终端空域尾流间隔缩减研究综述

改进与完善尾流间隔标准是提高终端空域容量,保障终端空域安全运行的重要措施。分析、总结了国内外缩减尾流间隔技术,指出实现尾流间隔缩减的途径有2类,一类是偏置进近程序,着重于后机避开前机的尾流影响区域;另一类是动态尾流预测模型,致力于将前机尾流对后机的影响控制在可容忍的范围之内。通过分析国内外尾流间隔缩减系统的结构组成及应用情况,指出目前研究的热点集中于动态尾流预测。并重点分析了尾流预测与尾流遭遇2个核心模块;通过快速准确地预测尾流的产生与演变,评估尾流的严重性,能够给出安全、合理的尾流间隔。提出未来研究的发展方向。

考虑速度变化的飞机尾流间隔动态缩减研究

针对现有的静态尾流间隔缩减研究没有考虑进近阶段前后机速度变化这一缺点,提出一种进近阶段动态尾流间隔缩减研究方法。首先,对前后机进近阶段广播式自动相关监视(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,ADS-B)数据进行分析,提取数据中的速度参数,并按速度变化趋势进行精细化分段。然后,基于前机尾流模型以及后机响应模型对不同分段的后机在ICAO(International Civil Aviation Organization)规定间隔下遭遇尾流时的升力变化、滚转力矩以及滚转力矩系数,并与安全指标进行对比,以验证安全性。最后,根据临界安全指标计算得到不同时刻前后机的最小尾流间隔。结果表明:按动态间隔缩减计算方法计算的最小间隔比ICAO的间隔标准缩减了44.5%,比静态缩减后的最小间隔缩减了11.3%;在后机开始减速时刻,动态方法计算的最小间隔比静态方法计算的结果更大,静态间隔缩减方法存在间隔过度缩减的问题。

二维机翼遭遇气流颠簸的数值模拟研究

尾流间隔缩减方法的最终目标是根据机场上空风场以及前后机配对,实时计算两机尾流间隔。由于进近阶段背景风场环境复杂,为达成这一阶段目标,有必要针对不同背景风场,对前机的尾流场进行研究。论文选择气流颠簸这一近地面常见风结构进行CFD数值模拟研究,观察NACA4415二维翼型在遭遇气流颠簸时的流场结构并对其现象进行了解释。模拟结果说明飞机在遭气流颠簸时二维机翼受垂直方向周期性波动的流场会加快尾流涡量场的断裂。在机翼后方会产生随周期上下波动的湍流,湍流强度在向后发展过程中横穿流线会导致湍流强度的降低。在经过机翼后,机翼后缘附近流线方向主要受机翼前缘与来流夹角影响,约两倍弦长后受背景风场影响扬起或落下,周期与来流周期一致。

航空器尾流重新分类的实施效果量化评价方法

针对中国航空器重新分类(RECAT-CN)试验阶段的效果评价需要,提出了RECAT-CN实施情况、管制员尾流间隔控制能力和间隔缩减情况等衡量指标参数;以典型的试验运行机场为例,基于二次雷达记录数据,对不同组合机型的间隔缩减情况进行分析,预测RECAT-CN的全面实施对繁忙时段机场容量的提升情况。数据结果表明,管制员的间隔控制余度基本平稳,能顺利切换至RECAT-CN间隔标准。实施RECAT-CN运行后间隔缩减效果明显,能较明显地提升繁忙时段的机场容量。