飞机结冰特性及防除冰技术研究

了解结冰对飞行的危害、预测结冰的特性和发展防除冰方法,对于保证飞行安全极为重要。阐述结冰的形成及其严重程度度量方法,分析结冰对飞机气动、操稳及起降特性的影响,总结现有的飞机防冰与除冰技术,并对飞机防冰试验进行综述。考虑到带冰飞行是不可避免的,强调容冰技术对于保障安全飞行的重要性,并给出结冰条件下的操纵建议。研究表明,影响飞机结冰的因素不同导致结冰严重程度上存在差异,结冰对飞机特性影响较大,导致飞行性能下降,而防除冰技术的使用及容冰能力的提高对于确保结冰条件下的飞行安全意义重大。

输电线路运行安全影响因素分析及防治措施

输电线路覆盖区域广阔,特别是超、特高压线路输电距离长且有的重要通道密集布置多回线路,沿途气象、地理环境复杂,在极端气候条件下线路跳闸对电网的运行安全可能产生严重的影响。为了分析线路运行安全影响因素及防治措施,在统计近年来高压输电线路跳闸率和运行故障的基础上,分析雷击、冰害、山火、风偏、污闪等主要故障形式及其特点,在此基础上提出了针对性的防治措施,在总结线路运维技术和需求的基础上提出了今后的研究思路和发展方向。分析表明雷击仍然是影响线路运行安全的重要因素,而山火和冰害引发跳闸有增加的趋势,污闪跳闸则得到了有效的控制。针对不同跳闸给出了具体的防治措施,如山火故障,需要从通道规划、巡防、监测、预警、预判、应急运行等多种措施着手,减少山火对线路安全运行的影响。有必要在运维大数据综合分析、自动化检测装置和机械化检修设备、多种监测方式相结合的一体化监测系统和输电线路一体化运维体系等方面开展研究,使感知监测、状态分析、检修维护形成一个互动、整体、高效、智能化的运维体系。

飞机在结冰条件下的最优边界保护方法

为确保结冰条件下的飞行安全并充分发挥飞机性能,提出了一种最优边界保护方法.以关键参数及其变化速率为控制对象,在分析最优边界保护下关键参数及其变化速率特性的基础上,选取调节量和调节时机作为调节参数,并构建这2个调节参数最优值之间的解析关系.针对机翼失速问题,给出动态飞行边界的确定方法,最终通过计算实现结冰条件下的最优边界保护.仿真结果表明,该方法行之有效,为结冰条件下的飞行安全研究拓展了新的思路.

积冰对飞机本体纵向非线性动力学稳定域的影响

积冰威胁飞行安全,研究积冰对飞机稳定性的影响对确保飞行安全具有重要意义。积冰导致飞机失速迎角降低,仅研究飞机在小迎角线性段的稳定性是不充分的,还需对其非线性动力学稳定域进行研究。首先,基于积冰条件下的飞机气动系数曲线,建立积冰飞机纵向运动的非线性模型;然后,根据非线性动力学理论构造出飞机纵向运动的稳定域边界,并利用时域仿真对稳定域边界进行验证;最后,通过对比无冰与积冰条件下稳定域的变化,分析积冰对飞机稳定域的影响,并将积冰对飞机稳定域的影响和其对气动系数的影响进行对比。积冰条件下飞机稳定域在俯仰角速度方向上收缩约20%,稳定域边界处的最大迎角减小约1°。研究结果表明,积冰条件下飞机稳定域的变化与气动系数的变化一致,积冰导致飞机的稳定域缩小,容易引起飞行事故。

结冰对飞机飞行包线影响分析及控制

为解决飞机在结冰后因飞行包线范围缩小而危及飞行安全的问题,针对飞机纵向三自由度非线性模型分析了翼面结冰对飞行包线的影响。在二级折线软限制式迎角限制器中引入结冰信息,综合考虑各个结冰传感器信号,通过比较采用对迎角、襟翼偏度限制最大的结冰信号来设定限制器阀值,在线/实时地改变可用飞行包线范围,使结冰飞机在缩小的飞行包线范围内能够安全飞行。仿真计算表明,该方法实用有效,可供飞机结冰问题研究人员参考。

基于等Weber数的结冰外形修正

由于设备条件的限制,在进行结冰风洞试验时,试验Weber数与目标Weber数往往存在差异,为了获得与目标Weber数对应的冰形,需要对试验结果进行修正。本文分析了进行Weber数修正的原因,提出了根据几何特征量进行结冰外形修正的方法,并以某超临界翼型为对象,对不同Weber条件下的结冰外形进行了仿真,研究了Weber数变化对结冰的影响规律,在此基础上开展了基于等Weber数的结冰外形修正。研究发现:(1)Weber数主要影响冰角特征,对水滴收集特性、结冰极限及驻点冰厚度影响较小;(2)存在一个敏感Weber数,低于敏感值时,Weber数变化对结冰影响不大,当Weber数高于敏感值时,Weber数变化对结冰有明显影响;(3)采用本文提出的冰形修正方法,能保证冰形的宏观轮廓与目标冰形一致,修正后的冰形能适量消除由于Weber数误差导致的冰形差异,提高试验的精度。

浅析飞机积冰的原因及防冰策略

飞机积冰会严重影响飞机的性能并危及到飞行的安全,现代飞机都装有先进的防冰系统,该文主要对形成积冰的原因并主要探讨了从飞行中和起飞前地面除、防冰两个方面,说明了积冰对飞行的影响以及正确的防范措施说明积冰的处置和除、防冰的方法。

从冰雪灾害造成南方电网大停电看无锡电网安全

50年一遇的冰雪灾害,给我国电网以巨大打击,南方部分地区出现大范围的线路断线、倒塔现象,给电网安全运行敲响了警钟。从南方电网受灾原因的分析中提出相应对策,并结合无锡电网的实际,提出应对严重自然灾害,确保电网安全运行的对策与防范措施。

机翼前缘积冰对大飞机操稳特性的影响

机翼结冰影响飞机的操稳特性和飞行性能,对飞行安全造成危害。基于实验数据构建了典型的不同结冰严重程度的机翼前缘积冰冰形,采用高精度数值模拟方法得到背景飞机机翼前缘积冰的气动数据,建立了飞机六自由度非线性动力学模型,在此基础上设计了俯仰角保持、滚转角保持及高度保持模式的自动驾驶仪闭环仿真系统。通过开环仿真,分析了不同程度积冰对飞机配平特性、纵向长短周期模态及横航向模态的影响,比较了不同程度积冰情形下飞机动态响应的差异。通过闭环仿真,研究了积冰对3种模式下自动驾驶性能的影响。仿真结果表明:积冰对飞机配平特性、模态特性及开环动态响应特性均会造成一定的不良影响,威胁飞行安全。

基于Bow-tie-DT-FTA的航空安全事故预防措施决策分析

目前,航空安全领域的研究主要集中在事故的预防和处理上,针对航空事故预防措施决策的相关研究涉及较少。为解决最优预防措施决策问题,提出了Bow-tie-DT-FTA模型。运用Bow-tie模型分析事故发生的前因后果并提出预防措施;运用DT-FTA模型计算各措施效益值,给出措施优劣排序,并对影响措施效益值的因素进行灵敏度分析,挖掘影响最大的关键因素;以飞机尾翼结冰事故为例,运用Bow-tie-DT-FTA模型验证了其解决事故措施决策问题的有效性。

基于指数计算积冰区强度域划分

对基于指数积冰区强度域划分的研究,首先在分析国内外飞机积冰指数方法的基础上,具体研究分析了积冰的现状和意义,通过积冰指数计算方法比较选取最佳计算方法,根据虹桥机场气象资料进行计算分析各空域中的积冰强度。作图分析,最后对积冰指数强度的研究进行总结,并提出建议措施,以便在实际飞行中将对此类状况更好的去指挥飞机确保飞行安全。

积冰的判断预防和处置

飞机积冰是影响飞行安全的一大隐患。本文介绍了在飞行准备阶段到最后进近着陆的各个阶段中如何飞预防、辨别以及处置飞机积冰。其次介绍了积冰对飞行的影响和对于积冰基本的判断方法,并且熟练掌握对机载设备的正确使用,以及设备万一故障时的处置方法。

结冰对飞机飞行安全的影响与防护技术分析

随着我国航空事业不断发展,近些年飞机结冰问题造成事故频问题也愈加严重,严重影响飞机飞行的安全性。这就需要重视结冰对飞机飞行安全的影响,并采用相关防护技术,降低飞机飞行的结冰率或减少结冰对飞机飞行安全的影响。基于此,文章重点探究飞机飞行结冰的机理和对飞机飞行的安全影响,进而提出了飞机飞行结冰防护技术。

基于复杂动力学仿真的结冰情形下飞行安全窗构建方法

目前针对结冰情形下增强驾驶员情景感知的研究比较有限,现有的手段一般为通过评估部分飞行安全关键参数是否超出其极限值来对风险事件是否发生进行预测。建立了驾驶员操纵-飞机本体-积冰影响的动力学模型,通过对单个飞行情形预测时间段内飞行参数风险度的叠加得到该情形下的飞行安全谱,并在此基础上得到该情形下的风险值。基于建立的并行飞行仿真平台,获取飞机在整个操纵范围内的风险拓扑图,即安全窗。分析了飞机在对称结冰情形和非对称结冰情形下飞行安全窗的变化,并对结冰的致灾机理进行了分析。仿真结果表明结冰导致安全飞行范围缩减,对于非对称结冰还会出现安全窗不对称的现象。安全谱的提出可以为事故的演化分析提供一种全面直观的分析方法,安全窗的构建可为飞机遭遇各种不利情形下的驾驶员操纵提供指示,也可为飞机设计人员优化飞机性能提供一定的参考。

基于动力学边界的结冰飞机安全预警方法

结冰严重破坏飞机的动力学特性,使飞机的非线性和动力学耦合特性表现明显,导致传统的安全预警方法无法准确有效地评估飞行存在的潜在风险,易引发飞行事故。为解决此问题,提出了一种基于动力学边界的新型安全预警方法,该方法可综合考虑飞机的动力学耦合特性,可为结冰飞机的实时安全预警系统的构建提供有力的理论支撑。首先,基于微分流形理论确定结冰飞机精确的动力学边界,并详细分析了飞机结冰对动力学边界的影响;其次,利用动力学边界相对距离对飞行风险进行量化,结合动力学边界的特性确定了安全预警的方法;最后,搭建了飞行仿真训练系统,并以着陆为训练科目,通过与传统迎角安全预警方法对比,得到基于动力学边界安全预警方法的优越性。研究结果表明,相比于传统迎角限制方法,动力学边界安全预警方法可提前发现飞行中存在的潜在风险,且基于此方法的飞行训练系统可对驾驶员进行结冰安全操纵训练可提高结冰飞机的飞行安全。

基于可达集方法的结冰飞机着陆阶段安全风险评估

飞机在着陆过程中极易发生结冰的现象,结冰对飞行安全造成的危害极为严重。结冰导致飞机发生危险的原因是由于机翼或尾翼被冰层覆盖后空气动力学行为发生改变,飞机受力异常难以控制。为分析结冰后飞机的稳定性以保证飞行安全,以飞机纵向动力学系统为分析对象,将飞机结冰后状态的描述以可达集的形式进行,直观地判断飞机状态是否可控,以此确定飞机是否处于安全状态。以求解所得的可达集为基础,利用极值定理分析结冰飞机的风险概率模型,由模型计算不同情况下飞机的风险概率,最终得到飞机着陆阶段的安全风险评估结果,并由评估结果指导驾驶员操纵,从而保证飞机的安全飞行。

结冰飞机着陆阶段飞行安全包线确定及操纵应对策略

结冰会导致飞行安全包线收缩、严重威胁飞行安全,研究结冰后安全包线变化对于操纵应对策略设计及提高飞行安全具有重要意义。以美国国家航空航天局(NASA)的项目飞机GTM(Generic Transport Model)为研究对象,通过对飞机的气动参数进行多项式拟合,建立了结冰飞机纵向通道的动力学模型。为了得到能随结冰程度变化的安全包线,将可达性分析理论引入到对结冰飞机着陆过程的安全性分析。提出将正向可达集与反向可达集的交集作为飞行安全包线,其中可达集的确定是基于水平集方法求解哈密尔顿-雅克比方程的最优解。最后针对不同程度的结冰条件进行了操纵时域验证,并提出了相应的操纵控制策略。研究结果表明,轻度结冰对安全包线影响较小,整个着陆过程的飞行状态始终能在最优控制指导下保持在安全包线以内;但对于重度结冰,飞行安全包线收缩严重,常规操纵已经很难使飞机达到着陆要求,需要进行飞行状态改出处理。研究结果为指导飞行操纵及实时包线保护打下基础。