飞机起飞着陆航迹测试与分析

在采用新研制的飞机起落航迹激光定位系统的基础上，对7个机场7种机型的飞机起飞着陆航迹进行了测试，总结出飞机起飞着陆航迹可行的实地测试方法，测得7种飞机的起飞着陆航迹数据，计算了7种飞机在各种不同温度、气压、海拔等条件下的起飞航迹，并利用实地测试结果对其 进行了校核，本文取得的成果，已在2001年8月新颁发的《军用机场净空规定》中采用。     

基于机型的机场端近净空区障碍物限制高度分析

机场端近净空区是机场障碍物限制要求最严格的部分,也是关系到机场运行安全的关键。针对现行机场净空规定中端净空区是综合各种机型的相关数据,以最不利状态确定的限制高度的状况,通过对6种不同飞机起飞着陆航迹的测试与分析,拟合出了各型飞机起飞、着陆航迹曲线,依据测试和计算结果,提出了基于机型的端净空区障碍物高度限制标准,为快速评估某型飞机能否在某机场运行提供了参考的依据。     

应急启用备用机场端净空评价方法研究

为解决现行净空评定模型在机场应急启用时不适用的问题,对机场端净空障碍物限制面进行重新确定。通过对飞机初始爬升和准备着陆过程的分析,建立了飞机爬升和下滑性能计算模型。应用Visual C++语言编写了计算程序进行仿真计算,得到了爬升梯度与气压高度的关系式。经航迹测试:Ⅰ型飞机的实测航迹与程序计算航迹的结果绝对误差不超过48m,最大相对误差不超过2.7%;Ⅱ型飞机的实测航迹与程序计算航迹的最大绝对误差不超过100 m,最大相对误差不超过4.2%,验证了模型的有效性,其适用范围广,结果精确。最后通过典型机型爬升和下滑分析,确定了机场应急启用端净空限制面。     

某型飞机起飞航迹计算与分析

结合某型飞机详细地研究了起飞航迹计算的模型与方法 ,并对利用本文的模型和方法得出的结果与到某机场试飞测试数据的结果进行对比分析研究。结果表明 ,得到了给定起飞质量和机场条件的起飞航迹计算数据 ,它与试飞结果基本吻合 ,说明模型合理、解法正确、数据准确     

起飞转弯爬升梯度损失分析

起飞转弯爬升会降低飞机的爬升能力,影响起飞安全,为了保障越障安全,需要详细确定梯度损失。通过动力学模型推导出转弯爬升时的梯度损失计算公式,揭示了试飞数据内在原理,分析了固定坡度角转弯、固定转弯半径转弯的梯度损失影响因素和转弯对起飞限重的影响。利用最小二乘法拟合了极曲线参数,计算了某机型的梯度损失数据,与试飞数据相比,计算结果平均偏差不超过0.73%,标准差不超过1.54%。可用于飞机离场程序设计、飞行性能的快速计算以及四维航迹预测。     

机场净空区障碍物限制面的确定分析

针对机场原有的净空障碍物限制要求已经不能满足使用的这种状况,通过对飞机起飞着陆航迹的测试和理论计算,确定出了新型飞机的飞行轨迹。在此基础上,对原有的机场净空区障碍物限制面要求进行了全面的修订,该成果已经被新颁布的《军用机场净空规定》采用。     

变结构陆空机器人自主跨域越障技术研究

陆空机器人因其灵活的机动能力而备受关注,为了更好地发挥陆空机器人的跨域越障特性,以变结构陆空机器人为平台,对深度图像进行二值化处理以提取前方障碍物的边缘轮廓,采用最小矩形匹配法对障碍物进行建模,获取障碍物的距离及高度信息.根据障碍物距离和高度的检测结果及平台地面移动越障极限,提出了一种自主跨域越障策略.试验结果表明,机器人可以准确检测判断出行驶前方障碍物的距离及高度信息并可以顺利自主跨域越障,到达目标点,提出的障碍物检测方法及自主跨域越障策略是有效的.      

高原机场飞机减载使用分析

高原气候环境特殊,空气稀薄,飞机在高原机场运行时,起降性能受气温气压影响显著,飞机载重受到限制.基于高原机场飞机起飞着陆性能的分析,提出飞机减载的判定准则和分析方法,分别研究了轮胎速度、跑道长度、刹车能量和道面承载能力等因素对飞机起降质量的限制.根据运动学理论分析起飞离地、着陆接地平衡状态,得到离地速度与起飞质量、接地速度与着陆质量的关系,计算轮胎速度限制的最大起飞着陆质量;分析高原机场跑道长度计算理论,利用解析积分法计算跑道长度限制的飞机最大起飞着陆质量;将刹车能量对飞机起飞着陆质量的限制转化为决断速度对飞机起飞着陆质量的限制,通过决断速度计算飞机的最大起飞质量;采用ACN-PCN(aircraft classification number-pavement classification number)评价法,确定飞机的最大起飞着陆质量.以某高原机场为例计算某型飞机的最大起飞质量和最大着陆质量,给出了具体的减载方案.研究表明,对于正常起飞和正常着陆,轮胎速度对最大起飞质量和最大着陆质量影响最敏感;对于一发失效,刹车能量对最大起飞质量影响最敏感.     

舰载飞机弹射起飞性能研究

由于航母飞行甲板长度的限制，舰载飞机必须在短时间、矩距离内弹射（或滑跃）加速到离舰速度。弹射起飞过程中下沉量，离舰上升航迹是舰载飞机弹射起飞特性的主要评定指标。弹射志飞过程中，起落架在航空母舰上呈振荡状态，它的运动直接影响飞机的起飞离舰姿态角，从而影响下沉量和离舰上升航迹，研究了在固定甲板上，计及起落架伸缩运动的舰载起飞特性，并对重量、下降舵操纵等参数对舰载飞机起飞特性的影响进行了深入的研究。     

飞机灵活温度减推力起飞技术设计与应用

为了提高发动机的使用寿命、降低维护成本,进而达到提高飞机训练和投送经济性的目的,参考民航设计规范和要求,确定了一型飞机的灵活温度减推力起飞的设计原则,阐述了在该飞机上的具体设计和实施方案。根据该机的典型使用场景,对该飞机在日常运输任务的起飞重量下实施灵活温度减推力起飞时的实际起飞性能进行了分析。根据分析结果,该飞机在日常运输剖面的起飞重量下,在某海平面高度机场温度T0℃下起飞时,允许设定的最大灵活温度值为T0+20℃,此时实际起飞性能较最低安全要求仍有一定的安全余量,能够保证最低起飞安全要求,此时对应的起飞推力减小至最大值的85%,用于日常运输时可以使发动机寿命延长约13%。本文对灵活温度起飞技术在国内飞机上的设计和应用具有较高的工程参考价值。     

基于飞行计划集中处理的预战术航路飞行流量预测

为准确把握航路点流量变化趋势和缓解空中交通压力,提出了一种基于飞行计划集中处理的流量预测方法。首先,在预战术飞行流量管理阶段,通过飞行计划集中处理可得到的航空器飞行计划信息,根据各航班在起飞前提交的领航计划电报和全飞行剖面混杂模型来预测航空器的航迹;然后,通过预测出航空器过关键航路点的过点时间,并结合空域结构数据来获得主要航路点的流量预测值;最后,通过算例仿真的结果可以发现所提出的航路飞行流量预测方法能够很好的对关键航路点进行预测,并且方法是切实可行和有效的。     

非涡核区域尾涡遭遇快速建模方法

基于Hallock-Burnham尾流速度模型,建立了尾涡流场、滚转力矩及最大坡度计算模型。通过对非涡核区域尾涡遭遇的仿真,计算尾涡流场中不同位置的飞机最大坡度,按坡度大小进行尾涡流场区域危险等级划分,确定流场中不同危险等级的分布范围;研究分析了飞机飞行高度、重量、马赫数以及前后机间隔等因素的变化对飞机尾涡遭遇的具体影响。通过案例分析计算,验证了模型的快速性,可用于尾涡流场非涡核区域危险性分析。     

基于改进Informed-RRT*算法的舰载机甲板平面路径规划

针对舰载机甲板路径规划问题,在Informed-RRT*（Informed Rapidly-exploration Random Tree）的椭圆采样基础上,提出使用正态分布方式采样的IN-RRT*（Informed Normal-RRT*)算法。首先,对舰载机与运动场景建模,定义舰载机运动约束和避障策略;接着,将正态分布采样策略与椭圆采样相结合,获取优质高效采样点;引入人工势场法,自适应调节随机树的搜索步长值;使用向心Catmull-Rom样条插值法对路径进行平滑优化处理;提出针对动态障碍改进的动态窗口法,实现局部动态避障。最后运用甲板平面环境实验检验算法性能。结果表明,本文IN-RRT*算法能显著优化搜索时间和搜索路径质量,可应对动态场景规划出合理可行的平滑路径。     

起飞飞机后侧穿越方式下的滑行效率分析

为提高机场场面运行效率,以前侧跑道穿越方式为比较对象,对后侧穿越方式下的滑行效率进行分析。基于前后侧两种不同跑道穿越方式的机理,结合图论思想,将航空器的地面滑行速度、安全间隔及滑行道使用规则等作为约束条件,以总的地面滑行时间最短为目标函数,分别构建前侧穿越和后侧穿越两种不同穿越方式下的数学模型;根据前后侧穿越方式下的航空器地面滑行特点,设计面向前后侧穿越下航空器滑行路径的遗传算法对模型进行求解;选用重庆江北国际机场为例,统计目前在该机场运行的主要机型,从起飞滑跑距离、抗侧风能力及尾喷影响距离对其性能进行分析,计算江北机场某一天高峰小时内37架航班的地面滑行时间,比较两种穿越模式下的滑行效率。计算结果表明:单位小时内,前侧穿越结合后侧穿越模式比单独使用前侧穿越模式时的总地面滑行时间节省约9min,结合使用前侧穿越和后侧穿越的模式可以在前侧穿越延误较大的情况下提高场面滑行效率。     

拖曳系统飞行仿真

分别采用拖缆的"刚化柔性悬索"和"线性弹簧"模型,建立了拖曳式空中发射重复使用运载器系统的动力学模型,并对拖曳系统在纵向平面内的整个飞行过程,包括起飞、爬升、改平以及平飞,进行了仿真计算,其计算方法是可行的,拖缆采用这两种模型获得的计算结果基本一致,可用于拖曳空中发射重复使用运载器可行性的评价。同时对拖缆采用上述两种模型时,其作用于拖曳飞机和运载器的拉力的大小和方向进行了研究,相互印证了这两种模型的可行性。研究结果表明在拖曳系统这样的多体系统中,上述两种拖缆模型的使用是合适的。     

发动机特性反算研究

通过飞行试验得到的飞机机动性能,以及风洞试验得到的飞机气动性能,在常规飞机机动性能计算程序的基础上,提出了发动机高度速度特性反算计算模型,在这一模型中还包括一个将飞行试验测试数据转换模型,和发动机安装特性计算模型。对现役某些飞机进行模拟仿真,并与相应匹配的发动的高度速度对比表明,该计算模型合理。对以后通过飞行试验为发动机定型提供了新的理论依据,具有较好的工程应用价值。     

高原机场中断起飞决断速度计算与分析

针对现有的飞行理论对中断起飞决断速度计算研究不足并且计算方法单一的问题,利用Matlab/Simulink仿真平台构建了中断起飞距离计算模型,通过计算不同飞行条件下不同故障速度的中断起飞距离,得到大量的训练样本。建立三层神经网络模型,以飞行条件和中断起飞需用长度为输入量,故障速度为目标量,对神经网络模型进行训练,直到均方差达到要求。将神经网络运算结果、仿真平台运算结果、手册数据进行对比,证明了提出的利用神经网络计算起飞决断速度的方法是有效的。利用神经网络,对海拔高度、飞行质量、温度、风速、跑道可用长度变化对中断起飞决断速度的影响进行了分析,给出了相关曲线。本文使用的神经网络方法精度较高,计算也比较便捷,可以应用到其它机型在不同条件下的中断起飞决断速度计算中,具有一定的实用价值。     

面向自然结冰试飞评估的冰形增长规律

飞机自然结冰试飞是民机适航取证中的关键点之一。由于试飞的高风险和成本,掌握冰形积聚的规律对指导试飞开展及飞行安全研究有重要意义。本文通过数值模拟研究了不同环境条件下二维翼型的冰形生长过程,重点分析了结冰环境水滴粒径和温度对冰形高度增长规律的影响,并结合水滴收集率随积冰高度的变化趋势分析了冰高增长速度变化的机制。结果表明,飞机二维冰形高度的增长有线性和减速两种基本状态：线性增长状态对应着霜冰形态;减速增长状态对应着角冰形态。在大水滴粒径和低温条件下下则会出现略微的加速增长。因此,试飞时为了在最短时间内获得足够的冰高度,需要尽量选择水滴直径较大而温度较低的环境,而这是航线飞行需要避免的情况。     

电动轻型飞机起飞总重估算方法研究

电动飞机在飞行过程中其重量始终保持不变,使得对其进行起飞总重估算的过程中,在参数的确定方法上与传统的燃油飞机有所不同。首先提出了适用于电动轻型飞机的按任务剖面、按商载和航程估算起飞总重的方法,并对任务剖面法解的存在性和收敛性进行了分析。然后以某型双座电动轻型飞机为例,应用这两种方法对起飞总重分别进行了估算,取两者的平均值作为最终起飞总重的估算值,并对该估算结果的合理性进行了分析。本文提出的方法为后续电动飞机的研制提供直接参考价值。