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CFM56
发动机
推力
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CFM56涡扇发动机推力管理的改进,CFM56,发动机,推力,管理,改进
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民用飞机复合材料的维修AircraftCompositeMaterialsRepairs 姓名 姚柯岑学号 20100511039指导老师 凌云老师 复合材料的原材料 损伤 无损检测 原材料碳纤维增强材料芳纶纤维玻璃纤维 损伤类型按损伤现象分类按损伤成型原因分类按损伤程度分类 无损检测方法目视检测敲击检测超声波检测 射线检测涡流检测激光全息检测红外线检测 飞机复合材料结构修理流程 飞机复合材料的修理方法 铺层修理法注胶修理填胶修理胶接连接修理机械连接修理 蜂窝夹芯结构的修理 侵蚀热损伤 蜂窝夹芯结构的常见损伤磨损 擦伤和刻痕凹坑脱胶分层裂纹穿孔性损伤 蜂窝夹芯结构的修理方法 填充修理法镶接修理法对合镶接挤压镶接 蜂窝夹芯结构件的修理流程 蜂窝夹芯结构的标准工艺 1 清除水分2 清除损伤3 打磨和清洁 4 制作蜂窝芯塞5 安装蜂窝芯塞 6 封装7 固化芯塞 8 检查和修整9 铺层修理10 再次检查和修整11 恢复结构表面的保护层 谢谢 毕业论文（设计）开题报告题 目: 民用飞机复合材料的维修 姓 名: 姚柯岑 专 业: 热能与动力工程 班 级: 10热动5班 学 号: 20100511039 指导教师: 凌云 职称: 实验师 2014年 3月 12 日航空工程学院制一、 毕业论文选题的目的与意义复合材料由于具有重量轻、比强度高、比刚度好和不易腐蚀等优点，在现代大型民用飞机结构中得到较多的应用。纵观复合材料在民用飞机上的应用与发展，无论是波音公司还是空客公司，新型号的大型民用飞机的复合材料使用比例都呈增长趋势并且材料承载能力也再不断加强。以空客系列飞机复合材料用量所占结构总重的比例为例，其复合材料的用量按机型逐步增长，A300复合材料用量所占结构总重的比例为2%，A320复合材料用量所占结构总重的比例为16%，而A380复合材料用量所占结构总重的比例为26%。空客新一代超宽体客机A350XWB复合材料用量所占结构总重的比例预计达到52%。本人所写论文题目为民用飞机复合材料的维修，目前，复合材料主要用于制作现代大型民用飞机上的雷达罩、整流罩、起落架舱门、扰流板、副翼、襟翼导轨整流罩、升降舵、和方向舵等机体构件以及一些内部饰件。因此，良好的复合材料维护措施和习惯,可以有效降低飞机维护成本和提高可靠性和飞机的安全性。所以，作为一个即将毕业的，并且将来要从事民航机务维修工作的大学毕业生来说，了解复合材料在民用航空的维修与应用是非常重要的。在毕业论文的完成过程当中，通过查阅各方面的资料，可以了解复合材料的原料，复合材料的结构类型，复合材料的检测与维修，对当今复合材料的应用与维修有个比较初步的认识。这样对以后的实际机务维修工作是非常有利的。二、 研究内容及可行性分析研究的内容：1. 民用飞机复合材料结构的基本组成及其发展；2. 民用飞机复合材料结构件的成型工艺；3. 民用飞机复合材料结构常见损伤及检测；4. 民用飞机复合材料结构的修理方法；5. 民用飞机复合材料结构修理常用设备、工具及其使用方法。可行性分析：在大学三年多的学习期间，从学校开设的专业课程学过相关复合材料的知识，主要是Aeronautic Materials等专业课程以及我自己选修的新材料概论中介绍了民用飞机复合材料的结构和功能。通过对这些专业课程的学习，我已经对复合材料形成了一个初步的认识。此外，我已经找到Being737-300、Being737-800和AIRBUS320系列飞机的结构维修手册，可以为论文写作提供有利的支持。在毕业论文的写作过程当中，我还可以通过网络搜索，图书馆查询，广泛收集相关理论资料，然后进行整理总结，遇到困难时可以向导师请教以及在实习过程当中问师傅或者自己总结等办法来完成毕业论文。三、 研究思路、方法及研究计划研究思路：1. 利用所学的专业知识，对民用飞机复合材料的基本组成进行细致的介绍，结合所收集的资料，分析民用飞机复合材料结构件的成型工艺；2. 查阅资料，分析民用飞机复合材料的检测技术，重点是民用飞机复合材料的无损检测；3. 查阅资料和维修手册，分析民用飞机复合材料的维修技术，重点介绍复合材料层合板结构件以及蜂窝夹心结构等特殊结构的修理方法；4. 查阅期刊，研究分析民用飞机复合材料的发展历程及趋势。研究方法：1. 运用文献研究法复合材料相关的资料，结合Boeing737-300、Boeing737-800和Airbus A320系列飞机的结构维修手册对其进行阅读总结，并对所学专业知识进行复习总结，形成一个大体的思路框架；2. 运用调查法，找到复合材料维修的具体案例；3. 运用实验法，参与校内硕士生对复合材料相关的实验；4. 个案研究法，认定复合材料中的某一特定对象，加以调查分析，弄清其维修特点及其形成过程；5. 数量研究法，通过对复合材料的规模、范围、程度等数量关系的分析研究，认识和揭示材料间的相互关系、变化规律和发展趋势；6. 描述研究法，将复合材料的检测修理中的已有现象、规律和理论通过自己的理解和验证，给予叙述并解释出来。研究计划：1. 2月28日-3月20日，检索资料并整理资料，完成开题报告；2. 3月20日4月1日，进一步收集并整理相关资料，初步开始论文设计，完成论文相关分析工作；3. 4月1日5月14日，撰写初稿论文；4. 5月14日-5月30日，修改论文，完成论文，定稿，准备论文答辩。参考文献：1 Boeing 737-800 结构修理手册2 Boeing 737-300 结构修理手册3 Airbus A320结构修理手册4 虞浩清.刘爱平.飞机复合材料结构修理. 中国民航出版社.20105 黄伯云.熊翔.高性能炭/炭航空制动材料的制备技术.湖南科学技术出版社.20076 中国航空研究院. 复合材料结构稳定性分析指南. 航空工业出版社.2002.7 黄传奇.空中客车及麦道飞机复合材料结构修理.中国民航出版社.8 李酽. 飞机复合材料及其修理技术.中国民航大学.2010.9 杨洪涛.航空复合材料维修.深圳汉莎技术公司.10 郑浩. 航空复合材料结构维修技术研究.上海飞机设计研究院. 11 齐共金.雷洪.耿荣生.景鹏.国外航空复合材料无损检测技术的新进展.北京航空工程技术研究中心.12 付立华.复合材料修补技术的研究.沈阳航空器适航审定中心.四、指导老师及所在教研室审阅意见指导老师指导老师： 201 年 月 日教研室负责人： 201 年 月 日 五、学院审核意见 负责人： 学院盖章 201 年 月 日注意：1.开题报告要求2000字以上，正文使用五号或小四号字体，统一用A4纸打印。2.开题报告内容要包括：简单文献综述、方案拟定与分析、实施计划及参考文献。3.所留空格不够填写时，可以自行增加栏的高度，手写时可以另外加页。4.参考文献要求列出中文参考文献10篇以上，外文参考文献2篇以上。 毕业论文（设计）开题报告题 目: CFM56涡扇发动机推力管理的改进 姓 名: 吴志文 专 业: 热能与动力工程 班 级: 2010级06班 学 号: 20100812118 指导教师: 敖良忠 职称: 教授 2014年 3月 10 日航空工程学院制一、 毕业论文选题的目的与意义CFM56发动机是由美国通用电气公司（GE）和法国国营航空发动机研究制造公司（SNECMA）共同组成的CFM国际公司（CFMI），在F101核心机技术的基础上，为适应20世纪80年代后国际军、民用飞机市场的需要而研制的100 kN级高涵道比涡扇发动机。B737NG在中国航空公司拥有的数量越来越多，到目前已拥有120余架。与737OG相比除了飞机系统和电子电气方面的改进之外，发动机由原来的CFM56-3替换为CFM56-7。尤其是在发动机的推力控制方面由发动机推力控制的第二代（监控型）改进为第三代（FADEC）全权限控制，使整个发动机的控制较过去相比更加精确，同时在CDU（控制显示装置）中加装了发动机部分，使飞行人员查询和使用。本人所写论文题目为CFM56涡扇发动机推力管理的改进，目前可以看出CFM56-7发动机比CFM56-3发动机在推力控制方面考虑的因素很多，因此也就要精确许多。掌握了CFM56-7发动机的推力控制系统，熟练掌握CDU中的指示，有利于发现并解决发动机存在的问题，为提高飞机的安全性和航班的正点率打下一个坚实的基础。所以，作为一个即将毕业并且将来要从事民航机务维修工作的大学毕业生来说，了解发动机推力管理的基本工作原理和增大推力是非常重要的。在毕业论文的完成过程当中，通过查阅各方面的资料，可以了解CFM56涡扇发动机，对推力管理的改进有个比较初步的认识。这样对以后的实际机务维修工作是非常有利的。二、 研究内容及可行性分析研究内容：1.CFM56涡扇发动机推力管理。2.CFM56涡扇发动机推力管理的基本工作原理。3.航空发动机轴流式压气机的失稳的防治措施。4.航空发动机轴流式压气机失稳简单模拟。5.新型航空发动机轴流式压气机失稳的探测方法。可行性分析：1.通过阅读涡扇发动力先进控制、飞机发动机控制设计系统分析和健康监视等资料和书籍，对航空发动机传感器故障诊断手段和方法进行分析和比较；2.在图书馆查询相关书籍，以及对互联网进行检索，查询相关参考文献和期刊，为写论文做准备。3.在指导老师的帮助下，进一步修改和完善论文，使自己能完成该论文。三、 研究思路、方法及研究计划研究思路：1.首先要复习自己所学过的专业课知识，并找寻其他关于CFM56-3、CFM56-5、CFM56-7涡扇发动机推力管理相关的书和参考资料。2.认真阅读各种资料，学习并掌握CFM56发动机推力管理的基本工作原理。3.查询相关文献和资料，比较CFM56-3、CFM56-5、CFM56-7推增大的技术改进。4.对CFM56系列涡扇发动机推力增大的技术改进进行分类，并且对其进行总结。5.对论文进行总结。研究方法：1.查找相关的文献资料。2.学习CFM56涡扇发动机的基本工作原理。3.了解CFM56-3、CFM56-5、CFM56-7涡扇发动机的性能特点。4.查阅资料学习CFM56涡扇发动机推力增大的技术改进。5.写研究报告。研究计划：1. 3月14日-3月20日 查询、整理和阅读相关资料。2. 3月20日-3月28日 确定思路，准备论文的写作。 3. 3月01日-3月15日 完成对CFM56发动机推力管理工作原理进行学习。4. 3月16日-3月23日 完成对CFM56-3、CFM56-5、CFM56-7推力管理进行分析。5. 3月24日-4月24日 完成对CFM56涡扇发动机推力增大技术改进的搭建。6. 4月25日-5月15日 完成软硬件的结合，完成论文框架。7. 5月16日-5月25日 对论文进行修改，确定论文。8. 5月26日-5月31日 制作PPT准备答辩。参考文献：1 波音公司波音公司B737NG维护手册波音公司，2003民航观点专家言论，尽在CANNEWS民航运输频道。2中国南方航空波音737-300/500使用手册中国南方航空，2006民航观点专家言论，尽在CANNEWS民航运输频道。3中国南方航空波音737-700/800使用手册中国南方航空，2006民航观点专家言论，尽在CANNEWS民航运输频道。1 尚义.航空燃气涡轮发动机原理M.北京:国防工业出版社, 1981. 2 彭泽琰，杜声同等.航空燃气轮机原理M. 北京：国防工业出版社，1989.3 陈树学，刘萱.LABVIEW宝典M.北京：电子工业出版社，2006.4 沈建华，杨艳琴.MSP430系列16位超低功耗单片机原理与实践M.北京：北京航空航天大学出版社，2008.5 贺耳铭.民用航空发动机控制原理及典型系统M.北京：国防工业出版,2002.6 刘爱中.航空燃气涡轮发动机构造与系统M. 四川：中国民航飞行学院，2010.7 唐庆如,敖良忠.发动机航线维护M. 四川：中国民航飞行学院，2011.8 李希宁. 看图说话：细品CFM56-3涡扇发动机. 9 李平.发动机状态监控与故障诊断M. 四川：中国民航飞行学院，2011.10 江传尚,樊丁,马冲.小波网络在某型航空发动机故障诊断中的应用J.航空动力学报,2009(24).11 胡金海,谢寿生,陈卫等.基于核函数主元分析的航空发动机故障检测方法J推进技术,2008,(1).12 徐启华,师军.基于支持向量机的航空发动机故障诊断J.航空动力学报,2005 (20).13 秦鹏译.轴流压气机气动设计.北京：国防工业出版社M,1975.14 王志强、胡骏、王英锋.高压压气机低速模拟试验.航空学报,2012(5).15 Kulyk, Mykola. Effect of hysteresis in axial compressors of gas-turbine engines. AVIATION, 2012(4)16 F.K.Geitner. Monitoring Compressor Conditions J .Pipeline and Gas Technology.，2008（2）17 Understanding Lubricator - Central Lube System For A Gas-Engine Compressor Monitors Itself Automatically. COMPRESSED AIR, 1978(3)四、指导老师及教研室所在审阅意见指导老师指导老师： 2012 年 月 日教研室负责人： 2012 年 月 日 五、学院审核意见 负责人： 学院盖章 201 年 月 日注意：1。开题报告要求2000字以上，正文使用五号或小四号字体，统一用A4纸打印。2。开题报告内容要包括：简单文献综述、方案拟定与分析、实施计划及参考文献。3。所留空格不够填写时，可以自行增加栏的高度，手写时可以另外加页。4。参考文献要求列出中文参考文献10篇以上，外文参考文献2篇以上。 毕业论文（设计）开题报告题 目: CFM56涡扇发动机推力管理的改进 姓 名: 吴志文 专 业: 热能与动力工程 班 级: 10热动6班 学 号: 20100511039 指导教师: 凌云老师 职称: 2014年 3月 12 日航空工程学院制一、 毕业论文选题的目的与意义CFM56发动机是由美国通用电气公司（GE）和法国国营航空发动机研究制造公司（SNECMA）共同组成的CFM国际公司（CFMI），在F101核心机技术的基础上，为适应20世纪80年代后国际军、民用飞机市场的需要而研制的100 kN级高涵道比涡扇发动机。B737NG在中国航空公司拥有的数量越来越多，到目前已拥有120余架。与737OG相比除了飞机系统和电子电气方面的改进之外，发动机由原来的CFM56-3替换为CFM56-7（图1）。尤其是在发动机的推力控制方面由发动机推力控制的第二代（监控型）改进为第三代（FADEC）全权限控制，使整个发动机的控制较过去相比更加精确，同时在CDU（控制显示装置）中加装了发动机部分，使飞行人员查询和使用。本人所写论文题目为CFM56涡扇发动机推力管理的改进，目前可以看出CFM56-7发动机比CFM56-3发动机在推力控制方面考虑的因素很多，因此也就要精确许多。掌握了CFM56-7发动机的推力控制系统，熟练掌握CDU中的指示，有利于发现并解决发动机存在的问题，为提高飞机的安全性和航班的正点率打下一个坚实的基础。所以，作为一个即将毕业的，并且将来要从事民航机务维修工作的大学毕业生来说，了解发动机推力管理的改进是非常重要的。在毕业论文的完成过程当中，通过查阅各方面的资料，可以了解CFM56涡扇发动机，对推力管理的改进有个比较初步的认识。这样对以后的实际机务维修工作是非常有利的。二、 研究内容及可行性分析研究的内容：1. 飞机复合材料结构的原材料；2. 复合材料结构件的成型工艺；3. 飞机复合材料结构常见损伤及检测；4. 飞机复合材料结构的修理方法；5. 飞机复合材料结构修理常用设备、工具及其使用方法。可行性分析：在大学三年多的学习期间，从学校开设的专业课程学过相关复合材料的知识，主要是Aeronautic Materials等专业课程以及我自己选修的新材料概论中介绍了民用飞机复合材料的结构和功能。通过对这些专业课程的学习，我已经对复合材料形成了一个初步的认识。此外，我已经找到Being737-300、Being737-800和AIRBUS320系列飞机的结构维修手册，可以为论文写作提供有利的支持。在毕业论文的写作过程当中，我还可以通过网络收索，图书馆查询，广泛收集相关理论资料，然后进行整理总结，遇到困难时可以向导师请教以及在实习过程当中问师傅或者自己总结等办法来完成毕业论文。三、 研究思路、方法及研究计划研究思路和方法：毕业论文的写作前期，先到图书馆查阅与复合材料相关的资料，结合Being737-300、Being737-800和AIRBUS320系列飞机的结构维修手册对其进行阅读总结，并对所学专业知识进行复习总结，形成一个大体的思路框架，然后开始写作。首先，论文的第一章节通过对手头上资料的总结，飞机复合材料结构的原材料，然后第二章对复合材料结构件的成型工艺进行细致的介绍，第三章主要介绍飞机复合材料结构常见损伤及检测，第四章飞机复合材料结构的修理方法，这一章我还将重点介绍复合材料层合板结构件以及蜂窝夹心结构等特殊结构的修理方法，这部分内容可以参阅维修手册，手册上面对复合材料的修理方法有详细的说明。第五章主要飞机复合材料结构修理常用设备、工具及其使用方法。研究计划：1. 2月28日-3月20日，检索资料并整理资料，完成开题报告。2. 3月20日4月15日，进一步收集并整理相关资料，总结系统原理，功能，及其故障和常见现象，初步开始论文设计，完成论文相关分析工作。3. 4月15 日5月15日，撰写初稿论文。4. 5月15日-6月15日，修改论文，完成论文，定稿，准备论文答辩。参考文献：1 B737-800 SRM2 B737-300 SRM3 A320 SRM4 虞浩清.刘爱平. 飞机复合材料结构修理. 中国民航出版社.20105 黄伯云.熊翔.高性能炭/炭航空制动材料的制备技术.湖南科学技术出版社.20076 中国航空研究院. 复合材料结构稳定性分析指南. 航空工业出版社.2002.7 黄传奇.空中客车及麦道飞机复合材料结构修理.中国民航出版社.8 李酽. 飞机复合材料及其修理技术.中国民航大学.2010.9 杨洪涛.航空复合材料维修.深圳汉莎技术公司.10 郑浩. 航空复合材料结构维修技术研究.上海飞机设计研究院. 四、指导老师及所在教研室审阅意见指导老师指导老师： 201 年 月 日教研室负责人： 201 年 月 日 五、学院审核意见 负责人： 学院盖章 201 年 月 日注意：1.开题报告要求2000字以上，正文使用五号或小四号字体，统一用A4纸打印。2.开题报告内容要包括：简单文献综述、方案拟定与分析、实施计划及参考文献。3.所留空格不够填写时，可以自行增加栏的高度，手写时可以另外加页。4.参考文献要求列出中文参考文献10篇以上，外文参考文献2篇以上。学 生姚柯岑专 业热能与动力工程指导教师凌云单 位机务维修实训基地职 称实验师论 题民用飞机复合材料的维修指导期限2014年3月-2014年6月指 导 情 况2014年3月10号 下达任务书，凌云老师指导撰写开题报告2014年3月20号 提交开题报告，凌云老师指导撰写论文提纲；2014年3月22号 第一次论文进展汇报； 2014年3月27号 第二次论文进展汇报， 2014年4月5号 第三次论文进展汇报，凌云老师了解论文撰写中遇到的困难； 2014年4月15号 第四次论文进展汇报，凌云老师解答了论文撰写中的一些问题；2014年4月26号 第五次论文进展汇报，凌云老师解答了论文撰写中的一些问题；2014年5月15号 提交了论文初稿，凌云老师提出论文的第一次修改意见2014年5月24号 凌云老师提出第二次修改意见；2014年6月2号 凌云老师提出第三次修改意见；2014年6月5号 论文定稿，凌云老师指导准备论文答辩材料；2014年6月5号 学生提交论文，凌云老师对论文进行评阅。 中国民航飞行学院毕业论文 第 I 页平面内飞行冲突解脱技术的 VB 实现方法学生：袁 指导教师：赵钱孙摘 要本文构建一种航空器智能避让仿真模型。在仿真模型的研究过程中，首先对航空器避让领域知识进行分析，并研究航空器碰撞原理、过程及对策，然后运用数学几何及计算机几何理论，建立一种冲突探测和分析的仿真模型，该模型考虑了航空器的操纵性能、飞行参数等诸多因素。根据对冲突的探测和对相关数据的分析，提出一种航空器平面内飞行冲突智能解脱的设计思路，并构建了一种航空器平面内飞行冲突智能解脱的框架，最后以 Visual Basic 6.0 作为软件开发平台，设计了一种具有良好的可视化人机交互界面的航空器平面内飞行冲突智能解脱仿真模型。本文提出的航空器平面内飞行冲突智能解脱，经计算机仿真模拟，结果与实际相吻合，取得了良好的效果。 关键词：航空器避让；冲突探测和分析；智能解脱；几何算法；模拟仿真 摘要前需有论文题目，小 2 号黑体居中，上空 2 行下空 1 行。摘要应写成报道式摘要、字数为 300 字左右，采取第三人称表述，重点报道论文研究目的、研究方法、研究对象、论文所得出的具有独创性的具体结果和结论，研究目的用一句话概述即可。但研究结果和结论必须详细、具体，但领域内专家和学者共知的内容不能写入摘要。具体内容包括目的、方法、结果和结论。目的应阐明研究的背景、设想和目的，一句话概括；方法须包括材料或对象，应描述课题的基本设计和使用方法；结果应列出主要结果，包括主要数据，有什么新发现，说明其价值和局限，叙述要真实、准确、具体，所列数据经用何种统计方法处理，应给出结果的置信区间和统计学显著性检验的确切值；结论总结全文，写出准确无误的观点和价值。固定行距 20 磅。 中国民航飞行学院毕业论文 第 II 页NUMERICAL SIMULATION OF HOMOGENEOUSStudent: YuanZhoxu Instructs teacher: MuQifeng AbstractIn this paper, an aircraft intelligent collision avoidance system is built. In the process of the system study, the knowledge in the domain of aircraft collision avoidance is analyzed and the collision mechanism, process and the tactic are studied firstly. And then, through employing the fuzzy mathematics theory, we build the fuzzy mathematical model of judging collision risk, where we takes into account the factors such as aircraft maneuverability, visibility and so on. In addition, based on the system theory, a design method of aircraft intelligent collision avoidance system is put forward, and the frame of aircraft intelligent collision avoidance system is built. Finally, using Visual Basic 6.0 as a software development platform, we design and develop an Aircraft Intelligent Avoid Collision System with friendly visible human-computer interface. Now, for the civil navigation experts both at home and abroad, studying Aircraft Intelligent Avoiding Collision is hot. The aircraft intelligent collision system is proposed in this paper, and computer simulating proofs that the results are in coherence with the practice and it has good effects Key words: Aircraft avoidance; conflict detection and analysis; intelligent relief; geometric algorithms; simulation三号 Times New Roman 居中加黑，一律用大写字母，上空两行下空一行。小四号 Times New Roman 加黑,key words 之间加一空格 。四号 Times New Roman 居中加黑小四号 Times New Roman, 首行缩进两个字母，单倍行距。 中国民航飞行学院毕业论文 第 III 页目 录引言.11. 绪论.11.1 选题背景和意义.11.2 飞行冲突智能解脱的现状及发展.21.2.1 国内研究现状.21.2.2 国外研究现状.21.3 本文创新点.32.程序开发的环境.42.1 VB 的概述 .42.1.1 VB 的功能特点 .42.1.2 VB 的集成开发环境 .42.1.3 VB 中几个常用术语 .52.2 VB 常用基本控件 .52.3 数据类型.52.4 常用内部函数.52.4.1 数值型运算符.52.4.2 转换函数.62.5 VB 过程 .62.5.1 Sub 过程 .62.5.2 Function 过程 .63. 航空器避让原理.73.1 避让过程.73.2 危险接近与安全间距.83.3 两机之间的飞行冲突.93.4 避让原则.94. 平面内冲突解脱模拟系统设计.104.1 模拟系统概述与功能.104.1.1 模拟系统概述.104.1.2 模拟系统的功能.104.2 系统设计的目标.104.3 系统的基本结构.114.4 系统运行流程简介.11插入-引用-索引和目录。大纲视图中将正文内容分级，此目录将自动生成。五号宋体,固定行距 20 磅距 20 磅空一行三号黑体居中，中间空一格 中国民航飞行学院毕业论文 第 IV 页5. 冲突探测、分析和避让的几何算法.125.1 飞行参数.125.2 冲突探测、分析模型的建立.135.3 避让的几何算法.145.3.1 基本的飞行模拟实现的几何算法.145.3.2 飞行冲突的避让的核心几何算法.196. 系统计算机仿真.276.1 系统仿真设计 .276.1.1 系统窗体设计 .276.1.2 系统仿真设计特点 .276.2 仿真实例图示: .296.3 小结 .297. 结论.30致谢.32参考文献.32中国民航飞行学院毕业论文 第 1 页引言近年来，随着国际民航旅客量大幅增加，贸易量的剧增且航空器趋向大型化，再加上航空器日益增多，飞行流量的不断增大，航线网络和机队规模不断扩大，飞机间的冲突也越来越频繁。咎其原因，不难发现绝大多数事故都是由于人为的疏忽、过失以及严重违反各种规则所导致。因此减少人为失误是关键环节。如何确保飞机高效安全的运行将是一项长期而艰巨的工作。当今社会已进入以智能化、网络化，自动化为发展方向的信息时代，世界各国都在寻求有效的自动避让手段以减少危险接近或碰撞的发生。近年来，航空器平面内飞行冲突探测与解脱是国内外航空界界研究的一个热点问题1，利用新的思维和方法，尤其是利用人工智能的方法实现冲突调配的研究已经取得较大的进展1, 2。1. 绪论1.1 选题背景和意义从二战至今，民用飞机技术高速发展，几乎是每十年就出现一次比较大的技术进步。飞机的安全性、经济性、舒适性、环保性、高速度、大型化成为民用飞机技术的发展方向1-3。现在飞机的事故率只是汽车的 1/20，火车的 1/10,成为最安全的交通方式。飞机变成真正的大众运输工具，民用航空业成为国民经济不可缺少的一部分。从国际的情况看，过去 20 年全球民用航空运输事业持续增长。据统计从 1995-2000 年飞行量增长 30%，飞行公里数增长 55%。欧洲地区最近的统计表明，该地区飞行 年增长率为 5%，预计 15 年后年飞行量将增长一倍。从国内情况看我国民用航空飞行量以每年将近 20%左右的速度迅速增长2。据民航总局统计，2006 年全国各机场共完成旅客吞吐量 33197.3 万人次，比上年增长 16.7；完成货邮吞吐量 753.2 万吨，比上年增长 19；飞机起降架次为 348.6 万架次，比上年增长 14.1。作为世界民用航空发展最活跃地区之一，中国民航交通量增长率近年来保持两位数增长， “十一五”期间，每年新增 130 架飞机。经济社会迅速发展、空中交通流量持续快速增长，使航空安全成为社会高度关注的焦点。本文目的是在平面内设计出合理有效的冲突探测和解脱模型-飞行中的防撞模型，并通过编程实行计算机模拟仿真，建立平面内冲突解脱模拟系统，该系统应能够实时冲突探测、分析判断航空器所面临的危险，给出安全避碰决策。平面内冲突解脱模拟系统仿真自动避让防止空中飞机相撞的过程，让管制员对可能发生的飞行冲突有一个清晰的认识，为了保证飞行安全, 提高运行效益, 对三号黑体居中，上下各空一行。一级标题采用三号黑体，顶格。二级标题序数顶格写，空一格写标题，四号黑体，单倍行距。三级及以后标题统一按照正文小四宋参考文献标注用中括号，以上标的形式标注，编号与后面参考文献编号对应，按在正文中出现的先后次序编号正文: 中文为小 4 号宋体，英文或者数字为小 4 号Times New Roman，首行缩进二个字，行距固定值20 磅。参考文献标注 2 个的标注方法参考文献标注 3 个以上的标注方法引言是论文的重要组成部分。简单表述论文的重要意义和作用，论文研究目的篇幅不宜过长。可以概述前人在该领内所做的相关工作，提到他人的工作时应给出参考文献，并按引用的顺序，在引言内标注参考文献序号，并按相应的顺序把参考文献列在文后。在概括前人工作的基础上，指出本论文所研究的工作与他人的异同及本论文的重点，并指出本论文期望在哪些方向上取得成果和破。引言应是作者进行课题研究时，进行调研和课题论证工作的概括和总结，这种写作方法言之有据，更能令人信服。中国民航飞行学院毕业论文 第 2 页飞机是否存在冲突进行预测, 给出调配冲突的方法就显得很有意义3, 4。1.2 飞行冲突智能解脱的现状及发展飞行安全是民用运输的生命线，而飞机间的冲突探测和解脱则是保证飞行安全中重要的一环。1.2.1 国内研究现状在国内，北京航空航天大学空管研究中心的王英勋等人在平行航路飞机相撞危险的数学模型中对平行航路相撞危险的 Reich 模型进行了初步研究，并对建模进行了分析，但是没有将模型分解在侧向、垂直和纵向上进行分析。清华大学自动系的陈晨等人在空中交通管制中改进型冲突探测算法研究与应用一文中采用基于概率的冲突探测算法，对基于布朗运动的二维冲突概率算法进行了仿真分析，得出各种因素对冲突概率的影响效果，在此基础上对算法进行了三维扩展，给出了实际应用的流程，该改进型算法也已经应用于空中交通指挥监测系统（ATCCMS）中,运行结果表明该算法是满足有效性和实时性要求的。北方交通大学运输模拟中心的赵洪元对两条交叉航线上飞机发生危险冲突次数进行了研究，它提出了危险冲突/碰撞区域概念，并给出飞机在同一高度两条交叉航线上的危险冲突/碰撞区域，进而给出一种新型的“交叉航线间隔”模型，最后导出在两条交叉航线上飞机在单位时间内发生危险冲突次数的计算模型并对此进行了详细的分析。南京航空航天大学的刘星等人参考国外的有关资料并结合我国的有关管制规定，应用遗传算法对自由飞行条件下的冲突探测与冲突解脱进行了一定的研究。1.2.2 国外研究现状国外在这方面起步较早，在六七十年代就有这方面的研究，并取得了许多成就。Reich 的飞机碰撞危险模型是在冲突分析研究领域国际上公认的最早的研究成果。该模型主要适用于计算碰撞危险和间隔之间的关系，它充分考虑了管制的具体需求，具有很好的实用性。ICAO 依据 Reich 模型减少了飞机的最小侧向安全间隔标准。随后，许多学者在 Reich 模型的基础上进行了类似的研究，综合了影响飞行安全的各种不确定因素，将 Reich 的碰撞区域改为由最小安全飞行间隔标准定义的类似椭圆或其他形状的保护区，只要看两架飞机的保护区是否重叠就能判断飞行冲突。冲突探测的研究主要是以飞机之间的距离作为度量标准17。有人在概率分析法主要研究冲突的探测部分，它剔出了中期预测模型和短期预测模型。在短期模型中，冲突将与 5-6 分钟内发生，必须立即采取措施，否则就不能避免。而中期预测则可以很圆滑的解决潜在的冲突，使他们不可能发展成短期冲突。短期预测模型引入了数学上的微分方程，只要对路程进行微分就是速度，它实注意此处应为研究现状，不是研究背景。重点叙述目前国内外针对同样的研究课题，有哪些突出的研究成果，采用什么研究方法，得到什么研究结论，有哪些优点和缺点。为本论文研究有何借鉴。中国民航飞行学院毕业论文 第 3 页际上是中期预测模型的一个近似形式，在此也引入了概率分布函数。Folton 分析了多架飞行冲突的复杂性，提出了运用计算几何方法探测飞行冲突的思想。他采用建立 Voronoi 多边形的方法，确定一架飞机的邻近数以及和它们发生冲突的可能性，而不必去考虑其它相距较远的飞机，这样能够提高计算的快速性。在冲突的解脱方面，Menon 等人在自由飞行中冲突解脱的最优策略一文中，介绍了一种类似于线性方法的冲突解脱算法。它研究的重点是关于解脱多飞机冲突的系统方法的发展。冲突解脱算法通过调整计划航路点序列综合生成最大可能按预期执行顺序飞行的无冲突航路。Ronojoy 等人在多架飞行器冲突解脱的调遣设计中，采取势能函数的方法，建立了多机冲突解脱方案。在本方法中，飞机被假设成带负电的粒子，目的地被假设成带负电的粒子，飞机间的间隔就用电荷间的排斥力来表示。另外还有遗传算法也能解决飞行间的冲突问题。在该算法中引入了几种函数，每个函数分管一个过程。该资料显示遗传算法能解决空中和终端区的冲突，并且能满足飞行计划的限制条件。除此之外，基于上述遗传算法的神经网络也能用来解决冲突。该方法利用遗传算法建立一个神经网络结构，仅依靠改变航向角来解决两架飞机间的冲突问题。由于操作的原因，航向角的改变每 15 秒不得超过 45 度。该方法也必须在飞机上装载雷达以便于探测其他的飞机。通过遗传算法我们能很容易的掌握神经网络，它的每一步都是用遗传算法，只不过把这些算法分配到网络图结构中。1.3 本文创新点本文主要探讨平面内冲突解脱模拟。限于时间、能力及条件，本文以人工智能、数学几何和计算机几何理论为主要研究工具和手段，并结合国内外的研究成果，建立平面内冲突解脱模拟系统的框架。本文创新点也是研究的重点是冲突探测、分析判断航空器所面临的危险，并给出安全避碰决策进行自动避让，实现航空器智能避让仿真模型。在系统的研究过程中，首先对飞行原理、空管基础等知识进行分析，并研究了航空器冲突，避让的原理、过程及对策;然后运用数学几何，计算几何理论，建立了一种平面内冲突解脱模拟模型，该模型考虑了航空器的飞行参数，管制规制等多种因素;接着提出了一种平面内冲突解脱模拟的设计思路，并构建了一种平面内冲突解脱模拟的框架;最后以 Visual Basic 6. 0 作为软件开发平台，设计了一种具有良好的可视化人机交互界面的平面内冲突解脱模拟系统软件。中国民航飞行学院毕业论文 第 4 页2. 程序开发的环境2.1 VB 的概述Visual Basic（简称 VB）是 Microsoft 公司开发的一种通用的基于对象的程序设计语言。 2.1.1 VB 的功能特点面向对象事件驱动软件的集成式开发结构化的程序设计语言强大的数据库访问功能支持对象的链接与嵌入技术网络功能多个应用程序向导支持动态交换、动态链接技术联机帮助功能2.1.2 VB 的集成开发环境屏幕显示如下所示的 VB6.0 应用程序的集成开发环境。 （2-1） （2-2）KfyxnKfyxfyxfyxfxyxyxyx) 0 , 0 ()(!1) 0 , 0 ()(! 21) 0 , 0 ()(! 11) 0 , 0 (),(2表表2-12-1 选取组分的热力学性质选取组分的热力学性质组分Hf(kcal/mol)Sf(kcal/mol)Cp(kcal/mol)A1A2A3100100100较长的公式，如必须转行时，最好在等号处转行,如做不到这一点,要在+，-，等数学符号处转行。数学符号应写在转行处的行首。上下式尽可能在等号“”处对齐。注意：所有公式必须采用公式编辑器书写，不能截图。表题应写在表格上方正中，表序写在表题左方不加标点，空一格写表题，表题末尾不加标点，全文的表格统一编序，也可以逐章编序，表序必须连续表题用五号宋体加黑，表格内中文用五号宋体，英文用五号 Times New Roman 字体。Kkkmm1公式应另起一行，正文中的公式、算式或方程式等应编排序号，公式的编号用圆括号括起，序号标注于该式所在行(当有续行时，应标注于最后一行)的行末。公式可按章节顺序编号或按全文统一编号。公式序号必须连续，不得重复或跳缺。重复引用的公式不得另编新序号。中国民航飞行学院毕业论文 第 5 页续表 21组分Hf(kcal/mol)Sf(kcal/mol)Cp(kcal/mol)A4A5A6A7A8100100100图图 2-12-1 气缸压力随曲轴转角变化的曲线气缸压力随曲轴转角变化的曲线表题允许下页接写，接写时表题省略，表头应重复书写，并在右上方写“续表 xx” 。注意：必须手工编写，不允许截屏。每幅插图应有图序和图题，全文插图可以统一编序，也可以逐章单独编序，图序必须连续，不得重复或跳缺。注意：最好手工绘图，避免截图。中文用五号宋体，英文用五号 Times New Roman。图序和图题写在图的下方，五号宋体加黑。中国民航飞行学院毕业论文 第 6 页图图 2-22-2 1 1
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