近年來空中運(yùn)輸?shù)目焖僭鲩L促進(jìn)了國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,然而日益增長的航空飛行消耗了大量的航空燃油,并且發(fā)動機(jī)排放物中含有大量的溫室氣體和污染物,這些排放物導(dǎo)致氣候變化和大氣環(huán)境的污染。飛機(jī)尾跡也被認(rèn)為是航空誘發(fā)氣候變化的因素之一。當(dāng)危險天氣影響計劃的飛行航路時,航班總是被延誤,這就意味著消耗更多的時間成本。為了解決這些問題,本文旨在考慮燃油消耗、環(huán)境影響、延誤時間和飛行時間的前提下,選擇最佳的飛行航路,研究提出兩個模型,第一個模型針對危險天氣影響航班預(yù)計飛行航路的情況下,采用多目標(biāo)優(yōu)化方法為航空器指派最佳的飛行路線和起飛時間,以達(dá)到最小化燃油消耗,飛行時間和延誤時間的目的。A*算法被用于規(guī)劃最短路徑,在風(fēng)速和風(fēng)向相同的情況下,最短的飛行路徑往往對應(yīng)著最少的燃油消耗和最短的飛行時間。燃油消耗可以通過BADA數(shù)據(jù)庫得出。在權(quán)重變化的情況下,通過靈敏度分析得到最佳的起飛時間。與傳統(tǒng)的地面等待策略相比,本文所提出模型的結(jié)果不僅可以降低目標(biāo)函數(shù)值,也可以得出飛行時間、延誤時間和燃油消耗之間的交易權(quán)衡。在飛行高度和真空速變化的情況下,第二個模型考慮了飛機(jī)尾跡的產(chǎn)生和飛機(jī)尾跡與燃油消耗、飛行時間之間的關(guān)系。根據(jù)Schmidt-Appleman準(zhǔn)則,飛機(jī)尾跡的產(chǎn)生與高度、相對濕度、壓強(qiáng)和溫度有關(guān)�；陲w機(jī)尾跡形成模型,本文提出的多目標(biāo)優(yōu)化模型,旨在最小化飛行時間、燃油消耗和飛機(jī)尾跡長度。從中國7個飛行情報區(qū)采集的探空數(shù)據(jù)被用于分析產(chǎn)生飛機(jī)尾跡區(qū)域的空間分布。根據(jù)優(yōu)化問題所提出的實例分析量化飛行時間、燃油消耗和飛機(jī)尾跡之間的交易權(quán)衡。通過選擇最佳的飛行高度和真空速,可以實現(xiàn)減少飛機(jī)尾跡長度和降低燃油消耗和飛行時間的目的,該優(yōu)化結(jié)果為航路優(yōu)化提供了有價值的比較基準(zhǔn)。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V35
【部分圖文】：

根據(jù)2016年5月25日民航局召開的“民航服務(wù)質(zhì)量和航班正常工作會”上公布的權(quán)威數(shù)據(jù)顯示，2015年，由于天氣原因造成的航班延誤數(shù)量占總延誤數(shù)量的34.35%，而空管（流量）原因、公司原因以及軍事活動原因造成的航班延誤分別占26.52%，19.16%，13.53%（如圖1.1）。糟糕的正常率，會使旅客漸漸失去對民航的耐心和信心，從而損失大量客源，并且每一次的航班延誤都會給航空公司帶來不小的經(jīng)濟(jì)損失；而天氣也是造成航空事故的重要原因之一�？傊�，危險天氣影響了航班的正常運(yùn)行，造成了航班的延誤，從而增加航空公司的經(jīng)濟(jì)損失，增加了管制員、飛行員的工作負(fù)荷，降低了旅客的民航出行體驗以及出行欲望。因此，如何針對危險天氣保障航班正常運(yùn)行，使危險天氣對航空運(yùn)行的影響降到最低，是一個亟需完善和優(yōu)化的問題。圖 1.1 中國民航 2015 年航班正常性統(tǒng)計民航業(yè)中，對環(huán)境造成影響的最主要因素是飛機(jī)發(fā)動機(jī)的氣體和顆粒物排放。聯(lián)合國氣候變化委員會已經(jīng)建立飛行運(yùn)行評估系統(tǒng)，其結(jié)果顯示航空排放的 CO2是全球溫室氣體排放量的

其中一些排放物會以多種的方式改變了大氣化學(xué)[2]。例如，氮氧化體甲烷和臭氧反應(yīng)，惡化大氣成分[3]。此外，航空排放也改變氣候的輻射強(qiáng)迫，其中氣溶膠和以飛機(jī)尾跡形式存在的云在其中起到重要作用[4]。溫室氣體的最顯著的溫度升高[5]。溫度升高會導(dǎo)致空氣的密度降低，這就會影響飛機(jī)的最大允許起飛重運(yùn)輸方式中，例如飛機(jī)、鐵路、道路和水運(yùn)，航空運(yùn)輸排放增長的速率最快，所排放是緩解氣候變化和環(huán)境污染的有效途徑[7]。外，飛機(jī)發(fā)動機(jī)排放的熱尾氣遇到周圍冷空氣將形成飛機(jī)尾跡，主要由水和冰晶體的尾氣中有大量的水蒸氣和未燃燒的固體顆粒，水蒸氣在低溫環(huán)境下迅速也化成燃燒的固體顆粒可用作水滴提供載體，并逐漸增長，最后形成冰晶。根據(jù)海拔高度，它們可能只有幾秒鐘或幾分鐘可見，或者可能持續(xù)數(shù)小時，并且擴(kuò)展到幾英機(jī)尾跡可以從地面和空中觀測到，圖 1.2 是觀測到的飛機(jī)尾跡。飛機(jī)尾跡的作用一樣，在不改變太陽對地球輻射的前提下，降低了地球向外太空的輻射，從而導(dǎo)暖。飛行產(chǎn)生的飛機(jī)尾跡所造成的溫室效應(yīng)已明顯高于人們所熟知的 CO2對溫室研究表明，飛機(jī)尾跡對環(huán)境的影響是其他排放物的三四倍[8]或者 10 倍以上[9]。航班飛行航路時，如何減少飛機(jī)尾跡產(chǎn)生，也是一個考慮的因素。

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文新點(diǎn)和貢獻(xiàn)如下：際氣象數(shù)據(jù)和飛機(jī)尾跡產(chǎn)生模型，本文計算了在中國各地區(qū)并比較不同地區(qū)之間的差別，其結(jié)果顯示飛機(jī)尾跡的產(chǎn)生為影響環(huán)境的因素之一，飛機(jī)尾跡逐漸引起關(guān)注。在航路因素之一，飛機(jī)可以通過改變飛行高度減少飛機(jī)尾跡的產(chǎn)析燃油消耗、飛行時間和環(huán)境影響之間交易權(quán)衡，本文提出素之間的關(guān)系。鑒于旅客，航空公司和環(huán)境的優(yōu)先級，調(diào)整路。該方法具有極強(qiáng)的實用性，可以應(yīng)用到其他不同的場據(jù)飛行員的駕駛偏好劃設(shè)飛行限制區(qū)，利用 A*算法規(guī)劃危于靜態(tài)改航，本文提出的實時動態(tài)改航可以極大程度上減少飛行時間成本，增加對空域的利用率。構(gòu)安排圖如下。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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3 孫石磊;盛鈴佳;;飛機(jī)性能建模工具BADA研究[J];經(jīng)營管理者;2015年06期

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

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本文編號：2860931