【摘要】：高原機(jī)場(chǎng)運(yùn)行安全性是頗具中國特色的飛行安全研究領(lǐng)域。在高原機(jī)場(chǎng)終端區(qū),飛機(jī)的飛行性能下降,如果遭遇大風(fēng)等不利天氣條件,不安全事件的發(fā)生概率增加,其中飛行失控(LoC)是重要的潛在威脅類型。為了分析風(fēng)場(chǎng)飛行的失控機(jī)理并研究高原環(huán)境中駕駛員生理變化對(duì)LoC趨勢(shì)的影響,對(duì)高原機(jī)場(chǎng)終端區(qū)駕駛員的操縱行為進(jìn)行參數(shù)化表征,模擬了高原環(huán)境對(duì)于駕駛行為的可能影響,并結(jié)合高原特征風(fēng)場(chǎng)模型,通過數(shù)值仿真分析穿越風(fēng)場(chǎng)飛行時(shí)失控風(fēng)險(xiǎn)的變化趨勢(shì)。仿真結(jié)果表明:危險(xiǎn)的山谷風(fēng)和突風(fēng)是導(dǎo)致LoC的重要誘因,高原環(huán)境中駕駛員生理心理的惡化也會(huì)增加LoC的危險(xiǎn),不合適的增益、過大的延遲和滯后都會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)的失控。如果能夠?qū)︸{駛員進(jìn)行有針對(duì)性的訓(xùn)練,降低應(yīng)對(duì)風(fēng)擾動(dòng)出現(xiàn)時(shí)的操縱增益波動(dòng),并保持適當(dāng)緊張狀態(tài)以盡量降低操縱延遲,將有利于應(yīng)對(duì)風(fēng)擾動(dòng),并保持完成飛行任務(wù)的能力。
【圖文】：

＝０．４９。設(shè)計(jì)突風(fēng)速度為Ｕｄｓ＝ＵｒｅｆＦｇＨ（）３５０１６（７）根據(jù)九黃機(jī)場(chǎng)的航空氣象特點(diǎn)，突風(fēng)多出現(xiàn)在近地高度，因此將突風(fēng)位置設(shè)定為距跑道盡頭航向距離１ｋｍ，地面高度１００ｍ。２．４高原風(fēng)場(chǎng)綜合模型２．１節(jié)～２．３節(jié)中的三種實(shí)測(cè)和典型模型數(shù)據(jù)，分別代表了大、中、小不同空間尺度的風(fēng)場(chǎng)分布，將其風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性疊加，其結(jié)果可以代表飛機(jī)進(jìn)近航路上所遭遇的大氣擾動(dòng)，可以作為高原風(fēng)場(chǎng)的綜合模型。預(yù)定進(jìn)近航路Ｌｐａｔｈ上的風(fēng)速分布如圖１所示，圖中給出了沿飛行航跡地面投影的前向風(fēng)速ｕｗ、側(cè)向風(fēng)速ｖｗ、垂向風(fēng)速ｗｗ以及進(jìn)近過程飛行高度變化的影響，一并折合成隨飛過距離的變化，取紊流強(qiáng)度為強(qiáng)烈級(jí)別，在航路靠近跑道位置遭遇中頻突風(fēng)。圖１預(yù)定進(jìn)近航路上的風(fēng)速分布Ｆｉｇ．１Ｓｉｍｕｌａｔｅｄｗｉｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｏｎｇｐｌａｎｎｉｎｇａｐｐｒｏａｃｈｐａｔｈ在圖１中，三軸風(fēng)速的平均變化趨勢(shì)所反映的是機(jī)場(chǎng)周邊大尺度風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)速大小和方向的變化；航路上３ｋｍ位置開始的風(fēng)速尖峰代表了一次典型的中尺度突風(fēng)擾動(dòng)；另外，全程覆蓋的微小尺度風(fēng)速振蕩表征了進(jìn)近航路上的紊流風(fēng)常３駕駛員操縱飛機(jī)穿越高原風(fēng)場(chǎng)進(jìn)近的失控趨勢(shì)分析以建立的典型高原運(yùn)行飛機(jī)模型為例，從海拔３．７ｋｍ處平飛開始，轉(zhuǎn)入３°下滑角的進(jìn)近下滑，在建立的綜合風(fēng)場(chǎng)中進(jìn)行飛行仿真。失控趨勢(shì)從是否出現(xiàn)氣流角超限、姿態(tài)角超限、結(jié)構(gòu)受載超限以及操縱超限等方面進(jìn)行判定，分別建立對(duì)應(yīng)的限制包線進(jìn)行描述。其中氣流角超限和姿態(tài)角超限可以直接對(duì)相關(guān)角度進(jìn)行觀察。結(jié)構(gòu)受載需要與飛行

１７８０航空學(xué)報(bào)Ｊｕｎ．２５２０１５Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．６圖２動(dòng)力學(xué)俯仰／滾轉(zhuǎn)控制包線Ｆｉｇ．２Ｄｙｎａｍｉｃｐｉｔｃｈ／ｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌｅｎｖｅｌｏｐｅ在Ⅰ和Ⅲ象限，飛機(jī)的響應(yīng)是正常的操縱策略，只要不超出操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)邊界的狀況，都是可以接受的；在Ⅱ和Ⅳ象限，表明飛行員的操縱與飛機(jī)的姿態(tài)變化趨勢(shì)是相抗拒的。一般而言，錯(cuò)誤的操縱方向、水平安定面配平失誤、機(jī)械故障或者駕駛員誘發(fā)振蕩（ＰｉｌｏｔＩｎｄｕｃｅｄＯｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ，ＰＩＯ）大都會(huì)發(fā)生在Ⅱ和Ⅳ象限，而過量的俯仰操縱輸入導(dǎo)致的危險(xiǎn)大多出現(xiàn)在Ⅰ和Ⅲ象限。以上幾種失控趨勢(shì)的超限情況相結(jié)合，，可以用于描述和判定在風(fēng)場(chǎng)作用下進(jìn)近飛行的失控趨勢(shì)。示例飛機(jī)的具體邊界參數(shù)設(shè)定參見表１。３．１風(fēng)場(chǎng)進(jìn)近飛行的基本失控趨勢(shì)在設(shè)定的進(jìn)近飛行任務(wù)中，駕駛員維持無風(fēng)時(shí)的熟練操縱行為特征（表２中的Ｐ２模式）不變，如果遭遇了典型高原風(fēng)場(chǎng)擾動(dòng)，飛行過程中操縱和響應(yīng)參數(shù)相對(duì)于預(yù)定邊界的特征如圖３所示，飛行軌跡如圖４所示，其中按照飛行是否超出氣流角包線、姿態(tài)包線、速度包線和控制包線等來判定飛行失控趨勢(shì)，如果有超過（含）３組曲線超限，可以認(rèn)為進(jìn)入嚴(yán)重失控狀態(tài)［３０］。作為對(duì)比，圖３中也顯示了駕駛員不進(jìn)行修正的開環(huán)飛行仿真結(jié)果。由圖可以看到，駕駛員不進(jìn)行修正時(shí)（如圖３（ｄ）和圖３（ｅ）中開環(huán)狀態(tài)無操縱指令），運(yùn)動(dòng)參數(shù)偏差較大（如圖３（ａ）、圖３（ｂ）和圖３（ｃ）以及圖４）。圖３開／閉環(huán)飛行失控（ＬｏＣ）包線對(duì)比Ｆｉｇ．３Ｃｏｍｐａｒｉ

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2573159