CN112233462A - 一种飞机着陆的动态时间间隔计算方法与系统 - Google Patents

一种飞机着陆的动态时间间隔计算方法与系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112233462A
CN112233462A CN202011069585.4A CN202011069585A CN112233462A CN 112233462 A CN112233462 A CN 112233462A CN 202011069585 A CN202011069585 A CN 202011069585A CN 112233462 A CN112233462 A CN 112233462A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aircraft
landing
time
wake vortex
time interval
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011069585.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112233462B (zh
Inventor
潘卫军
张衡衡
殷浩然
王昊
罗玉明
韩帅
王玄
左青海
王润东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Civil Aviation Flight University of China
Original Assignee
Civil Aviation Flight University of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Civil Aviation Flight University of China filed Critical Civil Aviation Flight University of China
Priority to CN202011069585.4A priority Critical patent/CN112233462B/zh
Publication of CN112233462A publication Critical patent/CN112233462A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112233462B publication Critical patent/CN112233462B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/02—Automatic approach or landing aids, i.e. systems in which flight data of incoming planes are processed to provide landing data

Abstract

本发明公开了一种飞机着陆的动态时间间隔计算方法与系统，该方法通过确定飞机着陆阶段所形成的尾涡危险区的边界范围，根据所述尾涡危险区的边界范围以及尾涡耗散特性参数建立飞机着陆阶段的尾涡运动时间计算方程，在结合飞机平均跑道着陆占用时间以及前后飞机的飞行速度，确定出关于前后飞机类型、飞行速度的飞机着陆的动态时间间隔计算方法，利用该方法进行飞机着陆的管制指挥，能够有效缩短强逆风条件下的前后机型组合之间的时间间隔，减小了逆风带来的着陆损失率、提高机场跑道的运行效率和利用率。

Description

一种飞机着陆的动态时间间隔计算方法与系统
技术领域
本发明涉及空中管制技术领域，特别涉及一种飞机着陆的动态时间间隔计算方法与系统。
背景技术
尾涡是由于飞机在飞行中由于机翼上下表面压力差而在翼尖形成的反向旋转涡流。为防止跟随飞行的后机遭遇尾流后可能出现的滚转、急剧俯仰、下降高度、失速等危险事件发生，民航局制定了前后飞机之间的最小尾流距离间隔标准。现行ATC(Airtrafficcontrol，空中交通管制)是根据尾流距离而设置的基于距离的间隔(Distance BasedSeparation，DBS)进行飞机着陆的管制指挥。但是在利用DBS进行管制指挥时，在逆风天气条件下航空器的地速减小，逆风条件下的地速将低于空速，导致航空器在保证尾涡间隔的前提下到达目的地机场花费的时间大大增加，降低了机场跑道的运行效率和利用率。因此，目前国内致力于研究基于时间的的间隔标准(Time Based Separation，TBS)来指导飞机着陆的管制指挥，但现有的关于时间间隔标准的研究还不够完善，未能有一套成熟的飞机着陆动态时间间隔计算方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中基于距离的间隔进行飞机着陆的管制指挥所存在的强逆风天气下会降低机场跑道的运行效率和利用率的问题，提供一种飞机着陆的动态时间间隔计算方法与系统，该方法通过研究飞机着陆阶段的关于时间的尾涡运动特性，来计算飞机着陆阶段尾涡的运动时间，在结合飞机平均跑道着陆占用时间以及前后飞机的飞行速度，确定出关于前后飞机类型、飞行速度的飞机着陆的动态时间间隔计算方法，利用该方法进行飞机着陆的管制指挥，能够有效缩短强逆风条件下的前后机型组合之间的时间间隔，减小了逆风带来的着陆损失率、提高机场跑道的运行效率和利用率。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种飞机着陆的动态时间间隔计算方法，包括：
A、确定飞机着陆阶段所形成的尾涡危险区的边界范围，根据所述尾涡危险区的边界范围以及尾涡耗散特性参数建立飞机着陆阶段的尾涡运动时间计算方程；其中，所述飞机着陆阶段为飞机从最后进近定位点下滑至跑道着陆点的阶段；所述尾涡危险区包括：最进近下滑航道区域以及与飞机翼展相关联的尾涡耗散区；
B、根据ATC飞机着陆最小距离间隔规则设置初始时间间隔，基于所述初始时间间隔、飞机着陆阶段的尾涡运动时间计算方程设定飞机着陆阶段的最小时间间隔；其中，所述初始时间间隔与前机类型以及后机类型相关联；
C、结合飞机平均跑道着陆占用时间以及所述飞机着陆阶段最小时间间隔确定飞机着陆时间间隔计算模型；
D、将前机i与后机j的机型、飞行速度代入所述飞机着陆时间间隔计算模型中，实时计算前机i与后机j的着陆时间间隔、以根据所得着陆时间间隔指导前机i与后机j依次进行着陆。
优选的，上述飞机着陆的动态时间间隔计算方法中，所述最进近下滑航道区域的边界范围由下式计算：
Figure BDA0002712603440000031
h(t)＝H2(t)-H1(t)
其中
Figure 1
Figure BDA0002712603440000033
其中，y(t)为最进近下滑航道区域的宽度，h(t)最进近下滑航道区域的高度； s为最后进近定位点下滑至跑道着陆点的长度；l为最后进近定位点与跑道着陆点T之间的水平距离；v为通过下滑道入口的平均飞机速度；α为下滑道轴线与水平面上侧之间的夹角；H0(t)为时刻t在最后进近定位点进入下滑道的最佳高度；ΔH为在最后进近定位点进入下滑道的最低处和最高处之间的垂直差；θ为飞机最后进近着陆的标称角；d为下滑道内决断高度点位置与跑道着陆点T之间的水平距离。
优选的，上述飞机着陆的动态时间间隔计算方法中，所述尾涡耗散区的边界范围由下式计算：
Δy(t)≈L
Δh(t)≈L/2
其中，Δy(t)为尾涡耗散区的宽度，Δh(t)为尾涡耗散区的长度，L是飞机的翼展。
优选的，上述飞机着陆的动态时间间隔计算方法中，所述尾涡耗散区的边界范围由下式计算：
Y(t)＝y(t)+Δy(t)
H(t)＝h(t)+Δh(t)
其中，Y(t)为尾涡危险区边界范围的宽度，H(t)为尾涡危险区边界范围的高度。
优选的，上述飞机着陆的动态时间间隔计算方法中，所述尾涡耗散特性参数为：
Figure BDA0002712603440000041
Figure BDA0002712603440000042
Figure BDA0002712603440000043
Figure BDA0002712603440000044
Figure BDA0002712603440000045
其中，Γ0(t)为初始生成时尾涡环量；t*(t)为尾涡的存在时间；Γ(t)为t时刻的尾涡环量；Γ*(t)为后机可接受的安全尾涡强度；τid/j(t,Γ*(t))则是尾涡衰减到后机可接受的安全尾涡强度的时间；w(t)为尾涡的自感下降速度；M为飞机质量；g＝重力加速度；ρ为地面附近的空气密度；v(t)为t时刻的飞机速度；L为飞机翼展；k为尾迹衰减到近地自然湍流水平的参考时间周期数。
优选的，上述飞机着陆的动态时间间隔计算方法中，所述飞机着陆阶段的最小时间间隔为：
τijmin(t)＝min[τij(t)；τiy(t)；τiz(t)；τid/j(t,Γ*(t))]
Figure BDA0002712603440000051
Figure BDA0002712603440000052
Figure BDA0002712603440000053
Figure BDA0002712603440000054
其中，δij(t)为前机类型i以及后机类型j的最小距离间隔标准；τij(t)为与前机类型i以及后机类型j相关联的初始时间间隔、τiy(t)为前机i着陆阶段所形成的尾涡在所述尾涡危险区宽度范围的水平运动时间；τih(t)为前机i着陆阶段所形成的尾涡在所述尾涡危险区高度范围的垂直运动时间；τid/j(t,Γ*)为前机i 的尾迹衰减到后机j在时间t可接受水平的预测时间，vj(t)为后机在时间t 时的平均进近速度；Yi(t)为t时刻保护区的宽度，Vcw(t)为侧风分量，Hi(t)为t时刻保护区高度，Δhijmin(t)为时间t飞机i和j之间的尾涡危险区的高度，w(t)为尾涡的自感下降速度，Vhw(t)为逆风分量，Γ*为后机可接受的安全尾涡环量，Γ0(t) 为初始生成时尾涡环量，t*为尾涡的存在时间。
优选的，上述飞机着陆的动态时间间隔计算方法中，所述飞机着陆时间间隔计算模型为：
Figure BDA0002712603440000055
其中，以前机i在最后进近定位点处的时间为初始时间，即t＝0；vi为前机i飞行速度，vj为后机j飞行速度，tai是前机i的平均跑道着陆占用时间；s为最后进近定位点下滑至跑道着陆点的长度。
优选的，上述飞机着陆的动态时间间隔计算方法中，还包括：根据前机i 与后机j所占总着陆架次的比例以及所述飞机着陆时间间隔计算模型建立基于时间间隔规则的跑道容量模型，根据所述跑道容量模型强逆风天气下的机场跑道容量。
优选的，上述飞机着陆的动态时间间隔计算方法中，所述基于时间间隔规则的跑道容量模型为：
Figure BDA0002712603440000061
式中，tijmin是飞机组合i和j在飞机着陆阶段的着陆时间间隔，pi pj分别是着陆组合机型中前机i和后机j机型的比例。
在本发明进一步的实施例中，还提供一种飞机着陆的动态时间间隔计算系统，包括：包括至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果：。
附图说明：
图1为本发明示例性实施例的飞机着陆的动态时间间隔计算方法流程图；
图2为本发明示例性实施例的最后进近下滑航道水平剖面图；
图3为本发明示例性实施例的最后进近下滑航道垂直剖面图；
图4为本发明示例性实施例的尾涡危险区横截面示意图；
图5为本发明示例性实施例的应用基于时间和基于距离的两类间隔规则时跑道着陆能力仿真结果对比图；
图6为本发明示例性实施例的飞机着陆的动态时间间隔计算系统结构框图。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
图1示出了本发明示例性实施例的飞机着陆的动态时间间隔计算方法，包括：
A、确定飞机着陆阶段所形成的尾涡危险区的边界范围，根据所述尾涡危险区的边界范围以及尾涡耗散特性参数建立飞机着陆阶段的尾涡运动时间计算方程；其中，所述飞机着陆阶段为飞机从最后进近定位点下滑至跑道着陆点的阶段；所述尾涡危险区包括：最进近下滑航道区域以及与飞机翼展相关联的尾涡耗散区；
具体的，基于时间的间隔规则是以时间分配前后机间隔，与基于距离的间隔规则相比，基于时间的间隔规则将两机之间的时间间隔固定为常量，且该时间间隔不受风速的影响。根据给定机型组合中前机i产生的尾涡特性来确定时间间隔；包括尾涡初始强度、衰减到安全水平的时间、通过自感下降速度和被测风吹出进近下滑道截面的时间等求解要素。在前机从最后进近定位点(图中FAF 点)下滑至跑道着陆点的着陆阶段即飞机在最后进近下滑航道下降着陆阶段中会形成尾涡危险区，所述尾涡危险区包括：最进近下滑航道区域以及与飞机翼展相关联的尾涡耗散区。图2、图3分别为最后进近下滑航道水平剖面图和垂直剖面图，最后进近下滑航道是到达飞机在进近着陆的时候在既定着陆前下降高度使用的空域。最后进近下滑航道的几何形状是斜体棱锥形，当飞机不断接近跑道时，其横截面积不断减小，最后进近下滑航道区域(横截面积)的宽度和高度随时间变化过程如式(1)和(2)所示：
Figure BDA0002712603440000081
h(t)＝H2(t)-H1(t) (2)
其中
Figure 2
Figure 3
式中，s为最后下滑道长度；l为最后进近定位点与跑道着陆点T之间的水平距离；v为通过下滑道入口的平均飞行速度；α为下滑道轴线与水平面上侧之间的夹角；H0(t)为时刻t在最后进近定位点进入下滑道的最佳高度；ΔH为在最后进近定位点进入下滑道的最低处和最高处之间的垂直差；θ为飞机最后进近着陆的标称角；d为下滑道内决断高度点位置与跑道着陆点T之间的水平距离。由于尾涡还会耗散，因此在最后进近下滑航道区域基础上还会有一个尾涡耗散区，在尾涡耗散区前机的尾涡仍然存在，在时刻t时尾涡耗散区横截面的宽度和高度如式(3)-(4)所示。
Δy(t)≈L (3)
Δh(t)≈L/2 (4)
其中，L是前机的翼展。
如图4所示，通过最后进近航道横截面方程和尾涡危险区横截面方程可以确定最后进近空域在时间t时在特定着陆飞机组合类型时的横截面参数如式(5) -(6)所示，。
Y(t)＝y(t)+Δy(t) (5)
H(t)＝h(t)+Δh(t) (6)
式中，Y(t)为尾涡危险区边界范围的宽度，H(t)为尾涡危险区边界范围的高度。
进一步的，在着陆近地阶段，飞机尾涡的强度与飞机重量、飞行速度和翼展等因素有关。根据尾涡速度变化的特点，传统的尾涡特征描述模型(尾涡耗散参数模型)有Rankinevortex模型、Lamb-Oseen vortex模型、Hallock-Burnham vortex模型、Adapted vortex模型、Smooth blending vortex profile模型和Multiple scale vortex模型等。本实施例中，所采用的尾涡耗散参数模型包括：
Figure BDA0002712603440000091
Figure BDA0002712603440000092
Figure BDA0002712603440000093
Figure BDA0002712603440000101
Figure BDA0002712603440000102
式中，Γ0(t)为初始生成时尾涡环量；t*(t)为尾涡的存在时间；Γ(t)为t时刻的尾涡环量；Γ*(t)为后机可接受的安全尾涡强度；τid/j(t,Γ*)则是尾涡衰减到该水平的时间；w(t)为尾涡的自感下降速度；M＝飞机(着陆)质量，kg；g＝重力加速度，m/s2；ρ＝地面附近的空气密度，kg/m3；v(t)＝时间(t)时的飞机速度， m/s；L＝飞机翼展；k＝尾迹衰减到近地自然湍流水平的参考时间周期数 (70m2/s；k＝8-9)。由此，以i为前机，j为后机，我们可以根据所述尾涡危险区的边界范围以及尾涡耗散特性参数建立飞机着陆阶段的尾涡运动时间计算方程；
Figure BDA0002712603440000103
Figure BDA0002712603440000104
Figure BDA0002712603440000105
B、根据ATC飞机着陆最小距离间隔规则设置初始时间间隔，基于所述初始时间间隔、飞机着陆阶段的尾涡运动时间计算方程设定飞机着陆阶段的最小时间间隔；其中，所述初始时间间隔与前机类型以及后机类型相关联；
具体的，根据ATC飞机着陆最小距离间隔规则设置如表1所示的初始时间间隔；
表1前机i和后机j基于距离间隔标准计算出不同组合着陆飞机的基于时间间隔规则矩阵
Figure BDA0002712603440000111
接着，结合飞机着陆阶段的尾涡运动时间计算方程即可设定如公式16所示的飞机着陆阶段的最小时间间隔：
Figure BDA0002712603440000112
Figure BDA0002712603440000113
Figure BDA0002712603440000114
Figure BDA0002712603440000115
τijmin(t)＝min[τij(t)；τiy(t)；τiz(t)；τid/j(t,Γ*(t))] (16)
其中，δij(t)为前机类型i以及后机类型j的最小距离间隔标准；τij(t)为与前机类型i以及后机类型j相关联的初始时间间隔、τiy(t)为前机i着陆阶段所形成的尾涡在所述尾涡危险区宽度范围的水平运动时间；τih(t)为前机i着陆阶段所形成的尾涡在所述尾涡危险区高度范围的垂直运动时间；τid/j(t,Γ*)为前机i 的尾迹衰减到后机j在时间t可接受水平的预测时间，vj(t)为后机在时间t 时的平均进近速度；Yi(t)为t时刻保护区的宽度，Vcw(t)为侧风分量，Hi(t)为t时刻保护区高度，Δhijmin(t)为时间t飞机i和j之间的尾涡危险区的高度，w(t)为尾涡的自感下降速度，Vhw(t)为逆风分量，Γ*为后机可接受的安全尾涡环量，Γ0(t) 为初始生成时尾涡环量，t*为尾涡的存在时间。尾涡的水平运动可以通过侧风或自感横向速度来实现。尾迹的垂直运动是由于其自感下降速度或逆风，或两者同时作用。
C、结合飞机平均跑道着陆占用时间以及所述飞机着陆阶段最小时间间隔确定飞机着陆时间间隔计算模型；
基于前机i和后机j速度的划分，结合飞机平均跑道着陆占用时间以及所述飞机着陆阶段最小时间间隔确定飞机着陆时间间隔计算模型；其中，
·如果vi≤vj时，当前机i在着陆阶段(飞离最后进近点的过程中)时，即在时间t＝s/vi时，在建立最小时间间隔规则τijmin(t)的同时，还应该考虑飞机的平均跑道占用时间，其中tai是前机i的跑道占用时间，本实施例中tai＝60s。
·如果vi＞vj，应当取前机i刚好在最后进近定位点，即时间t＝0时的最小时间间隔规则τijmin(t)。这是因为，在最后进近过程中，速度快的前机i将不断增加与较慢的后机j之间的距离。由此，基于前机i和后机j速度的划分，飞机着陆时间间隔计算模型可表示如式(17)：
Figure BDA0002712603440000121
式中，vi为前机i飞行速度，vj为后机j飞行速度，tai是前机i的平均跑道着陆占用时间；s为最后进近定位点下滑至跑道着陆点的长度。τijmin(t＝0) 根据方程式(12)至(16)确定。在时间t＝0时，即前机i在最后进近定位点时，下滑道截面为其最大值，尾涡通过自感垂直下降速度、逆风、自感侧向速度或侧风离开该截面的时间最长。在时间t＝s/vi时，即前机i处于着陆接地时，下滑道截面最小，尾涡通过自感横向速度或侧风耗散需要相对较短的时间。最后，还包括步骤D：将前机i与后机j的机型、飞行速度代入所述飞机着陆时间间隔计算模型中，实时计算前机i与后机j的着陆时间间隔、以根据所得着陆时间间隔指导前机i与后机j依次进行着陆。
在本发明进一步的实施例中，根据前机i与后机j所占总着陆架次的比例以及所述飞机着陆时间间隔计算模型建立基于时间间隔规则的跑道容量模型，根据所述跑道容量模型强逆风天气下的机场跑道容量。所述基于时间间隔规则的跑道容量模型为：
Figure BDA0002712603440000131
式中，tijmin是飞机组合i和j在飞机着陆阶段的着陆时间间隔，pi pj分别是着陆组合机型中前机i和后机j机型的比例。
实施例2
进一步的，给出利用上述方法求解飞机着陆时间间隔的计算实例，如图2、 3所示，最后进近定位点和跑道着陆处T之间的共同进近路径长度取值与大多数机场相似为s＝11km。从飞机使用ILS截获盲降，即从跑道入口到最终着陆点的距离假定为Δ＝300m。使得最终进近定位点和跑道着陆点T之间的总距离为 11.3km。标准ILS下滑角为θ＝3°，最大偏差约为±0.5°。轴线与水平面进近空间各侧之间的角度由ILS航向信标的特性确定，其值为α＝±1.5°。上述参数确定了最后进近空域的大小。因此，下滑道截面的计算取决于距离着陆点的距离和时间。表2给出了CAAC规定的尾流最低距离间隔标准。
表2CAAC规定的尾流最低距离间隔标准(km)
Figure BDA0002712603440000141
根据表2中的最小距离间隔规则，结合所有飞机类别的平均跑道着陆占用时间tai＝60s，作为初始设置基于时间的间隔规则的基础。根据表2中的最小距离间隔规则，结合所有飞机类别的平均跑道着陆占用时间tai＝60s，作为设置基于时间的间隔规则的依据。根据ICAO标准，将飞机类型分为四类，如表3所示。表3给出了不同机型类别的平均参数特性。
表3飞机着陆类别的平均特性
Figure BDA0002712603440000142
目前规定轻型(L)飞机跟随重型(H)或中型(M)飞机的最小间隔时间为3分钟。重型飞机和中型飞机之间的最小分离时间为2分钟。一对重型飞机之间的间隔规则没有具体规定，此时最小间隔时间由前机的跑道占用时间决定，最保守的间隔为1分钟。基于时间间隔的情况下，跑道着陆容量作为平均间隔时间倒数不取决于飞机的进近速度，而完全取决于间隔时间。
最后，结合式(17)前后机所占总着陆架次的比例pipj，计算基于时间间隔规则的跑道容量模型如式(18)所示为：
Figure BDA0002712603440000151
式中，tij min是飞机组合i和j飞机着陆时间间隔，pi pj分别是着陆组合中i 和j机型的比例。基于距离的间隔标准是根据飞机尾流特性确定的。利用飞机进近速度可以将它们转换成时间间隔。此时如果飞机进近速度增加，相应的时间间隔将减少，因此，容量将增加。进一步的，图5显示了应用基于时间和基于距离的两类间隔规则时，跑道着陆能力的主要差异。逆风风速在0kn到50kn范围内，每隔5kn取一个风速值进行分析，随着风速的增加，距离间隔标准下机场容量显著下降，时间间隔标准下机场容量有所下降但下降幅度非常小。在时间间隔标准下，机场容量基本维持在38架次/h左右，而在距离间隔标准下随着风速逐步增大机场容量由无风时的36架次/h减少到快接近18架次/h。由此可见，运行时间间隔标准能给机场带来更大容量的同时，还可保证无论本场风的情况如何仍可基本稳定的运行理想的机场容量。强逆风通常会降低近地飞机速度，增大固定距离间隔的飞行时间，从而降低跑道着陆能力。基于上海某机场某一跑道着陆时，采用基于时间的间隔规则代替现有的基于空中交通管制距离的间隔规则的可能性。考虑后机尤其是在特定着陆顺序下，在保持安全的前提下，基于时间的间隔规则可以提高着陆能力，减少其对天气状况的脆弱性。结果表明，随着机队组合不定性的增加，着陆能力普遍下降，而重型飞机在机队组合中所占比例越高，着陆能力越低。基于侧风和逆风对尾迹涡的影响，动态选择基于时间的间隔规则，产生最高的跑道着陆能力。强逆风情况下，采用TBS间隔对比DBS间隔效率大幅度提升。但当逆风过强的时候，不能过于缩短基于时间的间隔，此时还应考虑基于预测跑道占用时间ROT的间隔。
实施例2
图6示出了根据本发明示例性实施例的飞机着陆的动态时间间隔计算系统，即电子设备310(例如具备程序执行功能的计算机服务器)，其包括至少一个处理器311，电源314，以及与所述至少一个处理器311通信连接的存储器312和输入输出接口313；所述存储器312存储有可被所述至少一个处理器311执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器311执行，以使所述至少一个处理器311 能够执行前述任一实施例所公开的方法；所述输入输出接口313可以包括显示器、键盘、鼠标、以及USB接口，用于输入输出数据；电源314用于为电子设备310提供电能。
本领域技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
当本发明上述集成的单元以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等) 执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种飞机着陆的动态时间间隔计算方法，包括：
A、确定飞机着陆阶段所形成的尾涡危险区的边界范围，根据所述尾涡危险区的边界范围以及尾涡耗散特性参数建立飞机着陆阶段的尾涡运动时间计算方程；其中，所述飞机着陆阶段为飞机从最后进近定位点下滑至跑道着陆点的阶段；所述尾涡危险区包括：最进近下滑航道区域以及与飞机翼展相关联的尾涡耗散区；
B、根据ATC飞机着陆最小距离间隔规则设置初始时间间隔，基于所述初始时间间隔、飞机着陆阶段的尾涡运动时间计算方程设定飞机着陆阶段的最小时间间隔；其中，所述初始时间间隔与前机类型以及后机类型相关联；
C、结合飞机平均跑道着陆占用时间以及所述飞机着陆阶段最小时间间隔确定飞机着陆时间间隔计算模型；
D、将前机i与后机j的机型、飞行速度代入所述飞机着陆时间间隔计算模型中，实时计算前机i与后机j的着陆时间间隔、以根据所得着陆时间间隔指导前机i与后机j依次进行着陆。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述最进近下滑航道区域的边界范围由下式计算：
Figure FDA0002712603430000011
h(t)＝H2(t)-H1(t)
其中
Figure FDA0002712603430000021
Figure FDA0002712603430000022
其中，y(t)为最进近下滑航道区域的宽度，h(t)最进近下滑航道区域的高度；s为最后进近定位点下滑至跑道着陆点的长度；l为最后进近定位点与跑道着陆点T之间的水平距离；v为通过下滑道入口的平均飞机速度；α为下滑道轴线与水平面上侧之间的夹角；H0(t)为时刻t在最后进近定位点进入下滑道的最佳高度；ΔH为在最后进近定位点进入下滑道的最低处和最高处之间的垂直差；θ为飞机最后进近着陆的标称角；d为下滑道内决断高度点位置与跑道着陆点T之间的水平距离。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述尾涡耗散区的边界范围由下式计算：
Δy(t)≈L
Δh(t)≈L/2
其中，Δy(t)为尾涡耗散区的宽度，Δh(t)为尾涡耗散区的长度，L是飞机的翼展。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述尾涡耗散区的边界范围由下式计算：
Y(t)＝y(t)+Δy(t)
H(t)＝h(t)+Δh(t)
其中，Y(t)为尾涡危险区边界范围的宽度，H(t)为尾涡危险区边界范围的高度。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述尾涡耗散特性参数为：
Figure FDA0002712603430000031
Figure FDA0002712603430000032
Figure FDA0002712603430000033
Figure FDA0002712603430000034
Figure FDA0002712603430000035
其中，Γ0(t)为初始生成时尾涡环量；t*(t)为尾涡的存在时间；Γ(t)为t时刻的尾涡环量；Γ*(t)为后机可接受的安全尾涡强度；τid/j(t,Γ*(t))则是尾涡衰减到后机可接受的安全尾涡强度的时间；w(t)为尾涡的自感下降速度；M为飞机质量；g＝重力加速度；ρ为地面附近的空气密度；v(t)为t时刻的飞机速度；L为飞机翼展；k为尾迹衰减到近地自然湍流水平的参考时间周期数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述飞机着陆阶段的最小时间间隔为：
τijmin(t)＝min[τij(t)；τiy(t)；τiz(t)；τid/j(t,Γ*(t))]
Figure FDA0002712603430000036
Figure FDA0002712603430000037
Figure FDA0002712603430000038
Figure FDA0002712603430000041
其中，δij(t)为前机类型i以及后机类型j的最小距离间隔标准；τij(t)为与前机类型i以及后机类型j相关联的初始时间间隔、τiy(t)为前机i着陆阶段所形成的尾涡在所述尾涡危险区宽度范围的水平运动时间；τih(t)为前机i着陆阶段所形成的尾涡在所述尾涡危险区高度范围的垂直运动时间；τid/j(t,Γ*)为前机i的尾迹衰减到后机j在时间t可接受水平的预测时间，vj(t)为后机在时间t时的平均进近速度；Yi(t)为t时刻保护区的宽度，Vcw(t)为侧风分量，Hi(t)为t时刻保护区高度，Δhijmin(t)为时间t飞机i和j之间的尾涡危险区的高度，w(t)为尾涡的自感下降速度，Vhw(t)为逆风分量，Γ*为后机可接受的安全尾涡环量，Γ0(t)为初始生成时尾涡环量，t*为尾涡的存在时间。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述飞机着陆时间间隔计算模型为：
Figure FDA0002712603430000042
其中，以前机i在最后进近定位点处的时间为初始时间，即t＝0；vi为前机i飞行速度，vj为后机j飞行速度，tai是前机i的平均跑道着陆占用时间；s为最后进近定位点下滑至跑道着陆点的长度。
8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，还包括：根据前机i与后机j所占总着陆架次的比例以及所述飞机着陆时间间隔计算模型建立基于时间间隔规则的跑道容量模型，根据所述跑道容量模型强逆风天气下的机场跑道容量。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基于时间间隔规则的跑道容量模型为：
Figure FDA0002712603430000051
式中，tijmin是飞机组合i和j在飞机着陆阶段的着陆时间间隔，pi pj分别是着陆组合机型中前机i和后机j机型的比例。
10.一种飞机着陆的动态时间间隔计算系统，其特征在于，包括：包括至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至9中任一项所述的方法。
CN202011069585.4A 2020-09-30 2020-09-30 一种飞机着陆的动态时间间隔计算方法与系统 Active CN112233462B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011069585.4A CN112233462B (zh) 2020-09-30 2020-09-30 一种飞机着陆的动态时间间隔计算方法与系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011069585.4A CN112233462B (zh) 2020-09-30 2020-09-30 一种飞机着陆的动态时间间隔计算方法与系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112233462A true CN112233462A (zh) 2021-01-15
CN112233462B CN112233462B (zh) 2022-03-25

Family

ID=74119413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011069585.4A Active CN112233462B (zh) 2020-09-30 2020-09-30 一种飞机着陆的动态时间间隔计算方法与系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112233462B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113326568A (zh) * 2021-05-31 2021-08-31 中国民用航空飞行学院 一种基于时间间隔标准改善机场跑道容量的方法
CN114065407A (zh) * 2022-01-18 2022-02-18 中国民航大学 一种基于机场风速多元感知的尾流间隔动态缩减方法
CN114170848A (zh) * 2021-11-10 2022-03-11 中国民用航空飞行学院 一种逆风条件下飞机着陆时间间隔的计算方法
CN114613197A (zh) * 2022-03-25 2022-06-10 中国人民解放军陆军航空兵学院 一种直升机飞行过程中涡环状态监测警报处置提示系统

Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101465067A (zh) * 2009-01-15 2009-06-24 北京航空航天大学 机场场面航班调度辅助决策方法和系统
CN103426331A (zh) * 2013-08-22 2013-12-04 南京莱斯信息技术股份有限公司 多机场协同放行系统航班排序决策方法
EP2732665A1 (en) * 2011-07-14 2014-05-21 LG Electronics Inc. Method of communication based on power save mode in wireless local area network and apparatus for the same
KR20150113586A (ko) * 2014-03-31 2015-10-08 세종대학교산학협력단 비전센서가 결합된 다중회전익 무인비행체 및 다중회전익 무인비행체의 자율비행 제어방법, 그 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체
CN106840598A (zh) * 2017-02-10 2017-06-13 中国人民解放军国防科学技术大学 基于侧视雷达的降雨条件下飞机尾流环量估计方法
CN106952506A (zh) * 2017-05-03 2017-07-14 中国民航大学 一种近距平行跑道碰撞风险及安全间隔计算系统和方法
CN107393348A (zh) * 2017-07-10 2017-11-24 南京航空航天大学 一种信息共享机制下的进离场航班协同排序方法
CN107591034A (zh) * 2017-08-09 2018-01-16 南京莱斯信息技术股份有限公司 一种进港航班排序的实现方法
CN108198462A (zh) * 2018-01-25 2018-06-22 中国民航大学 一种全空域飞机尾流遭遇风险告警系统实现方法
CN108898891A (zh) * 2018-08-29 2018-11-27 南京航空航天大学 终端区尾随间隔进场管理决策支持系统
CN109118112A (zh) * 2018-08-29 2019-01-01 南京航空航天大学 跨区域尾随间隔限制及离场时隙分配综合策略计算方法
CN109215400A (zh) * 2018-09-12 2019-01-15 南京航空航天大学 基于复合分派规则的进场航班快速排序与优化调度方法
CN109583627A (zh) * 2018-10-31 2019-04-05 北京航空航天大学 飞机着陆排队优化方法及装置
CN109918764A (zh) * 2019-03-01 2019-06-21 中国民用航空飞行学院 一种衡量飞机遭遇尾涡后的滚转风险程度的方法
WO2019194530A1 (ko) * 2018-04-02 2019-10-10 엘지전자 주식회사 무선랜 시스템에서 통신하기 위한 방법 및 이를 이용한 무선 단말
CN110689764A (zh) * 2019-09-26 2020-01-14 华南理工大学 一种基于动态模拟的飞机离场放行排序方法
CN110796902A (zh) * 2019-11-11 2020-02-14 北京交通大学 基于多Agent的机场场面滑行冲突的规避方法
US20200084081A1 (en) * 2016-08-22 2020-03-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for cell initial access and paging in wireless cellular communication system
CN111160770A (zh) * 2019-12-30 2020-05-15 南京航空航天大学 一种进场航班动态协同排序方法

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101465067A (zh) * 2009-01-15 2009-06-24 北京航空航天大学 机场场面航班调度辅助决策方法和系统
EP2732665A1 (en) * 2011-07-14 2014-05-21 LG Electronics Inc. Method of communication based on power save mode in wireless local area network and apparatus for the same
CN103426331A (zh) * 2013-08-22 2013-12-04 南京莱斯信息技术股份有限公司 多机场协同放行系统航班排序决策方法
KR20150113586A (ko) * 2014-03-31 2015-10-08 세종대학교산학협력단 비전센서가 결합된 다중회전익 무인비행체 및 다중회전익 무인비행체의 자율비행 제어방법, 그 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체
US20200084081A1 (en) * 2016-08-22 2020-03-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for cell initial access and paging in wireless cellular communication system
CN106840598A (zh) * 2017-02-10 2017-06-13 中国人民解放军国防科学技术大学 基于侧视雷达的降雨条件下飞机尾流环量估计方法
CN106952506A (zh) * 2017-05-03 2017-07-14 中国民航大学 一种近距平行跑道碰撞风险及安全间隔计算系统和方法
CN107393348A (zh) * 2017-07-10 2017-11-24 南京航空航天大学 一种信息共享机制下的进离场航班协同排序方法
CN107591034A (zh) * 2017-08-09 2018-01-16 南京莱斯信息技术股份有限公司 一种进港航班排序的实现方法
CN108198462A (zh) * 2018-01-25 2018-06-22 中国民航大学 一种全空域飞机尾流遭遇风险告警系统实现方法
WO2019194530A1 (ko) * 2018-04-02 2019-10-10 엘지전자 주식회사 무선랜 시스템에서 통신하기 위한 방법 및 이를 이용한 무선 단말
CN109118112A (zh) * 2018-08-29 2019-01-01 南京航空航天大学 跨区域尾随间隔限制及离场时隙分配综合策略计算方法
CN108898891A (zh) * 2018-08-29 2018-11-27 南京航空航天大学 终端区尾随间隔进场管理决策支持系统
CN109215400A (zh) * 2018-09-12 2019-01-15 南京航空航天大学 基于复合分派规则的进场航班快速排序与优化调度方法
CN109583627A (zh) * 2018-10-31 2019-04-05 北京航空航天大学 飞机着陆排队优化方法及装置
CN109918764A (zh) * 2019-03-01 2019-06-21 中国民用航空飞行学院 一种衡量飞机遭遇尾涡后的滚转风险程度的方法
CN110689764A (zh) * 2019-09-26 2020-01-14 华南理工大学 一种基于动态模拟的飞机离场放行排序方法
CN110796902A (zh) * 2019-11-11 2020-02-14 北京交通大学 基于多Agent的机场场面滑行冲突的规避方法
CN111160770A (zh) * 2019-12-30 2020-05-15 南京航空航天大学 一种进场航班动态协同排序方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIANGSHENG WANG，JINJUN WANG，KYUNG CHUN KIM: "Wake/shear layer interaction for low-Reynolds-number flow over multi-element airfoil", 《EXPERIMENTS IN FLUIDS》 *
QIANG ZHANG, QINGYU ZHANG: "Application overview and development trend of passive radar in civil aviation", 《IET INTERNATIONAL RADAR CONFERENCE》 *
康南，袁婕，胡杨，魏志强: "近距平行跑道隔离运行的尾流安全性评估", 《安全与环境学报》 *
王旭东，苏金平: "跟进起飞间隔时间的确定", 《飞行力学》 *
邓文祥，潘卫军，梁海军，郑思睿，梁延安: "近距平行跑道离场尾流间隔优化研究", 《兵器装备工程学报》 *
魏志强: "动态尾涡间隔计算工具的开发与实现", 《航空计算技术》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113326568A (zh) * 2021-05-31 2021-08-31 中国民用航空飞行学院 一种基于时间间隔标准改善机场跑道容量的方法
CN114170848A (zh) * 2021-11-10 2022-03-11 中国民用航空飞行学院 一种逆风条件下飞机着陆时间间隔的计算方法
CN114065407A (zh) * 2022-01-18 2022-02-18 中国民航大学 一种基于机场风速多元感知的尾流间隔动态缩减方法
CN114613197A (zh) * 2022-03-25 2022-06-10 中国人民解放军陆军航空兵学院 一种直升机飞行过程中涡环状态监测警报处置提示系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN112233462B (zh) 2022-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112233462B (zh) 一种飞机着陆的动态时间间隔计算方法与系统
US7004426B2 (en) Control system for rotorcraft for preventing the vortex ring state
CA2674732C (en) Implementing continuous descent approaches for maximum predictability in aircraft
CN109918764B (zh) 一种衡量飞机遭遇尾涡后的滚转风险程度的方法
CN113593308A (zh) 一种民航飞机智能化进场方法
CN103640696A (zh) 垂降无人机及其控制方法
CN110322733A (zh) 一种侧向跑道保护区到达起飞窗建立方法
CN107016880A (zh) 一种基于模拟退火算法的连续下降进近油耗优化方法
CN114692290A (zh) 一种基于改进fram方法的飞机着陆安全品质分析方法
Hahn et al. A simplified hazard area prediction (SHAPe) model for wake vortex encounter avoidance
Burnham et al. Wake turbulence limits on paired approaches to parallel runways
CN110733664A (zh) 一种水上飞机起飞性能验证方法
US20190302808A1 (en) Method and a system for controlling the trajectory of an aircraft
Wetmore et al. Aircraft vortex wakes in relation to terminal operations
Psiaki et al. Optimal aircraft performance during microburst encounter
Rossow Reduction of uncertainties in prediction of wake-vortex locations
Elmore et al. A high resolution spatial and temporal multiple Doppler analysis of a microburst and its application to aircraft flight simulation
Takahashi Development of a Semi-Empirical Takeoff and Landing Method for Supersonic Commercial Aircraft
Psiaki et al. Thrust laws for microburst wind shear penetration
CN116307316B (zh) 基于rnp ar进近程序分段式越障降落航线优化方法及系统
Tang et al. Conflict-avoidance-oriented airport surface-taxiing guidance lights system model
US20110180672A1 (en) Airplane with aerodynamic stall-prevention layout and pertinent longitudinal stability arrangement
Kanafani Operational procedures to increase runway capacity
CN109376420A (zh) 一种飞机俯冲改出掉高的算法
Jiang et al. Safety Study of Aircraft Dynamic Wake Encounter Based on QAR Data

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant