基于位置误差概率模型的物流无人机安全间隔评估方法研究*

针对未来多架物流无人机飞行在同一航线可能引起的安全冲突问题,提出规划无人机之间的安全间隔以规避运行风险。根据无人机在地面控制系统监控下的飞行特点,结合位置误差概率模型,综合考虑无人机定位误差、速度误差以及侧风的影响,依次建立无人机之间纵向、侧向和垂直方向的碰撞风险评估模型,并得出ICAO安全目标水平下的最小安全间隔。选取顺丰在江西省赣州市开辟的物流配送航线进行仿真,分析不同机型组合之间3个方向的最小安全间隔。研究结果表明:计算结果可以为物流无人机飞行配备安全间隔提供参考。     

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。     

多随机因素影响下飞行间隔评估及冲突解脱阈值研究

为有效评估两机水平安全间隔并建立特情冲突解脱程序,基于多随机因素对飞机位置误差的影响,建立碰撞风险模型和冲突解脱阈值求解模型。首先,考虑CNS性能和高空风作用,改进飞行运动模型,建立碰撞风险模型,得到最低安全间隔标准计算方法。然后,考虑陆空通话影响,结合飞机转弯特性,建立两机在不同相对位置情况下的阈值求解模型,利用最低安全间隔标准值求解冲突解脱阈值。最后,以某管制试飞空域内特定机型相关数据及所受随机因素参数为例进行算例分析,得出两机最低安全间隔标准,并得到防止安全间隔丧失管制员介入冲突解脱程序的阈值,计算结果与管制运行实际吻合,验证了上述理论的正确性。依据多随机因素与最低安全间隔标准脉谱图拟合出相应公式,以期为管制员进行两机安全间隔调配与制定冲突解脱程序提供依据。     

侧风影响下的飞机尾流危险区域估算方法

为更好地评估侧风影响下尾流的演化与危险，对经典的D2P(Wake Two-Stage Decay Model)模型进行改进，并构建侧风影响下尾流危险区域评估方法。首先，基于数值模拟试验数据和激光雷达探测数据，创建侧风对尾涡强度衰减和涡核运动的影响模型。其次，建立后机遭遇尾涡后的诱导滚转力矩系数模型和尾涡危险区域估算模型。最后，对不同侧风条件下的尾涡危险区域长度及尾涡侵入侧向相邻跑道的所需时间进行计算分析。结果显示：尾涡危险区域长度在静风时最大；随侧风强度增强，上风涡和下风涡侵入相邻跑道的持续时间都不断减少，但在超过6 m/s后，下风涡侧又开始增加。改进后的模型能更好地考虑侧风对尾涡危险区域的影响，有利于估算侧风影响下的单跑道或近距平行跑道着陆时所需的尾流间隔。     

基于时间间隔标准的尾流安全评估分析方法

科学地优化飞机间尾流间隔是提升机场吞吐量的重要举措,确保安全是尾流间隔实施的首要前提。首先,基于大涡模拟试验数据,对经典的两阶段消散模型(Wake Two-Stage Decay Model, D2P)模型进行改进,创建顶风对尾涡环量衰减的影响模型。然后,针对基于时间间隔(Time-Based Separation, TBS)未考虑顶风会影响尾涡移动和尾涡环量衰减,通过转化为飞机地速和构建改进D2P模型深刻分析两因素对尾涡遭遇严重度的影响。最后,计算实施TBS时不同风速不同机型组合对应的最小尾流间隔,并综合分析对应间隔的尾涡遭遇严重度。结果表明：虽然TBS未考虑顶风对尾涡移动和环量衰减的影响,但可以确保前后机安全性;在顶风8 m/s应用TBS方案时,各机型组合的尾涡遭遇严重度约为静风时的30%。TBS安全地缩减了顶风时的尾流间隔。     

开口V形跑道尾涡遭遇及受力模型研究

为了提高开口 V形跑道的运行安全及效率,对开口V形跑道的尾涡遭遇及受力模型进行研究.结合天府机场跑道构型及运行模式,考虑侧风对尾涡位置的影响,分析后机遭遇前机尾涡的方式.同时,引入飞机颠簸强度作为安全指标,建立后机遭遇尾涡的坐标系,给出后机承受尾涡的受力计算公式.并以前机为A340-600使用天府机场东一跑道起飞及进近着陆、后机为A320-200使用北一跑道起飞为例,对后机承受尾涡最大力的位置和最大过载进行仿真.结果表明,使用东一跑道向南进近着陆的航空器与北一跑道起飞的航空器之间不存在尾涡影响.其结论与以相关规章及飞行程序为基础对天府机场开口 V形跑道尾涡的影响进行分析所得出的结论相同,验证了受力模型的准确性.     

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。     

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。     

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.     

民机客舱安全疏散能力模糊综合评价

随着民航业高速发展,民航客机飞行事故和严重事故征候时有发生,并且很难完全避免,因此做好民机客舱安全疏散对减少人员伤亡损失有着重要意义。通过对影响民机客舱安全疏散的各种指标进行定性分析,建立民机客舱安全疏散能力评估指标集,应用层次分析法得到各指标的权重,建立多级模糊综合评价模型及安全评价等级模型。最后将此方法应用到实际案例中,得到某航空公司的客舱安全疏散能力评价结果,通过进一步分析并对该航空公司安全管理提出指导性建议。     

基于零膨胀模型的航空器危险接近事件安全影响因素研究*

为探究航空器危险接近事件安全影响因素,降低航空器碰撞风险,利用二元概率函数区分航空器危险接近事件危险状态,利用probit函数确定不同风险等级结果,构建航空器危险接近事件零膨胀有序概率模型。结果表明:机组人员程序执行偏差、侵犯领空（无人驾驶飞机未获许可在管制空域飞行）、意图沟通无效或不充分、未监控其他飞机或监控不及时4个安全影响因素,增加航空器危险接近时碰撞风险概率分别为7.03%、4.25%、7.14%和6.03%。     

基于TEM模型的民航不安全事件关联规则挖掘与分析*

为了预防民航不安全事件的发生,应用机组威胁与差错管理（TEM）模型分析2014—2020年民航事故/征候的航空安全报告资料,提取事件里存在于民航运行风险中潜在的情况、威胁、机组差错等因素,通过改进的关联规则方法挖掘其中的关联关系,包括挖掘与事件严重程度有关的因素,找到TEM模型中的关键因素和影响航空器结束状态的致因因素,并进行关联网络图分析。研究结果表明:手动操纵/飞行控制差错、缺少/不足的飞行培训和安全管理、飞行员之间沟通差错与程序执行错误是造成事故/征候的显著因素;关联规则能够有效利用航空安全报告信息,通过定量的方法挖掘事故/征候的特征,找到影响民航不安全事件的强关联因素,为民航安全管理人员提供决策依据。     

考虑驾驶方式的车辆与航空器交叉冲突评估*

为量化不同驾驶方式下车辆与航空器行驶风险,提出车辆与航空器交叉运行冲突评估模型,该模型将特种车辆驾驶方式分为激进、稳定、保守3类,综合驾驶特性和管制规则定义车辆速度演化规律,结合运行场景、间隔配备等要素确定冲突条件,并基于航空器与车辆实时速度、位置变化构造冲突评估模型。研究结果表明:冲突评估模型能够计算车辆与航空器在十型交叉口的冲突概率;激进方式下车辆先于航空器通过交叉口,风险概率均值相对最大,为0.679;保守方式下航空器先于车辆通过交叉口,最大间隔是安全间隔的4.7倍;稳定驾驶方式可兼顾安全和效率。本文模型能再现十型道口车辆与航空器交叉运行冲突产生、发展及解脱过程,计算结果可用于场面实时冲突识别和预警,能够为机场危险源识别和风险管控提供依据。     

基于航空器高度保持性能的风险碰撞模型优化*

为提高Reich风险碰撞模型在“缩小垂直间隔”(Reduced Vertical Separation Minimum，RVSM)标准实施后的适用性。基于同一机型航空器的测高系统误差（Altimetry System Error，ASE）数据在超高空各高度层中并不服从相同分布且具有显著的统计学差异，针对现有的Reich模型对同一机型仍使用整个航空空域的ASE数值进行经验分布拟合的现状，对模型中ASE混合累积经验分布参数部分进行改进，添加高度层相关的参数，使原有仅根据机型进行累积的ASE经验分布细化为根据机型和高度层2部分进行累积。结果表明:改进后模型可准确体现ASE数据在不同高度层的差异性；采用改进的风险模型进行仿真计算，得到更加精确的结果；验证改进后模型的合理性和其在应用中的有效性。     

航空公司运行风险因子交互作用规律研究

针对影响航空公司飞机运行安全的风险因子具有关联性及因果性的特点,从人、机、环、管四方面分析影响航空公司飞机安全运行的风险因子,由专家及航空公司运行人员对风险因子两两之间的相关性及因果性进行判断,结合图论中的方法构建风险因子的邻接矩阵,并利用MATLAB仿真软件构建邻接矩阵的可达矩阵,然后对可达矩阵进行分解并将风险因子分为5个层次,构成一个多级递阶的网络模型,明确不同层次中的风险因子及其因果关联影响,揭示风险因子交互作用的内在规律.结果表明,网络结构模型具有良好因果关系及层次,说明只有通过系统安全管理手段避免风险因子之间的交互作用才能更加有效控制风险的发生.     

在役悬索管道抗风性能研究及结构退化分析*

为提高在役成品油悬索跨越管道结构及性能的可靠性，保障长输油气管道生产运营的安全，建立某在役成品油悬索跨越管道的有限元力学仿真模型，研究风载荷对悬索跨越管道的影响作用，探讨主索、吊索等主要构件性能退化时对悬索管道安全性的影响规律。结果表明:通过有限元模拟可以得到管道失效风速为60 m/s，远大于极限风速，且涡激振动振幅很小；主索腐蚀、吊索断裂以及是否存在抗风索这3种情况均能影响结构的安全性。相关企业应当对结构的重要构件进行定期检修，以保障生产运营安全。     

火灾场景下民机客舱人员疏散仿真及优化

为研究民机撞地后燃油泄漏引发的火灾对客舱人员疏散的影响,采用PyroSim建立B737-800客舱火灾模型,综合分析客舱烟气蔓延、温度、CO浓度和能见度的变化,得到CO浓度直接影响各出口的可用安全疏散时间;用CabinEvacu仿真工具设置3种人员疏散方案,得到ASET约束下各出口的疏散人数;考虑客舱乘务在民机紧急事件下的引导作用,提出CabinEvacu的优化模型。研究结果表明:仿真结果有效提升客舱的疏散人数和出口逃生率,但依旧无法确保人员的全部撤离。该研究结果可为火灾场景下民机客舱人员疏散提供参考依据。     

运输航空飞行安全绩效模糊动态评估模型*

为完善民航安全绩效体系建设，提高企业风险防范能力，促进其健康发展，参考“空客飞行品质监控项目”和企业QAR监控项目，结合指标重要性分析和一线人员、专家的有关建议，构建飞行安全绩效评估指标体系。基于混合型中心点三角白化权函数和TAN模型设计运输航空飞行安全绩效模糊动态评估模型。研究结果表明:该模型具有良好的实用性和可操作性，能够满足航空公司对安全绩效评估的需求。