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飞机尾流间隔标准中的机型分类方法

空军工程大学学报（自然科学版） 2019年第1期20卷 32-37页

作者：魏志强牟明江中国民航大学空中交通管理学院天津300300

机型分类方法是尾流间隔计算的基础和依据,我国现行机型分类标准与ICAO相同,均依据飞机重量进行分类。在欧美国家提出的尾流标准重新分类(RECAT)中,依据最大起飞重量和翼展等参数对机型分类和尾流间隔标准进行了重新调整。首先介绍了现... 详细信息

机型分类方法是尾流间隔计算的基础和依据,我国现行机型分类标准与ICAO相同,均依据飞机重量进行分类。在欧美国家提出的尾流标准重新分类(RECAT)中,依据最大起飞重量和翼展等参数对机型分类和尾流间隔标准进行了重新调整。首先介绍了现行机型分类方法、RECAT 1.5、RECAT-EU机型分类方法,然后依据飞机环量计算模型,对国内43种常用机型进近着陆阶段的环量进行计算分析,提出基于环量的RECAT-NEW机型分类方法。计算表明,RECAT-NEW机型分类方法中,各机型分类区间平均绝对偏差和标准差均小于RECAT 1.5和RECAT-EU中各分类区间的该值,可更好地满足RECAT研究需要,具有实际参考价值。

关键词：交通运输机型分类环量尾流间隔间隔标准

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基于飞行安全阈值的动态尾流间隔计算方法

安全与环境学报 2019年第2期19卷 419-424页

作者：魏志强牟明江中国民航大学空中交通管理学院天津300300

现行尾流间隔标准按照最大起飞重量进行机型分类,并规定各类别组合下的间隔距离,此标准偏保守,在一定程度上限制了机场容量提升。为求得最小尾流安全间隔,引入翼展、速度、机翼面积、副翼面积、机翼力臂、副翼力臂等参数,依据涡量建立... 详细信息

现行尾流间隔标准按照最大起飞重量进行机型分类,并规定各类别组合下的间隔距离,此标准偏保守,在一定程度上限制了机场容量提升。为求得最小尾流安全间隔,引入翼展、速度、机翼面积、副翼面积、机翼力臂、副翼力臂等参数,依据涡量建立了新的安全间隔模型。通过对国内外44种典型机型数据进行计算,分别求得ICAO、RECAT 1. 5间隔标准下各类别前后机所需间隔的均值、标准差。结果表明大多数组别内前后机间隔过于保守,存在较大缩减潜力。提出了一种基于飞行安全阈值的动态尾流间隔方法,并以国内某典型繁忙枢纽机场为例,对占比最高的15种机型进行了统计计算,结果表明,与ICAO、RECAT 1. 5间隔标准相比,容量提升比例分别为5. 63%、4. 09%。

关键词：安全工程安全阈值涡量尾流间隔间隔标准

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空中交通尾流间隔标准的安全性评估分析

中国安全生产科学技术 2018年第12期14卷 180-185页

作者：魏志强吴金栋刘馨泽李娜中国民航大学空中交通管理学院天津300300 中国民航科学研究院航行新技术研究所北京100028

为了分析现行尾流间隔的安全性,建立了尾涡安全评估模型,基于国内现行尾流间隔标准,对诱导滚转力矩系数和所需滚转角速度计算数据进行统计,选择所需滚转角速度作为安全性衡量指标。计算分析了气象条件尾涡遭遇严重度的影响,对不同机型... 详细信息

为了分析现行尾流间隔的安全性,建立了尾涡安全评估模型,基于国内现行尾流间隔标准,对诱导滚转力矩系数和所需滚转角速度计算数据进行统计,选择所需滚转角速度作为安全性衡量指标。计算分析了气象条件尾涡遭遇严重度的影响,对不同机型类别组合下的所需滚转角速度计算数据进行统计分析。研究结果表明:与滚转力矩系数相比,所需滚转角速度更适合作为尾流安全性的衡量指标;在顶风条件下可适度缩减所需的尾流间隔,提高空管运行效率;不同类别组合下的当量均值可以反映不同类别组合下的安全程度和潜在的间隔缩减潜力,当量标准值则可反映类别中所属机型之间的差异性。

关键词：交通运输尾流间隔安全评估尾流消散滚转角速度

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近距平行跑道离场尾流间隔优化研究

兵器装备工程学报 2020年第2期41卷 204-208页

作者：邓文祥潘卫军梁海军郑思睿梁延安中国民用航空飞行学院空中交通管理学院四川广汉618307

通过综合考虑近距平行跑道离场尾流风险模型、扩散运动模型和遭遇模型,建立尾流间隔优化模型以上海浦东机场为例进行验证。结果表明:当有利正侧风分量大于等于2 m/s时,前后相关离场的航空器无需考虑尾流影响;在其余侧风分量条件下均需... 详细信息

通过综合考虑近距平行跑道离场尾流风险模型、扩散运动模型和遭遇模型,建立尾流间隔优化模型以上海浦东机场为例进行验证。结果表明:当有利正侧风分量大于等于2 m/s时,前后相关离场的航空器无需考虑尾流影响;在其余侧风分量条件下均需考虑尾流影响。该研究对优化尾流间隔,提高机场容量有参考价值。

关键词：相关运行模式尾流遭遇尾流侧向扩散尾流间隔

基于CFD的近距平行跑道配对离场尾流间隔研究

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基于CFD的近距平行跑道配对离场尾流间隔研究

作者：刘成中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

近距平行跑道具有容量大、运行灵活等优点,为缓解航班架次增长与机场容量趋于饱和的矛盾,我国已有六个大型机场建有近距平行跑道。但国内近距平行跑道运行模式保守,在离场高峰时段的尾流间隔也只能按单跑道执行,易造成航班拥堵。配对离... 详细信息

近距平行跑道具有容量大、运行灵活等优点,为缓解航班架次增长与机场容量趋于饱和的矛盾,我国已有六个大型机场建有近距平行跑道。但国内近距平行跑道运行模式保守,在离场高峰时段的尾流间隔也只能按单跑道执行,易造成航班拥堵。配对离场作为一种新的近距平行跑道运行模式,可大幅缩减离场尾流间隔,提升离场效率和机场容量,充分发挥近距平行跑道的技术优势。但配对离场模式目前并未有成熟的运行体系,其运行条件及尾流安全间隔还需进一步评估并完善。本文基于CFD数值模拟方法对配对离场模式的安全运行条件及尾流间隔进行研究。具体研究内容如下:首先,介绍了配对离场、离场尾流间隔及尾流数值模拟的国内外研究进展及平行跑道离场运行模式;重点分析了配对离场模式的概念、运行过程及影响配对离场运行的因素。其次,研究了尾流的产生、演化机理,分析了近地尾流的演化特征与后机尾流抵抗能力;基于此对配对离场模式下的尾流遭遇风险进行了分析,构建了配对离场安全间隔模型。然后,建立了基于CFD的飞机尾流数值模拟方法,包括飞机尾流仿真模型前处理、尾流流场数值模拟及结果后处理,为研究配对离场模式下的尾流扩散情况奠定了基础。最后,将安全间隔模型与飞机尾流数值模拟方法相结合,建立配对离场安全间隔计算方法;以上海虹桥机场为例,将典型机型组合数值仿真结果导入安全间隔模型,确定了上海虹桥机场在配对离场模式下的安全运行条件及尾流间隔,同时针对配对离场模式的运行提出了安全建议。

关键词：近距平行跑道配对离场数值模拟尾流间隔

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风对离场终端区尾流间隔的影响研究

风对离场终端区尾流间隔的影响研究

作者：许晶晶中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

尾流间隔是限制机场容量的关键因素之一,为了进一步缩减尾流间隔,需要对侧风的影响进行细化研究。通过引入侧风影响因子改进了尾流衰减模型,利用该模型和近地面阶段尾流运动模型计算了不同类型航空器之间所需的安全时间间隔。利用CFD模... 详细信息

尾流间隔是限制机场容量的关键因素之一,为了进一步缩减尾流间隔,需要对侧风的影响进行细化研究。通过引入侧风影响因子改进了尾流衰减模型,利用该模型和近地面阶段尾流运动模型计算了不同类型航空器之间所需的安全时间间隔。利用CFD模拟仿真的方法对侧风情况下尾流的特性进行了模拟。采用A*算法对航迹上某一位置的尾流块进行尾流遭遇危险性分析。结果表明:1)在5m/s侧风下,当前机为超重型飞机时安全时间间隔最大可缩减34.0%;2)根据侧风不同采用合适的离场程序,尾流安全时间间隔可缩减最大42.2%。结论:1)细化考虑侧风对尾流的影响后,能够有效地缩减航空器尾流间隔。2)当侧风足以将尾流清除出安全区域时,尾流间隔的缩减效果更加显著。

关键词：尾流间隔安全时间间隔尾流衰减模型 CFD仿真 A*算法

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基于射流喷孔技术缩减飞机尾流间隔的研究

基于射流喷孔技术缩减飞机尾流间隔的研究

作者：韩帅中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

当飞机处于进近阶段时,为前后机配备一个合理的尾流间隔是保证终端区运行效率与后机安全的关键,将缩减翼尖涡作为设计目标可以在现有基础上大幅缩减尾流间隔。本文使用数值模拟的方法,通过在翼尖增设射流喷孔,对翼尖涡的生成阶段施加影... 详细信息

当飞机处于进近阶段时,为前后机配备一个合理的尾流间隔是保证终端区运行效率与后机安全的关键,将缩减翼尖涡作为设计目标可以在现有基础上大幅缩减尾流间隔。本文使用数值模拟的方法,通过在翼尖增设射流喷孔,对翼尖涡的生成阶段施加影响,评估翼尖涡强度的变化,并在此基础上定量分析其对现行尾流间隔标准产生的影响。数值模拟结果表明,矩形翼尖由于折角的存在,其涡系与圆形翼尖从机翼下缘卷起的点涡结构不同,包括三个与翼尖主涡旋转方向相同的正向涡以及两个形状不规则的小尺度反向涡。在流场向后演化过程中,不同涡系之间的卷起、破碎、融合使翼尖涡环量进一步缩小。将0.8倍弦长处一次涡系正下方确定为特征位置后,在该位置上下表面的前缘与后缘增设射流喷孔,得到四个构型并进行数值模拟。结果表明,在机翼上表面后缘设置的射流喷孔对缩减翼尖涡环量的效果最好,该构型诱导了翼尖涡生成过程中反向涡系与一次涡的能量消耗,在诱导涡核涡量减小的同时使环量内部的整体旋转能力减小,最终使涡量与环量整体缩减,对比使用标准矩形机翼一倍弦长后的翼尖涡环量减少7.72%,X轴涡量缩减7.69%。四种构型的结果对比说明,在机翼后缘设置的射流喷孔更有利于缩减翼尖涡环量。本文随后基于后机尾流的遭遇响应对尾流间隔进行研究。选取ICAO标准下A至G类七种典型机型,使用APA尾涡耗散模型,计算典型机型作为前机时,环量随时间的衰减过程;使用条带状法,计算典型机型作为后机时,不同滚转力矩系数(RMC)临界值下后机能够承受的最大环量。最终得到不同RMC临界值条件下的飞机尾流间隔。通过与ICAO RECAT尾流间隔对比分析后,选择RMC值0.031为研究后机遭遇尾流响应的典型滚转力矩系数。模拟结果表明,这一临界值在确保安全裕度的同时,还能大幅缩减尾流间隔标准。本文最后将基于数值模拟结果设计的射流喷孔效果添加至各典型飞机,除雷达管制设备所需的最小雷达间隔外,仅考虑尾流环量对后机影响的情况下,主流客机的尾流间隔可以缩减25%以上。为繁忙机场终端区提升管制效率,航空公司缩减成本,减少整体碳排放的目标提供了一种有效的思路。

关键词：计算流体力学射流喷孔翼尖涡尾流遭遇后机响应尾流间隔

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基于尾流间隔近地阶段航空器碰撞风险研究

基于尾流间隔近地阶段航空器碰撞风险研究

作者：练婧瑜中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

近年来,为解决因航空运输业高速发展而产生的机场及空域容量饱和、运行效率低下等问题,国内外学者针对跑道运行模式及尾流间隔缩减技术进行了大量研究,在此研究过程中为保证民航运行的安全性,避免航空器之间的冲突和碰撞,有必要对近地... 详细信息

近年来,为解决因航空运输业高速发展而产生的机场及空域容量饱和、运行效率低下等问题,国内外学者针对跑道运行模式及尾流间隔缩减技术进行了大量研究,在此研究过程中为保证民航运行的安全性,避免航空器之间的冲突和碰撞,有必要对近地阶段的航空器进行碰撞风险分析。本文以重庆江北国际机场为例,研究并改进近地阶段的碰撞风险模型,对比分析不同尾流间隔下的碰撞风险,主要工作如下:首先,分析传统Reich模型的不足,通过碰撞检测技术中包围盒思想对传统Reich模型的碰撞模板进行优化;其次,基于优化后的碰撞模板,考虑跑道运行特征和影响碰撞风险的因素,结合几何方法和概率微积分知识,建立适用于近距平行跑道配对进近和相关平行进近的纵向、侧向以及垂直方向的碰撞模型,并以重庆江北国际机场为例进行近距平行跑道配对进近的仿真计算,将其计算结果和传统Reich模型计算结果进行对比。最后,基于建立的相关平行进近碰撞风险模型,对ICAO-RECAT、RECAT-EU、我国现行尾流间隔标准、RECAT-1.5、RECAT-CN和基于数值模拟计算的尾流间隔进行碰撞风险评估,并且设计了相关平行进近碰撞风险计算软件。相比之下,优化后的碰撞模板体积和形状与航空器更吻合;在相同运行条件并满足安全目标等级1.5×10次/飞行小时的情况下,本文优化后的碰撞模型计算得到的碰撞风险是传统Reich模型碰撞风险的85%左右,安全裕度更大;通过评估不同尾流间隔,在碰撞风险满足安全目标等级1.5×10次/飞行小时的情况下,基于数值模拟计算得到的尾流间隔相较于其他五种尾流间隔标准有了更近一步的缩减,其尾流间隔缩减范围为56～4662m,能更大提升繁忙机场的运行效率,为未来缩减尾流间隔研究提供理论支撑。

关键词： Reich模型尾流间隔碰撞风险平行进近条件概率

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尾流间隔分类标准综述

中国民航飞行学院学报 2019年第2期30卷 54-57,62页

作者：潘卫军冉斌吴郑源朱新平中国民航飞行学院四川广汉618307

航空器尾流间隔是影响跑道容量的主要影响因素之一。近年来,机场增容的需求一直在增加。美国联邦航空局(FAA)、欧洲航空安全导航组织(EUROCONTROL)试行并且逐步推广了尾流再分类(RECAT)标准,其对跑道的吞吐量以及运行效率都有着积极的... 详细信息

航空器尾流间隔是影响跑道容量的主要影响因素之一。近年来,机场增容的需求一直在增加。美国联邦航空局(FAA)、欧洲航空安全导航组织(EUROCONTROL)试行并且逐步推广了尾流再分类(RECAT)标准,其对跑道的吞吐量以及运行效率都有着积极的作用。本文着重分析了ICAO、CAAC、FAA以及EUROCONTROL的尾流间隔标准以及RECAT的优势,分析我国现行尾流间隔的不足之处,对空管的运行安全、机场容量和运行效率提高具有一定的参考价值。

关键词：尾流间隔尾流再分类(RECAT) 机场容量