基于装卸顺序的中型机多航段协同配载优化

多航段、多经停的航空货运航班,飞行过程中需要合理控制飞机的重心(CG)位置,保持平衡状态,中转站装卸操作过程中需要避免额外装卸操作,减少时间和劳力浪费,因此,研究多航段航班的协同配载问题具有重要现实意义。根据航空器自身特点与集装器(ULD)装卸顺序,结合各航段飞机装载平衡与过站机场ULD装卸操作要求,通过协调分配各航段ULD和散货位置,建立了中型机联程航班多目标整数线性规划模型。模型考虑了ULD和散货的质量、体积及与舱位的匹配限制,航空器限重、舱位限重、舱位及区域累积限重、上下舱联合限重和CG位置的平衡限制,以及前后航段ULD和散货的连接性约束。根据造成中间机场额外装卸操作的2种原因,基于装卸顺序,提出装卸优化模型,通过ULD的舱内平移,优化了CG,减少了装卸次数。以B757-200F机型为例,在两装一卸、一装两卸和两装两卸3种场景下,采用商用求解器Gurobi,分别针对3种不同目标函数组合进行求解和分析对比。实验表明:所提模型可以有效协调过站货物的额外装卸次数,优化前后两航段的CG位置。

民用航空运输载重配平问题研究综述

为了解当前飞机载重配平的发展水平和研究进展,并为后续配载技术研究与应用提供借鉴,首先,介绍了载重平衡中的重量、重心和重心包线的概念。其次,总结了民用航空货运配载问题的3个研究方向:货物运输计划、货物装箱问题、集装器装载配平问题,并根据研究时间进程将集装器装载配平问题分为启发式算法和(混合)整数线性规划方法。然后,介绍了配载技术的发展及应用现状,总结分析了航空公司配载发展过程,把配载技术的应用发展分为手工配载、计算机辅助的半手工配载、自动配载3个阶段;通过文献综述发现,近期配载研究由于采用简化的目标重心偏差约束,从而造成研究与实际应用出现较大差距。最后,对配载技术提出了展望,认为未来的配载技术将以实际重心包线为基础,由枚举法过渡到整数规划方法,逐步实现配载优化,并借助机器学习等技术融入公司偏好和运行经验,从而实现属于航空公司偏好的智能配载方案。

基于改进离散差分算法的航班延迟推出策略分析

针对大型枢纽机场日益严重的场面拥堵及由此导致航空公司延误成本增加和乘客等待时间增长等问题,基于ACDM的基本思想,在给定推出率下诠释了虚拟队列理论,设计了航班推出决策的协调流程,实现利用机位等待代替跑道起飞排队等待,不仅可以减少场面拥堵和航班延误,对提高航空公司经济效益也有重要意义.提出了乘客等待时间最短和推出等待成本最小2种策略和航班延误成本的计算方法及相关约束指标.分别针对小、中、大不同规模航班量的5组实际运行数据,采用基于指针运算机制的离散差分算法求解优化推出策略,并对该算法进行改进.实例表明,通过对虚拟队列航班次序的调整,乘客的平均延误时间缩短5.15%~12.66%,航空公司延误成本减少19.16%~26.0%.

航班延迟推出策略及虚拟队列长度灵敏度分析

针对大型枢纽机场日益严重的场面拥堵及由此导致的航班延误问题,通过构造虚拟队列控制航班推出率,利用机位等待代替跑道起飞排队,进而解决场面拥堵,减少延误,减少燃油消耗和污染排放,提高航空公司经济效益。基于CDM思想构造虚拟队列,提出3种航班延误推出策略;权衡各策略之间的关系,建立了不公平性在限定范围的以减少乘客总体等待时间和公司损失的推出决策模型,并提出多个检查指标。以20架航班为例详细分析了各指标随队列长度增长的变化关系,比较了先来先服务策略与乘客等待时间最短策略的仿真推出,分析了航班等待时间损失与乘客收益的矛盾以及推出延误成本,并计算了不同航班规模算例。模型计算表明,通过对虚拟队列航班次序的调整,时间收益增加了5.15%-24.00%,减少公司成本15.22%-26.00%。可见该策略可以明显减少乘客平均等待时间和降低航空公司成本。

飞行仿真视景中的地形快速生成算法

在航空器飞行仿真中,地面大规模场景制约着仿真速度。为了快速生成地形场景,分析了航空器的视域特点,提出了飞行仿真的视域裁剪方法,确定了地面场景的视野范围,在保证显示质量的同时大范围降低了渲染数据;采用视点相关的LOD技术对场景进行有效简化,实现了大规模地形的实时显示;提出了视野区内背对观察者场景剔除方法和相关的节点评价算法。通过试验证实了该算法的可行性和有效性。

基于模糊方法的飞行程序评价

飞行程序是飞机飞行的生命线,飞行程序的好坏直接影响到飞机的飞行安全,在参考国内外评估方法的基础上,提出了一种飞行程序的模糊综合评价法。通过分析飞行程序的设计、验证及应用,提出了综合评价的五方面因素,建立综合评判因素集,采用二元相对比较法建立各评价因素的权重,再用多种综合评价函数进行评判分析,进行了二次评价,得出评价结果。以当前正常运行的某一飞行程序为例,进行了有效评价。

点汇聚进近飞行程序近地风险评估方法研究

为保证航空器持续下降运行技术安全实施,需评估点汇聚进近程序近地碰撞风险。根据点汇聚进近程序扇形区域特点,提出保护区设计方法,设计保护区内查找关键障碍物流程,给出关键障碍物的近地风险评估方法;针对长沙黄花国际机场36号跑道的点汇聚进近飞行程序,寻找10个关键障碍物;考虑到航空器的不同高度偏差,针对每种偏差飞经每个关键障碍物时的30个航空器随机飞行高度进行评估。结果显示,飞行器高度偏差小于50m时,能够满足国际民航组织(ICAO)规定的飞行程序安全标准,否则存在近地碰撞风险。

基于三维场景的飞行回放仿真系统研究

针对当前机载数据处理以数据分析和二维图表为主,而现有飞行回放可视化上架软件成本过高的现状,为在普通PC上直观再现飞行过程,提出并建立了三维场景的飞行回放。该系统根据视点位置实时读取、渲染和显示不同地形块,根据飞机的高度选择不同精度的地形数据模型,解决了高原机场周边山地大规模地理信息数据与计算机实时处理能力的矛盾,实现了逼真、流畅的飞行回放。仿真实验结果表明,该系统飞行回放仿真动画速度到达20帧以上,能直观反映飞行状态,且成本低,对飞行事后分析具有重要参考价值。

起飞转弯爬升梯度损失分析

起飞转弯爬升会降低飞机的爬升能力,影响起飞安全,为了保障越障安全,需要详细确定梯度损失。通过动力学模型推导出转弯爬升时的梯度损失计算公式,揭示了试飞数据内在原理,分析了固定坡度角转弯、固定转弯半径转弯的梯度损失影响因素和转弯对起飞限重的影响。利用最小二乘法拟合了极曲线参数,计算了某机型的梯度损失数据,与试飞数据相比,计算结果平均偏差不超过0.73%,标准差不超过1.54%。可用于飞机离场程序设计、飞行性能的快速计算以及四维航迹预测。

飞行航迹再现与三维回放研究

为了便于飞行事后分析,根据民用客机机载数据,本文采用了轨迹积分法重现飞行轨迹并用经纬度转换法进行校正,首次利用几何高度表示飞行轨迹中的高度。为实现在三维场景中进行飞行动态回放研究,设计了三维飞行回放程序,重点设计了飞行轨迹以及姿态的变化在三维场景中的展示。通过程序演示表明:该方法能正确流畅地对飞行进行事后回放演练,有利于观察分析,可用于飞行事后调查与研究。

基于遗传算法的民用航空器配载问题

针对航空器合理配载问题,以B757-200客改货航班为例,对飞机的载重配平问题进行研究。建立了针对客改货航班的多目标线性整数规划模型,以运输业载最大和重心位置最优为目标,运用遗传算法(genetic algorithm,GA)对上述模型进行求解,并通过具体实例进行对比分析。结果表明,相比人工配载结果,平均业载增量为1252 kg,平均重心位置偏差小于2%MAC,平均计算时间为3.85 s,证明了模型与算法的有效性,可以作为实际运行的技术参考。

基于改进遗传算法的航空器载重平衡

为优化研究航空公司所遇到的飞机载重平衡问题,建立了以业载量最大和重心偏移量最小的多目标载重平衡模型,考虑了单舱位限重、多舱位限重、重心限制等约束,运用遗传算法对模型求解,为加快算法寻优能力和加快收敛速度,在普通遗传算法的基础上添加了进化逆转操作算子。最后运用波音757-200F作仿真优化实例,计算结果显示业载量平均可达21281 kg,重心偏移量平均为2.31%MAC,验证了模型的有效性和合理性。

基于系统案例驱动的飞行计划实践教学方法探讨

基于案例驱动的飞行计划实践教学方法是在总结飞行计划自身特点和传统实践教学存在的缺点基础上，采用系统工程的基本理论，整理和规划教学案例，以霍尔三维结构表达了案例的基本结构，以签派员一线工作的航班放行实际情况和执照考试实做作为背景，组织和设计案例，通过分组讨论、讲解和评审组织教学转变传统的“授予鱼”为主的思想，强调教学过程中学生的主题地位，采取多种考核方式充分调动学生的参与热情和积极性，教师给与引导和监督，达到培养学生实际工程实践能力目的。

基于系统案例驱动的飞行计划实践教学方法探讨

基于案例驱动的飞行计划实践教学方法是在总结飞行计划自身特点和传统实践教学存在的缺点基础上，采用系统工程的基本理论，整理和规划教学案例，以霍尔三维结构表达了案例的基本结构，以签派员一线工作的航班放行实际情况和执照考试实做作为背景，组织和设计案例，通过分组讨论、讲解和评审组织教学转变传统的“授予鱼”为主的思想，强调教学过程中学生的主题地位，采取多种考核方式充分调动学生的参与热情和积极性，教师给与引导和监督，达到培养学生实际工程实践能力目的。

基于D*算法的场面滑行动态规划研究

研究了机场场面滑行路径动态规划问题。基于三种滑行冲突约束,建立了使航班总体滑行时间最短的动态优化模型。改进了传统的D*算法,提出了基于时间权值的冲突预测和代价修正函数。案例计算相比Dijkstra算法得到的结果减少了203 s,有效减少总滑行时间,提高场面运行效率。该算法不仅可以用于滑行路径的初始规划,也适用于场面实时滑行引导的实施。

产品全生命周期管理系统的关键技术和系统层次结构

介绍了产品数据管理系统和产品全生命周期管理系统之间的联系,论述了产品全生命周期管理系统的关键技术,从PLMS功能结构和PLMS软件体系结构两个方面研究了产品全生命周期管理系统的框架结构,最后提出了PLMS的系统层次结构.

民航货机装载优化准确建模仿真研究

研究民航飞机运输装载问题,可以提高飞机装载效率,节省燃油,从而为航空公司大大节约成本。民航货机装载问题属于NP-hard问题,加之复杂的约束条件,如飞机货舱的重心包线限制、重量限制、载荷限制和结构限制等,在建模和算法选择上都有一定难度。为解决上述问题,综合考虑现实约束条件,建立了双目标混合整数规划模型,提出一种改进的遗传算法。该算法将传统遗传算法中二进制编码改进为实数编码方式,适应度函数为主目标函数载重量最大,将重心最小这一目标转化为约束条件,采用罚函数法处理模型中约束条件,遗传算子中交叉和变异方式分别设计为均匀交叉和均匀变异,以此增加种群的多样性,选择最优个体。仿真结果表明,改进的遗传算法能够快速收敛于最优解,验证了模型的可行性和算法的有效性。

一种基于视点的大规模地形生成算法

采用视点相关的LOD技术提出一种简洁有效的方法,实现大规模地形场景的实时显示;把视野区域分为两种:基于地面车辆的视野区域和基于飞行器的视野区域,并提出相应的算法,达到地形实时显示速度与地形大小无关.算法中还提供了对视野区内背对观察者的场景进行剔除的方法和一种有效的网格评价算法.计算表明,该算法可以有效减少网格,提高场景显示速率.

基于QAR数据的飞机发动机性能异常检测

为了监控飞机在飞行过程中的燃油变化及飞机发动机的性能,利用QAR数据作为支撑,引入外界环境因素变量,对飞机燃油流量进行了偏最小二乘模型建模,进一步分析了飞机发动机燃油流量的影响因素,建立了飞机发动机性能异常检测模型。实验结果表明,利用模型得到的预测数据与实际数据误差较小,具有较高的可靠性与精确度,可以作为航空公司参考数据。

QAR数据的数据融合算法

分析了QAR数据中影响飞机性能衰减的主要因素,采用自适应加权数据融合算法和扩展卡尔曼滤波算法对相关性能参数进行了状态参量的估计,并验证了自适应加权融合算法在外界环境影响较小时的便捷性和外界环境影响过大时的局限性.引入扩展卡尔曼滤波算法,加入高斯噪声的计算,提高了状态估计值的精确度,为航空公司改善飞机运行提供了参考.