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。     

下击暴流的分析与预报

下击暴流对飞行的安全及国民经济危害很大。本文通过对2001年7月2日的一次下击暴流的分析结果发现：当日的探空曲线的分析、环境风场的分析、下沉对流有效位能(DCAPE)的分析、WINDEX指数分析、WINDEX指数与卫星云图的结合对预报下击暴流是否出现较有利；总结出用卫星云图的伪彩增强项结合大风指数(WINDEX)做下击暴流的临近预报准确性较高。     

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。     

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。     

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。     

下击暴流的特征及研究

下击暴流是一种航空危险天气。根据国内外近年出版的大气对流专著及相关文献,介绍了下击暴流的特征、影响下击暴流强度的因素以及对其定量描述和预报的方法。     

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.     

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。     

机载前视式低空风切变探测数值模拟研究

使用二维面对称微下击暴流数值模式,对“湿”微下击暴流风切变进行了模拟,并通过工作在Ｘ－波段的微波多普勒雷达,对飞机着陆下滑航迹前方的微下击暴流风切变进行探测。结果表明：通过单元－单元自动增益控制、杂波滤波和天线仰角控制,可提前８０ｓ（６ｋｍ）探测到“湿”微下击暴流风切变,符合ＦＡＡ提出的适航要求     

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≤1.0Djet),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。     

驾驶舱资源管理与飞行安全

在影响飞行安全的人、机、环境中,人处于主导和支配的地位。机组人员只有在使用先进的设备,掌握良好的飞行技术,遵守各类规章制度,具有良好安全意识和高度责任感时才具备了保障飞行安全的基本条件。     

某型飞机横向操纵系统的飞行安全评估及改进措施

在对某型飞机横向操纵系统分析基础上，列举出危害飞行安全的典型故障；针对该典型故障，进行了飞行安全评估；计算发现，飞行安全风险概率达不到安全标准。因此，提出了改进措施，建立了增设故障检测装置后的飞行安全评估模型．最后讨论了故障检测装置的可靠性对系统的影响。     

航空机务维修差错的分析及预防措施

航空机务维修差错会直接导致飞行事故,这是毋容置疑的。在分析全空军过去机务维修差错具体原因的基础上,结合新机装备及其维修特点,提出新形势下如何贯彻落实航空装备维修安全观和积极预防航空机务维修差错的具体措施,以确保飞行安全。     

颠簸区中的飞行及其对策

根据所掌握的国内外有关参考资料，对颠簸区中的飞行气象条件，影响颠簸的几个主要因素，颠簸对飞行的影响以及在颠簸区中飞行时飞行员应采取的一此措施，作了简要的归纳和介绍，以利用飞行人员和气象人员保障飞行安全。     

舰载机飞行员驾驶技术与飞行安全研究

针对无法将驾驶技术和飞行安全建立有效定量关联的现状,基于自适应飞机驾驶员最优控制模型,应用飞行员着舰多层次模糊综合评价方法,通过设定不同的飞行员模型参数,参照着舰技能评价体系,建立了飞行员着舰技能样本库.通过多元非线性回归方法,建立了飞行员技能的多元非线性回归模型,并通过剩余标准差和样本比对法证明了这一模型的准确性.可以通过测定上述飞行员参数,运用该飞行技能回归模型,为飞行员选拔提供参考.     

飞行品质和飞行安全

飞机的飞行品质和飞行安全有着密切的关系,一架飞机如果没有良好的飞行品质,它在飞行中出现飞行事故的概率就会比较高,因此,在飞机设计和试飞过程中必须按照飞行品质规范的要求来设计和验证飞机.如果发现飞机有不满足飞行品质规范要求的地方就要尽量想法改进,对飞机所存在的飞行品质缺陷必须让飞行员有充分的了解,在飞行事故分析过程中,飞行品质也是一个不可忽略的因素.     

基于贝叶斯可信度的直升机安全性分析

本文基于贝叶斯网络理论建立了直升机在"人—机—环境系统"的飞行安全性模型,其目的是通过网络模型分析,发现影响安全性的薄弱环节,以及通过相应的纠正措施提高直升机飞行的安全性。     

飞机颠簸及其飞行处置

目的研究导致飞机颠簸的天气形势和环境条件;方法通过对颠簸区中的飞行气象条件、影响颠簸的几个主要因素、颠簸对飞行的影响以及在颠簸区中飞行时飞行员应采取的一些措施做了简要介绍,分析飞机颠簸预报指数和指标;结果揭示产生飞机颠簸的气象条件;结论增强飞机气象保障能力,以保障飞行安全。     

波音737NG飞机NGS系统

飞机燃油系统的防火防爆能力,直接关系到飞行安全,2008年7月,FAA发布了法规,要求飞机制造厂家必须提供必要的措施来降低全部或者部分位于机身内部燃油箱的可燃性。通过利用飞机自身的引气,将引气中的氧气浓度降低后再将引气送入中央油箱。结果降低油箱内空气中的氧气浓度,使油箱内氧气达到可燃浓度以下,防止油箱爆炸。NGS系统作为燃油箱惰化手段,有效保证了飞机的飞行安全。     

舵面破损对飞机轴间运动耦合飞行品质的影响

为研究舵面破损对电传控制飞机轴间运动耦合飞行品质的影响,选取了能够反映飞机多轴运动耦合特性的飞行品质评定任务,建立了舵面破损飞机的飞行动力学模型,选取了适用于表征飞机轴间运动耦合程度的特征参数,形成了基于任务的角速率指令式电传控制飞机轴间运动耦合飞行品质的评定方法。采用该方法对具有不同舵面破损程度的算例飞机开展了飞行品质评估试验,得到了能够量化舵面破损对角速率指令式电传控制飞机飞行品质影响的特征参数取值规律。研究结果对于舵面破损情形下飞机飞行安全与作战效能评估等均有一定的理论参考价值。