动态尾涡间隔缩短技术在民航中的应用

尾涡是一种空气漩涡,是固定翼飞机机翼产生升力的副产品,它会影响其他飞机的飞行安全。特别是在飞机起飞降落阶段,飞机遭遇尾涡可能带来灾难性的后果。本文从尾涡的雷达探测、行为预测、尾涡安全系统应用三个方面,梳理了国内外研究尾涡雷达系统的现状。重点介绍了几种动态尾涡间隔缩短技术,展望了关于尾涡的拓展应用的前景与方向。     

飞机尾涡特性分析与激光探测技术研究

为实现尾涡告警,保障飞行安全和提高机场容量,研究了飞机尾涡特性和激光探测技术.阐述了飞机尾涡的生成机理,利用解析模型和仿真计算研究了尾涡特性;给出了尾涡相干多普勒激光探测原理,设计了尾涡探测方式,分析了回波多普勒谱特性,并计算了尾涡探测精度.研究表明:尾涡强度与衰减等特性与飞机质量相关;其回波多普勒谱值反比于多普勒频移的三次方和飞行速度的二次方,而正比于飞机质量的二次方;基于1.5m脉冲相干多普勒激光雷达的尾涡探测具有高精度、远距离的优势.此外,通过初步开展的机场尾涡探测实验验证了激光探测尾涡的方法切实可行,性能优越.     

基于多普勒谱特征的飞机尾涡识别

为解决飞机尾涡威胁飞行安全以及限制机场容量的难题,提出了一种基于多普勒谱特征的尾涡识别算法,以提高尾涡检测性能。构建了飞机尾涡回波多普勒谱模型,分析得出其多普勒谱具有对称性、展宽性以及反比性等重要特征。依据上述谱特征,给出了尾涡识别算法的设计流程,包括回波数据预处理、多普勒谱特征提取和特征门限判决。以空客A-340为例...     

基于雷达探测数据的ARJ21尾流遭遇响应研究

为了缩减ARJ21飞机与前机的尾流间隔、提高空域容量和机场运行效率, 采用基于机场激光测风雷达实际探测飞机尾涡数据, 结合国产客机ARJ21空气动力学响应模型, 进行了理论分析和实验验证, 取得了ARJ21飞机在不同前机尾流作用下受到的气动力和力矩随时间的变化情况。结果表明, ARJ21飞机作为后机跟随重型机B747, 间隔9.3km, 此时处于无颠簸状态, 滚转力矩系数小于极限范围; ARJ21飞机作为后机跟随中型机A320、B737, 间隔6km, 此时处于无颠簸状态, 滚转力矩系数小于极限范围。此研究结果说明ARJ21飞机尾流间隔具有一定的缩减空间。     

飞机尾喷流诱导速度建模与仿真

本文对飞机尾喷流诱导速度进行了仿真研究。建立了飞机尾涡模型以及尾喷口喷流模型,并仿真了飞机流场中的诱导速度。然后应用CFD（computational fluid dynamics）对飞机的流场进行计算,并将CFD计算结果与尾喷流模型计算结果进行对比。仿真对比结果表明:飞机尾后100 m区域内,尾涡模型计算结果误差较大,此时应采用CFD对尾流场进行计算;而在尾后100 m区域外尾涡模型与CFD计算结果较为一致,尾涡模型的计算结果能够达到精度要求。     

多普勒激光雷达近地面飞机尾涡反演方法优化EI北大核心CSCD

实时准确获取飞机尾涡的特征参数信息,将有利于在保持机场基础设施的情形下进一步提升机场吞吐量。相干多普勒激光雷达作为飞机尾涡的有效探测手段,可提供其位置与强度信息。针对飞机尾涡特征反演算法在近地面环境下出现的误识别及定位精度下降问题,通过采用区域聚焦的方法减少背景环境对识别精度的影响,并引入尾涡的旋转特征、对反演结果检验,以此提高结果的可靠性。针对扫描中尾涡的移动、扭曲或数据缺失引起的强度评估不准问题,通过尾涡速度分布校正和理想化飞机尾涡模型校正两步来提高强度反演精度。经成都双流国际机场观测数据验证,该优化算法的正确识别率提高2.8%,漏报率下降2.7%,虚警率下降20.86%。     

基于k最近邻的激光雷达飞机尾涡识别

为了对脉冲多普勒激光雷达探测径向速度场进行识别,建立了基于k最近邻(KNN)方法的分类模型。结合飞机尾涡Hallock-Burnham模型和脉冲多普勒激光雷达特性,提取脉冲多普勒激光雷达探测径向速度场的特征参量。基于现有测试数据,在非均匀背景风场下利用KNN方法对飞机尾涡进行识别。结果表明,以准确率(ACC)和ROC曲线下的面积(AUC)作为评估标准,所提出的方法对尾流识别所获得的ACC和AUC分别为0.772和0.855。该方法可有效地识别飞机尾涡并具备较好的鲁棒性。     

多普勒激光雷达的飞机尾涡识别方法

为了提高民航安全和飞行效率，实现对尾涡的准确识别，对飞机尾涡的空气动力学理论，特别是经典的Hallock-Burnham尾涡速度数学模型进行了分析研究。结合多普勒激光雷达探测涡流风场径向速度的原理，建立了雷达飞机尾涡探测的径向速度标准模型，引入滑动窗口思想，提出一种基于波形相似度匹配的方法，对尾涡进行自动识别，并给出了详细的算法流程；利用实测的激光雷达风场及雷达底层数据和假设检验方法对该识别方法进行了理论分析和实验验证。结果表明，该算法对飞机尾涡的有效识别率为90%。研究结果对进一步的尾涡监测具有一定参考价值。     

飞机尾涡扫描特性与涡核位置估算方法改进

飞机尾流涡核的精准辨识是动态缩减尾流间隔的前提。首先建立了尾涡流场演变模型，对尾涡流场进行了仿真；之后对不同强度和高度的尾涡组合速度场探测结果进行仿真分析；最后提出了涡核位置估算的“极大-次大值”法，提高了对涡核位置识别的准确度。研究表明：标准差两峰值处极大值与次大值之差越大，则涡核与最大标准差对应的距离门越接近；在代入的算例验证中，径向距离估算结果偏差不超过1.5 m,且涡核位置偏差程度均在3 m以内；相比极差法和梯度法，位置偏差修正了60%及以上，最高可达86%。     

飞机尾涡相干激光探测系统设计与性能分析

为保证飞行安全,并尽可能地提高机场跑道容量,对飞机尾涡相干激光探测系统进行了设计。从飞机尾涡激光探测的总体要求出发,提出相干激光探测系统结构,同时针对激光光源参数以及平衡探测光路结构进行设计,给出整个系统的设计参数。通过对所设计系统的探测信噪比以及测速精度的仿真分析表明,所设计的飞机尾涡相干激光探测系统能够满足尾涡探测的需求,当脉冲能量达到25 mJ以上时,雷达在探测距离7 km内的探测信噪比大于3 dB;在2 km内测速精度优于0.2 m/s。     

基于激光雷达探测的飞机尾流融合预测方法

为提高基于激光雷达的飞机尾流探测反演精度,根据扫描出的径向风速数据,建立了基于Kolmogorov结构函数的大气背景湍流耗散率(EDR)估计方法;然后基于两阶段消散预测模型,计入湍流对尾流消散过程的影响,实现基于历史探测数据的尾涡强度环量和涡核运动趋势的预测;通过环境探测数据与预测模型的结合,提高尾涡特性参数的反演精度。研究表明,相较于反演算法,采用本文模型预测的尾涡轨迹在径向距离和角度的精度上分别提高了595、648。     

箔条云的运动模型及雷达电磁散射特性

主要研究飞机发射箔条弹后的箔条运动模型,考虑到大气密度、风速、飞机尾涡以及结合箔条自身属性的影响,建立了大气环境下的箔条的运动模型,从而对箔条云团的速度、位移以及体积进行了定量的描述,还研究了与之密切相关的箔条云团雷达散射截面积（RCS）特性。     

基于自适应PID技术的无尾飞机容错重构控制

无尾飞机是新型飞机的发展方向,与传统的飞机相比,其飞行控制系统更为复杂,故障出现的概率也更大,因此重构控制系统是无尾飞机安全飞行的保障.采用基于自适应PID技术的动态逆控制来研究无尾飞机的重构控制系统,并获得了相应的仿真结果,证实了基于自适应PID技术的动态逆控制对故障具有较好的重构能力,比单独使用动态逆控制更有效.     

民机试飞航空电子设备安全性验证技术研究

本文论述了我国民用飞机航空电子设备在试飞阶段的安全性验证技术。随着ARJ21-700飞机试飞工作的不断开展,在深入分析各航空电子设备特点的基础上,紧密结合试飞阶段的工作内容,形成航空电子设备试飞阶段安全性验证要求。通过针对各要求确定验证方法,建立安全性验证技术,为试飞阶段的民用飞机航空电子设备安全性验证提供理论依据和方法支撑。     

基于粒子系统的飞机尾焰红外仿真方法研究

通过研究传统粒子系统模型,运用纹理映射、透明混合和Billboard技术,使用测量数据作为尾焰红外辐射数据,提出了一种新的基于粒子系统的飞机尾焰红外仿真方法。最后基于VC.Net平台利用C++进行编程实现红外尾焰模拟。     

基于窄谱带模型的尾焰红外辐射计算

尾焰红外辐射的计算是飞行器红外辐射计算的重要环节.在尾焰流场工程计算模型的基础上,从燃烧的化学反应出发,解决了尾喷口处气体组分参数的计算问题,利用基于Malkmus窄谱带模型的C-G近似法得到了尾焰红外辐射的快速计算方法.仿真结果表明,该方法能够快速准确地计算出尾焰的辐射,能为红外制导导弹仿真中飞机目标红外辐射的计算提供有效途径.     

飞机的红外辐射抑制技术

飞机的各种涡轮发动机具有很高的功率质量比,对由它引起的尾焰红外辐射进行抑制是飞机红外隐身的关健之一。当不考虑飞机尾焰等因素时,飞机蒙皮的红外辐射就显得非常重要。本文概述了飞机尾焰的红外辐射抑制技术,即缩小发动机尺寸、修正工作循环、尾焰与空气相混合、喷嘴整形和遮蔽,分析了近距离飞机机身的红外隐身,并对远距离飞机机身的红外隐身技术作了综述。     

高阶高斯分布迭代的云模型及其数学性质研究

云模型通过二阶高斯分布研究不确定性,它产生的云滴分布具有尖峰肥尾特性,呈现出幂率衰减.社会学和经济学的研究发现,由于在演化过程中具有偏好依附的特点,许多实际数据呈现出尖峰肥尾的特性,本文试图通过高阶高斯分布迭代产生的高阶云模型的数学性质研究,探寻高斯分布与尖峰肥尾分布之间的联系.基于高斯分布迭代构造具有尖峰肥尾特性的概率分布,通过基于高阶高斯分布迭代的云模型刻画更多的不确定性现象,分析高阶高斯分布迭代的典型参数,与云模型参数进行对比分析,为雾化后的逆向云发生器求解提供了新的手段,同时也为高阶云模型的逆向求解过程提供了方法.     

某喷气发动机尾焰的中长波红外辐射分析和比较

利用中波红外和长波红外热像仪对某型 喷气飞机发动机尾焰的红外辐射特性进行了测量,得到了3～5 μm 和8～12 μm波段的尾焰辐射亮度分布。结果表明,从飞机 尾向上观测到的中波红外和长波红外尾焰均成对称分布,前者的最高辐射亮 度和尾焰面积分别是后者的4.6倍和2.1倍;从飞机侧向上观测到的 中波红外尾焰的最高辐射亮度、尾焰长度和面积分别是长波红外尾焰 的2.2倍、3.8倍和5.7倍,前者的优势非常明显。另外,受高温尾焰加热的影响,尾 焰周围空气的温度明显上升,使其辐 射亮度高于其他背景的辐射亮度。本文获得的测量结果对尾焰红外辐射特性仿 真和计算研究具有一定的参考价值。     

首架“楔尾”飞抵澳大利亚开始改装工作

2006年1月16日，4架将在澳大利亚进行改装的波音737—700“楔尾”飞机中的首架已交付。“楔尾”项目将为澳大利亚提供极其重要的新的监视能力。