CN114398772A - 基于飞行模拟机的taws包线仿真可行性分析方法 - Google Patents

基于飞行模拟机的taws包线仿真可行性分析方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114398772A
CN114398772A CN202111655805.6A CN202111655805A CN114398772A CN 114398772 A CN114398772 A CN 114398772A CN 202111655805 A CN202111655805 A CN 202111655805A CN 114398772 A CN114398772 A CN 114398772A
Authority
CN
China
Prior art keywords
envelope
flight
formula
height
warning
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.)
Pending
Application number
CN202111655805.6A
Other languages
English (en)
Inventor
徐舒青
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.)
Nanjing Yingke Xinfu Aviation Technology Research Institute Co ltd
Original Assignee
Nanjing Yingke Xinfu Aviation Technology Research Institute Co ltd
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 Nanjing Yingke Xinfu Aviation Technology Research Institute Co ltd filed Critical Nanjing Yingke Xinfu Aviation Technology Research Institute Co ltd
Priority to CN202111655805.6A priority Critical patent/CN114398772A/zh
Publication of CN114398772A publication Critical patent/CN114398772A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/02—Reliability analysis or reliability optimisation; Failure analysis, e.g. worst case scenario performance, failure mode and effects analysis [FMEA]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Emergency Alarm Devices (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Navigation (AREA)

Abstract

本发明公开了基于飞行模拟机的TAWS包线仿真可行性分析方法，涉及飞行模拟的技术领域，旨在解决针对在飞行模拟机上测试并仿真触及倾斜角过大包线引发报警的问题。其技术方案要点是构建包线公式，选取若干个极限点或拐点，利用包线公式评估是否会发出警告，根据TWAS可知，当无线电高度低于包线或者飞行倾斜角大于包线时，会发出警告；获得发出警告的条件。本发明达到了分析在飞行模拟器上特定状态下，飞行器可以做到符合ATM包线的飞行姿态，最后结合实际情况分析是否可行，对飞行培训起到了指导性作用。

Description

基于飞行模拟机的TAWS包线仿真可行性分析方法
技术领域
本发明涉及飞行模拟的技术领域，尤其是涉及一种基于飞行模拟机的TAWS包线仿真可行性分析方法。
背景技术
TAWS(Terrain Awareness and Warning System)是地形告警系统的统称，很多公司也将其成为EGPWS(Enhanced Ground Proximity Warning System，即增强型近地告警系统)，两者功能非常相似。GPWS是上世纪六七十年代，美国空军提出的用于避免可控飞行撞地(Controlled Flight Into Terrain，简称CFIT)，由近地警告计算机，警告灯和控制板组成，它的核心是近地警告计算机，一旦发现不安全状态就通过灯光和声音通知驾驶员，直到驾驶员采取措施脱离不安全状态时信号终止。GPWS出现后，在一定程度上减少了事故的的发生，但是依然有很多不足，没有从根本上解决此类问题。所以TAWS应运而生，此系统是GPWS的增强版，是在GPWS系统晚上的六种模式的基础上加入前视功能，包括地形警告和地形显示功能。
TAWS中主程序为七种模式的告警，分别是(1)下降率过大；(2)地形接近率过大；(3)起飞或复飞后高度爬升不够；(4)非着陆状态下的不安全超障高度；(5)下滑道偏离度过大；(6)倾斜角过大；(7)反应式风切变，另外还有地面测试、地形显示和障碍物警告。
作为一名飞行员，一方面需要熟悉各类近地告警信号的声音和图像表示，以便快速地作出反应；另一方面也应该掌握在面对这些危险时如何操纵来更快更有效地规避。故飞行员会在经历一定时间的延迟后操纵飞机进行规避。将飞行员接受告警后的一系列行动抽象化就是飞行员反应模型，同时又细分为代表飞行员延迟的飞行员的反应延迟模型和代表操纵飞机进行规避的飞行员操作模型。
在民航双发窄体机(波音737和空客A320，C919等型号飞行器)飞行中，针对TAWS地形感知和警告系统中模式6的旋转角度过大的警告，各机型有特别要求。例如根据空客给出的A-320飞行器手册以及中国民航局发行的飞行员机组手册可以得知，所有民航客机在全发有效的情况下最大倾斜角均为45°，但局方或者航空公司一般只让飞行员最多做到30°，自动驾驶也最多只能做出30°的倾斜角。由于A-320是电控航空器，所以即使在人为驾驶的情况下飞行控制系统也会强行干预以防倾斜角过大，这是一种保护机制。由此可见，在A-320客机上做出ATM(air traffic management，空中交通管理)中提在200Ft高度上转角35°倾斜角是基本做不到的。因此，需要分析在飞行模拟器上特定状态下，飞行器可以做到符合ATM包线的飞行姿态，并结合实际情况分析是否可行。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于飞行模拟机的TAWS包线仿真可行性分析方法，分析在飞行模拟器上特定状态下，飞行器可以做到符合ATM包线的飞行姿态，最后结合实际情况分析是否可行，对飞行培训起到了指导性作用。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种基于飞行模拟机的TAWS包线仿真可行性分析方法，包括以下步骤：
根据TWAS模式六的包线描述，构建包线公式：
Figure BDA0003445860840000021
其中，xd为倾斜高度，f(xd)为无线电高度；
选取若干个极限点或拐点，利用包线公式评估是否会发出警告，根据TWAS可知，当无线电高度低于包线或者飞行倾斜角大于包线时，会发出警告；
获得发出警告的条件。
本发明进一步设置为：所述选取若干个极限点或拐点，利用包线公式评估是否会发出警告，包括：
根据ATM的描述，限定在200ft时转角35°，将200ft代入公式②中得到包线倾斜角为xd＝40.3°，在200ft高度时飞行倾斜角35°小于包线40.3°，即在200ft时转角35°不会得出对应告警。
本发明进一步设置为：所述选取若干个极限点或拐点，利用包线公式评估是否会发出警告，包括：
确定A-320飞机翼展长度为34.1m，半径为17.05m，换算后为56ft，即为飞行模拟器在倾斜角达到最大90°时的极限安全高度，将56ft作为无线电高度代入公式①中得到xd＝16.5°，根据三角函数公式：
Figure BDA0003445860840000031
将α＝16.5°，斜边长度＝56ft代入公式③中，得到对边长度＝15.9ft，在飞行倾斜角为16.5°时无线电高度15.9ft低于包线高度56ft，符合报警条件。
本发明进一步设置为：所述选取若干个极限点或拐点，利用包线公式评估是否会发出警告，包括：
根据航空公司规定，在飞行模拟机最大限制倾斜角30°的情况下，代入公式①和③中分别获得包线高度110ft和无线电高度28ft，无线电高度低于包线，符合报警条件。
本发明进一步设置为：所述选取若干个极限点或拐点，利用包线公式评估是否会发出警告，包括：
包线的第一拐点出现在xd＝10°时，代入公式③可得无线电高度为9.72ft，低于包线高度30ft，符合报警条件。
本发明进一步设置为：基于对极限点和拐点的分析，得出结论，在排除其他因素的情况下，在无线电高度为30-110ft时，随着公式①的线性增长趋势，倾斜角大于10°-30°可得到对应警告。
本发明进一步设置为：结合不同操纵杆快慢下地告警包线和不同飞行员延迟时间的告警包线，评估复位救起的成功率。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
本发明分析在飞行模拟器上特定状态下，飞行器可以做到符合ATM包线的飞行姿态，最后结合实际情况分析是否可行，对飞行培训起到了指导性作用。
附图说明
图1是本发明实施例的方法流程图；
图2是本发明实施例中TWAS模式六的包线示意图；
图3是本发明实施例中用于表示飞行模拟机转动的示意图；
图4是本发明实施例中不同操纵杆快慢下地告警包线示意图；
图5是本发明实施例中不同飞行员延迟时间下地告警包线示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明公开了一种基于飞行模拟机的TAWS包线仿真可行性分析方法，本发明是基于A-320机型，包括以下步骤：
S1、根据TWAS模式六的包线描述，根据图2可知，横坐标为飞行器倾斜角度，纵坐标为飞行器当前无线电高度，包线右侧区域为检测到倾斜角过大后会报警的区域。倾斜角度与无线电高度为线性关系，分为三段。设倾斜角度为xd,设无线电高度为f(xd)，根据(10,30)，(40,150)，(55,2450)三个坐标点可构建包线公式：
Figure BDA0003445860840000051
其中，xd为倾斜高度，f(xd)为无线电高度。所以在无线电高度低于包线或者飞行倾斜角大于包线时，就会出发灯光和警告。
S2、选取若干个极限点或拐点，利用包线公式评估是否会发出警告。
S3、获得发出警告的条件。
在步骤S2中，选点和对所选点进行评估，具体包括以下步骤：
S21、根据ATM的描述，限定在200ft时转角35°，将200ft代入公式②中得到包线倾斜角为xd＝40.3°，在200ft高度时飞行倾斜角35°小于包线40.3°，即在200ft时转角35°不会得出对应告警。
S22、查询A-320AMM(Aircraft Maintenance manual，飞机维护手册)，参照图3，确定A-320飞机翼展长度为34.1m，半径为17.05m，换算后为56ft，即为飞行模拟器在倾斜角达到最大90°时的极限安全高度，将56ft作为无线电高度代入公式①中得到xd＝16.5°，根据三角函数公式：
Figure BDA0003445860840000052
将α＝16.5°，斜边长度＝56ft代入公式③中，得到对边长度＝15.9ft，在飞行倾斜角为16.5°时无线电高度15.9ft低于包线高度56ft，符合报警条件。
S23、根据航空公司规定，在飞行模拟机最大限制倾斜角30°的情况下，代入公式①和③中分别获得包线高度110ft和无线电高度28ft，无线电高度低于包线，符合报警条件。
S24、根据图1包线示意图可知，模式六倾斜角过大警告最开始出现，即第一拐点出现在xd＝10°时，代入公式③可得无线电高度为9.72ft，低于包线高度30ft，符合报警条件。
步骤S3对上述步骤S21-S24的分析进行总结，得出以下结论：在排除其他因素的情况下，在无线电高度为30-110ft时，随着公式①的线性增长趋势，倾斜角大于10°-30°可得到对应警告。
结合不同操纵杆快慢下地告警包线和不同飞行员延迟时间的告警包线，评估复位救起的成功率。即使创造出可警告的条件，能否补救依然是需要专注研究的的问题，不然在低无线电高度下不能及时地拉起或者摆正飞行器姿态，一切警告都是无意义地。根据不同操纵杆快慢下地告警包线(参照图4)，以及不同飞行员延迟时间下地告警包线(参照图5)可知，在低无线电高度以及低下降率的情况下，三种飞行员延迟时间的告警包线几乎一致，而操纵高操作速率较快的飞行员的包线整体向左偏移存在一定高度差Δh＝h0_0.01-h0_0.015，即拥有更多的时间和高度进行规避，复位救起的成功率也将更高。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于飞行模拟机的TAWS包线仿真可行性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据TWAS模式六的包线描述，构建包线公式：
Figure FDA0003445860830000011
其中，xd为倾斜高度，f(xd)为无线电高度；
选取若干个极限点或拐点，利用包线公式评估是否会发出警告，根据TWAS可知，当无线电高度低于包线或者飞行倾斜角大于包线时，会发出警告；
获得发出警告的条件。
2.根据权利要求1所述的基于飞行模拟机的TAWS包线仿真可行性分析方法，其特征在于，所述选取若干个极限点或拐点，利用包线公式评估是否会发出警告，包括：
根据ATM的描述，限定在200ft时转角35°，将200ft代入公式②中得到包线倾斜角为xd＝40.3°，在200ft高度时飞行倾斜角35°小于包线40.3°，即在200ft时转角35°不会得出对应告警。
3.根据权利要求2所述的基于飞行模拟机的TAWS包线仿真可行性分析方法，其特征在于，所述选取若干个极限点或拐点，利用包线公式评估是否会发出警告，包括：
确定A-320飞机翼展长度为34.1m，半径为17.05m，换算后为56ft，即为飞行模拟器在倾斜角达到最大90°时的极限安全高度，将56ft作为无线电高度代入公式①中得到xd＝16.5°，根据三角函数公式：
Figure FDA0003445860830000021
将α＝16.5°，斜边长度＝56ft代入公式③中，得到对边长度＝15.9ft，在飞行倾斜角为16.5°时无线电高度15.9ft低于包线高度56ft，符合报警条件。
4.根据权利要求3所述的基于飞行模拟机的TAWS包线仿真可行性分析方法，其特征在于，所述选取若干个极限点或拐点，利用包线公式评估是否会发出警告，包括：
根据航空公司规定，在飞行模拟机最大限制倾斜角30°的情况下，代入公式①和③中分别获得包线高度110ft和无线电高度28ft，无线电高度低于包线，符合报警条件。
5.根据权利要求4所述的基于飞行模拟机的TAWS包线仿真可行性分析方法，其特征在于，所述选取若干个极限点或拐点，利用包线公式评估是否会发出警告，包括：
包线的第一拐点出现在xd＝10°时，代入公式③可得无线电高度为9.72ft，低于包线高度30ft，符合报警条件。
6.根据权利要求5所述的基于飞行模拟机的TAWS包线仿真可行性分析方法，其特征在于：基于对极限点和拐点的分析，得出结论，在排除其他因素的情况下，在无线电高度为30-110ft时，随着公式①的线性增长趋势，倾斜角大于10°-30°可得到对应警告。
7.根据权利要求6所述的基于飞行模拟机的TAWS包线仿真可行性分析方法，其特征在于：结合不同操纵杆快慢下地告警包线和不同飞行员延迟时间的告警包线，评估复位救起的成功率。
CN202111655805.6A 2021-12-30 2021-12-30 基于飞行模拟机的taws包线仿真可行性分析方法 Pending CN114398772A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111655805.6A CN114398772A (zh) 2021-12-30 2021-12-30 基于飞行模拟机的taws包线仿真可行性分析方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111655805.6A CN114398772A (zh) 2021-12-30 2021-12-30 基于飞行模拟机的taws包线仿真可行性分析方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114398772A true CN114398772A (zh) 2022-04-26

Family

ID=81228599

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111655805.6A Pending CN114398772A (zh) 2021-12-30 2021-12-30 基于飞行模拟机的taws包线仿真可行性分析方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114398772A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115440093A (zh) * 2022-07-15 2022-12-06 太原航空仪表有限公司 基于地形跟随模型的极限告警曲线计算方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115440093A (zh) * 2022-07-15 2022-12-06 太原航空仪表有限公司 基于地形跟随模型的极限告警曲线计算方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8346412B2 (en) Method and device for assisting an aircraft flight control during landing approach
Billings Toward a human-centered aircraft automation philosophy
US9058742B2 (en) Methods for illustrating aircraft situational information
EP1257987B1 (en) Method, apparatus and computer program product for unstabilized approach alerting
US7280896B2 (en) Process and device for constructing a synthetic image of the environment of an aircraft and presenting it on a screen of said aircraft
US9511880B2 (en) Flight deck display systems and methods for generating vertical speed alerts during steep approaches of rotary wing aircraft
US7570177B2 (en) Aircraft terrain warning systems and methods
US7333030B2 (en) Method and system for preventing an aircraft from penetrating into a dangerous trailing vortex area of a vortex generator
US9132912B2 (en) Automated take off control system and method
RU2013126754A (ru) Бортовая интегрированная система информационной поддержки экипажа и когнитивный формат представления полетной информации на этапе "взлет" многодвигательного воздушного судна
EP3477261B1 (en) Flight instrument warning display
RU2730814C2 (ru) Способ интеллектуальной информационной поддержки экипажа вертолета по высотно-скоростным параметрам и параметрам воздушной среды, окружающей вертолет, и устройство для его осуществления
CN101580131A (zh) 基于任务所需监控性能的告警方法及其系统
CN114398772A (zh) 基于飞行模拟机的taws包线仿真可行性分析方法
Edwards Automation in civil transport aircraft
Shevchenko Energy-based approach for flight control systems design
Keller et al. Cognitive task analysis of commercial jet aircraft pilots during instrument approaches for baseline and synthetic vision displays
US11450219B2 (en) Aircraft system and method for assisting a pilot during flight
RU2729891C1 (ru) Интеллектуальный человеко-машинный интерфейс экипажа вертолета по высотно-скоростным параметрам и параметрам воздушной среды, окружающей вертолет
Crider The use of data from accident investigations in development of simulator training scenarios
Menon et al. An In-Time Aviation Safety Prognostics System
Leiden et al. Information to support the human performance modeling of a B757 flight crew during approach and landing
WO2009053964A2 (en) Method and system for displaying flight related information
Lebacqz et al. Ground-simulation investigation of VTOL airworthiness criteria for terminal area operations
Bayramoğlu Simulator training and practice for reducing the effect of pilots in aircraft accidents

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