Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Эксплуатация и ремонт средств транспорта

Диссертационная работа:

Метов Хаути Тилович. Система предупреждения опасного влияния сдвига ветра : диссертация ... кандидата технических наук : 05.22.14.- Санкт-Петербург, 2001.- 158 с.: ил. РГБ ОД, 61 02-5/2153-2

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 6

1. МЕТОДЫ АНАЛИЗА АТМОСФЕРНОГО ПОГРАНИЧНОГО
СЛОЯ
11

  1. Характерные авиационные происшествия, связанные со сдвигом ветра и турбулентностью в атмосфере 11

  2. Методы математического моделирования атмосферного пограничного слоя(АПС) 19

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ В ОКРЕСТНОСТИ
АЭРОДРОМА
24

  1. Постановка задачи. Уравнение движения среды и граничные условия 24

  2. Разработка вычислительного комплекса анализа воздушной обстановки 52

  3. Тестирование комплекса 59

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ
"ЭКИПАЖ-ВС"
83

  1. Уравнения движения ВС 85

  2. Уравнения управления 89

  3. Влияние сдвига ветра на функционирование системы "Экипаж-ВС"....95

4. СИНТЕЗИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ СДВИГА
ВЕТРА
100

  1. Компьютерное картографирование местности а/п Нальчик 100

  2. Круговая обдувка местности а/п Нальчик с учетом влияния толщины АПС 105

  3. Определение отклонений в движении ВС от заданной траектории с учетом сдвига ветра 117

  4. Структура системы предупреждения опасного влияния сдвига ветра 128

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 134

%

з
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 136

ПРИЛОЖЕНИЯ 148

СПИСОК СОКРАЩЕНИИ.

АБСУ — автоматическая бортовая система управления

А/П — аэропорт

АП — авиационное происшествие

БПБ — боковая полоса безопасности

БПРМ — ближний приводной радиомаяк

ВПП — взлетно-посадочная полоса

ВПР — высота принятия решения

ВС — воздушное судно

ГА — гражданская авиация

ДПРМ — дальний приводной радиомаяк

ИВГШ — взлетно-посадочная полоса с искусственным покрытием

ИКАО — Международная организация гражданской авиации

КВД — компрессор высокого давления

КВС — командир воздушного судна

КПБ — концевая полоса безопасности

ЛЭ — летная эксплуатация

МСРП — магнитный самописец регистрации параметров

НЛГС — нормы летной годности самолетов

НЛП — наставление по производству полетов

ОС — особая ситуация

ОСП — основная система посадки

ОУЭ — ожидаемые условия

РЛЭ — руководство по летной эксплуатации

РСП — радиолокационная система посадки

РУД — рычаги управления двигателями

САУ — система автоматического управления

САХ — средняя аэродинамическая хорда

СВ — сдвиг ветра

СМУ — сложные метеоусловия

СОП — служба отдела перевозок

СП — система посадки

СУ — силовая установка

СЭВС — система экипаж-воздушное судно

ТУ — технические условия

УВД — управление воздушным движением

УНТ — угол наклона глиссады

ЭВМ - электронно-вычислительная машина

Введение к работе:

Решение проблемы безопасности полетов воздушных судов (ВС) ф гражданской авиации во многом зависит от корректного учета влияния на исход полета внесистемных факторов, к которым, прежде всего, следует отнести опасные метеоявления (турбулентность, ливневые осадки, сдвиг ветра, метеоусловия, ухудшающие видимость и т.п). Среди этих факторов особо выделяется сдвиг ветра.

Сдвиг ветра относится к одному из опасных для гражданской авиации природных явлений [1 2, 3]. С точки зрения прогнозирования удобно классифицировать сдвиги ветра как неустойчивые и устойчивые. Устойчивый сдвиг, который может быть связан, например, с заметными температурными инверсиями на малых высотах, горными волнами, или обтеканием потоком препятствий и т.п., имеет тенденцию затрагивать определенный район и сохраняется в течение относительно длительных периодов времени (измеряемых часами). Неустойчивый сдвиг ветра, в свою очередь, обуславливается конвективной облачностью и особенно грозами, обычно скоротечен (измеряется минутами), маломасштабен, перемещается с большой скоростью и обладает высокой интенсивностью.

Сдвиг ветра представляет серьезную опасность для полета воздушных судов, в особенности на взлетно-посадочных режимах в непосредственной близости от земной поверхности. Поэтому актуальной задачей является разработка систем обнаружения сдвига ветра и оповещения о нем в аэропортах, а также создание и определение стандартных моделей сдвига ветра. Кроме того важной представляется задача совершенствования летной подготовки пилотов с помощью имитации сдвига ветра на тренажерных комплексах.

Следует отметить, что действующие системы оповещения о сдвиге ветра

носят инструментальный характер, основываясь на измерениях с помощью

Л датчиков ветра. В то же время еще в 1983 г. ИКАО [1] рекомендовал обратить

внимание на моделирование воздушной обстановки в окрестности аэропорта с

учетом рельефа местности. Это касается, в основном, аэрогидродинамических испытаний на уменьшенных моделях. Однако и тогда и сейчас такой способ получения информации представлялся весьма сложным и дорогостоящим. Поэтому он был рекомендован для оценок опасных ситуаций лишь в особых случаях, когда сложившиеся обстоятельства оправдывают производимые затраты, например в районе Гибралтара или при анализе воздушного потока над Кипром.

Последнее десятилетие наряду с бурным прогрессом в области вычислительных технологий характеризуется повышенным вниманием к разработке моделей окружающей среды. Так в 1998г. в Оксфорде это научное направление было определено как одно из приоритетных в вычислительной гидродинамике наряду с моделированием турбулентности и решением сопряженных задач [4]. Поэтому представляется актуальным создание автоматизированного прогностического комплекса, позволяющего моделировать орографию местности в районе аэродрома и анализировать ее влияние на формирование режимов ветра, опасных и сложных для авиации условий погоды в приземном слое атмосферы. С практической стороны такой комплекс предназначается не только для определения рационального размещения строящихся или перестраиваемых аэропортов, но и может служить основой эксплуатационной системы оперативной оценки критических по сдвигу ветра условий выполнения взлета-посадки воздушных судов в действующих аэропортах страны, в особенности расположенных в районах со сложным рельефом.

Следует отметить, что изучению динамики воздушных судов при сдвиге ветра, определению рекомендаций членам экипажа, гарантирующих безопасность летной эксплуатации при попадании воздушного судна в область сдвига ветра, всегда уделялось должное внимание. Обобщение материалов по этой проблематике содержится, например, в [2]. Литература, посвященная исследованиям, связанным со сдвигом ветра достаточно обширна [1, 2, 3, 5-18, 24, 25, 82, 50, 64, 65, 69, 75, 76, 89, 90]. Однако, несмотря на предпринятые

усилия, проблема сдвига ветра остается до сих пор нерешенной и актуальной. Это обусловлено тем, что экипаж ВС по-прежнему не располагает достоверной информацией о сдвиге ветра в районе аэродрома. Кроме того, динамика ВС при попадании в условия сдвига ветра зависит от многих факторов, т.е. в каждый момент полета предельные значения сдвига ветра, при которых еще возможен благополучный исход полета, могут меняться.

Так как при движении ВС по глиссаде ситуация может развиваться быстротечно, то экипаж должен располагать необходимой информацией о приближении к предельным опасным значениям сдвига ветра в каждый момент времени движения ВС по глиссаде. Такие данные могут быть получены при прогнозировании траектории движения ВС с учетом влияния характеристик воздушной среды в каждой точке траектории на основе динамической модели. [2, 19, 20] Сдвиг ветра считается опасным, когда расчетная траектория не "выводит" ВС на ВПП с допустимой пу.

Универсальный прогностический инструмент для решения пространственной задачи и определения характеристик движения турбулентного воздушного потока в районе аэропорта предлагается в работе [21]. Метод разработан в рамках двухмасштабного подхода, учитывающего влияние криволинейного рельефа местности при использовании согласованной с обтекаемой поверхностью расчетной сетки и влияние переменной шероховатости посредством задания пристеночных функций специального типа.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: В диссертационной работе на основе методов численного моделирования движения воздушной среды в районе аэропорта и функционирования системы "экипаж-воздушное судно" синтезируется автоматизированный прогностический комплекс предупреждения сдвига ветра.

ОСНОВНЫЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ.

В диссертации решаются следующие задачи:

- Выполнено компьютерное картографирование местности а/п Нальчик;

Разработан вычислительный комплекс анализа воздушной обстановки в районе аэродрома;

Проведена апробация комплекса на тестовой задаче обтекания сферической вргнутости на плоскости;

Осуществлена круговая обдувка местности а/п с учетом влияния толщины АПС.

Построена программа, позволяющая вычислить СВ в различных точках глиссады из условий круговой обдувки местности а/п и определить влияние СВ на траекторию движения ВС.

Синтезирована система предупреждения опасного влияния сдвига ветра. ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

Методологические аспекты восстановления рельефа и генерации расчетной сетки в окрестности аэропорта;

Разработанный вычислительный комплекс анализа атмосферного пограничного слоя;

Результаты тестовых расчетов обтекания сферической вогнутости;

Разработка и наполнение банка данных о состоянии воздушной среды в каждой точке глиссады;

Предложенная модель, позволяющая проводить непрерывную оценку предельных опасных значений сдвига ветра;

Система предупреждения опасного влияния сдвига ветра. НАУЧНАЯ НОВИЗНА И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ. В диссертации представлен подход для решения пространственной задачи движения турбулентного воздушного потока в районе аэропорта, с учетом влияния криволинейного рельефа местности при использовании согласованной с обтекаемой поверхностью расчетной сетки и влияние переменной шероховатости посредством задания пристеночных функций специального типа. На примере аэропорта Нальчик произведена оцифровка местности в виде

электронных карт рельефа и шероховатости. Предложен вычислительный комплекс для определения параметров воздушной среды в точках пространственной сетки, построенной на основе использования конечно-объемной неявной факторизованной процедуры расщепления по физическим процессам для решения осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса, замкнутых с помощью двухпараметрической диссипативной модели турбулентности.

Разработана и наполнена база данных для расчетов по определению влияния профиля ветра на траекторию движения ВС. Для оценки предельных значений сдвига ветра сформулирована математическая модель, включающая уравнения движения воздушного судна и уравнения управления, в которых пилот представлен передаточной функцией.

Синтезирована система предупреждения опасного влияния сдвига ветра.

Достоверность полученных результатов подтверждается сравнительным анализом расчетных результатов для тестовых задач обтекания сферических вогнутостей на плоскости с данными экспериментальных исследований, а также сопоставлением численных прогнозов по АП с реальными событиями в летной эксплуатации.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ, ПУБЛИКАЦИИ.

Материалы диссертации были апробированы на научно-технических семинарах и научно-практических конференциях по безопасности полётов, а также были изложены в докладах и материалах, предоставленных для внедрения.

Всего по материалам диссертации опубликовано работ.

СТРУКТУРА И ОБЪЁМ РАБОТЫ.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем составляет 1Г8 страниц, в том числе страницы приложения.

Подобные работы
Жданов Александр Иванович
Влияние сдвига ветра на продольное движение самолета при эксплуатации на этапах взлета и захода на посадку
Симоненко Сергей Андреевич
Параметры и режимы импульсной магнитострикционной системы предупреждения и устранения солевых отложений в котельных АПК
Киндер Николай Владимирович
Разработка и внедрение автоматизированной системы предупреждения травматизма в сельскохозяйственном производстве
Вильчик Сергей Иванович
Формирование баз знаний для интеллектуальной системы по предупреждению и ликвидации ЧС на промышленном предприятии
Дрягин Дмитрий Михайлович
Комплексная система раннего предупреждения приближения к земле с расширенными функциональными возможностями и программно-алгоритмические средства, минимизирующие вероятность ложной сигнализации
Сафонова Людмила Анатольевна
Разработка средств предупреждения чрезвычайных ситуаций в системе гидроподъема ротора турбины
Сулименко Владимир Викторович
Разработка методов предупреждения аварийных ситуаций в системах городской инфраструктуры
Романов Анатолий Васильевич
Методы технической диагностики и предупреждения перемежающихся отказов в системах интервального регулирования движения поездов
Сандуляк Анна Александровна
Совершенствование режимов и систем магнитной очистки технологических сред для предупреждения чрезвычайных ситуаций при эксплуатации энергетического оборудования
Козлецов Алексей Павлович
Модели и методы предупреждения аварийных ситуаций и оценивания параметров надёжности систем

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net