基于传感器的飞机地面除冰模拟实验研究

飞机除冰是影响民航冬季安全运行的重要因素之一,为了优化飞机除冰液参数,设计了飞机地面除冰室外实验。在冬季室外条件下通过对结冰的模拟机体表面喷射加热的除冰液进行除冰,在除冰过程中对除冰液流量、除冰液温度进行控制,通过安装在机体上的温度传感器和光纤传感器得到飞机机体表面温度变化和冰层厚度变化情况。通过分析实验结果可得:在一定范围内,除冰液温度升高能有效提高除冰速率;除冰液流量增加也能提高除冰速率,但当除冰液流量超过一定值时,射流冲击成为除冰的主要动力。

基于遗传算法的机场充电桩布局选址研究

针对当前机场逐步实行车辆"油改电"的大背景,研究了在今后机场全面推行电动特种车辆的情况下,机场充电桩的布局规划问题。建立了以充电桩管理和建设费用、电动特种车辆路上运行费用及充电等待费用最小为目标函数的充电桩选址模型,分析了电动特车的机场运行流程,在此基础上提出了遗传算法作为模型求解方法,对各算法参数进行标定,潜在地增加了种群的多样性及全局寻优能力。结合机场实例,对模型和算法进行了仿真分析,确定了该机场充电桩布局选址的最终方案,证明了模型的可行性和算法的有效性。

飞机地面除冰效能与除冰参数相关性分析

飞机地面积冰导致飞行安全隐患和航班延误,除冰液除冰是缓解上述问题的主要方法,但缺乏除冰液使用参数和除冰效能的参考依据。以研究除冰液参数对除冰效能的影响为目的,分析了除冰液除冰机理,抽象出该过程的黑箱数学模型,建立了除冰过程的分段模型,通过数值模拟方法研究了除冰液温度和流量对除冰效能相关性。实验表明:除冰效能和除冰液温度正相关,但流量增加不能迅速提高除冰速度,反而造成除冰液浪费。验证了仿真结论的合理性,为除冰装备技术指标和性能优化奠定基础。

基于航班动态的飞机地面除冰装备数量优化

针对两类典型机场航班除冰延误及除冰装备参数优化问题开展研究。研究了除冰航班延误队列形成机理,提出了离港动态为三角形和抛物线形函数的除冰航班延误队列模型,以航班延误和除冰成本最小为目标,建立了两类典型航班离港动态的除冰喷嘴数量需求优化模型。以首都国际机场和哈尔滨太平机场除冰航班动态实测数据,对除冰喷嘴数量需求优化模型进行了仿真验证,仿真结果和实际数据接近,误差在8.1%以内。验证了模型的准确性,为类似机场飞机除冰喷嘴数量需求优化提供了参考依据。

基于传感器的飞机地面结霜实验分析与预测

飞机在地面的结霜会破坏飞机的气动外形,对飞机的飞行性能产生不利的影响。为了对地面飞机结霜进行准确监测与预测,利用多种传感器对机翼的结霜环境进行实验研究,通过分析不同环境下模拟机翼的霜层生长曲线,探寻和统计飞机机翼的地面结霜规律。对结霜实验的数据进行分析,提出了不同结霜环境下的多项式回归预测模型。同时将多项式进行正交化,避免了多重共线性,使预测模型的曲线拟合程度高,预测值具有较高的精度,实现了对飞机的地面结霜进行快速精确的预测。

机场摆渡车动力电池荷电状态估算算法研究

车载动力电池的荷电状态(state of charge,SOC)不仅影响电池的循环寿命,而且影响整车的安全性。快速而准确的荷电状态估算是电源管理系统的重要组成部分。通过对实验数据进行曲线拟合,分析了荷电状态的影响因素。将扩展卡尔曼滤波算法(extended kalman filter,EKF)和无迹卡尔曼滤波算法((unscented kalman filter,UKF)应用到动力电池SOC估算中,针对机场电动摆渡车特殊的运行特点,设计合理的SOC估算算法,用MATLAB进行仿真并分析算法的快速性和准确性。

锂离子动力电瓶安全性研究

随着环境污染的日益加剧,汽车数量的急剧增加,化石燃料的日益枯竭,各国正在寻求一种新的替代能源。锂离子电池具有重量轻、无污染、功率大、无记忆效应、循环寿命长、温度适应范围广等优点,成为当今各国争相研究的热点。锂离子电池的安全性能是决定其能否用作动力电瓶的关键因素。从电池自身的结构设计和外部安全保障两个方面探究动力电瓶的安全系统,并提出一种从设计到维护的安全保障系统。

改进粒子滤波算法对电动汽车电池SOC的估计

引入SIR粒子滤波算法用于估算电动汽车电池的荷电状态(State of charge,SOC),利用系统状态连续近似分布进行采样的正则化滤波算法解决了SIR粒子滤波算法多样性匮乏问题。结合安时法构建电动汽车电池的状态空间模型,进而对电池模型进行参数辨别,结合SIR粒子滤波算法和改进后的粒子滤波算法在MATLAB中进行实验仿真。仿真结果显示,随着时间的增加,SIR粒子滤波算法估算电池SOC误差会变大,改进后的粒子滤波算法估算电池SOC一直逼近真实值,比SIR粒子滤波算法精度高、适应性更好,为电动汽车电池SOC的估算提供了新思路。

航空发动机电气附件绝缘性能测试系统设计

针对目前国内航空发动机电气附件绝缘性能测试时间长、精度低、误差大等问题,提出了基于数据库驱动的航空发动机电气附件绝缘性能测试系统。利用Lab VIEW图形化编程环境和工控机、兆欧表、矩阵开关之间的网络通信,实现了对任意航空发动机型号中电气附件绝缘性能的自动测试、故障诊断和定位。试验验证表明,该系统可用于电气附件的绝缘性能测试,实现了测试自动化,并且具有较高的测试速度和测量精度。

粒子系统在飞机火灾消防视景仿真中的应用

文章针对机场消防车驾驶训练模拟器飞机火灾消防的视景仿真,提出通过对粒子系统的实时控制实现消防情景的模拟。视景基于Vega软件建立了飞机火灾场景,通过Vega特效模块中粒子特效的设置模拟了飞机火灾的火焰烟气以及消防车喷洒的灭火剂;设计了控制算法,根据火灾情景的发展和消防车驾驶员的操纵输入,实时计算火焰烟气和灭火剂喷射的相关参数,实现灭火操作和灭火过程的实时模拟。实验表明,该方法能够满足飞机火灾消防实时模拟的逼真度和实时性要求,提高了机场消防车驾驶训练模拟器训练人员的沉浸感。

机场助航灯光强动态检测仿真系统的实现

针对机场助航灯具光强检测车调试时随机误差多和工作状况不稳定的问题,构建了机场助航灯光强动态检测仿真系统。仿真系统以机场助航灯具光强检测车检测软件为基础,应用数字仿真技术,对机场助航灯具光强检测车各硬件设备和助航灯光进行了数值仿真。建立了测距系统、照度和颜色检测系统、助航灯光、行驶系统、助航灯定位系统的仿真模块,应用多线程技术与检测软件配合,实现了在单个计算机上的实时仿真。实际应用表明,该仿真系统能够实时仿真机场助航灯具光强检测车对助航灯的检测过程,逼真度高,实时性好,使用方便,完全消除了随机误差对系统调试的干扰,对机场助航灯具光强检测车的研制具有重要的辅助作用。

基于Agent-元胞自动机的机场场面交通仿真

为分析机场场面交通态势,提出了Agent智能体理论与元胞自动机模型理论相结合的机场场面交通仿真方法。对机场场面的交通特点进行了分析;探讨了Agent智能体理论与元胞自动机模型理论的结合点和结合方法,将机场交通的不同部分分别定义成一维元胞自动机,定义了飞机Agent结构,构建了一个基于Agent-元胞自动机的机场场面交通仿真模型;对机场场面交通进行仿真分析。结果表明,该仿真方法具备了简单、高效、高精度的特点,反映出了机场交通系统中飞机滑行的自主性和个体差异性;对机场场面交通运行态势的分析及评估具有较高的应用价值。

基于GPRS网络的飞机除冰液加热监控系统

针对飞机除冰液加热,设计了一种基于GPRS(通用分组无线服务)网络的远程监控系统。它可以实现对设备的实时监控,及时有效地完成飞机地面除冰。该系统由上位机和下位机两部分组成:PLC作为下位机的控制系统,对执行机构进行控制输出,并且由A/D转换模块采集加热设备管道内的物理参数;远程控制中心作为上位机的监控系统,包括两种方式:一是利用数据服务中心作为远程控制中心,二是利用组态软件设计系统的操作界面作为远程控制中心。GPRS DTU(data transfer unit)通信模块通过GPRS网络完成与远程控制中心的无线通信,实现上位机与下位机之间的数据交互。

机场助航灯光强动态检测等光强图的绘制

针对机场助航灯光强动态检测技术中等光强图的绘制,提出了应用规则矩形网格法进行机场助航灯光等光强图绘制的方法。该方法根据机场助航灯光强动态检测工作原理处理检测数据,采用虚拟网格系统与绘图区域网格系统相结合的方法,在虚拟网格系统中自动搜索等光强曲线的变化轨迹,映射到绘图区域网格系统进行填充生成等光强图。编写了等光强图绘制程序,进行了仿真实验。仿真实验表明,该方法能够正确生成等光强图,而且需要数据量少,绘制速度快,能够满足机场助航灯光强动态检测的要求。

机场消防车消防泵系统实时仿真模型的构建

针对机场消防车驾驶训练模拟器中对机场消防车消防泵系统的仿真,提出了消防泵系统仿真模型的构建方法。建立了机场消防车消防用离心泵的仿真模型,经过简化设计,保证了系统运行的实时性能。结合消防车的消防操作,建立消防泵系统操作运行的仿真模型,该模型能够模拟消防车正常消防灭火,还能模拟低转速时消防泵的运行状态。实验表明,消防泵系统仿真模型不但能够满足机场消防车驾驶训练模拟器实时运行的要求,还具有较高的逼真度。

飞机ARINC429数据传输串扰过程建模与仿真

基于多导体传输线理论,应用了MATLAB和CST进行数学建模仿真和实物建模仿真,对比分析了不同模型下的单根线缆对非屏蔽双绞线的串扰,验证了CST实物仿真模型的有效性和准确性。研究了屏蔽双绞线屏蔽层双端悬空时,飞机上直流电源接通或断开对飞机ARINC429数据传输线产生的串扰;并分析了单根线缆与ARINC429数据传输线在不同间距和不同平行敷设长度情况下的线间串扰。对飞机ARINC429数据传输线的实际安装过程有一定的指导作用,为将来复杂线缆结构串扰分析提供了一定的研究基础。

枢纽机场航班保障服务时间估计

为便于机场向旅客及时发布准确的航班状态信息,需对机场航班保障服务时间进行估计。考虑到航班保障服务流程是零工型与定位型的混合流程,且具有时间窗约束以及资源需求量差异等特点,建立了基于带有时间窗车辆路径问题(VRPTW)的航班保障服务流程模型。针对车辆路径问题的强NP性,设计了基于贪婪算法和禁忌搜索的两阶段混合启发式算法,并应用于国内某大型枢纽机场实际运行数据,实现了航班密度变化、保障车辆数变化、航班机型变化等情形下的保障服务时间估计。准确性测试表明,所建模型和算法能有效估计枢纽机场航班保障服务时间并预测航班状态。

航空电磁阀原位遍历功能性测试

针对传统航空电磁阀功能性检测过程中由于人工手动测试而产生的测试效率低、误差大等问题,提出并设计一种航空电磁阀原位遍历功能性测试系统。使用该测试系统无需拆卸电磁阀或分解所在的控制电路,将测试转接线缆与航空电磁阀被测端口直接连接,实现原位测试;通过配置矩阵开关节点和被测端口的接线对应关系,依次闭合所有测试回路,实现遍历测试。根据对电磁阀故障因素的仿真并分析数据结果,该测试系统能够快速测试出航空电磁阀的功能性是否完好,并且测试结果准确、可靠。

基于多变量多项式的机场跑道道面积冰预测

针对机场跑道道面积冰带来的航班起飞降落困难的问题,研究了跑道地温对道面温度的影响,建立了多变量多项式和BP神经网络相结合的道面积冰预测模型,采用BP神经网络的高度非线性逼近的方法预测未来半小时的道面积冰厚度和积冰概率。在道面积冰环境模拟实验平台上采集大量实验数据,对该模型进行训练和仿真并与实验结果对比,结果表明所建的考虑地温的道面积冰预测模型准确、可靠,能够在小雨、中雨以及大雨和不同风速等条件下对道面积冰厚度和概率进行准确预测,对冬季机场跑道道面积冰预测具有一定的参考价值。

基于RMBP神经网络的飞机电气故障智能诊断

针对民航飞机维修中飞机电气故障维修存在的多发性、不易排除和费时费力的特点,提出应用RMBP神经网络构建飞机电气故障智能诊断系统。因为RMBP算法能够克服普通BP算法收敛时间长、易陷入局部极小的缺陷以及适合进行大规模神经网络的训练,所以智能故障诊断系统应用RMBP神经网络进行样本数据的学习。总结了经验数据,制订了样本集,进行了训练和测试。测试结果表明,飞机电气故障智能诊断系统能够正确诊断测试样本的故障,满足民航飞机电气故障维修的需要。