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空中交通安全间隔的理论方法研究

时间:2017-08-30 14:36来源:蓝天飞行翻译公司 作者:民航翻译 点击:

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那么对于滚转比例系数 来说,虽然 可以很好的描述尾涡对后机的影响作用,也简化了尾涡危险遭遇模型的分析,但是 取值的确定却比较困难;在模型分析中采用了 =1的理想情况,这在实际飞行中是不可能做到的,因为此时要求飞行员的反应时间为零,而且也仅仅只是能够控制住飞机不再滚转,飞机仍然处于临界危险状态,所以必须要保证有相当的安全裕度, 的取值只能是小于1的数;而且只有通过大量飞行试验以及模拟机实验才可以比较好的确定 的安全取值;各种不同机型可能会略有差异。一般来讲,进行理论分析计算时,考虑到要留给飞行员足够的控制恢复能力,滚转比例系数 取0.50应当是比较合适的。
4.2  尾涡消散模型
在尾流的形成及对飞机安全的影响中曾经提到过,经过对尾涡持续和消散现象的长期观察发现尾涡形成及消散的一个重要特征:尾涡在形成后一段时间内会维持其初始强度大小几乎不变,然后以很快的速度消散;这是由于尾涡本身是一个不稳定的流场结构,再加上近地面层、湍流的影响等因素导致这种情况的出现。同时,影响尾涡持续强度和时间的参数很多,包括机型参数(翼展、机重、构型、发动机的位置等等),气象参数(风速、大气温度梯度、气压等等)以及消散过程(是涡流连接消散、涡流迸裂消散还是湍流消散)等;即使对每种机型每次进近时的前面两种参数可以准确的测量,尾涡消散过程的方式仍然是随机的发生,因此采用概率论的方法来研究和分析尾涡消散是比较合适的。
Greene 在1986年提出的近似的尾涡消散理论模型相当复杂,它对中高空的尾涡消散进行了较为精确的建模,主要是考虑了大气分层的效应、雷诺数以及大气湍流的影响,但没有把近地面层效应包括在内;所以如果将其应用到进近着陆阶段时不是很适合,相反还不如一些统计经验公式来得直接。考虑到与前面的危险遭遇模型相结合,本文在这里采用了一种较为简单直观的经验公式来描述尾涡消散的重要特性;
经验公式表达如下:
                         时         (4-18)
                 时       (4-19)
其中:   表示尾涡的起始总强度,
 表示在t时刻尾涡的总强度
         t  表示尾涡的消散时间,
  表示尾涡形成及消散至 时,其尾涡总强度并未改变。
  是尾涡的消散率,用来描述尾涡消散速度的快慢。
那么,(4-18)式表示在  时间内,尾涡的强度没有发生改变,仍然等于起始总强度,   (4-19)式则表示当消散超过 时间时,尾涡的总强度以消散率为n的指数形式迅速消散。
在这里,对于不同的机型来讲,尾涡起始总强度 、维持强度时间 都有差异,而消散率 与机型的类别却关系不大,主要与周围大气环境有关。
在空气动力学上,对于尾涡的起始总强度 有一个理论公式:
  (4-20)
对于维持强度时间 而言,由于影响尾涡消散的随机因素太多,因此将其看作一个服从正态分布的随机变量是合理的,其均值为 ,标准方差为 ,那么 的概率密度函数为
  (4-21)
实际的测量数据表明维持强度时间确实是服从正态分布,表4-1所示的尾涡消散模型参数值是FAA的John.A.Volpe研究中心对各种常见机型进行长期的观测所得到的;
表4-1  几种典型机型的尾涡消散模型参数表
飞机类别 落地阶段 起飞阶段  (当  =0.001)
 
 
 
 
落地 起飞
B737 12.1 32.7 6.3 24.6 70.2 44.1
DC-9 11.2 27.8 10.8 23.9 62.4 57.1
B707 10.3 32.0 7.8 33.8 63.9 57.8
DC-10 12.7 34.9 10.3
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