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關鍵詞:建筑物安全性鑒定工作思考經驗
1、引言
建筑物由于設計、施工、使用方法、使用年限、遭受不同自然災害等因素的影響,許多建筑物的安全性有待評定;特別是一些已完工或正在建設中的建筑由于各種因素的影響,建筑物已產生了不同程度的損傷,為此必須進行建筑物安全性鑒定。由于建筑產品的商品化、市場化,建筑物鑒定工作直接與各相關方存在經濟利益關系,從而也導致了一些法律問題,做為建筑物安全性鑒定單位在鑒定工作中存在的各種技術和非技術問題值得探討與研究。
2、關于建筑物安全性鑒定工作的幾點思考
建筑物安全性鑒定工作是一項技術和政策相結合、局部和整體相結合的工作。在建筑物安全性鑒定工作中可能會遇到許多問題,有些純為科學技術問題,有些則與科學技術水平無關。為此就下面問題談幾點看法:
2.1檢測、鑒定工作的資質問題
表面上看資質不是問題,其實不然。任何建筑物安全性鑒定工作的開展均依賴于檢測數據,若檢測數據全面、詳細和準確,其鑒定工作的科學性也越強,然而什么樣的檢測數據才具有法律效力呢?根據“中華人民共和國計量法”的規定:“為社會提供公證數據的產品檢驗機構,必須經省級以上人民政府計量行政部門對其鑒定、測試能力和可靠性考核合格”,也就是經計量認證,取得檢測資質、具有CMA章的單位,用經計量認證的檢測儀器經持證上崗的技術人員檢測的試驗數據,在其出具的檢測數據上蓋有CMA章的檢測數據方具有法律效力,其它單位或個人提供的數據不具有法律效力。而在實際工作中對建筑物安全性鑒定的資質問題似乎不完全明確,經有關行政部門認定的專家組進行的鑒定工作和鑒定報告具有法律效力,具有檢測資質的單位提供的鑒定報告也具有法律效力,但問題是蓋有研究機構、相關學術團體印章的鑒定報告是否具有法律效力,則不完全清楚,有些地方的人民法院承認其鑒定報告具有法律效力,有些地方的人民法院則不承認其鑒定報告具有法律效力。
2.2檢測、鑒定項目的科學性問題
首先是材料強度檢測問題。由于科學技術水平和檢測技術和設備等方面的原因,檢測工作中對所檢測對象的檢驗數據的準確性問題本身可能就存在問題。如在砌體結構建筑中砂漿強度等級的準確評定是較為困難的一項工作,其影響抽檢數據的不確定因素較多(抽檢部位、灰縫厚度、已使用的時間等),檢測數據的科學性和合理性是值得考慮的問題。又如混凝土標準抗壓強度的現場檢測問題,不同的檢測方法其檢測結果經常存在不一致的問題,檢測數量、檢測部位的不同,同樣也會影響檢測數據。其次,目前有關規范并不完善,相關數據處理的可操作性不易把握,盡管規范采用了數理統計理論,但由于問題性質的不同,其統計處理的方法有待進一步研究,如建筑地基基礎設計規范對巖體抗壓強度檢測樣本數量的要求,國家標準與地方標準就不同,相同地點的不同檢測單位對同一工程可能會采用不同的檢測方法,同時按不同標準統計出的設計強度也不同,特別是樣本變異性較大時更是如此??傊?,這類問題很多這里就不再一一例出,但應該指出的是檢測部門提供的檢測數據應該是科學的、公正的,每一個技術人員所提供的數據理應承擔相應的法律責任。此外存在的問題是鑒定工作的依據問題。設計規范有國家和地方的規范,也有不同行業的規范,根據不同的規范要求,對同樣的問題具有不同的抽樣標準和評定標準,有時其檢測數據的評定結果差異很大,問題是最終以那一本規范作為評定依據呢?在已建建筑物受到損傷后,需對建設工程的許多環節進行檢測、校核,其中包括對原設計文件的校核。在對設計文件進行校核時總會遇到一個問題,用什么計算手段對原設計計算內容進行校核呢?有些科技人員用PKPM程序、有的用TAT程序,有的用手算,隨著不同檢測部門的不同科技人員其校核結果均可能出現一定的差異,最后在對設計文件是否正確進行判斷時是比較困難的,特別是在復核結果同原設計文件相接近,而工程又有一定問題時,其判斷更為困難(已排除了其它因素的影響)。對檢測項目和檢測范圍通常是由委托方指定的。實際上由于某一具體的工程項目包含許多相關子項目的檢測,如對某一具體構件的有關項目的評定并不能最終保證構件(或結構)的安全性。由于檢測工作本身也是市場經濟,檢測費用是和檢測項目相關的,為此甲方在委托任務時,一般是進行少數項目的檢測,而被委托方也只能根據委托內容展開工作,從而可能會導致兩種情況出現:
(1)、檢測內容無法完全解決甲方所需解決的問題。
(2)、檢測范圍內的有關檢測項目可滿足設計和國家有關規范的要求,而檢測范圍以外的相關檢測項目不滿足設計和國家有關規范的要求,從而造成委托方對檢測單位的誤導作用。當出現上述兩種情況后,檢測鑒定單位和鑒定人均會承擔較大的風險。
2.3鑒定工作中的法律問題
隨著市場經濟的發展,建筑物安全性鑒定或建筑物損傷程度的鑒定工作存在許多法律問題有待解決或有待科技人員去學習。由于歷史的原因,不同的部門均可進行建筑物安全性鑒定工作,人民法院需對檢測、鑒定人的資格問題進行審查,如前所述檢測資質的審定應該問題不大,但鑒定人的資質又該如何認定呢?是否具有檢測資質的人就有鑒定資質呢?或具有同專業的和工程師職稱以上的科技人員就有鑒定資質呢?所有這些問題似乎并沒有一個明確的答案。其次是鑒定單位對所提供的鑒定結論承擔多少法律責任呢?一般建筑物的鑒定工作均會產生相應的民事責任,主要是相應的經濟利益問題。對于正確的鑒定結論當然勿需多言,但對于不完全妥當的鑒定結論,由此又產生了相應的經濟利益問題時,其經濟責任該如何認定?這僅是問題的一個方面,另一方面由于委托方原因而誤導了鑒定結論,由此而產生的一些法律問題,又該如何解決呢?對于民事糾紛中關于建筑物的鑒定工作通常會由人民法院的法官來指定鑒定單位或鑒定人,而對其它有資質的鑒定單位或鑒定人的鑒定報告采取否認的作法,這本身即不科學又不合法,這其中也涉及到一些法律問題。總之,在建筑物的鑒定工作中存在許多法律問題,以上所述僅是其中的一部分,有些法律問題有待通過立法的形式加以解決。
3、幾點啟示
通過對以上問題的思考及過去的工程實踐經驗,有以下幾點經驗值得注意:
3.1加強有關建筑法規的學習和研究,深刻理解建筑法規的具體內涵和外延,依法進行建筑物的鑒定工作。
3.2檢測、鑒定人員必須明確職責、依法辦事,尊重客觀事實,尊重科學,加強對國家有關技術規范、規程的學習。
3.3增強科技人員的自我保護能力。隨著建筑行業的市場化,建筑行業的經濟活動也納入了法制化軌道,依法辦事、提高自身素質是增強科技人員自我保護能力的最有效措施。
3.4增強科技人員的風險意識。在建筑物鑒定工作中存在許多風險,如建筑物檢測過程中的意外傷害、鑒定結論的風險性等等,不加強風險意識的教育,就是對自己、單位和社會的不負責任,最后會搬起石頭砸自己的腳。
3.5檢測、鑒定工作一定要客觀、公證。有意歪曲客觀事實,為某一方謀利益的鑒定報告(或調查報告),最終是站不住腳的。
3.6有關建設行政主管部門應加強建筑物檢測鑒定單位和人員的管理和與外部的協調工作,努力創造良好的社會環境和法律環境。
英文名稱:Journal of Civil Aviation Flight University of China
主管單位:中國民航飛行學院
主辦單位:中國民航飛行學院
出版周期:雙月刊
出版地址:四川省廣漢市
語
種:中文
開
本:大16開
國際刊號:1009-4288
國內刊號:51-1589/U
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發行范圍:國內外統一發行
創刊時間:1990
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論文關鍵詞:機載氣象雷達,WXR-700,故障分析
0機載氣象雷達概述
機載氣象雷達是人們為防范氣象風險,保證飛行安全而應用現代科學技術成果而研制的航空電子設備。機載氣象雷達對保障飛行安全具有十分重要的作用,人們不遺余力地對設備進行改進、更新,使氣象雷達的性能在近20年來得到了本質的提高。
目前裝備飛機的最新氣象雷達除了能探測雷雨等氣象區域外,已經實現了對風切變、湍流的有效探測,進一步提高了在各種氣象條件下的飛行安全性。正是憑借性能優越的機載氣象雷達等一系列先進的航空電子設備,使飛行員能夠“眼觀千里,耳聽八方”,駕駛飛機繞過各種危險的氣象區域,安全、準確、舒適地把旅客和貨物送往目的地。
不同型號的氣象雷達所包含的組件可能不同,他們在各型飛機上的配置也有單系統、雙系統等多種形式。氣象雷達的基本組件為雷達收發機(Transceiver;縮略:XCVR),控制盒(Controller;縮略:CONT),天線驅動機構(ANTENNADRIVE),支架,天線(ANTENNA),波導管(WAVEGUIDE)以及顯示器(IND)等組成。
1機載氣象雷達的基本工作原理
1.1氣象雷達方程
上式集中地表明了氣象雷達最大作用距離與雷達系統的技術特性及目標性質的關系,對雷達使用和維護人員均具有實際指導意義。
1.2氣象雷達基本工作原理
機載氣象雷達主要用于探測航路上的惡劣氣象區域??罩械睦子陞^、暴雨區、冰雹、湍流、風切變等惡劣氣象區域,就是機載氣象雷達所要探測的目標,圖1為氣象雷達基本工作原理示意圖。
雷達發現目標并測定其位置,基于無線電波傳播所具有的以下基本規律:
(1)無線電波可以定向輻射和接收;
(2)無線電波遇到障礙物發生反射,產生回波;
(3)無線電波以光速在空間直線傳播(實際上,電波在真空中的傳播速度等于光速,在空氣中的傳播速度略小于光速,但通常視為近似光速);
(4)發射機產生電磁波信號(如正弦波短脈沖),由天線輻射到空中;
(5)發射的信號一部分被目標攔截并向許多方向再輻射;
(6)向后輻射再回到雷達的信號被雷達天線采集,并送到接收機;
(7)在接收機中,該信號被處理以檢測目標的存在并且確定其位置;
(8)通過測量雷達信號到目標并從目標返回雷達的時間,得到目標的距離;
(9)目標的角度位置可以根據收到的回波信號幅度為最大時,窄波束雷達天線所指的方向而獲得;
(10)如果目標是運動的,由于多普勒效應回波信號的頻率會發生偏移。該頻率偏移與目標相對于雷達的速度(徑向速度)成正比。
1.3WXR-700型機載氣象雷達原理
在關注人為因素的同時,國內外制定了很多標準,在設計上來防止人為差錯產生。例如美軍標MIL-STD-1472F[2],GJB2873《軍事裝備和設施的人機工程設計準則》[3],中國民用航空規章CCAR25部[4]等,都對防lunwen. 1KEJI AN. COMlunwen. 1KEJI AN. COM提供寫作論文和發表服務,歡迎您的光臨差錯設計進行了說明。但是多數標準都將防差錯的設計標準作為人機工程設計通用要求的一部分,沒有將其分離出來單獨闡述,做更進一步的說明,這就導致對所規定的某些內容闡述不精確;其次,對現實應用信息的利用較少,即對由在飛行事故/事件中反饋的不合理設計利用的較少。
該文主要對民機設計標準中涉及的人為因素進行研究。以事故事件為依據,對設計標準中可能誘發飛行機組誤操作或是涉及到的警告或警告部件的條款進行分析,對現有設計標準進行補充說明或完善,為提升和改進飛機性能提供更詳盡的參考。
1 事故事件研究
1.1 宇宙貨運航空可控飛行撞地事故
可控飛行撞地是指一架完全滿足適航條件的飛機,在可控和飛行環境正常的情況下撞到地面、山體、水面或其他障礙物而導致的事故。據國際民航組織事故和事故征候數據報告(ADREP)系統顯示,從1992—2003年,全球由可控飛行撞地導致的傷亡事故共計180起,平均每年15起。
飛行員疏忽造成的航向、飛行高度的錯誤,機相對于地形的位置判斷錯誤,不合適的下降率,著陸進近階段低于最小安全高度飛行,違反飛行程序,不按復飛程序實施復飛,低于氣象標準時仍強行著陸等,都是導致可控飛行撞地的原因。
1.1.1 事故簡述
2009年3月26日,一架哥倫比亞宇宙貨運航空公司的波音727-300貨機,執行從萊蒂西亞到哥倫比亞波哥大的貨運航班任務,在接近波哥大時遇到惡劣天氣。在高度大概為1000英尺時執行復飛。復飛后第二次進近在跑道上安全著陸,飛機停在跑道末端。之后檢查飛機,發現有樹枝遺留在飛機的起落架上,確定飛機撞到了樹。
1.1.2 事故原因分析
(1)飛機以不合適的下降率進近,并采用不適當的技術和程序。復飛開始的太遲且以一種危險的方式實施復飛,導致飛機在外指點標之前撞樹。
(2)當飛機下降到最低扇區高度之下后,雷達系統沒有發出告警信號。
1.1.3 設計改進研究
(1)執行錯誤下降率
飛機第一次進近時,飛行員執行了過大下降率。下降率過大,高度下降過快,水平速度小,易導致升力不足和重著陸。由于執行過大下降率而導致的事故、事件屢有發生。2010年4月2日西北航空公司的A320lunwen. 1KEJI AN. COMlunwen. 1KEJI AN. COM提供寫作論文和發表服務,歡迎您的光臨在丹佛國際機場的大下降率下降、1994年12月2日美國西部航空公司的B737執行過大下降率以及2011年6月20日俄羅斯航空公司的圖134執行過大下降率等不安全事件表明明,怎樣從設計上防止飛行員執行錯誤下降率是迫切需要解決的問題。
飛機下降率應由計算機系統計算。計算機根據傳感器傳送的高度、地速、氣象條件等信息,并結合數據庫存儲的跑道類型和周邊地形數據,計算出具有可接受波動范圍的下降率。進近階段將其通過駕駛艙顯示器傳遞給飛行員。
FAA于2011年12月8號了咨詢通告AC20-175,《Controls for Flight Deck Systems》。該咨詢通告給出了10種常用的降低操縱器件誤操作的方法,包括:位置&方向、物理保護、滑脫阻力、手部穩定、邏輯保護、復雜的運動觸覺提示、鎖定/連鎖操縱器件順序運動和運動阻力[5]。要有效降低操作飛機執行大下降率下降的發生概率,可以采取邏輯保護以及增加手部穩定設計的方法。
(2)雷達告警
飛機下降到最低扇區高度之下后,雷達應該發出視覺及聽覺告警,引起管制員注意,以便其第一時間發現飛行器所處的危險狀態,并能在第一時間給予機組警告,讓其意識到飛機的當前狀態并及早采取措施改出危險狀態。
除雷達告警之外,另一種方法就是在駕駛艙安裝視景顯示器。駕駛艙主飛行顯示器(Primary Flight Display,PFD)上顯示由數據庫合成的三維飛機前方飛行環境,使顯示器成為視景顯示器。同時在導航顯示器(Navigation Display,ND)上顯示飛機下方正投影地形圖。2008年8月31日委內瑞拉Conviasa航空公司的撞山事故[6]以及2009年8月2日印尼梅帕蒂航空公司的撞山事故[7]皆因不了解前方地形又不能獲得前方地形信息而撞毀。這種合成的地形顯示不受天氣狀況影響,在能見度不高的情況下,這一優點尤為突出。
1.2 韓國釜山特大飛行事故
1.2.1 事故簡述
韓國時間2012年4月15日,中國國際航空公司的B767-200執行從北京飛往韓國釜山金海機場的航班任務。在金海國際機場盤旋進近著陸時墜毀。飛機撞地損毀繼而起火,導致航空器完全損毀。
1.2.2 事故原因分析
(1)在向跑道盤旋進近的過程中喪失位置感,導致飛機飛出盤旋進近區,使三邊轉彎延遲。
(2)飛機撞地前5秒副駕駛建議機長復飛,機長沒有反應,副駕駛也沒有執行復飛。
(3)機組在進行盤旋進近時不了解B767-200作為寬體客機的著陸最低氣象條件;在進近簡令中沒有包括飛行和培訓手冊中規定的復飛項目。
1.2.3 設計改進研究
(1)儀表進近階段引導信息
儀表進近階段缺乏引導信息。該航班機組使用的儀表進近程序圖顯示了平面圖,有等高線,不同顏色的陰影表示地形的高度,以及標明標高的障礙物標志,但是復飛等待部分的放大圖沒有顯示出盤旋進近區以北的障礙物。
(2)盤旋進近階段安全高度警告
金海機場建有最低安全高度警告系統(Minimum Safe Altitude Warning,MSAW),MSAW按邏輯設計觸發并產生視覺告警,任 何時候當航空器在有最低安全高度程序的方塊內低于MSAW觸發高度時或是從低于最高安全高度進近約2英里時,MSAW會發出字符閃爍的視覺告警。
這種單一的警告類型對進近過程中高度過低,尤其是機組喪失情景意識時進近高度過低的告警級別不夠明顯。此時機組工作負荷大,壓力大,閃爍的屏幕得不到機組充分的重視。因此,MSAW應考慮在單一視覺告警的基礎上,添加音頻(聽覺)警告。音頻應該急促而有力,最大可能吸引機組注意。
(3)駕駛艙顯示器
機組內部談話以及與塔臺的無線電通信表明,由儀表進近轉為盤旋進近的時候,飛行機組對航空器的位置喪失情景意識。此時機組多項任務并存,難免在某些事件上注意力相對分散,而人的記憶力和注意力是有限的。
要想前瞻性的和主動性的探測飛機有可能遇到的威脅,就要將來自不同傳感器和各告警信息進行融合,按lunwen. 1KEJI AN. COMlunwen. 1KEJI AN. COM提供寫作論文和發表服務,歡迎您的光臨優先級進行排序,因此建議開發駕駛艙新型顯示模式。新型顯示模式能夠給飛行員在各個飛行階段提供最優化的情景意識。根據高分辨率、高精度、高完整性的地形數據庫,合成與真實的外部地形具有高相似度的地形顯示,將該合成地形庫在PFD上顯示。即使飛機導航系統完整性受到損壞或是與地面塔臺溝通出現障礙,也能很好的輔助機組判斷飛機位置、航向以及周邊環境,進一步可以減少跑道入侵或滑行偏差等類似不安全事件的發生。
2 人為因素相關設計標準研究
(1)HB7289-96《民用運輸機駕駛艙儀表、顯示器及有關控制器的要求》[8]規定了民用運輸機駕駛艙中儀表、顯示器及有關控制器的布局及設計要求以及平視顯示器(Head Up Display,HUD)的設計和安裝要求。其中4.6節系統顯示器(System Display,SD)第5部分指出:SD應能自動地顯示下述信息:
a.在告警顯示器上指示的相應故障;
b.飛行階段正常的狀態監控;
c.接近極限值的關鍵參數;
d.系統運行狀態的改變。如不需要機組人員注意或采取措施時,可以抑制自動顯示。SD還應有手動選擇系統信息的功能。
對于c條“接近極限值的關鍵參數”可做詳細說明,指明具體是哪些參數。例如GPWS(近地警告系統),其核心是近地警告計算機,其核心參數應包括下降率過大、過大的地形接近率、起飛或復飛時過度掉高度、不在著陸形態時的不安全越障高度、低于下滑道太多、無線電高度和決斷高度的報告、風切變警告。
GPWS缺陷之一是如果前方出現突然上升的地形,垂直的峭壁或陡峭的懸崖,則無法及時發出告警信號,導致延緩改出機會。警告信號的作用就是提前告知人危險的存在的,若是其前瞻性不存在,那么警告系統就沒有存在的意義,因此警告信號的及時性雖然不是關鍵參數,但是其系統實現功能的基本前提,應給予充分重視。
(2)SAEARP5108v001《Human Interface Criteria for Terrain Separation Assurance Display Technology》[9]定說明了系統的應具有提前警告的功能,且警告應包含視覺警告及聽覺警告兩方面。就韓國釜山lunwen. 1KEJI AN. COMlunwen. 1KEJI AN. COM提供寫作論文和發表服務,歡迎您的光臨特大飛行事故而言,其MSAW作為關鍵警告,應包含2個方面即聽覺和視覺。標準方面,明確了負責發出警告的系統后,應對這個或這些系統發出的警告類型進行詳盡說明,例如警告的可視性,可是警告時用的字體、字體寬度高度比、或是字體顏色、字體閃爍頻率等;聽覺警告的強度、可辯性、頻率、時長等。
3 結語
通過對事故事件發生原因的分析,并與現有的標準包括設計標準、試航標準的對比,發現針對民機駕駛艙的設計標準比較完整。但是在一例又一例事故發生的背后,反映的是標準遵循程度不夠。因此,在不斷完善標準的同時,要加強各型號飛機的試航管理,也要運營人管理、完善操作規程和檢查規定,加強培訓。
參考文獻
[1] 葛盛秋.駕駛艙資源管理與人的因素研究[J].國際航空,1998(3):57-58.
論文關鍵詞:安全養鴿防敵害
在動物天地里,各類動物都有它自己的天敵。鴿子秉性溫和,被人們譽為“和平天使”,一旦遇到天敵,只有逃避的能力,沒有自衛的本領。所以在天敵侵襲鴿舍的時候,有被咬傷咬死的,有被拖走的,即使它們一無所得,也會使鴿群驚擾不安。凡遇上這類情況,必須把鴿舍暫時關閉一下,等鴿子安下心來以后,再進行日常的家飛。否則,鴿子不肯進棚,甚至造成失鴿。信鴿的天敵在陸地上有野貓、鼠、觸和蛇,在天空中有鷹、隼。
一、野貓
在農村的鴿舍常受到野貓的襲擊,而家養用于捕鼠的家貓則對城市的鴿舍威脅極大。它們有時從活絡門里竄進來,對鴿子亂抓亂咬,把鴿群攪得鴿飛蛋打。有時幼鴿晚上沒有進棚,停在屋頂上過夜,就可能成為野貓的美餐。即使鴿子沒有受到直接傷害,也會驚嚇鴿群,造成幼鴿游棚,老鴿逃竄。防止野貓人侵的方法是,加固鴿舍,晚上關緊門窗等。對付鄰居的家貓,要取得主人的同意,用5~6 根大羽或雞毛扎在一起,按住家貓的頭打它嘴巴,連揍幾次后,以后它看到鴿子就不寒而栗了。
二、老鼠
老鴿子并不害怕老鼠。老鼠進鴿棚的目的不是抓鴿,而是偷食散落在地上的谷物,但是切莫大意,它對雛鴿和鴿蛋是很感興趣的。它會偷偷地把雛鴿或鴿蛋從老鴿身下拿走,而老鴿卻不聞不問,只要嘗到一次甜頭,它就成為鴿舍的???。用鼠藥滅鼠效果較好,但要防止鴿子誤食。
三、鼬
鼬俗稱黃鼠狼,是偷雞的能手。別看它身體瘦小,它可以把一只1.5~2 千克的雞子拖走。黃鼠狼跟老鼠一樣怕人,常在黑夜悄悄地潛人鴿舍咬死鴿子,或把它拖回洞中去飽食一餐。在春、夏、秋三個季節里,黃鼠狼可以在野外找到許多諸如田鼠、青蛙、癲蛤蟆等小動物充饑,對鴿子的危害相對減少期刊網。每到冬季,當野外找不到小動物時,就要潛人鴿舍。因此,凡發生黃鼠狼偷鴿農業論文,最好不要按慣例開棚家飛,一定等鴿子情緒平靜下來以后再開,否則容易造成失鴿。為防止黃鼠狼人侵,要堵塞漏洞,特別要注意望臺和運動場周圍的鐵絲網,網眼不能超過二指寬,而且要用固定的網眼,最好在活絡門上裝有板門,晚上再關閉起來。
四、蛇
蛇對鴿子危害比黃鼠狼相對小些。因為蛇在冬季處于冬眠狀態,即使在春、夏、秋三季,它也能在野外找到小動物吃,但是蛇吃鴿子的事件也時有發生。防御蛇害的辦法,除了捉蛇以外,與防黃鼠狼相同。
五、鷹、隼
鷹和隼同屬于猛禽之列,不論在地上跑的或天上飛的小動物,都是它們獵取的對象,鴿子也不例外。但是對鴿子來說,華的危害比鷹更大。因為老鷹追捕鴿子,好比轟炸機追趕殲擊機,不僅速度趕不上,而且爬高能力也比鴿子差。老鷹有一雙敏銳的眼睛,但鴿子的雙眼有過之無不及。當老鷹發現鴿子的蹤影時,鴿子同時也發現了老鷹的存在。當老鷹在要追擊鴿子時,鴿子先是增加飛速,繼而使勁爬高,一般來說,那些老鴿是能夠擺脫老鷹追捕的。幼鴿的飛速和爬高能力雖不如老鷹,但它有一種特殊飛行本能,忽高忽低,忽左忽右,從不直線飛行,使老鷹無可奈何。防御老鷹的辦法,主要靠群飛。當發現空中有老鷹時,最好不要將鴿子放出,尤其是單只放出。已經放出的、最好要召回來,以免發生意外損失。,
如果鴿子遇上老鷹還能對付的話,那么遇上比老鷹個兒略小的隼,就是另一回事了。隼的飛速和爬高本領都超過鴿子,且還有銳利的爪子和鉤形的嘴。它有時在天空搜索獵物,有時潛伏在鴿舍附近,一旦發現目標,突然沖出來追捕。它利用快速飛行的本領,飛近鴿子身邊,先用鐵一般的翅膀撲打鴿子,當鴿子受傷下跌時,就用鐵鉤般的雙爪抓住鴿子。防御的辦法也同防御老鷹一樣,群放群飛。
關鍵詞:低空風切變 微下沖氣流
中圖分類號:V212 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2011)09(a)-0061-01
目前,國際航空界和氣象界已經公認的微下沖氣流是危及飛機低空飛行安全的最重要因素之一。
多起空難事故表明,微下沖氣流對民用和軍用飛機的起飛和著陸都有極大的危害。1975年6月在紐約肯尼迪國際機場,一架B-727飛機著陸時墜毀,死亡113人。這次航空史上著名的空難事故的罪魁禍首就是微下沖氣流。從1968年至1986年間,美國航空總死亡人數中約有40%死于低空風切變事故。經美國國家研究委員會(NRC)1983年確認的與風切變有關的51次飛行事故中,65%的風切變事故與雷雨有關,且通常都會有微下沖氣流。
1 低空風切變的基本概念
1.1 低空風切變的定義
風切變(Wind Shear),即風的變化,是指空間任意兩點之間風向和風速隨位置和時間不同而突然變化。
低空風切變是指發生離地高度在600m以下的風切變。按照低空風切變的物理原因,低空風切變可分成峰面風切變,與地面強風有關的風切變以及與對流風暴有關的風切變。對流風暴形成的風切變對空中交通危害最大,表現為對流形式的下沖氣流。
1.2 微下沖氣流的形成原因
微下沖氣流的形成與人們常見的雷暴云有關。它與雷暴云的上沖和崩潰緊密相關。上升氣流在其上升和上沖的過程中,從高層大氣中獲得水平動能。隨著上沖高度的增加,上升氣流的動能變為位能(表現為重冷的云頂)而被儲存起來。一旦云頂崩潰,位能又重新變為下沉氣流的動能。重冷云頂的崩潰取決于雷暴云下颮線的移動。颮線鋒形成后,它加速向前部的上升氣流區移動。隨著颮線遠離雷暴云母體,維持上升氣流的暖濕氣流供應逐漸被颮線鋒切斷,于是,上升氣流迅速消失,重冷云頂下沉,產生下沉氣流。下沉氣流由于從砧狀云頂以上卷夾了移動快、濕度小的空氣,增加了下沉氣流內部的蒸發,同時,這個下沉氣流的單體,由于吸收了巨大的水平動量,而迅速向前推進。這樣,形成的下沉氣流到達地面時,就可以形成微下沖暴流。
1.3 微下沖氣流的特點
微下沖氣流是屬于下沖氣流的一種,它是以垂直風切變為主要特征的綜合風切變區。由于在水平方向垂直運動的氣流存在很大的速度梯度,也就是說垂直運動的風速會出現突然的加劇,就產生了特別強的下降氣流,猶如一股強烈的噴射流自天空垂直指向地面,碰撞地面后四處溢散,形成一股軸對稱的水平方向的直線型外流,如圖1所示,其作用范圍直徑小于5km,持續時間只有1min~5min。根據風速的大小,把垂直向下的風分成下沉氣流和下沖氣流。后者是指氣流沖向地面輻散后引起的地面上水平風速超過17.88m/s的風。有時,直接按垂直風速劃分。當垂直風速大于3.6m/s(離地面91m高處)時稱之為下沖氣流(如圖1)。
2 微下沖氣流對飛行安全的影響
微下沖氣流的水平漩渦除包涵下降氣流外,還包含強烈的上升氣流。當飛機在低空穿越微下沖氣流的時,會先遇到逆風,后是順風,因而會引起空速和迎角的變化。以下從受力的變化情況來分析,假定著陸未受風暴影響時,飛行員按預定的下滑航跡角和空速降飛機配平,當飛機穿入暴風區,遭遇逆風,飛機相對空速增加,使全機升力增加,于是飛機開始偏離預定下滑航跡上升。為使飛機回到預定航跡,飛行員通常推桿和關小油門企圖使飛機減速和低頭。當飛機繼續前飛近暴核中心時,受側風和垂直風越大,但逆風逐漸減小至零。穿過中心后,水平方向的風變成順風且越大,飛機的相對空速越小,全機升力隨之減小,飛機迅速掉高,偏離預定航跡俯沖。為了增速和使飛機回到預定航跡,飛行員會加大油門和拉桿使飛機獲最大升力抬頭向上飛行。由于大型噴氣運輸機的發動機時間常數很大,從小推力狀態增至大推力狀態約有6s~8s的延遲,所以飛行速度不能很快增加。在較小的飛行速度之下,為了獲得較大的升力,就需要較大的迎角,即進一步拉桿。這是,由于側向也要糾偏,如果操縱過度就可能使飛機失速,升力進一步減小,飛機失控而墜毀。
3 結語
本文介紹了微下沖氣流的特點、形成原因。分析微下沖氣流對飛行安全的影響。由此可見,缺乏應對該氣象條件的飛行員穿越微下沖氣流是非常危險的。為了安全起見,建議氣象進一步展開研究探測和預告微下沖氣流的技術。
參考文獻
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【關鍵詞】航路規劃 無人直升機 飛行安全
1 引言
無人直升機的航路規劃是指在特定的約束條件下,尋找滿足無人直升機機動性能及戰場環境信息限制的從起始點到目標點的最優飛行軌跡,是在給定數字地圖、飛行器特性參數、飛行任務的情況下,按照某種性能指標,要求航路規劃系統能夠在數字地圖上方的某個離地高度上規劃出一條性能最優的三維航跡。它是無人直升機任務規劃系統的關鍵技術之一,是確保無人直升機提高飛行器的作戰效能,圓滿完成偵察任務,有效實施遠程精確打擊的有效手段,也是無人直升機實現自主控制,智能飛行的技術保障。因此。無人直升機的迅猛發展和廣泛應用給航路規劃技術提出了更高的要求,針對于固定翼無人機,無人直升機有自身的特點, 無人直升機可垂直起降、對起降環境要求低,飛行速度低、高度低、可超低速飛行或懸停。對于這些特點,無人直升機的航路規劃較固定翼無人機有特殊性。這都使無人直升機航路規劃技術成為國內外學者研究的熱點之一。
對于無人直升機來說,飛機的安全性是放在首位考慮的問題之一,然而在無人直升機航路規劃過程中,對安全性問題的分析與判定是航路規劃的重要環節。也是影響規劃質量的重要因素。本文核心內容就是針對無人直升機航路規劃安全問題進行分析,然后針對這些問題給出本文的解決方案。
2 安全性判定問題
一般情況下,航路規劃主要分為飛行前“離線規劃”,即在飛行前,人工或自動規劃一條滿足一定條件的飛行航線;另一種為飛行過程中“在線規劃”即在飛行過程中,根據現場情況進行航跡的調整與規劃。無論是手動規劃還是半自動、自動規劃,航路規劃一般采取以下3個步驟:
(1)建立任務場景,輸入限制條件。一般場景中包含以下元素:控制站位置、任務區、規避區、威脅源、空域使用情況、站位情況、任務屬性等等。
(2)人工手動規劃或者采用航路規劃算法,根據一定條件對無人直升機的航路進行規劃,并生成滿足一定條件的無人直升機的參考航路/航線。
(3)將規劃的航路供任務規劃使用(一般情況下,航路規劃是任務規劃的一部分)或加載至無人直升機獨立使用。
一般情況下一條規劃的航線包括飛行高度信息、飛行速度信息、航點特性信息、時間戰位信息等等。為了保證規劃航線的合理性需要結合飛機本身的特性以及飛行控制策略,合理的配置航線中航點的參數,時期既滿足任務需求,有保證飛行的安全。本文著重從速度判定、高度判定、航點特征字判定、數據鏈通信判定、控制律適應判定以及燃油判定等6個方面闡述在航路規劃中對飛行安全的判定。而進行安全性判定的前提條件為:
(1)可獲得無人直升機平臺參數以及控制律控制策略;
(2)可獲得規劃區域的三維地形數據,GIS數據。我們使用osgEarth作為我們基礎GIS功能開發工具和運行庫。加載局部30m高精度高程數據(.tif格式)。
2.1 速度判定
速度是無人直升機非常重要的一個參擔由于無人直升機的特性,無人直升機的速度跨度范圍比較廣,無人直升機可倒飛、可懸停、可側飛、可正常前飛。但從整體來看無人直升機的速度可分為低速階段、過度階段以及正常速度階段。在機上,速度分為地速和空速。一般情況地速來源于GPS/北斗等衛星設備,空速來源于大氣機或慣導等設備。在低速時采用地速信號作為飛行控制律的速度控制量,空速信號基本處在不可用狀態。在正常速度階段,基本采用空速信號作為飛行控制律的速度控制量。而在過度速度階段,處在空速和地速的切換臨界階段。在航路規劃過程中,速度應遵循以下判定準則:
(1)速度應處在飛機可飛范圍之內;
(2)速度應避開過渡段速度范圍;
(3)速度盡量設置為巡航速度值左右;
(4)為增強飛機抗風等特性,飛機盡量不在低速范圍飛行;
(5)應避開可能引起飛機共振的速度點。
2.2 高度判定
相比于固定翼無人機,無人直升機的飛行高度一般比較低,有時為了特殊需求需要貼地飛行。因此無人直升機對三維地形數據的精度要求比較高。
在高度判定準則中,首先應滿足無人機飛行的離地高度應大于無人機的最小安全離地高度。在實際情況中,無人直升機在飛行過程中與理論/規劃的航線之間存在側偏距。
如上圖所示,在規劃的理論航跡周圍,以側偏距d,步長為s,虛擬出折線形“高度判定軌跡”,然后在“高度判定軌跡”中,每隔一定距離l取點p,經過p點,做垂直于對應航段的直線,與理論航線的交點為p1,以p1的理論飛行高度值,作為p點的飛行高度值。然后判定p點的飛行高度是否滿足最小離地要求。依次類推。判定所有航段的飛行高度是否滿足最小離地要求。
在無人機上根據不同的傳感器,獲取高度一般有無線電高度、衛星高度/海拔高度、大氣高度、超聲波高度等。由于傳感器的量程和誤差等原因,在飛行控制策略中,童謠需要根據實際情況選擇不同的傳感器信號作為飛行控制律中的高度控制量。我們將切換高度傳感器的高度范圍作為過渡段高度。因此在過渡段高度范圍內飛機處在高度波動比較大,在規劃高度時應避開過渡段高度范圍。
除此之外無人直升機的飛行高度還應滿足無線電通視要求。對于無線電通信對高度的要求在數據鏈通信判定一節中詳細描述。
2.3 數據鏈通視判定
數據鏈無線通信是無人直升機重要組成部分。在飛行過程中,正常狀態下需要保證無人直升機與控制站之間通信暢通。無人直升機測控系統的信息傳輸屬微波視距通信,一般認為直線傳播,為了無線通信暢通最少需要滿足以下兩個條件:
(1)無人直升機與控制站之間無障礙遮擋;
(2)無人直升機的飛行高度應滿足微波視距通信的視距要求。
為了判斷無人直升機與地面站之間是否有遮擋,我們在理論航跡上,從起飛點開始,每隔s米步長(s取值越小判定精度越高,計算工作量越大),取一個航線上的空間點P,將控制站是為一個質點O,連接空間點P與O點 ,然后利用osgEarth的功能庫函數,判斷PO連線與地形曲面是否有交點。如果有交點則證明無人直升機在該點與控制站之間有遮擋,無法完成正常數據鏈無線通信。否則證明該點與控制站之間無遮擋。
對于微波視距通信的視距是指在兩個天線之間保持無障礙通信的最大距離,它與地球曲率、大氣折射、地面反射、氣候、地形等諸多因素有關。根據我國以往無人機系統飛行數據和經驗,可以把僅考慮地球曲率的幾何視線距離作為無線電視距。在地面的天線之間,設地面天線高度為h1,機載天線高度為h2,當兩者的高度確定之后,就有一個與之對應的視線距離。它是當收發天線的連線和地面相切時,在地面上的大圓弧長d,如圖3所示。
而機載天線的高度基本可視為無人直升機的飛行高度。在這里我們設控制站天線高度已知。此時我們可根據航點離控制站的距離和控制站的天線高度,可得在該距離條件,滿足數據鏈微波視距的最低高度。因此飛機的飛行高度應大于求得的最低高度值,最好有一定的余量。
2.4 控制律適應性判定
飛控系統作為無人直升機最為核心的系統之一,是無人直升機的大腦,而飛行控制律就是其思想。對于一條航線,可分為若干航段,每個航段都有兩個航點。無人直升機某條航段的飛行動作都是有這條航點的兩個航點參數決定的。因此航點是整條航線的信息單元。在一條航段中包含,若干飛行過程,如加速過程、減速過程、爬高過程、下降過程、懸停過程、定速巡航過程等過程。這些過程作為基本的過程單元。除了這些基本的過程單元外,還包含協調轉彎過程、盤旋過程等特殊過程或叫任務過程。一條航段可包含一種或多種基本的過程單元和若干特殊過程。這些過程的執行都需要一定的飛行距離和時間,根據飛機的運行特性和控制律的控制策略,我們可以理論的計算出每個過程需要的理論飛行距離和時間,如果這條航段的長度小于理論上的基本過程(定速巡航過程比較特殊,需要單獨考慮)和特殊過程執行過程的距離累加和,就可能出現飛行過程沒有按照設想的過程飛,有可能影響后續飛行過程,影響整個任務的執行情況,甚至影響飛行安全。除此之外,由于受外界風速、環境、溫度等影響,需要在每個過程單元中考慮一定的距離余量。保證該航段有足夠的長度,執行所有的過程單元。對于不同的無人直升機他的控制策略都不大相同,加上該過程的計算非常簡單。因此此處的計算不做具體的介紹。
2.5 燃油預估判定
燃油消耗預估是影響飛行安全的重要因素之一。當無人直升機的飛行航線確定后,通過對航線進行分析,確定無人直升機包含哪些過程,然后計算每個過程的平均耗油率和持續時間,平均耗油率與持續時間相乘得到該階段的消耗預估油量。最后將每個過程的預估油量相加即得到整個飛行過程的總油量預估。計算公式如下:
其中GF為燃油消耗量,單位為千克(kg),n為航線飛行包含的飛行過程,為第i個飛行過程的平均耗油率,單位為千克/秒( kg/s),t(i)為第i過程的持續時間。
在燃油預估計算中,關鍵是獲取飛行過程的耗油率。為了獲得高精度耗油率,我們開創性的發明一種耗油率自學習的方法。該方法是基于查耗油率數字圖表和飛行參數分析與統計相結合的方法,是一種混合預估方法?;趫D表的燃油預估方法使用簡單,計算速度快,基行參數分析與統計的燃油預估方法在耗油率自訓練的混合方法的比例不斷增加,從而自動的提高了對燃油消耗量的A估準確性。該方法考慮了溫度和風速等因素對燃油預估的影響,大大提高了燃油預估的精度。
除此之外,在飛行過程中,根據初始燃油量、已飛航程、已飛時間、待飛航程、待飛時間,修正剩余飛行任務的最低燃油消耗量的數據。使得對燃油的預估更加準確。進而保證有足夠的燃油完成剩余飛行任務。
3 總結
航路規劃是無人直升機任務規劃重要組成部分,本文只是從速度判定、高度判定、數據鏈通視判定、控制律適應性判定以及燃油預估等5個方面,講述了保證飛行安全的方法和措施。當然在航路規劃中,影響無人直升機飛行安全的因素還有很多,比如航線切換和在線調整過程中安全判定等。
參考文獻
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作者簡介
張大高(1984-),男,山東省棗莊市人。工程師,主要從事無人直升機測控與導航、指揮控制系統、任務規劃等方面的研究。