高原复杂机场/环境终端区RNP运行中飞行技术误差（FTE）的分析与控制

论文摘要

RNP(要求的导航性能)精密导航技术,是利用飞机自身机载导航设备和全球定位系统引导飞机起降的新技术,也是目前航空发达国家竞相研究的新课题和国际民航界公认的未来导航发展的趋势。PNP/RNAV运行已经在世界上某些机场成功地实施,极大提高了飞行的安全性和经济性。尽管RNP/RNAV运行在中国已经开始实施,但还处于运行初期,还存在一系列有待解决的问题,如相关的法规需要建立,飞行程序的设计与运行审定,航空公司对人员的培训、设备保障等的费用评估,飞行人员对该运行方式的信任度等等。而对FTE(飞行技术误差)的控制则是实施RNP/RNAV的关键所在。运用RNP导航对于包括林芝机场在内的地形复杂、气候多变的西部高原机场具有十分重要的推广作用,能够降低机场起飞天气标准和最低下降高度限制,大幅减少天气原因导致航班延误、返航的现象,增强高原机场的航空客货运输能力。本论文结合RNP概念,根据FMS的功能,主要从FTE评估和仿真方面进行研究,给飞行机组提供FMC(飞行管理计算机)所显示的FTE预算,达到准确识别和精确控制的目的。对于高原环境FTE的分布规律的研究,一方面采用SHEL模型进行分析,结合RNP程序对运行高原机场的飞行人员与特殊航空器进行风险评估调查表设计,形成一个人机交互的界面,通过收集实际航班运行实例,统计出现阶段高原复杂环境/终端区域的人机交互之间产生误差的特点。另一方面以MATLAB为系统和各功能模块开发工具,SUMLINK为图形数据库开发工具,具体实现飞行轨迹的仿真和实验系统。利用飞行曲线分析侧向、纵向、垂直向误差分布的相关性,从而对FTE的特征进行分析。该项目工作的完成,有助于RNP程序在国内民航的推广和实施,为航空安全管理局对于完善高原山区RNP运行的相关规定奠定基础。对于航空公司来说最大限度地保障飞行了安全,降低了运营成本,增加了经济效益。对机组来说大大降低了空中的工作负荷,从而更有效地扮演管理者而非执行者的角色;同时提高飞行机组对RNP运行的认可度和信任度,与传统导航技术相比,飞行员不再依赖地面导航设施就能沿着精准定位的航迹飞行,使飞机在能见度极差的条件下安全、精确地着陆,极大提高飞行的精确度和安全水平。尽管本文已经涵盖了较为广泛的RNP运行和FTE分析理论,并完成了飞行轨迹误差分布仿真系统的设计,但现在国内RNP程序仍在运用初期,技术尚未成熟,出于安全方面的考虑,目前整个系统还处于实践阶段,在未来的工作中还需要在广泛征求各方意见和对设计方案进行进一步论证的基础上,最终完成该系统的实现,以至于在全国民航推广和运用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 RNP 运行的发展及面临的挑战
• 1.2.1 RNP 的发展优势
• 1.2.2 机场终端区域 FTE 的研究历史与现状
• 1.3 课题来源
• 1.4 选题背景
• 1.5 课题意义和价值
• 1.6 课题实施方案及最终目标
• 1.7 本文结构
• 第二章 高原环境 SHEL 理论模型的分类分析
• 2.1 Liveware 高原界面模型的分析
• 2.1.1 高原环境对非在环 Lifeware 产生的影响分析
• 2.1.2 在环 Lifeware 受高原局限的分析
• 2.2 Hardware 高原界面模型的分析
• 2.2.1 Hardware 高温高海拔实例分析
• 2.2.2 Hardware 低温高海拔时受到的限制
• 2.3 Environment 高原界面模型的分析
• 2.4 Software 高原界面模型的分析
• 第三章 基于 SHEL 理论模型的 RNP 程序设计
• 3.1 Hardware 模型运行程序设计
• 3.1.1 高原运行 Hardware 供氧程序设计
• 3.1.2 Hardware 适航要求设计
• 3.1.3 Hardware 偏差处置程序设计
• 3.2 Lifeware 模型运行程序设计
• 3.3 Software 模型运行程序设计
• 3.4 高原运行匹配 Lifeware 与其余模型构成的界面
• 3.5 本章小结
• 第四章 RNP 运行风险评估的调查程序设计
• 4.1 运行需求分析
• 4.1.1 高原实施 RNP 需运行的现状
• 4.1.2 运行风险评估需求
• 4.1.3 运行风险评估的可行性
• 4.2 RNP 运行风险评估检查单的设计和统计
• 4.2.1 对RNP 运行前风险评估检查单设计与统计
• 4.2.2 RNP 运行实施阶段的评估检查单设计与统计
• 4.2.3 在 RNP 运行过程中监控到的 ANP 值
• 4.2.4 飞行机组对整个 RNP 运行过程的综合评估
• 第五章 飞行轨迹仿真系统的的设计和实现
• 5.1 需求分析
• 5.2 设计方案
• 5.3 开发工具概述
• 5.3.1 MATLAB 的优势和特点
• 5.3.2 Simulink 的特点
• 5.3.3 运行平台
• 5.4 飞行轨迹仿真系统的实现
• 5.4.1 QAR 飞行数据
• 5.4.2 数据录入模块
• 5.4.3 模拟飞行轨迹显示模块
• 5.4.4 对林芝机场仿真系统设计的需求分析
• 5.4.5 标准仪表数据录入窗口
• 5.4.6 仪表数据飞行轨迹显示模块
• 5.4.7 近进垂直剖面分析
• 5.4.8 系统垂直剖面轨迹显示模块
• 5.4.9 分析对比仿真轨迹
• 5.5 同机型高高原机场飞行图形轨迹的对比分析
• 5.5.1 同机型昆明、香格里拉着陆数据对比
• 5.5.2 高原及平原飞行轨迹对比
• 第六章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献