氣象論文發(fā)表探究當(dāng)下氣象模型改革管理模式　

　　論文摘要：飛機(jī)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方程在空中的應(yīng)用中，用來描述飛行器運(yùn)動軌跡的方程組有很多，由于這些方程是依賴于簡化和假設(shè)提出的，所以在組成上有所不同。由于運(yùn)動方程中出現(xiàn)的變量同樣出現(xiàn)在了飛行意圖的定義中，所以運(yùn)動方程的實際組成形式會影響到飛行意圖的公式化表示。AIDL是通過一系列的運(yùn)動方程來定義的。

　　飛行管制數(shù)據(jù)的AIDL過程交互

　　飛行意圖描述AIDLAIDL是一種基于字母和語法的語言，AIDL旨在利用航跡計算過程相關(guān)的和基礎(chǔ)，用來描述一段模糊航程(即一段未被精確計算的航段)，在ATM情景下，任何一架航空器可能發(fā)生的運(yùn)動行為模式都可以合理地由AIDL語言來引出。AIDL包括字母表和語法，字母表中包括了32個基本指令，每一個基本指令都同航空器的一個基本運(yùn)動相關(guān)聯(lián)[2]。這些簡單的指令按照語則相互組合，便形成了飛行員的一個操作或者是管制員的一個指令。將這些代碼輸入到中，便能實現(xiàn)一個標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)交換模式來進(jìn)行地面和空中的高精確度的通信。AIDL狀態(tài)模塊包括對應(yīng)的速度、航跡角、高度、偏航角、航跡限制等等。在管制過程中，對相應(yīng)的飛行參數(shù)與AIDL指令逐一對應(yīng)，并記錄動作改變的開始和結(jié)束時間。這樣通過AIDL語言來對航空器飛行模式進(jìn)行描述的同時，也得到了航空器的實時飛行狀態(tài)參數(shù)，做到實時的信息反饋。AIDL語言通過發(fā)布指令，后臺進(jìn)行計算，根據(jù)計算結(jié)果從而改變航空器的運(yùn)行狀態(tài)。基于AIDL的數(shù)據(jù)信息交互在航空器的實際飛行中，管制員指揮意圖不確定性是飛行航跡預(yù)測中最大的誤差源之一。管制員的任務(wù)是保證飛行間隔、解決飛行沖突和減輕擁擠。管制員和飛行員之間通信的準(zhǔn)確性就變得至關(guān)重要，這也是影響航跡預(yù)測精確度的主要方面。為了提高預(yù)測的準(zhǔn)確性，減少在實際飛行中管制員指揮意圖的不確定性，并且解決在飛行過程中潛在的飛行沖突，本文提出在考慮模型的基礎(chǔ)上運(yùn)用AIDL語言進(jìn)行交互。AIDL語言將必要的參數(shù)用公式來描述飛行意圖，根據(jù)AIDL來表示飛機(jī)的意圖，它確保給每個飛行意圖都定義了一個獨(dú)特的航跡。任何一架航空器可能發(fā)生的運(yùn)動行為模式都可以合理地由AIDL語言來表示。當(dāng)管制員需要發(fā)布指令時，可以通過輸入AIDL指令，通過上文介紹的方法進(jìn)行后臺運(yùn)算，從而得出航空器接下來的運(yùn)行狀態(tài)，方便不同的用戶之間進(jìn)行共享與使用。通過實時的4D航跡預(yù)測計算出航空器的飛行軌跡，同時將風(fēng)的因素考慮在內(nèi)，求出在考慮風(fēng)的變化的情況下更加接近于實際航跡的飛行軌跡，算出數(shù)據(jù)，作為AIDL指令執(zhí)行的參考依據(jù)，地面和空中通過AIDL標(biāo)準(zhǔn)化語言進(jìn)行通信，降低了由于人為因素或者語音通話的傳輸?shù)牟淮_定所造成的誤差當(dāng)管制員或飛行員需要對航空器進(jìn)行操作時，地基ATM系統(tǒng)施加一個意圖信息給航空器進(jìn)程，空中系統(tǒng)就會產(chǎn)生一個滿足該意圖信息的四維航跡，并將其傳達(dá)給地基系統(tǒng)，如果地基系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)存在潛在沖突，就會向空中系統(tǒng)請求航空器意圖，從而解決沖突。一旦地基系統(tǒng)有了消除沖突的辦法，地基系統(tǒng)就會吸收一個額外的意圖信息從而產(chǎn)生等同的航跡，并將該意圖信息傳給空中系統(tǒng)。空中系統(tǒng)會產(chǎn)生滿足所有意圖信息的四維航跡，并將其傳給地面。由此實現(xiàn)了地面和空中的交互通信。

　　考慮氣象因素的4D航跡模型

　　飛機(jī)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方程在空中的應(yīng)用中，用來描述飛行器運(yùn)動軌跡的方程組有很多，由于這些方程是依賴于簡化和假設(shè)提出的，所以在組成上有所不同。另外，由于運(yùn)動方程中出現(xiàn)的變量同樣出現(xiàn)在了飛行意圖的定義中，所以運(yùn)動方程的實際組成形式會影響到飛行意圖的公式化表示。AIDL是通過一系列的運(yùn)動方程來定義的。我們運(yùn)用這些運(yùn)動方程來描述航空器重心的運(yùn)動，并且把航空器看作是一個質(zhì)量變化的剛性物體。航空器之所以能被看作是一個質(zhì)量變化的剛性物體，主要是由于在飛行過程中航空器油量的變化所引起的。通常，我們用三個坐標(biāo)來描述航空器質(zhì)量中心的位置:縱向(x)，橫向(y)，高度(h);另外兩個量用來描述航空器的姿態(tài):飛行航跡角(θ)，迎角(α)。為了能推導(dǎo)出航空器的運(yùn)動方程，通常假設(shè)航空器所進(jìn)行的是對稱協(xié)調(diào)的飛行，并且具有小的迎角。還有一些假設(shè)則是根據(jù)飛行性能模型和模型的需要所給出的。以下給出在ATM中用來描述航空器運(yùn)動過程中(式略)軌跡預(yù)測中風(fēng)的模型在航空器飛行過程中，由于高度的升高，風(fēng)的影響，即使保持等馬赫數(shù)或等校正空速，飛機(jī)的真空速也會發(fā)生改變。為了提高航跡計算的精確程度，就要考慮氣象因素的影響。建立精確的風(fēng)模型，對于四維軌跡預(yù)測是至關(guān)重要的，能夠有效地提高航空器到達(dá)預(yù)定關(guān)鍵點(diǎn)的精確度，常通過當(dāng)前值和預(yù)測值來估計任意一點(diǎn)風(fēng)的信息。在實時預(yù)測的4D航跡中，采用AIDL語言進(jìn)行通信，描述航空器的意圖，并將風(fēng)的信息考慮在內(nèi)，提高航跡預(yù)測的精確度。巡航階段可以根據(jù)機(jī)載設(shè)備測量值和氣象部門的預(yù)報值來獲取風(fēng)的信息，在某地預(yù)報風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)偏差近似為δt=4槡T，T為預(yù)報風(fēng)的時間，單位為h，基于機(jī)載測量預(yù)報某航路點(diǎn)風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)偏差為δdi=1.3△Di，△Di為當(dāng)前飛機(jī)位置到預(yù)報風(fēng)航路點(diǎn)的直線距離。基于以上兩種偏差，可以得到在航路點(diǎn)i處的估計風(fēng)速為:(式略)4算例驗證本文以廣州白云機(jī)場(ZGGG)02R跑道某一離場程序的關(guān)鍵航路點(diǎn)RWY02R、D12.01BBR、CON、D20.0CON、LMN飛行信息為例進(jìn)行仿真，選取機(jī)型為B737-300的中機(jī)型，進(jìn)行航跡預(yù)測分析。根據(jù)基本航跡預(yù)測模型，需要輸入數(shù)據(jù)源包括:航空器狀態(tài)、航跡限制條件、航空器性能模型以及氣象信息。提取日FPL報可得到航空器狀態(tài)，包括:地速、航向、高度、航空器位置、航空器機(jī)型等根據(jù)上文所介紹的模型，已知離場航線上各重要點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)，通過計算，預(yù)測出航空器在離場時飛離各點(diǎn)的高度，速度以及過點(diǎn)時間，實際的飛行中，空域環(huán)境及氣象條件的影響不是固定不變的。特別是大氣中的云和風(fēng)對飛行的動態(tài)影響會降低管制部門對空中交通態(tài)勢預(yù)測的準(zhǔn)確性，從而增加飛行的不確定因素。本文正是出于對實際飛行的考慮，將風(fēng)的影響因素實時應(yīng)用到飛行狀態(tài)的變化中，得到更精準(zhǔn)的航路點(diǎn)過點(diǎn)速度、高度及時間，并及時修改航跡信息和實際情況相符。結(jié)果表明兩個方向得到的計算數(shù)據(jù)是有效的。

　　結(jié)論

　　1)設(shè)計了轉(zhuǎn)子支承三維CATIA模型，并建立了對應(yīng)的有限元模型，在StaticStructural中對不同零件采用不同網(wǎng)格大小進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并施加載荷，從而算得了支承的剛度值。2)通過對比3種方案得到的結(jié)果，在實際計算過程中，可以采用在空心軸內(nèi)表面上加面力或空心軸外表面上加軸承載荷的方法來計算支承剛度。3)本文研究工作對于航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的模擬支承設(shè)計與剛度計算提供了重要方法和思路。