本发明专利技术提出了基于能量管理的风切变探测方法以及装置。该方法包括：A.根据飞机剩余能量ΔEA和飞机当前能量EA，计算风强度因子f(t)的修正系数γ；B.根据所述风强度因子的所述修正系数γ，将所述风强度因子f(t)修正为γ·f(t)；C.根据经修正的风强度因子γ·f(t)，计算平均风场积分强度；以及D.基于所述平均风场积分强度，判断风切变告警信号。该装置包括风切变探测装置和风切变探测监控装置。基于本发明专利技术的技术方案，结合了风切变强度计算方法和飞机最大可用能量管理方法，有效地降低了低空风切变危险飞行条件探测的误警率和虚警率，从而避免飞行员错误执行风切变规避导引操作，提高了飞行安全性和经济性。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提出了基于能量管理的风切变探测方法以及装置。该方法包括：A.根据飞机剩余能量ΔEA和飞机当前能量EA，计算风强度因子f(t)的修正系数γ；B.根据所述风强度因子的所述修正系数γ，将所述风强度因子f(t)修正为γ·f(t)；C.根据经修正的风强度因子γ·f(t)，计算平均风场积分强度；以及D.基于所述平均风场积分强度，判断风切变告警信号。该装置包括风切变探测装置和风切变探测监控装置。基于本专利技术的技术方案，结合了风切变强度计算方法和飞机最大可用能量管理方法，有效地降低了低空风切变危险飞行条件探测的误警率和虚警率，从而避免飞行员错误执行风切变规避导引操作，提高了飞行安全性和经济性。【专利说明】基于能量管理的风切变探测方法及装置
本专利技术涉及航空
，尤其涉及基于能量管理的风切变探测方法及装置。
技术介绍
危险风切变飞行条件的准确探测是保障民用飞机飞行安全的关键技术，目前，用 于风切变探测的方法主要有两种： 第一种是以多普勒气象雷达、激光雷达、红外探测为核心的预测式风切变探测方 法，其使用电磁波或光学方法探测飞机前方数公里以内的危险风场，并给出告警信息。这种 方法的缺点至少包括：由于低空风切变持续时间较短，再加上远程探测精确度的局限性，导 致预测式风切变探测的虚警率（例如，不必要的告警）和误警率（例如，危险风切变条件却 没有告警）都较高。如果飞机前方空气干燥纯净，则会不利于电磁波或光波探测，导致探测 效果变差。 第二种是当飞机已经处于风切变风场之中，通过机载传感器的空速、攻角、侧滑 角、姿态角、高度等信息，利用飞机飞行状态的改变程度来判断风场强度是否超过告警阈值 的方法。这种方法的探测准确度较高，缺点是在危险风切变条件下如果未能及时告警，飞行 员将不能及时处理就有可能引发灾难性后果。 设计一种有效地降低风切变告警虚警和误警率的方法将是非常有益的。 本专利技术的基本原理采用第二种方法，但在风切变告警条件的判断过程中，结合飞 机自身特性，综合运用飞机可用能量给出告警。经过模拟器调参后，本专利技术有效地降低风切 变告警虚警和误警率，从而避免飞行员错误执行风切变规避导引操作，提高飞行安全性和 经济性。
技术实现思路
基于上述考虑，本专利技术提供了一种基于飞机最大可用能量管理作为告警阈值计算 的算法和系统设计，用于反应式风切变探测与告警系统中，可以满足飞机对低空风切变飞 行环境的探测和告警功能需求，又可方便地根据飞机能量特性，有效降低风切变误警和虚 警率。 根据本专利技术的第一个方面，提供了一种基于能量管理的风切变探测方法，该方法 包括：A.根据飞机剩余能量AEa和飞机当前能量Ea，计算风强度因子f(t)的修正系数Y; B.根据所述风强度因子的所述修正系数Y，将所述风强度因子f(t)修正为Y*f(t);C.根 据经修正的风强度因子Y*f(t)，计算平均风场积分强度；以及D.基于所述平均风场积分 强度，判断风切变告警信号。 有利地，该方法还包括根据飞机空速、攻角、侧滑角、姿态角和运动速度计算所述 风强度因子f(t)。 有利地，该方法还包括根据飞机动能E,.和飞机势能E"计算所述飞机当前能量Ea。 有利地，所述飞机当前能量Ea根据 【权利要求】1. 一种基于能量管理的风切变探测方法，所述方法包括： A. 根据飞机剩余能量AEa和飞机当前能量Ea，计算风强度因子f(t)的修正系数γ ; B. 根据所述风强度因子的所述修正系数Y，将所述风强度因子f(t)修正为γ *f(t); C. 根据经修正的风强度因子Y *f(t)，计算平均风场积分强度；以及 D. 基于所述平均风场积分强度，判断风切变告警信号。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括根据飞机空速、攻角、侧滑角、姿态 角和运动速度计算所述风强度因子f(t)。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括根据飞机动能Ek和飞机势能Ep计 算所述飞机当前能量E a。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述飞机当前能量Ea根据Ea = mg(h-DH) + (l/2)mV2计算得到，其中m代表飞机质量，h代表飞机所在高度，DH代表决断高 度，V代表飞机速度，g代表重力常数。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括根据飞机剩余推力Fy飞机所在高 度h，决断高度DH和安全系数k计算所述飞机剩余能量Λ Ea。6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述飞机剩余能量AEa根据AEa = Ft Jh-DH)/k计算得到。7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述修正系数Y根据（1+ΕΑ/ΛΕΑ)计算 得到。8. -种基于能量管理的风切变探测装置，所述探测装置包括： 修正系数计算单元，其用于根据飞机剩余能量△ Ea和飞机当前能量Ea，计算风强度因 子f(t)的修正系数Y ; 修正单元，其用于根据所述风强度因子的所述修正系数Y，将所述风强度因子f(t)修 正为 Y · f(t); 计算单元，其用于根据经修正的风强度因子Y *f(t)，计算平均风场积分强度；以及 判断单元，其用于基于所述平均风场积分强度，判断并输出风切变告警信号。9. 根据权利要求8所述的探测装置，其特征在于，还包括 风强度因子计算单元，其用于根据飞机空速、攻角、侧滑角、姿态角和运动速度计算所 述风强度因子f(t)。10. 根据权利要求8所述的探测装置，其特征在于，所述修正系数计算单元还包括当前 能量计算单元，所述当前能量计算单元用于根据飞机动能E k和飞机势能Ep计算所述飞机当 前能量Ea。11. 根据权利要求8所述的探测装置，其特征在于，所述修正系数计算单元还包括剩余 能量计算单元，所述剩余能量计算单元其用于根据飞机剩余推力Fp飞机所在高度h，决断 高度DH和安全系数k计算所述飞机剩余能量Λ Ea。12. 根据权利要求8所述的探测装置，其特征在于，所述修正系数γ根据（1+Εα/Λ Ea) 计算得到。13. 根据权利要求8-12中所述的任一探测装置，其特征在于，还包括监控单元，其用于 当发现风切变探测监控装置的使能信号异常时，停止输出所述风切变告警信号，并激活故 障告警。14. 一种基于能量管理的风切变探测监控装置，所述监控装置包括： 第二修正系数计算单元，其用于根据飞机第二剩余能量ΔΕ' A和飞机第二当前能量 E' a计算第二风强度因子(t)的第二修正系数Y'; 第二修正单元，其用于根据所述第二风强度因子的所述第二修正系数，将所述第 二风强度因子f'⑴修正为Y' ·Γ⑴； 第二计算单元，其用于根据经修正的风强度因子Y' (t)，计算第二平均风场积 分强度； 第二判断单元，其用于基于所述第二平均风场积分强度，判断第二风切变告警信号；以 及 第二监控单元，其用于监控监测点数据出现异常现象的时间是否超过预定义时间阈 值，如果所述监测点数据出现异常现象的时间超过所述预定义时间阈值，切断风切变探测 装置的输出，并激活故障告警，所述监测点数据来自于风切边探测装置。15. 根据权利要求14所述的监控装置，其特征在于，还包括 第二风强度因子计算单元，其用于根据飞机空速、攻角、侧滑角、姿本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于能量管理的风切变探测方法，所述方法包括：A.根据飞机剩余能量ΔEA和飞机当前能量EA，计算风强度因子f(t)的修正系数γ；B.根据所述风强度因子的所述修正系数γ，将所述风强度因子f(t)修正为γ·f(t)；C.根据经修正的风强度因子γ·f(t)，计算平均风场积分强度；以及D.基于所述平均风场积分强度，判断风切变告警信号。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐宏哲，张策，谢梦涛，赵春玲，严林芳，张克志，岳峰，邵慧，吴讯，张兆亮，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司，中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31
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