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恶劣天气下机场离场航班运行韧性评估及恢复

北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 110-121页

作者：王兴隆赵俊妮王进中国民航大学空中交通管理学院天津300300

为保障恶劣天气下机场整体性能,科学评估机场离场航班运行韧性,提高航班恢复能力,从而有效缓解天气的影响。给出机场离场航班运行定义,从机场离场航班运行系统性能出发,分析航班离场延误时间、离场总延误时间、离场航班正常率和机场离... 详细信息

为保障恶劣天气下机场整体性能,科学评估机场离场航班运行韧性,提高航班恢复能力,从而有效缓解天气的影响。给出机场离场航班运行定义,从机场离场航班运行系统性能出发,分析航班离场延误时间、离场总延误时间、离场航班正常率和机场离场航班运行系统综合韧性指数4个指标,对系统在恶劣天气条件下的韧性变化进行评估;提出机场离场航班运行系统性能恢复策略,利用遗传算法对离场延误航班进行优化排序;以2012年北京首都国际机场“721”特大暴雨事件为实例进行数据分析,得到暴雨影响下首都机场的性能指标和韧性指数,对比分析机场离场航班运行系统性能及韧性水平变化。研究结果表明:受暴雨影响,机场离场航班运行系统综合韧性指数由0.457 3下降到0.062 8,暴雨减小后上升到0.222 3;在进行航班优化排序后,离场航班总延误时间减少了24.85%,优化后机场性能恢复速度提升了13.89%,优化后的机场离场航班运行系统最小韧性指数提升了13.38%,系统性能优先恢复至初始状态,表明所提恢复策略有效。

关键词：恶劣天气离场航班运行韧性模型综合韧性指数恢复策略

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光/电诱导异相催化可控脱卤硫化研究

光/电诱导异相催化可控脱卤硫化研究

作者：程兴达曲阜师范大学

学位级别：硕士

基于AM-LSTM的飞行区航空器滑行轨迹预测与冲突识别

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中国安全科学学报 2024年第1期34卷 116-124页

作者：王兴隆许晏丰中国民航大学民航飞联网重点实验室天津300300

为解决航空器点源定位难以有效预测而引发冲突风险愈来愈多的问题,构建基于注意力机制(AM)和长短期记忆网络(LSTM)的时间序列轨迹预测模型AM-LSTM,预测未来短时间内飞行区航空器的瞬时点源位置;在此基础上,根据航空器型号和滑行航向对... 详细信息

为解决航空器点源定位难以有效预测而引发冲突风险愈来愈多的问题,构建基于注意力机制(AM)和长短期记忆网络(LSTM)的时间序列轨迹预测模型AM-LSTM,预测未来短时间内飞行区航空器的瞬时点源位置;在此基础上,根据航空器型号和滑行航向对其进行轮廓扩展,以航空器速度作为安全距离权重,通过射线法实现轮廓冲突的判定;并以乌鲁木齐地窝堡机场为例进行验证,利用训练完成的轨迹预测模型预测飞行区航空器滑行轨迹,以识别航空器轮廓间的滑行冲突。结果表明:AM-LSTM预测模型能够准确预测飞行区航空器运动轨迹。未来3 s内轨迹位置预测的平均位移误差为1.05 m,轨迹点位置预测精准性可达94.37%,故能在轨迹预测的基础上精确识别滑行冲突风险,有利于保障飞行区的安全运行。

关键词：注意力机制(AM) 长短期记忆网络(LSTM) 飞行区航空器滑行滑行轨迹

非均质Mn分布对淬火-配分钢微观组织和力学性能的影响

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金属学报 2024年第1期60卷 69-79页

作者：张超熊志平杨德振程兴旺北京理工大学材料学院冲击环境材料技术国家级重点实验室北京100081 北京理工大学唐山研究院唐山063000

目前,基于非均质高温奥氏体来调控先进高强钢的组织和性能,引起研究学者的广泛关注。为进一步明晰合金元素非均质程度对组织和性能的影响,指导先进高强钢的设计,本工作采用以Mn配分的珠光体为初始组织的快速淬火-配分工艺,研究了奥氏体... 详细信息

目前,基于非均质高温奥氏体来调控先进高强钢的组织和性能,引起研究学者的广泛关注。为进一步明晰合金元素非均质程度对组织和性能的影响,指导先进高强钢的设计,本工作采用以Mn配分的珠光体为初始组织的快速淬火-配分工艺,研究了奥氏体化时间和温度对高温奥氏体中非均质Mn分布的影响规律,进一步探讨了微观组织和力学性能的演变。结果表明,高温奥氏体的Mn分布能够调控淬火过程的马氏体转变。当高温奥氏体继承了珠光体中富Mn渗碳体和贫Mn铁素体中的Mn分布时,淬火后可获得富Mn片状残余奥氏体与贫Mn马氏体板条构成的鬼珠光体组织。随奥氏体化保温时间的延长和温度的升高,高温奥氏体中Mn元素非均质程度减弱,导致鬼珠光体组织减少,块状残余奥氏体和粗大板条马氏体数量增多、且尺寸增大。随着保温时间的延长,屈服强度由于细晶强化的减弱而降低;均匀延伸率由于块状残余奥氏体的增多而升高,颈缩后的延伸率因块状残余奥氏体形成的脆性马氏体而降低。由于残余奥氏体和马氏体的含量随着奥氏体化工艺不发生改变,使得抗拉强度和断裂总延伸率也不发生变化。由此可见,通过改变奥氏体化的工艺参数,能够在保证高抗拉强度(约1700 MPa)和高断裂总延伸率(约20%)的基础上,实现对屈服强度和均匀延伸率的进一步调控。

关键词：非均质组织 Mn配分珠光体残余奥氏体高温奥氏体

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空中交通CPS结构特性及韧性评估

北京航空航天大学学报 2024年第4期50卷 1187-1196页

作者：王兴隆魏奕雯贺敏中国民航大学空中交通管理学院天津300300

针对空中交通体系结构复杂、耦合性强、脆弱性高的特点,为缓解因受扰导致的级联失效现象,对其结构韧性进行研究。建立了空中交通信息物理系统(CPS)模型,提出同层度与层间度、同层介数与层间介数等指标,分析级联失效过程;提出空中交通CP... 详细信息

针对空中交通体系结构复杂、耦合性强、脆弱性高的特点,为缓解因受扰导致的级联失效现象,对其结构韧性进行研究。建立了空中交通信息物理系统(CPS)模型,提出同层度与层间度、同层介数与层间介数等指标,分析级联失效过程;提出空中交通CPS韧性的概念,并采用定量评估方法对受损能力和恢复能力进行度量;对比不同扰动-恢复策略下的空中交通CPS表现,制定最佳恢复策略,提高受扰时的韧性。以华东地区空中交通CPS为例进行分析,结果表明:空中交通CPS网络度分布服从幂率分布,介数服从指数分布;在基于介数度值扰动下,采用介数恢复策略可以有效提高受扰时空中交通CPS的韧性。

关键词：信息物理系统级联失效扇区网络航路网络空中交通CPS韧性

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基于权重的AHP判断矩阵一致性调整方法

国防科技大学学报 2024年第1期46卷 179-186页

作者：耿正霖吴佳妮程兴华包长春国防科技大学气象海洋学院湖南长沙410073

传统的判断矩阵调整方法计算得到的权重不能最大限度地保留原始判断矩阵的信息。为此,提出一种基于权重的判断矩阵调整方法。该方法根据权重的性质,构造完全一致矩阵,利用AdaGrad最速下降法对矩阵进行拟合,使该矩阵相对于原始判断矩阵... 详细信息

传统的判断矩阵调整方法计算得到的权重不能最大限度地保留原始判断矩阵的信息。为此,提出一种基于权重的判断矩阵调整方法。该方法根据权重的性质,构造完全一致矩阵,利用AdaGrad最速下降法对矩阵进行拟合,使该矩阵相对于原始判断矩阵的总改变量最小,以其对应的权重作为矩阵的计算结果。数值计算结果表明,该方法相比于其他方法,权重对原始判断信息的保留度更高,且不需要反复进行矩阵一致性检验。

关键词：层次分析法判断矩阵一致性调整 AdaGrad

基于LSTM的机场飞行区活动目标潜在冲突预测

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北京航空航天大学学报 2024年第6期50卷 1850-1860页

作者：王兴隆尹昊贺敏中国民航大学民航飞联网重点实验室天津300300 南京莱斯信息技术股份有限公司南京210001

针对机场飞行区冲突不断的问题,提出一种基于长短期记忆(LSTM)网络预测机场飞行区活动目标潜在冲突的方法。根据复杂网络理论,以航空器和车辆2类活动目标为研究对象,建立飞行区活动目标网络,设置网络动态演化模型,输入运行数据计算多个... 详细信息

针对机场飞行区冲突不断的问题,提出一种基于长短期记忆(LSTM)网络预测机场飞行区活动目标潜在冲突的方法。根据复杂网络理论,以航空器和车辆2类活动目标为研究对象,建立飞行区活动目标网络,设置网络动态演化模型,输入运行数据计算多个网络特征指标,对指标时间序列进行主成分分析,拟合成潜在冲突指数;利用Keras框架搭建LSTM网络模型,将指标时间序列输入LSTM网络进行训练和预测,并与其他预测方法对比;用西安咸阳机场实际运行数据进行实验,将预测值与真实值进行对比,各项指标预测均方误差分别为1.608%、13.126%、0.072%、0.004%、0.014%。结果表明:通过建立飞行区活动目标网络模型,可以用网络特征指标从不同角度刻画潜在冲突;LSTM网络可以有效预测飞行区活动目标网络的潜在冲突,提醒相关人员预防冲突发生,降低冲突概率。

关键词：长短期记忆飞行区冲突预测复杂网络主成分分析

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基于可达性的多层动态航空网络鲁棒性分析

中国安全生产科学技术 2024年第1期20卷 18-24页

作者：王兴隆尹昊中国民航大学民航飞联网重点实验室天津300300

为更准确地描述航空网络以分析其鲁棒性,提出1种以同一始发机场及其离场航班为子网络层,随出发时刻动态变化的多层动态航空网络模型。针对我国国内(不含港澳台)多层动态航空网络,以可达性、度中心性和加权介数中心性为节点特征指标,网... 详细信息

为更准确地描述航空网络以分析其鲁棒性,提出1种以同一始发机场及其离场航班为子网络层,随出发时刻动态变化的多层动态航空网络模型。针对我国国内(不含港澳台)多层动态航空网络,以可达性、度中心性和加权介数中心性为节点特征指标,网络效率为网络性能测度指标,从随机攻击和蓄意攻击2种策略下对网络进行鲁棒性分析。研究结果表明:我国国内(不含港澳台)航空网络的鲁棒性主要由20%的机场提供,且在不同时间段内鲁棒性不同,在2023年夏秋航季,7∶00~20∶00间鲁棒性较好,4∶00~7∶00和20∶00~24∶00鲁棒性较差;用可达性指标衡量航空网络中机场节点的重要程度比度中心性和加权介数中心性指标更准确。研究结果可为保障航空运输网络安全提供一定参考。

关键词：航空网络多层动态网络可达性鲁棒性

面向城市低空的多机型eVTOL安全间隔评估

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航空学报 2024年

作者：王兴隆王友杰中国民航大学民航飞联网重点实验室

未来城市低空或将面对大量电动垂直起降飞行器（electric Vertical Take-off and Landing，eVTOL）的运行需求，将存在空域利用率低、碰撞风险高等潜在问题，保障飞行器运行的安全和高效需要合适的安全间隔标准。研究城市低空下多机型eV... 详细信息

未来城市低空或将面对大量电动垂直起降飞行器（electric Vertical Take-off and Landing，eVTOL）的运行需求，将存在空域利用率低、碰撞风险高等潜在问题，保障飞行器运行的安全和高效需要合适的安全间隔标准。研究城市低空下多机型eVTOL的安全间隔，对复合翼型eVTOL建立经典Event纵向、侧向和垂直碰撞模型，对多旋翼型eVTOL建立基于圆台体碰撞盒的改进Event模型。按照eVTOL的有效载荷与载客数将eVTOL划分为轻型、中型和重型，选取主流机型进行分类统计并计算碰撞盒尺寸，考虑定位误差、借鉴RNP（Required Navigation Performance）概念计算参数纵向、侧向和垂直重叠概率，考虑航向角分布、俯仰角限制、速度误差分布等，建立仿真环境计算相对速度这一参数。最后根据建立的碰撞模型计算不同类型eVTOL的侧向、纵向和垂直安全间隔，将轻型、中型和重型的安全目标水平分别设置为10-7、10-8、10-9次/飞行小时，最终得出不同类型eVTOL之间的最小间隔，其中轻型多旋翼、轻型复合翼、中型复合翼、重型复合翼之间的最小安全间隔分别是82米、83米、93米、102米。研究结果可以为eVTOL间隔标准制定提供参考。

关键词：航空运输城市空中交通电动垂直起降航空器安全间隔碰撞风险模型安全目标水平