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激光雷达选址对飞机尾涡特征参数反演的影响

交通运输工程学报 2022年第1期22卷 229-239页

作者：庄南剑赵丽雅谷润平魏志强中国民航大学空中交通管理学院天津300300 中国南方航空股份有限公司北京分公司北京101318

为了提高距离高度显示器模式激光雷达的尾涡探测与反演精度,提出了基于涡核区域分割的机场激光雷达最佳选址求解算法,研究了激光雷达横向和纵向安装位置对尾涡反演精度的影响;考虑尾涡消散和下沉影响,建立了激光雷达动态回波数据仿真模... 详细信息

为了提高距离高度显示器模式激光雷达的尾涡探测与反演精度,提出了基于涡核区域分割的机场激光雷达最佳选址求解算法,研究了激光雷达横向和纵向安装位置对尾涡反演精度的影响;考虑尾涡消散和下沉影响,建立了激光雷达动态回波数据仿真模型;推导了尾涡区域分割径向距离公式,根据区域分割后的速度极值点确定了尾涡涡核位置;对涡核位置进行探测时间差修正后代入诱导速度方程,利用涡核附近的特征点径向速度构建了联立方程组,求解了尾涡环量相对误差;结合机场的机型占比数据,设计了激光雷达最佳选址的计算流程;基于国内某机场一周的运行数据,提取了5种典型机型数据进行机场激光雷达选址影响分析,确定了该机场的最佳激光雷达布局位置。研究结果表明:激光雷达选址的横向距离对反演精度影响较大,且存在最佳横向距离,大约为飞机翼展的10倍;最佳横向距离附近大约200 m是较佳的选择范围,该范围内探测精度变化不大;纵向距离选择存在最小值,最小值与尾涡下沉速度成正相关,对于典型民航大型飞机,大约为800 m;当纵向距离大于最小值时,其变化基本不影响尾涡探测精度;机场激光雷达的最佳选址区域为横向位置在最佳横向距离附近、纵向距离大于最小值的长条形区域。可见,机场激光雷达最佳选址求解算法是有效的,可以应用于尾涡探测试验或动态尾流间隔系统的激光雷达选址决策分析。

关键词：航空运输飞机尾涡激光雷达选址反演算法探测精度

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飞机离场性能参数计算方法研究与实现

飞行力学 2022年第2期40卷 81-86页

作者：谷润平乔静魏志强庄南剑中国民航大学空中交通管理学院天津300300

针对国产民机起飞离场中的性能参数计算需要,建立了等表速爬升、等马赫数爬升、等爬升率爬升、等爬升梯度爬升以及等爬升比爬升共5种模式下的飞机起飞离场航迹与性能参数计算模型,并以B737-800飞机的基础性能参数为例,对模型进行编程实... 详细信息

针对国产民机起飞离场中的性能参数计算需要,建立了等表速爬升、等马赫数爬升、等爬升率爬升、等爬升梯度爬升以及等爬升比爬升共5种模式下的飞机起飞离场航迹与性能参数计算模型,并以B737-800飞机的基础性能参数为例,对模型进行编程实现。与波音公司BCOP软件相比,二者的轨迹、不同时刻的推力、燃油流量、阻力及爬升率变化趋势一致,总时间、距离及燃油流量的偏差在2.5%以内。研究结果表明,所提算法可应用于国产民机的起飞离场航迹超障安全性、经济性和噪音分析。

关键词：性能参数起飞离场航迹计算国产民机

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基于QAR着陆数据的跑道状况等级评估方法

安全与环境学报 2024年第6期24卷 2061-2067页

作者：谷润平杨雪雅庄南剑魏志强卢飞中国民航大学空中交通管理学院天津300300

跑道状况等级是飞机安全着陆的一个关键信息。为了进一步提高跑道状况评估的准确性和及时性,提出一种利用飞行快速存取记录器(Quick Access Recorder, QAR)数据快速评估跑道状况等级的方法。首先,根据飞行数据特征从繁多的数据中提取模... 详细信息

跑道状况等级是飞机安全着陆的一个关键信息。为了进一步提高跑道状况评估的准确性和及时性,提出一种利用飞行快速存取记录器(Quick Access Recorder, QAR)数据快速评估跑道状况等级的方法。首先,根据飞行数据特征从繁多的数据中提取模型所需输入参数;其次,建立基于QAR数据建立飞机采用自动刹车着陆的动力学模型,并计算不同跑道状况等级对应的理论着陆距离;最后,将实际着陆距离与不同的跑道状况等级对应的理论着陆距离作对比,确定跑道状况等级。利用波音738和空客A320的QAR着陆数据分析某机场的跑道状况等级,并与该机场的雪情通告进行对比,验证了模型的准确性。研究成果可用于未来航班的着陆距离预测,为飞行员选择合适的刹车等级提供参考。

关键词：安全工程道面评估快速存取记录器(QAR)数据着陆性能飞行动力学

思政+双线融合在飞机性能工程课程群中的教学改革与实践

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思政+双线融合在飞机性能工程课程群中的教学改革与实践

第四届全国高等学校航空航天类专业教育教学研讨会

作者：褚双磊庄南剑温瑞英任强魏志强中国民航大学空中交通管理学院天津市空管运行规划与安全技术重点实验室

在立德树人教育背景下,开展专业课程思政教学是发展趋势。飞机性能工程课程群是由承担不同教学任务、在教材内容上虽有不同但围绕共同的课程思政目标而建立的多个子课程组成。针对专业课程价值塑造方面弱化的问题,为了深入推进信息技术...

在立德树人教育背景下,开展专业课程思政教学是发展趋势。飞机性能工程课程群是由承担不同教学任务、在教材内容上虽有不同但围绕共同的课程思政目标而建立的多个子课程组成。针对专业课程价值塑造方面弱化的问题,为了深入推进信息技术与思政教学深度融合,课程群根据国产民机的运行内容和签派员岗位能力,依托超星在线教学平台,明确育人目标,依靠不同的教学案例形成思政教育融合点,将"课程思政"融入线上、线下混合式教学,实现思政教学与"双线教学"双向贯通,围绕课程思政,课程群组成了课堂学习共同体,形成协同效应,打造有温度、有深度的立体课堂,丰富学生的学习方式,实现价值引领与知识传授的有机融合,建立起家国情怀和情感认同,达到"知识技能价值"一体化育人目标。

关键词：

来源： cnki会议评论

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一种前飞状态直升机可达区域快速计算方法

北京航空航天大学学报 2014年第6期40卷 810-814页

作者：庄南剑罗漳平任毅如向锦武北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

直升机可达区域可用于生成空域安全态势,提高直升机在低空复杂环境中的飞行安全水平.为了满足求解可达区域的实时性和准确性要求,提出了一种快速计算方法.根据能量机动性求解了直升机控制域,结合运动学方程建立了可达区域数学模型.基于... 详细信息

直升机可达区域可用于生成空域安全态势,提高直升机在低空复杂环境中的飞行安全水平.为了满足求解可达区域的实时性和准确性要求,提出了一种快速计算方法.根据能量机动性求解了直升机控制域,结合运动学方程建立了可达区域数学模型.基于最优控制原理,实现了边界点快速计算;提出了基本可达区域的概念,将实时可达区域构造问题转化为少量边界点的计算问题.以AH-1G直升机为对象进行了二维和三维的算例分析,并与微分包含法计算结果进行了对比.算例结果表明,直升机控制域是时变的,需根据实时飞行状态进行计算;该算法能实时计算前飞状态直升机的可达区域,有较高的计算精度.

关键词：直升机可达区域能量法机动性最优控制微分包含法

基于CFD项目驱动的《空气动力学》课程教学改革探究

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科技视界 2020年第34期 27-28页

作者：刘聪任强温瑞英庄南剑回忆中国民航大学空中交通管理学院中国天津300300

为了适应工程教育背景下民航特色交通运输专业人才培养需求,本文分析了现阶段空气动力学课程传统教学模式所存在的问题,提出了基于项目驱动式的教学模式探索。通过搭建远程CFD仿真平台,为项目式教学提供硬件基础。从知识重点和难点出发... 详细信息

为了适应工程教育背景下民航特色交通运输专业人才培养需求,本文分析了现阶段空气动力学课程传统教学模式所存在的问题,提出了基于项目驱动式的教学模式探索。通过搭建远程CFD仿真平台,为项目式教学提供硬件基础。从知识重点和难点出发,开发演示项目和自主设计项目,以项目为载体开展分组项目式学习,并引入更开放的考核方式,有助于学生工程实践能力和创新精神的培养。

关键词：空气动力学 CFD 项目驱动教学模式教学改革

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非涡核区域尾涡遭遇快速建模方法

科学技术与工程 2019年第23期19卷 298-303页

作者：谷润平胡皓庄南剑魏志强中国民航大学空中交通管理学院

基于Hallock-Burnham尾流速度模型,建立了尾涡流场、滚转力矩及最大坡度计算模型。通过对非涡核区域尾涡遭遇的仿真,计算尾涡流场中不同位置的飞机最大坡度,按坡度大小进行尾涡流场区域危险等级划分,确定流场中不同危险等级的分布范围;... 详细信息

基于Hallock-Burnham尾流速度模型,建立了尾涡流场、滚转力矩及最大坡度计算模型。通过对非涡核区域尾涡遭遇的仿真,计算尾涡流场中不同位置的飞机最大坡度,按坡度大小进行尾涡流场区域危险等级划分,确定流场中不同危险等级的分布范围;研究分析了飞机飞行高度、重量、马赫数以及前后机间隔等因素的变化对飞机尾涡遭遇的具体影响。通过案例分析计算,验证了模型的快速性,可用于尾涡流场非涡核区域危险性分析。

关键词：飞行安全尾流尾涡遭遇快速建模

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干扰板作用下飞机尾涡流场近地演变机理研究

武汉科技大学学报 2018年第2期41卷 153-160页

作者：魏志强李志远庄南剑温瑞英中国民航大学空中交通管理学院天津300300

为了更好地控制和规避飞机尾涡对飞行安全和机场运行效率的不利影响,本文重点研究近地尾涡的强度消散与涡核运动规律。使用ANSYS中的DM模块建立A320飞机机翼模型,并基于雷诺平均法(RANS)采用RKE涡黏模型对雷诺应力项进行方程封闭,在天... 详细信息

为了更好地控制和规避飞机尾涡对飞行安全和机场运行效率的不利影响,本文重点研究近地尾涡的强度消散与涡核运动规律。使用ANSYS中的DM模块建立A320飞机机翼模型,并基于雷诺平均法(RANS)采用RKE涡黏模型对雷诺应力项进行方程封闭,在天河一号超级计算机上采用多段拼接方法开展大尺度脱体尾涡数值模拟实验。基于实验数据分析了地面效应对涡核的下沉趋势和水平运动、涡间距、涡量及涡核速度等的影响,然后在尾涡流场中增加接地竖板,研究在机场跑道端设置人工干扰板时的尾涡运动和消散规律。结果表明,地表附面层能分离出二次涡,其缠绕于主涡周围诱发主涡加速消散并改变尾涡速度场的分布;人工干扰板能有效削弱尾涡的湍流动能,诱导主涡分离出二次涡系,触发涡系产生Rayleigh-Ludwieg相交不稳定性,加快主涡的下沉与迸裂,显著提高尾涡强度消散率。

关键词：飞机尾涡尾涡流场地面效应人工干预 RANS 数值模拟

基于BADA的民用喷气式飞机性能计算与仿真平台开发

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长沙航空职业技术学院学报 2023年第4期23卷 4-10页

作者：庄南剑杨雪雅王孜淳谷润平中国民航大学空中交通管理学院天津300300 民航华东空管局飞行服务中心上海201207

在“飞机性能工程”的课程教学中,缺少定量的、可调节参数的性能仿真软件。为此,基于BADA建立了包含爬升、下降、巡航、机动能力的高速性能计算模型,以及包含起飞与着陆的低速性能计算模型;总结课程相关知识点,设计了仿真平台整体架构;... 详细信息

在“飞机性能工程”的课程教学中,缺少定量的、可调节参数的性能仿真软件。为此,基于BADA建立了包含爬升、下降、巡航、机动能力的高速性能计算模型,以及包含起飞与着陆的低速性能计算模型;总结课程相关知识点,设计了仿真平台整体架构;使用C#语言编写了飞机性能计算的基本类,并开发了民用喷气式飞机性能计算与仿真平台;使用了某型飞机基本数据计算性能数据,并与BADA使用手册中的性能表格进行了对比验证,计算结果吻合良好。仿真平台可以方便地绘制和调节曲线,弥补了教学中传统图册的不足,对“飞机性能工程”的课程教学将起到很好的辅助作用。

关键词： BADA 飞机性能软件开发仿真平台