一种基于多维指标的航空器遭遇尾流风险评估系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多维指标的航空器遭遇尾流风险评估系统。本发明专利技术系统用于执行以下步骤：S1，获取飞机遭遇尾涡风险的衡量指标的值，衡量指标包括滚动力矩系数、过载增量、高度下降率和滚转坡度角；S2，建立各个衡量指标的危险等级评估表，并基于衡量指标的值，获取飞机各个衡量指标的危险等级；S3，建立评语集，并基于各个衡量指标的危险等级和评语集，获取各个衡量指标的评分；S4，采用层次分析法对衡量指标进行分析，得到飞机各个衡量指标对应的指标权重；S5，构建飞机的评价函数，并带入飞机各个衡量指标的危险等级评分和指标权重，计算评估值，评估值用于评估飞机遭遇尾流风险。具有能够量化评估后机遭遇尾涡危险风险的技术效果。效果。效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多维指标的航空器遭遇尾流风险评估系统


[0001]本专利技术涉及尾涡风险评价领域，特别涉及一种基于多维指标的航空器遭遇尾流风险评估系统。

技术介绍

[0002]尾涡是飞机产生升力的一种副产品，表现为在飞机后方卷起形成一对向外向下旋转的涡流，并在飞机后方持续几分钟时间。尾涡的强度由产生尾涡的飞机重量、飞行速度机翼形状和翼展长度所决定，其中最主要的是飞机的重量。尾涡强度随飞机重量、载荷因数的增加和飞行速度的减小而增大。参照图1，处在另一架飞机尾涡区域内的飞机可能会造成空气动力学紊乱，可能无法通过自身的控制来恢复姿态，进一步出现下沉、发动机停止运转以及严重的滚转，造成乘客人身安全问题和飞机的损害。
[0003]在尾涡遭遇的安全性评估方面，Carsten等对飞机遭遇严重性评估研究中采用了气动响应模型的方法。Gerben等人用尾涡诱导力矩和飞机滚转阻尼力矩的大小来反映飞机遭遇尾涡后的滚转运动。Campos提出通过建立有关力矩模型来模拟飞机在尾涡影响下的滚转状况，并以最大滚转角速度作为评估风险的指标。Visscher提出了诱导力矩系数这一衡量指标，用来评估飞机在遭遇尾涡后的严重性。欧洲空中航行安全组织提出了一项名为“RECAT
‑
EU”的提案，它包括对国际民航组织目前关于进近和起飞的尾流安全间隔最小值规定的修订。冯志勇分析了特定天气条件下、一定时间间隔后残存尾涡的强度和后机能承受的尾涡强度进行比较，引入滚转比例系数对遭遇强度进行评估。

技术实现思路

[0004]目前尚缺乏一种量化评估后机遭遇尾涡危险风险的方法，因此本专利技术提供一种基于多维指标的航空器遭遇尾流风险评估系统。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0006]一种基于多维指标的航空器遭遇尾流风险评估系统，所述系统用于执行以下步骤：
[0007]S1，获取飞机遭遇尾涡风险的衡量指标的值，所述衡量指标包括滚动力矩系数、过载增量、高度下降率和滚转坡度角；
[0008]S2，建立各个衡量指标的危险等级评估表，并基于衡量指标的值，获取飞机各个衡量指标的危险等级；
[0009]S3，建立评语集，并基于各个衡量指标的危险等级和评语集，获取各个衡量指标的评分；所述评语集包括1、2、3、4、5五个危险等级，分别对应2、4、6、8、10五个评分；
[0010]S4，采用层次分析法对衡量指标进行分析，得到飞机各个衡量指标对应的指标权重；
[0011]S5，将所述衡量指标的评分和各个衡量指标对应的指标权重代入飞机的评价函数，计算出评估值，所述评估值用于评估飞机遭遇尾流风险。
[0012]通过采用上述技术方案，通过选取滚转力矩系数、过载增量、高度下降率和滚转角速度四个衡量指标来评价飞机遭遇尾涡风险。首先利用层次分析法建立航空器遭遇尾流风险评价指标体系，获取衡量指标的指标权重。获取衡量指标的值，并基于衡量指标和指标权重构建评价函数，对航空器遭遇前机尾流的风险进行评估。该方法可以实时动态地监视不同航段上航空器遭遇尾流风险态势，并对避免尾流危险遭遇，提高进近阶段运行安全，协助管制员实时决策提供了参考。
[0013]可选地，步骤S5中，评估值用于评估飞机遭遇尾流风险具体为判断评估值对应的危险程度；
[0014]若评估值小于2，则其危险程度为安全；
[0015]若评估值大于等于2小于4，则其危险程度为较为安全；
[0016]若评估值大于等于4小于6，则其危险程度为轻度危险；
[0017]若评估值大于等于6小于8，则其危险程度为中度危险；
[0018]若评估值大于等于8小于10，则其危险程度为强烈危险。
[0019]可选地，在获取飞机的滚动力矩系数时，将飞机机翼分割为条带状，形成多个微元机翼，再计算滚动力矩系数；所述计算飞机的滚动力矩系数采用下述公式计算，
[0020][0021]L
R
＝L
×
F；
[0022]式中，RMC为滚转力矩系数，V为空气的来流速度；S为机翼面积，B为前机翼展；F为机翼上其中一个微元机翼升力的变化量，L
R
为该微元机翼受诱导力矩大小，L为该微元机翼到机翼中心处的距离。
[0023]可选地，所述过载增量采用下述公式计算，
[0024][0025]式中，F
all
为飞机所受合力，M为飞机重量，g为重力加速度；其中，
[0026]F
all
＝ΔF
wing
+ΔF
tail
+ΔF
engine
+ΔF
fuselage
；
[0027]式中，ΔF
wing
为机翼升力变化量；ΔF
tail
为尾翼升力变化量；ΔF
engine
为发动机升力变化量；ΔF
fuselage
为机身升力变化量。
[0028]可选地，所述高度下降率采用下述公式计算，
[0029][0030]其中，G
r
为高度下降率，ΔH为高度变化量；
[0031][0032]式中，t
m
为飞行员反应时间；t
n
为航空器响应时间，M为飞机重量，F
all
为飞机所受合力。
[0033]可选地，计算滚转坡度角时，采用滚转角速度计算公式计算滚转角速度，再对所述滚转角速度进行积分，得到滚转坡度角，所述滚转角速度计算公式为：
[0034][0035][0036][0037]式中，为滚转角速度，W
Rp
为滚转阻尼力矩系数；W
Rc
为滚转操纵力矩系数；H(t
′‑
t
″
)为单位阶跃函数；t
′
为遭遇尾涡时间，t
″
为飞行员与飞机反应时间；A为展弦比；I为飞机转动惯量，通过无量纲回转半径来估算飞机相对于中心惯性主轴的惯性矩。
[0038]可选地，步骤S4具体包括以下步骤，
[0039]101，根据所述衡量指标构建四阶判断矩阵；
[0040]102，对所述四阶判断矩阵进行一致性检验；当一致性检验的结果时，判断矩阵通过一致性检验，则执行步骤103；
[0041]103，基于判断矩阵，采用均方根法计算指标权重。
[0042]可选地，所述一致性检验采用下述公式，
[0043][0044][0045]式中，CI为判断矩阵的一致性判断指标；λ
max
为判断矩阵的最大特征值；n为判断矩阵的阶数。
[0046]可选地，所述均方根法采用下述公式，
[0047][0048]式中，a
ij
为判断矩阵中的i行、j列的元素。
[0049]可选地，所述评价函数采用线性加权法，所述线性加权法采用如下公式，
[0050][00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多维指标的航空器遭遇尾流风险评估系统，其特征在于，所述系统用于执行以下步骤：S1，获取飞机遭遇尾涡风险的衡量指标的值，所述衡量指标包括滚动力矩系数、过载增量、高度下降率和滚转坡度角；S2，建立各个衡量指标的危险等级评估表，并基于衡量指标的值，获取飞机各个衡量指标的危险等级；S3，建立评语集，并基于各个衡量指标的危险等级和评语集，获取各个衡量指标的评分；所述评语集包括1、2、3、4、5五个危险等级，分别对应2、4、6、8、10五个评分；S4，采用层次分析法对衡量指标进行分析，得到飞机各个衡量指标对应的指标权重；S5，将所述衡量指标的评分和各个衡量指标对应的指标权重代入飞机的评价函数，计算出评估值，所述评估值用于评估飞机遭遇尾流风险。2.根据权利要求1所述的一种基于多维指标的航空器遭遇尾流风险评估系统，其特征在于，步骤S5中，评估值用于评估飞机遭遇尾流风险具体为判断评估值对应的危险程度；若评估值小于2，则其危险程度为安全；若评估值大于等于2小于4，则其危险程度为较为安全；若评估值大于等于4小于6，则其危险程度为轻度危险；若评估值大于等于6小于8，则其危险程度为中度危险；若评估值大于等于8小于10，则其危险程度为强烈危险。3.根据权利要求1所述的一种基于多维指标的航空器遭遇尾流风险评估系统，其特征在于，在获取飞机的滚动力矩系数时，将飞机机翼分割为条带状，形成多个微元机翼，再计算滚动力矩系数；所述计算飞机的滚动力矩系数采用下述公式计算，L
R
＝L
×
F；式中，RMC为滚转力矩系数，V为空气的来流速度；S为机翼面积，B为前机翼展；F为机翼上其中一个微元机翼升力的变化量，L
R
为该微元机翼受诱导力矩大小，L为该微元机翼到机翼中心处的距离。4.根据权利要求1所述的一种基于多维指标的航空器遭遇尾流风险评估系统，其特征在于，所述过载增量采用下述公式计算，式中，F
all
为飞机所受合力，M为飞机重量，g为重力加速度；其中，F
all
＝ΔF
wing
+ΔF
tail
+ΔF
engine
+ΔF
fuselage
；式中，ΔF
wing
为机翼升力变化量；ΔF
tail
为尾翼升力变化量；ΔF
engine
为发动机升力变化量；ΔF
fuselage
为...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘卫军，王靖开，吴天祎，许亚星，冷元飞，
申请(专利权)人：潘卫军王靖开，
类型：发明
国别省市：