基于多用户需求的中小机场飞行程序优化研究

作     者：姜英杰 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：沈志远

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主      题：飞行程序设计 绿色民航 神经网络 双层最优控制 评估系统 

摘      要：飞行程序是保障民航飞行安全进行的重要基础资料,飞行程序的设计需要严格按照相关规章中的要求来进行。飞行程序的评价与优化是一个复杂的问题,需要考虑诸多因素,目前关于飞行程序的优化研究主要是单一目标,缺少客观系统的优化模型。本文将从飞行程序不同用户角度出发,综合考虑多用户需求建立飞行程序综合评价指标体系和飞行程序评估软件,响应绿色民航的发展目标来优化飞行程序。本文主要研究内容如下:本文首先分析飞行程序的不同用户需求,考虑飞行员、民航管制、军航管制、机场和城市规划四大用户建立基于多用户需求的飞行程序评价指标体系,提出一种基于神经网络的逆向权重分配方法,将通过神经网络得到的权重与熵权法得到的权重进行组合赋权,使得评价结果更加科学合理,并对西部某军民航合用机场的离场程序进行评估,评估结果表明该程序较优但是军航限制是影响其发展的主要问题,验证了评估体系的可行性。其次,飞行程序的不同用户需求具有不同侧重点,但在绿色民航的发展框架下多用户可达成一致的发展目标,其中影响绿色民航发展最主要的是航空器产生的噪音污染和污染物排放指标,因此将减少污染物排放和降低噪音影响作为双优化目标建立双层最优控制模型,并在约束条件中综合考虑安全性约束和军航限飞约束,实现飞行程序水平剖面和垂直剖面的优化;结合西部某军民航合用机场的进近程序及相关参数计算出飞行程序优化剖面,结果表明优化后的飞行程序可使污染物排放量和高分贝噪音影响均减少10%以上。再次,开发基于多用户需求的飞行程序评估系统。通过读取飞行程序评价指标特征值并进行选择,经过系统内部计算得到相应的飞行程序评估得分,嵌入噪音与污染物排放量计算模型为飞行程序优化提供数据支撑,实现飞行程序的综合评估与优化。本文的研究成果可以实现飞行程序评估指标量化与飞行程序降噪减排优化,开发的系统可为飞行程序优化提供数据支撑,帮助飞行程序相关部门进行飞行程序评估与优化。