发生结冰的现象,结冰对飞行安全造成的危害极为严重。结冰导致飞机发生危险的原因是由于机翼或尾翼被冰层覆盖后空气动力学行为发生改变,飞机受力异常难以控制。为分析结冰后飞机的稳定性以保证飞行安全,以飞机纵向动力学系统为分析对象,将飞机结冰后状态的描述以可达集的形式进行,直观地判断飞机状态是否可控,以此确定飞机是否处于安全状态。以求解所得的可达集为基础,利用极值定理分析结冰飞机的风险概率模型,由模型计算不同情况下飞机的风险概率,最终得到飞机着陆阶段的安全风险评估结果,并由评估结果指导驾驶员操纵,从而保证飞机的安全飞行。     

基于FIS-CREAM方法的人为差错风险评估

人为差错是影响航空安全的重要风险因素之一。文章根据飞机驾驶人因特点,结合具体飞行任务,基于模糊推理系统构建飞机驾驶人为差错风险量化模型,以识别飞机操纵过程中关键人为差错并确定人为差错的风险严重性,进而评估航空飞行安全。该方法不仅考虑了人为差错的概率,还考虑了人为差错对驾驶舱系统的影响,并提出了人为差错概率、差错影响概率和人为差错后果作为驾驶舱人为差错风险评估的量化指标。选择进近阶段任务作为研究对象并进行案例分析,实验结果表明,该模型能够精确描述人为差错风险严重性与风险指标之间的关系,降低了专家判断的主观性对结果的影响,且有效解决了数据不足引起的不确定性等问题。     

Quantitative assessment and visualization of flight risk induced by coupled multi-factor under icing conditions

Aircraft icing has been proven to be one of the most serious threats to flight safety. During the analysis of flight risk under icing conditions, quantitative assessment and visualization of flight risk are quite essential as they provide safe manipulation strategies in intricate conditions. However, they are rarely studied. Since the icing flight accidents are the result of the coupling of multiple unfavorable factors, in present study, we have proposed a method to quantitatively assess flight risk induced by multi-factor coupling under icing conditions by Monte-Carlo simulation and multivariate extreme value theory. The results demonstrate that the flight risk probability increases with the rise of unfavorable factors. Besides, a flight risk visualization method named flight safety window has been presented to build the flight risk distribution cloud maps in different complex conditions. The cloud maps show that the icing would give rise to atrophy of the safety scope, and the consequence would be even more severe when coupled with other more unfavorable factors. The proposed methods in this study would be useful in flight risk analysis under icing conditions and can enhance the pilot's situational awareness in selecting correct strategies within the safety zone to avoid unsafe manipulation.     

自由飞行环境下碰撞风险研究

自由飞行是解决航路拥挤问题的一种有效方式,因此在自由飞行环境下对飞行碰撞风险进行研究显得尤为重要。提出了自由飞行环境下影响飞机定位误差的主要因素;以概率论为工具,建立了自由飞行环境下的碰撞风险评估模型;分别量化评估了各个主要因素对自由飞行环境下碰撞风险的实际影响度。得到的评估结果表明,碰撞风险模型能有效地对自由飞行环境下的碰撞风险进行评估,验证了模型的可行性。     

基于博弈论的飞行安全风险评价

通过研究飞行机组与空中交通管制员之间的合作问题,以达到对飞行安全风险的分析和评价;结合博弈论的基本思想和方法,应用贝叶斯条件概率定理和NASH策略对飞行机组与管制员之间的合作关系进行定量分析,建立飞行安全风险博弈模型假设;根据Bayesian决策模型和NASH均衡算法,计算出飞行机组与管制员之间的局势均衡点,即飞行安全风险的最小值;通过仿真计算表明,该结果对改善航空公司安全管理的科学性、可靠性和进一步降低事故率以及提高飞行安全水平具有一定的参考价值。     

飞行间隔安全评估研究

 首先概述了飞行间隔安全评估研究中常用的概念,然后从REICH模型、交叉航路模型、概率论模型、随机分析模型、EVENT模型和RASRAM模型6种常用碰撞风险模型的角度,分析了各个模型的优缺点和各自的适用范围,分析结果表明飞行间隔安全评估中的关键问题为：模型的限制、管制意图和安全评价,并在此基础上分析了飞行间隔安全评估未来的研究方向。