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 首先，针对最小尾流间隔标准的特殊性和重要性，本文对尾涡的形成和消散的机理以及尾流对飞行安全造成的影响作了详细的分析，认为当跟进的后机纵向进入前机形成的尾涡流场的中心区时所造成的滚转运动的影响是最为显著的，值得重点加以研究。

 其次，对目前实行的几种不同的尾流间隔标准（国际民航组织ICAO的标准、美国联邦航空局FAA的标准以及英国航空管理局CAA的标准）进行了仔细的比较和分析，并在此基础上提出了尾流间隔标准应当共同遵循的几条准则和一种改进的机型尾流分类标准。

 然后通过引入滚转比例系数简化了对危险遭遇程度衡量的分析，建立了尾流间隔的基本数学模型，包括尾流危险遭遇的基本模型和简单的尾涡消散模型；并给出了在给定的时间间隔下前后机发生危险遭遇的概率值的计算方法。

 最后，应用所建立的理论模型，结合相关的统计数据，对不同机型的尾流分类进行了计算和评估；发现在目前常用的机型当中，除去波音757之外，其他的各类机型的尾流分类虽然较为保守，但仍然是相当合理的。

由前面的分析和计算可以看出，尾流危险遭遇模型、尾涡消散模型可以从理论上比较好的描述前后机尾流遭遇过程中的相互作用关系，可以给出在固定间隔下前后机发生危险遭遇的概率值，并且可以用来评价在同一概率水平条件下各机型的尾流分类是否合理；但是另一方面，从现有的模型中还无法确定绝对的危险遭遇概率界限，从而合理的修改尾流间隔标准，对此还需要进一步的研究。同时，模型中的参数的确定却相当困难，如滚转比例系数f，尾涡的消散率n，各机型的尾涡涡核半径 等等，需要大量的飞行试验和实地测量数据，由于国内相关方面的数据非常缺乏，在前面的算例中都是参考FAA的统计数据，取其较为保守的数值，以至可能影响了计算结果的准确性。因此，在以后的研究中，国内的民航交通管理部门和有关的科研机构应当要非常重视各种统计数据的采集和处理，这样经过理论分析和实际统计数据的分析相结合，其结果才可以比较符合中国的国情和需要。

 

第三篇

空中交通间隔碰撞危险的评估方法研究

 

第一章   绪   论

1.1 本篇研究的背景

随着人类文明的进一步发展，航空运输在整个交通运输体系中占有越来越重要的位置。但由于空域资源的有限性，飞行量的大幅增长使得飞行冲突愈加严重，这不仅限制了航班量的增加，对现有航班造成了许多延误，也使得飞行在航线上的飞机之间的碰撞危险冲突大大增加。

为了防止飞机发生危险接近甚至碰撞，国际民航组织（ICAO）对飞机的横向、纵向、和垂直间隔做了明确规定。这些规定涉及VFR(目视飞行)、IFR（仪表飞行）、机场区域飞行、航线飞行、进离场飞行和使用二次雷达的监视飞行等。然而在现实中，违反这些规定的现象也不少见，当然这其中有仪器仪表精度问题，气象和航线数据不准问题，也有管制员和飞行员人为指挥差错和操作失误等问题。但后果却不寻常，轻则造成危险接近，重则造成两机相撞。面对这些实际问题，科研人员多年来试图从理论上研究飞机的安全性，从理论的角度来为这些人为的间隔规定提供理论依据，以求对那些不合理的间隔规定进行改善，这就是间隔标准的安全评估问题。

因此，要保障空域的安全性，就必须对空域的安全性进行评估。在间隔标准对空域安全影响评估的过程中，需要对由间隔标准造成的碰撞危险进行分析，本论文的工作就是对碰撞危险的建模、量化和评估方法进行研究。

1.2  国内外研究的概况

国外早在六七十年代就有关于对缩小间隔标准的空域所作的安全评估研究工作。最著名的就是英国的P.G.Reich针对平行航路系统在纵向、侧向、垂直方向分别进行了碰撞危险建模，并在1966－1968年期间在导航杂志上出版了“关于间隔标准的空中交通系统分析I、II、III ，文中对相邻航线飞机之间的单个碰撞危险建立了数学模型。Reich模型主要适用于计算碰撞危险和间隔之间的关系。

1964年北大西洋NAT地区的侧向间隔为120海里，纵向间隔为15分钟，FL290以下垂直间隔1000英尺，FL290以上垂直间隔为2000英尺。作为空域容量增加的结果，当时有人提出将侧向间隔缩小至90海里，以提高航路系统经济性和可用性，但由于没有实施碰撞危险安全分析而缺乏可信度，该建议未被采纳。1965年，国际民航组织ICAO设立了北大西洋规划小组NATSPG（the North Atlantic System Planning Group），专门从事实施缩小侧向间隔标准安全评估决策流程的分析。NATSPG小组，采用了Reich碰撞危险模型最初始的分析和建模工作，并在NAT地区采集大量数据作为模型的输入参数，因为北大西洋空域航线基本符合Reich模型所局限的平行航路条件。NATSPG小组对Reich模型进行了发展，并根据导航精度、间隔标准、交通密度和飞机的几何尺寸在发展后的Reich碰撞危险模型基础上计算出了每107飞行小时整个空域会发生的碰撞危险次数。NATSPG小组同时还根据以往飞行的经验提出了一个最大可接受的安全等级 TLS（Target level of safety）：0.15-0.4次碰撞危险/107飞行小时，并将所计算出的缩小侧向间隔碰撞危险结果1.0次碰撞危险/107飞行小时与TLS进行比较，从而得出结论：建议实施90海里侧向间隔标准是不安全的，该项提议不能被采纳。

1982年2月，美国联邦航空局FAA准备在欧洲FL290以上将垂直间隔标准从2000英尺缩小至1000英尺。为了对飞行在航线上的飞机保持其垂直间隔的性能进行估计，FAA垂直间隔项目技术中心分别对10个相互独立的区域雷达数据进行了研究，并借鉴Reich模型和北大西洋空域碰撞危险模型，建立了评估垂直间隔的碰撞危险仿真模型。该模型包含专门的计算机仿真程序，可以根据飞行计划和跟踪雷达数据对不同间隔标准环境下飞机的飞行运动信息进行仿真，并将数据作为碰撞模型的输入参数。FAA指出，相邻航线上的飞机，在其同时丧失水平间隔的情况下，如果这两架飞机相对保持垂直导航性能较好，是构不成碰撞危险的，因此必须对典型和非典型两种情况下的垂直导航性能进行研究。典型导航性能描述了在导航系统正常工作时，出现的常见小位移误差；非典型导航性能是因导航系统故障或人为失误引起的，并可导致与正确位置出现较大偏差。