基于凝结尾和风因素的飞行高度层优化研究

飞行高度层的选择是航空公司制定飞行计划的重要内容。为了节能减排、保护环境、提高航空公司利益,提出基于凝结尾和风因素的综合指数法来优化飞行高度层。将飞行高度层上的风和凝结尾因素归一化为风因数和凝结尾因数,确定最小综合指数对应的高度层为优化高度层。以四川航空公司成都双流至上海浦东的航段为例进行验证。实例表明,使用优化后的飞行高度层可以降低凝结尾的生成,并有效利用风向,达到节约成本,减少环境影响的目的。     

程序管制下考虑高度层穿越的航路容量评估模型

针对RNP(required navigation performance)规范和程序管制手段下的航路容量评估方法进行研究,采用数学建模的方法,根据程序管制规则和RNP运行规范,建立了一种考虑高度层穿越(crossing flight level,CFL)的航路容量评估模型.量化航空器上升率和穿越间隔裕度之间的关系;确定了CFL的间接影响;考虑程序管制中同向和逆向穿越确定了CFL的直接影响;使得模型评估值更接近实际运行值.通过成都—拉萨B213航路的模拟测试和调研数据分析,评估其规划平行航路前后的容量值,验证了本文模型的准确性,且证实实施RNP后航路容量的提升.为成拉复线的开通提供了理论支撑,对评估我国西部地区的航路容量有一定的参考价值.     

高空飞行时飞机客舱臭氧浓度的评估

利用高空臭氧资料,根据飞机对客舱臭氧浓度的控制方法计算了高空飞行时客舱内的臭氧浓度,估算了飞机在臭氧浓度最大区域内(60°N~85°N、50°W~150°W)飞行时,客舱臭氧浓度可能会超出最大臭氧浓度的高度(最大飞行高度层)。结果表明:对于没有臭氧催化转换器的飞机,从1月到4月,最大飞行高度层大都在商业飞机的巡航高度之下(41100ft),3月的最大飞行高度层最低,为35000ft,从7月到11月,最大飞行高度层大都在41100ft以上。对于臭氧催化转换器老化的飞机,最大飞行高度层的高度都在41 000 ft以下,只有在3月份位于75°N~85°N的纬度上飞行时,最大飞行高度为41000ft。     

浅析5分钟穿越间隔

本文对国际民航组织4444号文件中建立的5分钟穿越间隔标准进行了较全面的分析，提出了此间隔的应用方法和注意事项。然后介绍了中美两国的相应间隔。     

基于容量的交叉航路高度层指派模型辋

探讨航路交叉点处的最优高度层配备条件,根据航卒器在航路上运行的成本指数,建立基于航路容量的0-1整数规划模型。模型在保证卒中交通安全的基础上实现成本的最小化．通过LINGO求解,验证模型的可行性。     

面向城市超低空物流场景的最小风险路径规划算法

随着城市超低空物流运输场景的迅速发展,无人机路径规划的安全性显得尤为重要,针对现有路径规划算法无法满足超低空物流运输无人机在密集障碍物场景下进行安全轨迹规划的问题,本文基于A*算法,将三维环境依据飞行高度划分为多个高度层,以规划风险最小轨迹为目标,从时间、风险两个维度对A*算法的成本估计函数进行重构,从而提出面向城市超低空物流场景的最小危险路径规划算法。仿真实验一表明,本文提出的最小风险路径规划算法在3种不同城市场景,15种不同运行环境中,相比于传统轨迹规划算法,规划得到的路径安全距离平均增加60%,安全性显著提高;本文也将该算法应用于多无人机多高度层的复杂城市场景中,实验结果表明,本文提出的最小风险路径规划算法在兼顾航程的同时可以为多架无人机规划安全性更高的路径;在实验三中运用蒙特卡洛法证明本文算法在路径规划算法中的可靠性与鲁棒性,为城市超低空物流场景提供了安全性更高的路径规划方法。     

基于时隙-高度层协同的航路分配模型与算法

为科学合理地利用航路资源,实现航路时隙和高度层的协同分配,本文建立了时隙-高度层协同分配模型,提出分配算法的步骤,采用FCFS、模糊聚类和人工鱼群算法来计算模型,并进行算例分析.结果显示:3种算法的总延误时间都为547 min,而模糊聚类和人工鱼群算法分配的第一优先级别的航班延误时间都为0,低于FCFS算法的40 min.FCFS、模糊聚类和人工鱼群算法分配的总延误成本分别为225 500元、123 100元和119 100元.     

收缩型动态危险天气下改航模型和算法研究

改航飞行是缓解危险天气所导致航班延误的一种重要措施。针对按一定速度收缩危险区,通过设计启发式算法来确定同高度层改航路线。首先对飞机处于改航起始点时的危险区设置初始改航点,考虑飞行中危险区域不断收缩,在第一段动态改航模型中得出中间改航点,进而在第二段动态改航模型中得出最终改航点,让飞机以尽可能短的航程绕过动态危险区,减少延误时间。最后,通过对贵阳到长沙现有航路的仿真分析,验证了模型和算法的合理性。     

中国地区凝结尾数值模拟分析

为了解中国地区凝结尾发生的时空分布特征和环境特征,按照Schmidt–Appleman标准,建立凝结尾发生模型,并基于全国大气探空数据,统计分析了2001年至2017年中国地区凝结尾特征。结果表明,近年来凝结尾的发生数量呈增长趋势,其与年平均湿度呈正相关,相关系数达0.96;大兴安岭地区、陕北地区、青海东南和川北地区以及天山地区是中国地区凝结尾高发地区,华南地区是凝结尾发生数量最少的地区;凝结尾发生数量季节差异明显,春夏多,秋冬少;凝结尾发生时环境的平均温度为-35.2℃,平均湿度为50.4%。高度7 000 m至12 000 m范围内凝结尾发生数量占总次数的79.5%;凝结尾在不同高度层发生的概率不同,调整航空器的飞行高度层,可使凝结尾发生数量平均减少24.9%。     

基于多维空间的航路利用率

航路利用率表征了空域中航路的利用情况,通过计算航路利用率可以实现对空域资源进行更合理、高效的利用。为了更加准确地计算给定时间段内固定航路的利用率,通过构建抽象的三维空间,提出了一种基于多维空间的航路利用率计算方法。在考虑时间和空间两个角度之间的相互联系有了突破,从时间、航路、高度层三个维度建立航路时空利用率计算模型计算航路时空利用率,结合航路容量利用率,从时间、空间、容量三个角度出发,建立了航路利用率计算模型。最后通过算例分析计算得到某一空域四条航路的利用率。