飞机流宏观与微观同高度纵向间隔研究

航空安全一直以来备受社会各界关注,其中安全间隔对于航路运行有非常重要的意义。为了合理分配航路间隔,减少航路拥堵,基于实际运行情况,将连续的飞机流作为研究目标,从宏观和微观角度建立了纵向间隔的计算模型,根据飞机流的跟驰效应,得出航路运行间隔的动态变化范围。在此基础上,提出了快速地对航空器进行间隔调整的方案。最后,以西安管制区的运行数据为例进行仿真,验证了模型的合理性,并分析了各因素对飞行流间隔的影响,调整方案可以较快地完成航路间隔的重新分配,为运行提供更准确的引导。     

尾涡流场影响下的CSPRs配对进近侧向碰撞动力学分析

为研究近距平行跑道(CSPRs)配对进近侧向碰撞风险,首先结合非配对进近飞机的运动过程,建立配对进近飞机对的间隔模型,确定任意时刻飞机对之间的理论间隔值;其次分析飞机的尾涡流场特性,建立前机尾流的强度计算模型和消散模型,并分析飞机遭遇尾流后的响应机制,建立后机在前机尾涡流场内的力矩平衡模型,从而确定前后机的尾流安全间隔;然后分析飞机的侧向定位误差,得出飞机对之间实际间隔的概率分布,并建立侧向碰撞风险计算模型;最后利用模型分析配对进近过程中前后机之间侧向碰撞风险的变化情况。结果表明:侧向碰撞风险随初始间隔值、正侧风值增大而增大,随后机副翼偏转角度增大而减小,配对飞机对在到达跑道口时碰撞风险值达到最大。     

基于灰色聚类方法的航空公司飞机进近着陆阶段安全性评估

进近着陆阶段时间短、任务重、环境复杂,是飞行事故多发阶段。飞行机组应当具备过硬的心理素质和熟练的驾驶技术,严格执行标准操作程序,提升稳定进近能力和复飞的决断能力,保障飞行安全。本文通过综合分析民用飞机在进近着陆时的影响因素和QAR译码数据,建立相关指标体系,构造出相应灰色聚类评价模型,根据综合聚类系数对航空公司某阶段飞机进近着陆安全性进行评估。该研究为航空公司进行进近着陆阶段安全性评估提供了一种较为科学的定量化依据,对于保障飞行安全具有现实意义。     

基于基准系统比较法的雷达间隔评估

为缓解我国目前飞行流量日渐增加、空域紧张等情况,提出了一种系统评估航空器雷达间隔的新方法。首先,介绍了雷达间隔研究所使用的基准系统比较法,给出了分析方法和评估流程;其次,在综合考虑影响飞行安全各种因素的基础上,利用近距离危险接近概率(CAP)模型和基准系统比较法,建立了航空器间的雷达间隔评估模型,可对航空器飞行安全进行量化分析评估;最后,利用统计学知识和实测数据对该方法进行对比验证。结果表明:1)不同精度的雷达与雷达安全间隔密切相关,直接影响空中交通流量和航空器的运行效率;2)对于普通二次雷达,N-N模型更能反映雷达角度误差的分布情况;3)当雷达间隔为5 n mile时,危险进近概率为1.382 1×10-11,用精度更低(雷达角度误差为0.138 13)的雷达替换时,为保证航空器飞行安全,雷达间隔应增大到5.3 n mile;4)使用高精度雷达进行管制指挥和监控,可提高飞行流量,缓解航班延误,提升管制效率。     

民机结构涂层腐蚀维修间隔的确定方法

为量化民机结构防护涂层腐蚀失效对飞机结构维修间隔制定的影响,合理制定民机维修方案,针对环境损伤条件下的飞机连接结构(外露腐蚀关键件)防护涂层体系,综合考虑防护涂层体系损伤的特点,提出利用模糊综合方法评估腐蚀损伤等级以量化损伤程度,与地面停放时间进行关联,建立了民机结构涂层腐蚀维修间隔评估模型.在模型中提出了单项指标的等级区间划分方法,确定了评判因素集合,利用G1法求解各单项指标的权重,运用岭形分布隶属函数来确定评判矩阵,将权重与评判矩阵进行线性结合求解多因子包容方程,确定涂层腐蚀维修间隔.通过实例进行模型验证,确定的维修间隔与工程文件一致,符合腐蚀动力学规律,表明了模型的有效性.模型可为民机外露关键件的涂层有效性检验、涂层腐蚀维修间隔的确定提供参考,具有很好的工程应用价值.     

近距平行跑道隔离运行的尾流安全性评估

平行跑道运行可提高民航机场的起降容量,对该运行模式下的尾流遭遇安全性进行了研究。首先,建立了复飞轨迹和起飞轨迹计算模型;然后,建立了前后飞机的尾流遭遇安全性计算模型,包括强度消散模型、诱导力矩计算模型;之后,基于现行纵向间隔标准确定了最低可接受安全水平指标;最后,设计了尾流遭遇安全性评估流程,并根据所提模型、方法对某机场现行运行模式下的尾流遭遇安全性进行了计算和评估。结果表明,起飞飞机的起飞响应时间、起飞滑跑时间、起飞安全速度、起飞许可发布时机等因素对运行安全均有影响,其中起飞许可发布时机影响最大。     

军民航空域安全评估中的碰撞风险研究

碰撞风险是空域安全评估的重要内容。为保证军民航的安全飞行,通过对民航Event模型碰撞风险的研究,构建了军航训练空域与民航航路的碰撞风险模型;根据军航飞机的飞行特点,建立了军航飞机侧向位置偏差概率模型;结合民航飞机的横向位置偏差概率模型重新计算Event模型中的碰撞盒穿越间隔片频率(GERh);选取某一战术动作对军民侧向碰撞风险进行仿真,确定其安全间隔;通过对飞行过程中各个关键点碰撞风险的研究,对空域的使用提出建议,并验证了理论的实用性。结果表明,当前10 km的安全间隔标准并不能符合规定的安全目标等级,至少需要再增加7 km的安全间隔才能使整个飞行过程均满足要求。     

尾流影响下的CSPRs配对进近侧向碰撞风险分析

为研究近距平行跑道(CSPRs)配对进近的侧向碰撞风险,首先,建立运动学方程,描述配对进近飞机的运动过程,确定配对进近飞机之间的时变间隔;然后,通过大涡模拟的方法仿真尾流强度,分析前机尾涡流场特性和后机遭遇前机尾流后的响应机制,构建后机受尾流扰动时的力矩平衡模型,确定尾流安全区域;最后,考虑侧向定位误差,应用概率论基本原理计算和分析侧向碰撞风险。结果表明:CSPRs配对进近过程中前后机之间碰撞风险不断增大并在最后时刻取到最大值,且随初始间隔、正侧风的增大而增大。     

侧风对近距平行跑道配对运行安全的影响*

为探究侧风对配对运行时间间隔及跑道容量的影响,基于飞机近距平行跑道的管制要求和运行理念,根据尾流的产生过程、运动特性及配对进近运行模式的特点,对有侧风作用下配对飞机之间的最大时间间隔及跑道容量进行研究。针对侧风加速尾流消散的情况,阐述有侧风影响时实施配对进近的条件,建立侧风影响下飞机配对时间间隔变化模型,并分别从侧风风力大小和风向角度2个方面对不同配对机型下的最大时间间隔和跑道容量进行分析;以上海浦东机场跑道为例,计算侧风影响时不同配对机型下的配对时间间隔。研究结果表明:本文所构建模型可以准确把握侧风影响下配对运行飞机之间的特征,模型具有可行性,研究结果可为我国平行跑道建设提供参考。     

基于飞行安全阈值的动态尾流间隔计算方法

现行尾流间隔标准按照最大起飞重量进行机型分类,并规定各类别组合下的间隔距离,此标准偏保守,在一定程度上限制了机场容量提升。为求得最小尾流安全间隔,引入翼展、速度、机翼面积、副翼面积、机翼力臂、副翼力臂等参数,依据涡量建立了新的安全间隔模型。通过对国内外44种典型机型数据进行计算,分别求得ICAO、RECAT 1. 5间隔标准下各类别前后机所需间隔的均值、标准差。结果表明大多数组别内前后机间隔过于保守,存在较大缩减潜力。提出了一种基于飞行安全阈值的动态尾流间隔方法,并以国内某典型繁忙枢纽机场为例,对占比最高的15种机型进行了统计计算,结果表明,与ICAO、RECAT 1. 5间隔标准相比,容量提升比例分别为5. 63%、4. 09%。     

基于属性识别的高速公路交通安全评价模型

针对高速公路交通安全问题,利用属性数学中的识别理论对其进行研究。在对影响高速公路交通安全因素综合分析基础上,构建了高速公路交通安全评价的指标体系;在利用五级标度法确定评价指标权重系数的情况下,建立了基于属性识别的高速公路交通安全评价模型;评价模型根据单指标的属性测度值与多指标的综合属性测度值,利用置信度准则来识别高速公路交通安全的现状水平。应用实例表明:利用属性评价模型,可以找出影响高速公路交通安全的问题成因和限制因素,为高速公路规划和改造提供科学决策依据。     

基于Fuzzy-ANP的空管安全风险评估研究

空中交通管制对于保障飞行安全至关重要,如何进行空管安全风险评估是亟待研究的问题。在分析三角模糊数学和ANP原理的基础上,针对空管安全风险因素相互影响的特点,建立基于Fuzzy-ANP的空管安全风险评估模型。以某空管单位为例进行实证分析,通过计算评价指标权重,找到影响空管安全风险的关键指标。结果表明,影响该空管单位安全的主要因素为管理标准效能、员工培训次数和人员语言及交流沟通状况等,该空管单位应重点改善这3个因素并兼顾其他影响因素。研究表明,Fuzzy-ANP分析法有助于确定安全风险评估的重点。     

空中交通管制员职业素质模糊综合评价

提出一种管制员综合素质的评价方法;构建管制员综合素质评价指标体系和模糊综合评价模型;应用专家打分法确定指标的权重判断矩阵数据和隶属度数据;采用层次分析法对判断矩阵进行处理得到指标权重数据;按照评价模型的程序对权重数据和隶属度数据进行处理,最终得到管制员综合素质的评价值,根据评价结果提出了提高管制员综合素质的对策。     

基于信息加工模型的管制员差错分类与分析

在Wickens的人类信息加工模型的基础上,加入注意功能、情景意识、内部和外部操作成形因素,建立了管制员信息处理模型。按照该模型,空中交通管制人为差错可按照认知领域分为感知与警觉性差错、短时记忆差错、长时记忆差错、判断与计划差错、响应选择差错和响应执行差错;影响管制员操作的情境条件可分为外部操作成形因素和内部操作成形因素。对以往空管人为差错的分析表明,在信息加工层面分类的人为差错更宜于确定差错的心理致因。基于该理论模型的差错分类系统可以改进人为差错分析的有效性和一致性,从而提高差错管理的有效性。     

空中交通尾流间隔标准的安全性评估分析

为了分析现行尾流间隔的安全性，建立了尾涡安全评估模型，基于国内现行尾流间隔标准，对诱导滚转力矩系数和所需滚转角速度计算数据进行统计，选择所需滚转角速度作为安全性衡量指标。计算分析了气象条件尾涡遭遇严重度的影响，对不同机型类别组合下的所需滚转角速度计算数据进行统计分析。研究结果表明:与滚转力矩系数相比，所需滚转角速度更适合作为尾流安全性的衡量指标；在顶风条件下可适度缩减所需的尾流间隔，提高空管运行效率；不同类别组合下的当量均值可以反映不同类别组合下的安全程度和潜在的间隔缩减潜力，当量标准值则可反映类别中所属机型之间的差异性。     

Systemic accident risk assessment in air traffic by Monte Carlo simulation

A systemic accident model considers accidents as emergent phenomena from variability and interactions in a complex system. Air traffic risk assessments have predominantly been done by sequential and epidemiological accident models. In this paper we demonstrate that Monte Carlo simulation of safety relevant air traffic scenarios is a viable approach for systemic accident assessment. The Monte Carlo simulations are based on dynamic multi-agent models, which represent the distributed and dynamic interactions of various human operators and technical systems in a safety relevant scenario. The approach is illustrated for a particular runway incursion scenario, which addresses an aircraft taxiing towards the crossing of an active runway while its crew has inappropriate situation awareness. An assessment of the risk of a collision between the aircraft taxiing with an aircraft taking-off is presented, which is based on dedicated Monte Carlo simulations in combination with a validation approach of the simulation results. The assessment particularly focuses on the effectiveness of a runway incursion alert system that warns an air traffic controller, in reducing the safety risk for good and reduced visibility conditions.     

基于模糊神经网络的深井底板突水判别研究

通过分析深井底板突水因素的影响作用,建立各影响因素的层次分析结构模型,运用层次分析法计算各影响因素的权重并进行排序,进而选出深井底板突水的主控因素。在该基础上,建立隶属度和隶属函数实现各因素的归一,构建基于模糊神经网络的深井底板突水判别模型,选择合适的网络结构参数以改善神经网络的缺点,并选取样本训练网络,以现场实例为验证样本,以突水等级作为输出结果,该判别表明基本符合工程实践。     

民航空管质量安全监察人员胜任能力模型研究

以空管政事分离改革后民航空管质量安全监察人员胜任事业单位内部质量安全监察职责为目标,从教育、培训、技能和经验四个方面分析构成民航空管质量安全监察人员胜任能力的因素,并构建了胜任能力指标体系.运用网络分析法(ANP)构建了民航质量安全监察人员胜任能力的网络结构模型;利用三角模糊数(FUZZY)对网络结构模型中各个因素进行重要度比较,得到权重向量.鉴于评价指标之间存在的较强的关联性,利用非线性加权综合法,构建了民航空管质量安全监察人员胜任能力模型,该模型对评价指标中取值较小的指标反应灵敏,能够更好地体现不同监察人员之间胜任能力的差异.利用该模型对某空管单位来自于不同背景的5名监察人员进行评价,结果与上一年度该空管单位的绩效考核结果一致,证明了模型的合理性.     

基于信息熵的危险天气下进近管制风险评估

针对危险天气下进近管制系统运行风险性大、易发不安全事件的问题,提出根据一段时期内不安全事件的信息来评估该时期进近管制系统运行的风险,从而为以后进近管制系统的安全运行管理提供依据。首先,通过分析危险天气下管制系统运行过程的风险因素,建立风险评估指标体系。其次,给出评估指标灰色关联度属性的计算方法,利用其反映出的信息熵完成指标权重的确定和风险评估模型的建立。最后,应用该模型评估某进近管制中心一段时期内管制运行的风险状态水平,得到了风险值和风险级别,验证了该方法的适用性。