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基于可靠性理论的机场中间联络道位置优化模型分析

格式:DOC 上传日期:2016-10-11 10:50:01
基于可靠性理论的机场中间联络道位置优化模型分析
时间:2016-10-11 10:50:01     小编:纪建军

飞行场地内,中间联络道具有重要的意义。降落过程中,飞机在跑道上的滑行距离过长,不仅会严重降低机场的运行效率,而且还会浪费大量航油。为了缩短飞机的滑行距离,通常的做法就是在跑道适当位置设置中间联络道。这样可以方便飞机提前滑出跑道,从而为其他飞机腾出跑道,提高了机场的运行效率。

为了充分发挥中间联络道的作用,选择一个合适的位置很重要。在军用机场设计中,中间联络道距端联络道的距离通常取跑道长度的1/5-1/6,对于专供歼(强)击机使用的机场,常设置在距跑道端200-300m的地方。文献对现有机场改建快速出口的可行进行了分析,但是对新建机场如何设计最优位置缺少分析。文献基于利用率对机场快速出口位置进行了分析,仅仅考虑了快速出口的利用率,对于其缩短滑跑距离的效果表征不够明确。王伟等对民用机场中间联络道进行了系统的研究,但并没有考虑飞机着陆过程影响因素的随机性。

该文主要考虑中间联络道供飞机着陆快速滑离跑道。中间联络道的位置主要与飞机着陆滑跑距离有关。该文将可靠性理论引入到中间联络道位置的设计中,将其影响因素视作随机变量来处理,以加权无效着陆滑跑长度为目标函数建立中间联络道位置设计模型,并提出了基于蒙特卡洛方法的设计方法。结合湖南某机场,对其中间联络道位置进行分析,得到了最优设计方案,充分说明了这种设计模型的实用性。

1模型构建前期分析

以某机场为例,共有R类飞机。以跑道方向为二轴,坐标原点设在跑道端头,跑道总长为L,在跑道每一端各设中间联络道,其位置为D。

1.1飞机着陆过程分析

飞机在着陆过程中,在跑道端头进行拉平放下起落架,然后对准跑道T字进行着陆,一般情况下飞机接地点都在T字附近。飞机在着陆接地点接地后刹车滑跑,经过一段减速运动后,其速度达到可以从中间联络道或端联络道滑出的要求。如果这时飞机在中间联络道之前,则可继续滑行一段距离后从中间联络道滑出跑道;如果这时飞机己经滑过中间联络道,则可继续滑行一段距离后从端联络道滑出。

2机场中间联络道位置设计模型

2.1模型构建

根据以上分析可知,中间联络道的位置与飞机着陆滑跑距离密切相关。文献对飞机起飞着陆性能进行了仿真和分析,为准确计算着陆滑跑距离提供了理论基础。为了使问题数学化以便选择最优位置,建立基于可靠性理论的中间联络道位置设计模型,对飞机着陆过程模拟,以最小加权无效着陆滑跑距离为目标函数。

2.2模型求解程序

文献运用可靠性的理论对飞机着陆滑跑距离进行了分析,将可靠性理论引入到中间联络道位置的计算中,将一部分影响比较大的因素视作随机变量,将另外一部分因素视作常量。编写Matlab程序,产生一组随机数,基于蒙特卡洛方法计算最优快速出口位置。

3影响因素分析

机场中间联络道的位置主要与飞机着陆滑跑距离有关,能够影响着陆滑跑距离的因素也能影响中间联络道位置的设计。飞机的着陆过程是一个复杂的过程,受到多种因素的影响,主要包括空气相对密度、分解到跑道方向的风速、飞机的着陆质量、着陆综合修正系数以及着陆接地点位置。文献中提出了基于可靠性理论的飞机着陆滑跑距离计算方法,并对其影响因素进行了参数敏感性分析。该文在中间联络道位置的设计中,也引入可靠性理论,将其影响因素视作随机变量处理。

文献己对这些因素进行了统计分析,该文对这些因素进行了进一步的统计分析,从而更具有说服性。其结论为:空气相对密度能很好地服从正态分布;分解到跑道方向的风速先分出一定数量的数值为U(无风)的样本后,剩余的样本能较好地服从极值工型分布;接地点位置L和综合修正系数K,能较好地服从极值I。

4算例分析

湖南某机场跑道,长3 000 m,跑道平均纵坡为0. 005,该机场共保障3类飞机(A类,B类,C类)起飞着陆,试用上述设计模型给出该机场中间联络道位置:、的设计方案。

4.1收集资料

对湖南某地区近5年的气象资料进行了统计。统计分析空气相对密度和分解到跑道方向风速的分布函数,发现空气相对密度符合正态分布,去除部分为风速数据后分解到跑道方向的风速符合极值工型分布。

5结语

该文将可靠性理论引入到中间联络道位置的设计中,基于蒙特卡洛方法,通过Matlab软件对飞机着陆过程进行模拟,建立了中间联络道位置的设计模型,以加权无效着陆滑跑距离为目标函数,明确地表示出中间联络道缩短飞机滑跑距离,意义更加明确,从而设计出机场中间联络道的最优位置。为新建机场或改建机场设计最优位置的中间联络道提供科学依据。

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