飞行管理系统垂直剖面预测研究

在飞行管理系统中,垂直剖面预测完成从起飞到着陆全过程的速度和高度等参数的计算,为飞行员提供飞行计划预测信息。通过分析垂直飞行剖面的划分方法和各种限制的特点,给出垂直飞行剖面预测计算的实现途径,并对多重限制在计算中的考虑做了简要介绍。     

基于仿真硬件CDU的飞行管理系统训练器扩展研究

飞行管理系统是现代飞机的核心系‘统,能实现飞行计划、性能管理、导航以及数据管理,可计算出从起飞到进近着陆的最优飞行路径,以最佳的飞行剖面、最省油的方式飞行,缩短飞行时间,大大降低飞行成本.     

无人机纵向轨迹控制的设计与仿真

主要介绍一种无人机垂直剖面的飞行轨迹控制算法的设计和仿真验证。无人机在高度改变过程中,纵向采用轨迹控制的算法,通过控制垂直高度偏差和航迹倾角偏差使无人机沿着预定的轨迹飞行,且实现垂直高度偏差、航迹倾角偏差为零。算法中创新性地引入航迹倾角、地速与现时垂直速度的转换函数,进行给定法向过载的计算。纵向采用精确轨迹控制,自动油门采用渐变的油门杆控制实现速度保持,常用的轨迹控制算法为利用高度差与垂直速度进行比例控制,具有实际飞行航线与期望航线存在静差、超调较大的缺点。算法通过与自动油门算法相结合,可实现对无人机的纵向轨迹的自动控制,具有控制精度高、控制平稳等优点。     

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。     

终端区域4D导引的高度剖面与速度剖面研究

对终端区域４Ｄ导航中高度剖面和速度剖面生成的基本算法进行了研究。结合已经开发的水平轨迹计算方法,生成终端区域的３Ｄ飞行剖面和速度剖面,然后产生４Ｄ导航指令,利用已生成的４Ｄ导航指令可在终端区域引导沿直线或曲线飞行的飞机在规定的时间到达指定地点,从而实现终端区域的４Ｄ导引。最后对某民航运输飞机进行了数值模拟,由计算中看出风对４Ｄ导航的速度剖面有较大的影响,结果还表明该方法计算量小,只需输入少量的参数     

某新机垂直机动的最小半径和快转速度

根据某新机飞行人员的要求,对其正飞向上,倒飞向下和垂直位置进行机动的最小半径及其速度、快转速度进行了一系列的计算与分析,从中得出飞机中低空(1000～5000米)进行垂直机动的最佳速度和过载,为某新机垂直机动训练中,提高质量,保证安全提供了可行的理论依据,并在飞行训练中得到了验证。     

考虑飞机排放因素的飞机巡航性能参数优化方法

巡航是民航飞机主要的飞行阶段,航班飞行中绝大多数的燃油消耗、飞行时间和污染物排放均发生在该阶段。基于国际民航组织（ICAO）基准排放数据和BM2方法,建立了污染物排放量和排放成本计算模型;提出污染物排放价格权重、成本指数排放因子和综合成本指数概念,以改进飞行成本计算模型,考虑污染物排放对飞行成本优化的影响;通过计算分析输入成本指数对性能参数和飞行成本的影响,建立了基于搜索方法的综合成本指数优化流程,并采用Visual Studio予以开发实现;然后计算了综合成本指数飞行的经济效益,以及飞机质量、成本指数和巡航高度对飞行成本的影响。结果表明,选择合适的综合成本指数和巡航高度,可使总飞行成本达到最小,提高运行经济性。与传统巡航相比,在典型情况下采用综合成本指数巡航可以降低相同条件下的总飞行成本的0.15%。     

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。     

末端区域4D导引的水平轨迹计算方法

末端区域４Ｄ导引首先生成轨迹，然后生成沿该轨迹飞行的高度剖面，合理的速度剖面，最后生成自动引导飞机在规定时间着陆的４Ｄ导引指令。现简要讨论末端区域４Ｄ导引理论，主要推导了生成末端区域４Ｄ导引的首要算法－－水平飞行轨迹的计算方法。数值仿真结果表明，该方法只输入少量的航路点坐标数据和限制参数，就能计算出沿直线和曲线飞行的水平轨迹。     

“斤斗”、“俯冲”的最大边界和过载控制

本文根据战斗机垂直机动性能比较和实际飞行时存在的问题,从飞机在垂直平面中的运动方程出发,利用庞特里雅金最大值原理,研究了给定斤斗进入速度、高度条件下使斤斗顶点表速最大及给定俯冲角和俯冲速度条件下使俯冲改出高度损失最小的过载控制,给出了计算战斗机斤斗和俯冲最大允许边界的原理和方法.     

联信为A3XX准备了新的显示系统

这种适于Ａ３ＸＸ这样的超大型运输机的综合导航／危险显示器,能将导航显示和地形、气象等危险信息有序地结合在一起。由于采用较大尺寸的液晶显示器,与地形有关的垂直飞行剖面也能呈现在显示器上,用于飞机爬升和下降,并能在执行由巡航高度下滑到准备进近高度过程中进行飞行程序与飞行剖面的比较。联信为A3XX准备了新的显示系统     

利用飞行管理系统节省飞行运营成本浅析

飞行员通过飞行管理系统选择最适应飞行要求的性能数据,实施性能管理,获得最佳经济效果的飞行计划,可以节省2～5%的燃油消耗,节约飞行运营成本.本文讨论了FMS性能管理功能、最优飞行剖面、成本指数、准确预测到达时间对飞行运营成本的影响,在满足所有运营约束条件下,获得使飞行运营成本最低的飞行计划.     

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%。     

基于经济性和环保性的下一代客机轨迹优化

针对提高民航客机飞行经济性和降低其对环境污染的问题,基于"下一代航空运输系统"的连续性飞行剖面,建立纵向飞行轨迹模型,综合经济性和环保性两类目标,对飞行轨迹进行了优化。以某型客机为例,优化目标分别为直接使用成本、总温室气体排放量以及两者组合的多目标,基于"下一代航空运输系统"的连续性飞行剖面,选用不同的航程进行了轨迹优化。结果表明,排放量受飞行高度的影响较大,而直接使用成本则对航时和油耗更为敏感。     

航空发动机设计任务循环的选取

由某型发动机的未来使用任务推导了其设计飞行任务剖面和飞行任务混频,然后根据该发动机的高度－速度特性得出了其转速剖面。在该转速剖面下对发动机的压气机盘进行了应力和疲劳寿命计算,由计算结果得出该发动机设计任务循环的选取范围,认为：航空发动机的设计任务循环除0－最大－0、慢车－最大－慢车和巡航－最大－巡航3类循环以外,还应当包括对发动机构件疲劳寿命有较大影响的其它载荷循环,否则将造成设计载荷估计精度大大降低。     

螺旋桨飞机起飞构型突风影响研究

对于小迎角纵向静不稳定飞机,突风给飞机带来显著的安全隐患,为此,结合飞行品质规范中的突风模型,给出不同概率和不同高度下的突风速度。针对某螺旋桨飞机,计算分析垂直向上和向下突风所引起的飞机迎角变化,获得了起飞状态下可行的飞行速度和高度范围。研究结果表明,垂直向下突风显著地削弱了该类飞机的纵向静稳定性;垂直向上突风显著地减小了其安全迎角裕度。     

飞机性能优化研究

本文用能量状态近似法和奇异摄动法两件方法讨论了最优飞行剖面的生成.并以某机为例,用能量状态近似法求出了给定航程下的最优飞行剖面和给定初、末状态的爬升飞行剖面;为了对两种方法比较,也给出了奇异摄动法求得的爬升剖面.     

螺旋桨飞机等高度飞行的航程与航时计算

研究了螺旋桨飞机等高度飞行时航程、航时的计算方法。当燃油消耗率的功率系数为常数时．运用解析法分别给出了求远航、久航性能时最佳巡航状态的计算方法．并给出了飞机采取等姿态或等速度飞行策略下的航程与航时计算方法。计算结果表明：为得到远航性能要求飞机采取变姿态、变速度飞行策略；为得到久航性能要求飞机采取等姿态、变速度的飞行策略。     

航天飞机再入大气层的最大距离飞行

本文应用状态方程,最优升力控制方程和伴随方程的变分方程组,解出当航天飞机从再入高度到终态高度时,多次跳跃的最大距离飞行.计算表明,具有最优升力控制的最优轨迹的飞行距离最大,高度振荡较小,跳跃的次数较少,因而更适于高效率制导.最后还计算考虑了过载和最大热流等的约束。     

基于成本指数的民机四维航迹预测优化算法

近年来,四维轨迹预测与优化功能成为了飞行管理系统(Flight Management System,简称FMS)技术的研究热点。航迹预测结果的准确性直接关系着飞机的参数指标,同时也关系着飞机运行的经济性,甚至决定飞机的安全性。从飞机运行的成本角度出发,根据运行成本建立飞机运行的代价函数模型,分别对巡航阶段的速度和高度建模,将代价函数作为优化对象对四维航迹预测结果进行优化,总结出一套最经济巡航速度以及最经济巡航高度的计算方法,为民用飞机四维航迹预测的优化提供了切实可行的理论参考。