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多因素影响下的驾驶舱拨动开关反应时研究

北京航空航天大学学报 2024年第8期50卷 2413-2420页

作者：靳慧斌杨瑜常银霞邹国良中国民航大学交通科学与工程学院天津300300 中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300 中国民用航空局北京100710

针对飞行员操纵驾驶舱拨动开关的反应时问题,通过搭建飞行模拟实验舱,采集飞行员操纵驾驶舱拨动开关的反应时数据,应用多因素方差分析方法,研究在多因素影响下,影响飞行员反应时的因素。结果表明:驾驶舱拨动开关位于飞行员正前方左侧水... 详细信息

针对飞行员操纵驾驶舱拨动开关的反应时问题,通过搭建飞行模拟实验舱,采集飞行员操纵驾驶舱拨动开关的反应时数据,应用多因素方差分析方法,研究在多因素影响下,影响飞行员反应时的因素。结果表明:驾驶舱拨动开关位于飞行员正前方左侧水平斜向下45°的面板,反应时最短;规定正确的操作开关方向为向前为正,相比方向为向后为正,飞行员的操纵反应时更短;高负荷因素下,飞行员反应时更长;有灯光引导条件下可以降低飞行员的反应时;面板位置、负荷处理、灯光引导3种因素主体之间的交互作用对飞行员操纵驾驶舱拨动开关的反应时的影响显著。通过实验研究与数据处理分析,结果客观真实,有助于提升飞行员的飞行安全水平,也为操纵器件设计问题提供了基础实验研究和建议。

关键词：人机工效学驾驶舱拨动开关反应时影响因素

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基于紧致子序列的航班着陆调度问题研究

北京航空航天大学学报 2024年第8期50卷 2421-2431页

作者：冯小荣高正达王进王兴隆惠康华中国民航大学民航飞联网重点实验室天津300300 中国民航大学空中交通管理学院天津300300 中国民航大学计算机科学与技术学院天津300300

航班着陆调度问题已被证明是NP难问题,综合考虑多种实际情况,建立了时间窗约束的航班着陆优化模型,定义了紧致子序列概念,论述了其性质及左移、分割和合并的条件。在此基础上,提出一种基于紧致子序列的算法(CSA)求解固定顺序下航班着陆... 详细信息

航班着陆调度问题已被证明是NP难问题,综合考虑多种实际情况,建立了时间窗约束的航班着陆优化模型,定义了紧致子序列概念,论述了其性质及左移、分割和合并的条件。在此基础上,提出一种基于紧致子序列的算法(CSA)求解固定顺序下航班着陆调度问题。按照航班的最优着陆时间排序,运用CSA计算出该顺序下各航班着陆时间;采用循环线性交换和循环线性插空策略微调该固定顺序,不断迭代逼近模型的最优解;采用OR-Library数据集进行验证。实验结果表明,CSA结合启发式微调策略求解结果明显优于位移决策算法DALP和仿生算法(BA),与CPLEX、混合粒子群优化-局部搜索算法RH-HPSO-LS、细胞自动机优化(CAO)算法相近,在时间效率上明显优于对比算法;在小规模数据集上,计算精度与速度优势更加明显。CSA是一种确定性算法,不依赖于先验参数,具有更高的鲁棒性,保证了启发式微调策略不断逼近最优解。

关键词：航班着陆调度时间窗约束紧致子序列循环线性交换循环线性插空

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基于经典成核理论的跑道结冰温度建模及仿真

表面技术 2024年第2期53卷 201-212页

作者：陈斌丁宇崔静王立文中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300 中国民航大学航空地面特种设备研究基地天津300300 中国民航大学航空工程学院天津300300

目的为进行积冰事件的预测,减小跑道积冰对飞机地面运行安全的影响,对跑道表面结冰温度展开研究。方法从微观角度分析冰核在固体表面的形成机理,以接触角参数表示材料表面特性,基于经典成核理论建立结冰温度模型,在不同的边界条件下... 详细信息

目的为进行积冰事件的预测,减小跑道积冰对飞机地面运行安全的影响,对跑道表面结冰温度展开研究。方法从微观角度分析冰核在固体表面的形成机理,以接触角参数表示材料表面特性,基于经典成核理论建立结冰温度模型,在不同的边界条件下进行相应的数值模拟和跑道表面结冰的仿真模拟实验,最后完成模拟跑道低温环境的结冰温度实验。结果对于机场跑道环境下因飞机轮胎摩擦而留有胶迹的水泥道面,胶迹比水泥更易结冰;以醋酸钙为主要成分的机场跑道除冰液可抑制跑道结冰,质量分数越大,抑制作用越强,从质量分数5%提高到40%时,结冰温度降低12.02℃;最后通过在模拟跑道低温环境下的实验,对比得出该模型的预测结果与实际值之间的误差约为0.94℃。结论材料的表面自由能越高,结冰温度越高;高粗糙度对结冰起促进作用;机场跑道除冰液通过降低道面冰核的形核率和半径生长速率来抑制跑道结冰,质量分数越大,抑制作用越强;该模型可以为跑道积冰预警提供结冰温度预测的理论基础。

关键词：冰核结冰温度表面自由能粗糙度数值模拟除冰液

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飞机地面除冰保障过程动态预测

北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 224-233页

作者：李彪邢志伟王立文中国民航大学航空工程学院天津300300 中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300

针对冰雪气象下除冰保障过程的精细化管理及预测精度低下的问题,提出了一种基于时空关联动态贝叶斯网络的飞机地面除冰保障过程动态预测方法。在系统性分析除冰保障过程的基础上,设计了面向离港除冰队列的时空关联节点判别方法,基于K最... 详细信息

针对冰雪气象下除冰保障过程的精细化管理及预测精度低下的问题,提出了一种基于时空关联动态贝叶斯网络的飞机地面除冰保障过程动态预测方法。在系统性分析除冰保障过程的基础上,设计了面向离港除冰队列的时空关联节点判别方法,基于K最近邻算法简化关联节点并构建了变结构动态贝叶斯网络模型。基于核注意力机制的除冰保障节点先验概率密度估计方法,结合条件概率更新结果构建了面向不同状态的飞机地面除冰保障过程动态预测方法。实验结果表明:所提方法在考虑除冰保障演化不确定性的基础上实现了各节点的动态预测,平均绝对误差为2.34 min,整体精度相比静态贝叶斯网络方法最大提升8.66%,为地面除冰运行战术组织及决策控制提供了有效依据。

关键词：航空运输动态预测时空关联动态贝叶斯网核注意力机制地面除冰保障过程

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全局航迹不确定度及其偏离度模型

中国惯性技术学报 2024年第7期32卷 724-732页

作者：朱志强宫峰勋马艳秋吕培培中国民航局第二研究所成都民航空管科技发展公司成都610042 中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300

航迹不确定度及偏离度直接影响航班冲突检测与解脱的可信度,且对于基于航迹的运行异常重要。针对全局航迹质量评估,提出一种基于单航迹点不确定度及其误差均方根集合的全局航迹不确定度及偏离度模型,即以95%飞行时间内航迹点误差不超出... 详细信息

航迹不确定度及偏离度直接影响航班冲突检测与解脱的可信度,且对于基于航迹的运行异常重要。针对全局航迹质量评估,提出一种基于单航迹点不确定度及其误差均方根集合的全局航迹不确定度及偏离度模型,即以95%飞行时间内航迹点误差不超出保护范围的航迹为参考航迹,围绕航迹点集合的误差概率密度及t-分布函数,构建全局航迹不确定度及偏离度模型。仿真及实际空管雷达数据评估结果表明:与卡尔曼滤波算法模型相比,所提模型直接给出误差偏离度及其分布状态,可更快速、直观地获得航迹数据及运动模型品质,实现全局航迹及运动模型质量的图形及数值评估,具有较好实用价值。

关键词：不确定度偏离度全局航迹评估运动模型评估航迹误差集合

基于证据理论和区间分析的eVTOL热失控安全性分析

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西北工业大学学报 2024年第3期42卷 558-566页

作者：王鹏王晓聪肖女娥李勃阳中国民航大学民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300 中国民航大学科技创新研究院天津300300 中国民航大学中欧航空工程师学院天津300300

为保证eVTOL的安全性,需要对锂电池的热失控问题进行安全性分析。针对锂电池热失控失效数据不足这一问题,提出一种基于证据理论和区间分析的安全性评估方法:对系统进行故障树建模;针对故障树分析中存在的底事件失效率不精确的问题,使用... 详细信息

为保证eVTOL的安全性,需要对锂电池的热失控问题进行安全性分析。针对锂电池热失控失效数据不足这一问题,提出一种基于证据理论和区间分析的安全性评估方法:对系统进行故障树建模;针对故障树分析中存在的底事件失效率不精确的问题,使用证据理论计算底事件失效概率区间,并结合区间理论对故障树顶事件进行计算;通过重要度分析,找出对顶事件影响最大的底事件。利用所提方法,对eVTOL电池热失控进行安全性分析并计算各底事件的重要度,从而为降低系统失效概率、提升系统安全性水平提供依据。

关键词：安全性证据理论区间分析热失控

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环境风下多层航站楼排烟效果及人员疏散研究

中国安全科学学报 2024年第1期34卷 206-214页

作者：宋洋马文举中国民航大学经济与管理学院天津300300 中国民航大学安全科学与工程学院天津300300

为探究环境风下机场航站楼排烟模式对人员安全疏散的影响,以某航站楼为研究对象,选择多楼层区域作为数据获取范围,针对排烟窗控制模式的33种工况,采用火灾动力学(FDS)软件模拟排烟效果;以北风经东北风转为东风构造风向区间,获得风向与... 详细信息

为探究环境风下机场航站楼排烟模式对人员安全疏散的影响,以某航站楼为研究对象,选择多楼层区域作为数据获取范围,针对排烟窗控制模式的33种工况,采用火灾动力学(FDS)软件模拟排烟效果;以北风经东北风转为东风构造风向区间,获得风向与危险到达时间的曲线关系;以0~90°为高侧窗开启角度区间,获得适宜开窗范围,并根据环境风进行安全疏散的判定与优化。结果表明:对于楼内排烟效果而言,若高侧窗全开,无风和低风速下有利于排烟,环境风速较高时,垂直于楼层走势的风向排烟效果较好;在风向区间内,0~70°风向会对高侧窗排烟起促进作用,30和60°风向点最优,顺楼层走势的风向会有烟气倒灌;在高侧窗开启角度内,实际以5~30°下悬窗或全开窗为宜;结合风向下的危险到达时间,进行楼层人员疏散优化,调控后疏散时间比未优化时减少10%。

关键词：航站楼环境风排烟效果人员疏散高侧窗危险到达时间

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高动态复杂场景下航空自组网路由协议研究

西安电子科技大学学报 2024年第1期51卷 72-85页

作者：姜来为陈正杨宏宇中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 中国民航大学计算机科学与技术学院天津300300

随着航空运输规模的迅速增长,以民航飞机为主的航空自组网通信已经具备通信组网覆盖的基础。能否找到一种有效手段将高动态不确定复杂场景下航空器节点重要数据传输并安全备份,是提高空天地一体化系统可靠性和管理能力的重要措施。然而... 详细信息

随着航空运输规模的迅速增长,以民航飞机为主的航空自组网通信已经具备通信组网覆盖的基础。能否找到一种有效手段将高动态不确定复杂场景下航空器节点重要数据传输并安全备份,是提高空天地一体化系统可靠性和管理能力的重要措施。然而,航空自组网所具备的网络拓扑结构高动态变化、网络跨度大和网络链路不稳定等特点,给航空自组网网络协议设计,尤其是路由协议设计带来了严峻考验。为了便于未来在航空自组网路由协议设计方面开展深入研究,对航空自组网路由协议设计相关要求进行了全面的分析并对现有的路由协议进行了全面的调研。首先根据航空自组网的特点分析了航空自组网路由协议设计所需要考虑的因素、面临的挑战以及设计原则;然后,根据现有路由协议设计特点,对国内外已有航空自组网路由协议进行了分类综述与分析;最后,探讨了未来航空自组网路由协议设计的研究重点,为推动我国下一代空天地一体化网络研究提供了参考。

关键词：高动态复杂场景航空自组网路由协议数据传输

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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