基于Jack仿真的飞机除冰舱人机工程设计与优化

目的改善飞机除冰舱的操作环境,提高操作员的整体舒适度和工作效率。方法通过对飞机除冰舱作业流程的分析,确定操作员常见的操作姿态;使用Jack软件,对操作员可达域、可视域,以及舒适度进行仿真模拟分析。基于这些分析结果,对飞机除冰舱的外形以及左右扶手台等部件进行针对性的设计优化。结果对优化设计方案分析后发现:操作员观察飞机、喷枪的视野盲区减小,常用操作手柄与开关按钮位于双手舒适可达范围内。结论通过人机工程仿真技术可准确预判飞机除冰舱存在的人机工程设计缺陷,提高了设计合理性,为人-机-环境总体设计提供了参考。

飞机除冰冲击射流多相流耦合模型研究

以飞机除冰喷洒作业为研究对象,对冲击射流与冲击壁面进行建模和数值模拟,分析了冲击壁面的速度压力分布特性。用相场函数φ解释了相场和水平集模型模拟出的射流偏转现象,探讨了冲击射流周围压强分布梯度不均匀的原因,以Realizable k-ε湍流模型为基础对比了不同多相流数值模型的模拟结果。发现冲击射流的截面沿着中心轴线呈锥状发展,在滞点处流速迅速衰减为0,压强达到最大值。壁面射流在偏离滞点0.15~0.2 m的位置逐渐获得最大流动速度。最后对比了实验常用的紊流系数与不同多相流模型的模拟结果。综合考虑模型模拟出的速度、压力分布特性及射流紊流系数得出结论:混合物模型和相传递混合模型比较适合进行飞机除冰射流以及类似的大流速、多流体微团类的流动研究。

飞机除冰/防冰液的流变特性研究

使用Brookfield粘度计对非牛顿流体型飞机除冰/防冰液的流变性进行了研究,通过对飞机除冰/防冰液剪切速率和剪切应力的测量和数据拟合,发现在中等剪切速率条件下,飞机除冰/防冰液符合幂律流体的流变特性;在剪切率趋近于0和趋近于无穷大时,飞机除冰/防冰液的粘度都是趋近于一个固定值,据此推导出新的流变方程,新流变方程能在整个剪切速率范围内很好的反应飞机除冰/防冰液的流变特性。

飞机除冰液地面除冰过程模型仿真与实验

描述了飞机地面除冰过程相关参数和热量损耗关系,选择机翼表面温度和积冰厚度作为描述该过程的状态变量,基于热平衡理论建立了该过程的数学模型。通过仿真研究,得出飞机地面除冰过程除冰效率的变化规律:提高除冰液温度,除冰效率明显提高;如果除冰液温度恒定,一味地增大除冰液流量,除冰效率提高不明显。在飞机地面除冰环境模拟装置上进行了模型验证实验,实验和仿真结果趋势一致,表明所建模型与实际过程匹配,可以为后续飞机地面除冰过程装备参数优化奠定基础。

飞机除冰液和飞机除冰废水中氯离子的测定

通过砂芯漏斗过滤除去飞机除冰液和除冰废水中的固体杂质,采用醋酸钙絮凝法去除飞机除冰液中的增稠剂,然后用硫氰酸汞分光光度法测定飞机除冰液和除冰废水中氯离子的含量。最佳测试条件为:测试100 m L样品,其中醇含量低于10%,絮凝剂加入2 m L,絮凝时间40 min,显色时间40 min,回收率为96.3%~107.5%。该方法简单快捷,准确度和精确度高,可快速准确测试飞机除冰液和除冰废水中的氯离子。

基于聚丙烯腈基碳纤维红外辐射特性的飞机除冰性能

采用通电加热方式研究了聚丙烯腈(polyacrylonitrile PAN)基碳纤维的红外发热特性,进一步探索了其除冰性能。结果表明随输入功率的增加,碳纤维表面的升温能力显著提升,当输入功率为23.92 W时,样品在100 s内可升至215℃。当输入电压低于5 V时,碳纤维电阻出现先增加后减小的现象,表明了PAN基碳纤维的半导体特性。红外成像测试表明碳纤维表面温度分布均匀。融冰实验表明碳纤维样品的面积、温度、距离、融冰水等因素都对融冰速率都有影响;随着碳纤维加热片样品温度和面积的增加以及融冰水的去除冰柱融化时间不断缩减,纤维红外辐射强度随距离增加而迅速衰减。恒定温度为125℃时,5 cm×5 cm样品最大融冰速率为0.385 g/min。恒定面积时,125℃时最大融冰速率相对于室温自然融化提升了115.3%。当面积温度恒定时,有无融冰水情况下,融冰速率相差43.9%。实验证明,利用碳纤维的红外辐射加热在飞机除冰方面这具有较大潜在应用价值。

飞机除冰车蒸汽射流喷头喷射面结构优化设计

采用蒸汽射流技术对飞机机身进行除冰,对蒸汽喷头的结构进行优化设计,喷嘴采用均匀分布的方式进行研究。首先对水平喷射面的喷头进行仿真分析,运用FLUENT软件对奇偶数量的喷嘴进行仿真研究,对温度场进行分析,奇数型优于偶数型,但是除冰效果提升并不明显;其次对弧形喷射面的喷头进行分析,三弧形优于四弧形,四弧形优于平面型,三弧形喷嘴偶数分布的射流干扰低于奇数分布;最后对喷头的除冰效果进行实验验证。得出结论:三弧形偶数喷嘴排布的喷头射流仿真模型的蒸汽射流干扰小,计算区域内的平均温度较高,冰层剩余量最小能提高整车除冰的工作效率。

电渗析对飞机除冰废水脱盐性能的研究

通过电渗析对飞机除冰废水的脱盐性能进行了初步研究,采用电导率来表征废水的脱盐率,并考察了其影响因素。结果表明,电渗析对废水的脱盐率不低于90%,乙二醇收率约为99%。操作电压对脱盐时间影响明显,适宜电压为12~14 V,废水中的乙二醇浓度越高,废水的脱盐时间越长,而脱盐时间越长,脱盐过程中乙二醇的损失越大。

PAC/PI/PAM去除飞机除冰废水中增稠剂的研究

以聚合氯化铝(PAC)与阳离子有机絮凝剂(PI)作为复配絮凝剂,PAM作为助凝剂对去除飞机除冰废水中增稠剂进行了研究。实验表明:在絮凝剂投加质量浓度为1.50 g/L,PAM投加质量浓度为0.1 g/L条件下,废水中增稠剂的去除率达到98.9%,浊度去除率达97.7%,余浊为6.2 NTU。PAC与PI间具有协效作用,其最佳复配质量比为5:1,PAM的加入能够降低絮体沉降时间。在此基础上,对相关絮凝机理进行了初步探讨。

基于遗传算法的飞机除冰调度算法研究

飞机除冰作业是飞机经常性的冬日维护工作，一般采用分散除冰的方式除冰，除冰过程存在时间长、效率低等问题。针对此问题，该文研究了基于遗传算法的飞机除冰调度算法，通过染色体结构设计、种群初始化方法、适应度函数设计和遗传寻优，完成除冰车辆调度。算法仿真结果显示，遗传算法在飞机除冰操作中具有较好的性能。

多功能飞机除冰车的结构设计

介绍了多功能飞机除冰车的结构设计以及技术性能和设计要点。这种多功能飞机除冰车是以斯太尔二类底盘为基础设计制作的后部车厢,具有高空作业系统、除冰系统、防冰系统、复合行走系统和除冰液加热系统。其主要功能是清除待起飞飞机机身、机翼表面上的结霜、积雪和结冰并可对飞机进行高空位置检查、维护和清洗等作业。

美国受毒蛙皮肤启发开发出新型飞机除冰涂层

美国亚利桑那州州立大学交叉学科研究中心的研究人员受到毒蛙皮肤启发，开发出一种新型飞机除冰涂层。

美国研究新型飞机除冰涂层受毒蛙皮肤启发

美国亚利桑那州立大学（ASU）最近开设一个交叉学科研究中心，致力于生物模拟研究。ASU研究员康拉德Rykaczewski自2012年以来一直致力于新型飞机除冰涂层的研究，是草莓毒箭蛙启发了他。

受毒蛙皮肤启发的新型飞机除冰涂料

【美国设计新闻网2015年4月29日报道】亚利桑那州立大学（ASU）最近开设一个交叉学科研究中心致力于生物模拟研究。ASU研究员康拉德自2012年以来一直致力于新的飞机除冰涂层的研究。

新型飞机除冰清洗车研制成功

中国航空工业集团公司所属新乡航空工业（集团）有限公司与中国民航大学联合研制成功CB12—2D型飞机除冰清洗车。这种即热式飞机除冰清洗车垂直升降的最大作业高度为12米．可满足波音737及以下各类军用和民用飞机除冰／防冰、清洗及高空维修等作业需要。

多目标遗传算法及其在飞机除冰调度中的应用

飞机结冰问题是困扰北方机场冬季保障的一个难点问题,一般采用分散式方式进行飞机除冰,但是该方法存在缺乏统一调度、资源浪费和环境污染等诸多问题。针对分散式除冰方式存在的诸多问题,该文采用了多目标遗传算法优化飞机调度模型,该算法以pareto理论为基础,以除冰时间最短、费用最少为优化目标,通过迭代寻优的方式搜索得到问题的最优解。通过仿真实验表明,该算法能够得到较好的飞机除冰调度解。

飞机地面除冰作业协同控制仿真研究

针对飞机地面除冰作业过程协同性较弱及效率低下的问题,设计一种信息状态一致性的除冰作业协同控制方法。提出两阶段式除冰Agent模型并建立除冰效果最优、除冰时间最短的多目标协同优化模型,采用拉格朗日松弛算法构造最优作业参数可行解。结合除冰工艺及模式研究基于运行拓扑的除冰作业协作图,构建改进一致性的地面除冰协同控制方法。参照实际情况开展仿真验证,结果表明:一致性控制策略能够以最优的除冰效果将作业位置误差保持在1 m内,协同状态稳定在最大振幅范围,且能满足不同模态要求,与自适应和领航者2种控制方法对比精确度最大提升7.44%。

飞机地面除冰运行延误分析与调度方法

基于可拓理论对影响飞机地面除冰延误的影响因素进行了分析研究,基于分析结果设计出飞机地面除冰运行决策算法(HPFS&MD),构建了资源受限条件下大型枢纽机场飞机除冰地面运行多Agent模型,利用北京首都国际机场实际航班数据对上述算法进行了仿真实验验证.结果表明,将本文设计的HPFS&MD算法应用于大型枢纽机场的飞机地面除冰运行调度中,在飞机除冰总延迟时间、飞机延迟数量以及飞机延误率这三个指标上均优于传统的先来先服务(FCFS)策略,且HPFS&MD算法存兼顾不同驻场航空公司飞机除冰过程公平性的基础上,对多机型、不同除冰状态以及大量航班调度过程的表现也明显好于FCFS.

飞机除冰服务资源的并行机调度方法

以冬季机场除冰资源优化安排问题作为研究对象,以提高飞机除冰资源利用效率为目标,通过对机场飞机除冰过程调度问题的理论和方法进行研究分析,提出了采用混合调度算法来解决机场除冰调度问题的研究方案.在此基础上构建数学模型来实现除冰资源的最大化利用,并对模型进行了算法仿真和对比分析.结果表明,采用该算法对飞机除冰调度问题进行求解,可以实现除冰资源的更有效利用,能够更好地提升现有人工调度方法的资源利用效率.

基于排队论的除冰飞机延误分析

针对除冰飞机到达率动态变化条件下除冰飞机延误问题,研究飞机地面除冰排队延误形成机理,提出除冰飞机到达率的Markov描述及平均除冰服务率的多项式描述。建立基于QBD过程的除冰排队模型,分析多除冰坪不同天气下除冰飞机延误参数。利用首都机场离港航班动态及历史除冰运行数据,对除冰飞机延误参数进行了仿真验证。结果表明:离港高峰时段航班平均延误架次及延误时间与实际数据接近,误差在5.2%以内;且各随机环境下的航班延误架次随着除冰飞机到达率动态变化,反映了各除冰坪不同时段的延误状况,进而更加客观真实地反映除冰运行状况。