动态连续下降进近路径生成与优化研究
2021-02-14宫峰勋高松松
宫峰勋,高松松
(中国民航大学电子信息与自动化学院,天津 300300)
连续下降进近(CDA,continuous descending approach)能够改善民航运输效益低、环保差的不利形势[1-3]。由于管制员无法精确地预测飞机的下降位置,难以很好地控制安全间隔,目前CDA 运行只能在低流量空域中实现,限制了CDA 技术的广泛应用[4-5]。Stell[6]采用多项式逼近算法快速估算CDA 路径中下降顶点(TOD,top of descent)的位置,经验证求得误差不超过5 n mile。Alam 等[7]在CDA 基础上提出动态CDA 概念进行路径的横向和纵向优化。文献[8-9]提出航迹分段优化方法,用微积分思想完成子航段的最优控制优化,从而实现CDA 路径规划。Tian 等[10]设计了CDA 影响参数的性能分析软件,成功获取飞机性能参数。苑克剑[11]采用Gauss 伪谱算法实现CDA 飞行航迹的分段优化,建立基于融合点的CDA 运行程序,用时间决策算法优化CDA 飞行方式。结合CDA 运行原理与四维航迹预测技术,文献[12-13]提出最优时间CDA 算法,与传统阶梯式下降路径相比,优化的CDA 路径在下降的水平距离和运行时间方面都具有明显优势。
综上所述,CDA 运行方式在减少噪声、降低燃油量、缩短下降时间等方面都具有一定优势,但目前并未实现既高效又安全的CDA 运行路径规划。针对以上问题,基于CDA 受力平衡状态分析,结合飞机下降数据和下降速度剖面构建动态CDA 路径生成模型。在划分水平、垂直安全间隔的基础上,完成CDA 路径的空间呈现与分析,构建基于某一高度层的路径范围筛选模型,通过筛选路径点方式完成CDA 的路径筛选,并进行下降转弯角度限制、飞机受力平衡状态约束和最短航段距离规定,求得最优CDA 路径,实现安全、高效的CDA 运行路径规划。……
