針對飛行訓(xùn)練科目本場訓(xùn)練空域安排的探究與優(yōu)化

閆子英，謝翔濤，曹博書

(中國民航大學(xué)飛行技術(shù)學(xué)院 天津300300)

針對飛行訓(xùn)練科目本場訓(xùn)練空域安排的探究與優(yōu)化

閆子英，謝翔濤，曹博書

(中國民航大學(xué)飛行技術(shù)學(xué)院 天津300300)

針對現(xiàn)階段飛行訓(xùn)練空域緊張、訓(xùn)練進(jìn)度緩慢的原因進(jìn)行分析，將有限的飛行訓(xùn)練空域進(jìn)行合理安排、優(yōu)化，使空域利用率最大化，增加飛行學(xué)員在同一時間段內(nèi)的飛行小時數(shù)，使同批飛行學(xué)員加快訓(xùn)練進(jìn)度，提高整體訓(xùn)練效率，以緩解飛行訓(xùn)練空域緊張問題。

飛行訓(xùn)練科目 本場訓(xùn)練 空域優(yōu)化 Flight Gear

針對現(xiàn)階段飛行訓(xùn)練空域緊張、訓(xùn)練進(jìn)度緩慢的問題，提出了有關(guān)飛行訓(xùn)練科目對于本場訓(xùn)練空域安排的探究與優(yōu)化相關(guān)議題，并就議題進(jìn)行深入研究，得出了具有實際意義的方案，為今后飛行訓(xùn)練空域優(yōu)化提出了相關(guān)建議。

1 初步構(gòu)想及深入研究

在研究之初，項目組組員均對于飛行技術(shù)和空域方面有濃厚的研究興趣，同時具有一定的計算機(jī)操作基礎(chǔ)，對朝陽飛行學(xué)院開設(shè)的各飛行訓(xùn)練科目、飛行技術(shù)動作、步驟、空域特點均有一定的了解，具有較強(qiáng)學(xué)習(xí)能力。由研究小組組員研究各飛行訓(xùn)練科目的特點，優(yōu)化組合，在不犧牲飛機(jī)間距的情況下縮小飛機(jī)垂直間隔。利用飛行仿真模擬平臺，建立各飛行訓(xùn)練科目四維動態(tài)航跡。根據(jù)動態(tài)航跡特點，優(yōu)化空域設(shè)計，在保持航空器間距的前提下，減小同一訓(xùn)練空域內(nèi)航空器的垂直間隔，增大訓(xùn)練容量。同時，研究飛行訓(xùn)練過程中各突發(fā)狀況及相應(yīng)解決方案。根據(jù)前期相關(guān)研究成果制定《基于飛行訓(xùn)練科目對于本場訓(xùn)練空域安排的探究與優(yōu)化基本規(guī)則》。

2 利用相關(guān)軟件檢驗可行性

2.1 Flight Gear雙機(jī)聯(lián)飛

利用飛行仿真模擬平臺Flight Gear，建立各飛行訓(xùn)練科目的四維動態(tài)航跡。根據(jù)動態(tài)航跡特點，優(yōu)化空域設(shè)計，保持航空器間距的前提下，減小同一訓(xùn)練空域內(nèi)航空器的垂直間隔，增大訓(xùn)練容量(見圖1)。

2.2 Matlab軟件中的數(shù)據(jù)檢驗

完成Matlab 與Flight Gear 的連接后，啟動Flight Gear。系統(tǒng)可根據(jù)計算結(jié)果畫出雙機(jī)飛行高度、速度、間隔距離等隨時間變化的曲線(見圖2)。通過這些曲線可以非常直觀地了解兩架飛機(jī)在訓(xùn)練中飛行參數(shù)的變化情況。

圖1 雙機(jī)聯(lián)飛圖Fig.1 Double machine fly

圖2 飛機(jī)高度隨時間變化圖Fig.2 Plane height variation over time

3 飛行空域優(yōu)化后矩形航線訓(xùn)練的特殊規(guī)則

3.1 兩架飛機(jī)空域優(yōu)化后矩形航線訓(xùn)練的規(guī)則

嚴(yán)格控制滑行速度，在障礙物附近滑行，速度不得超過15,km/h，兩架及以上飛機(jī)跟進(jìn)滑行，后機(jī)不得超越前機(jī)，后機(jī)與前機(jī)的距離不得小于50,m。

兩架飛機(jī)依次排隊等待起飛，飛行員應(yīng)隨時觀察本機(jī)與其他飛機(jī)的間隔，防止間距過小，且矩形航線訓(xùn)練中，靠前飛機(jī)準(zhǔn)備轉(zhuǎn)彎飛至二邊后靠后飛機(jī)才可起飛。

矩形航線訓(xùn)練中，后機(jī)應(yīng)由教員指導(dǎo)，調(diào)整前后機(jī)間距，調(diào)整好后，學(xué)員記憶前機(jī)在風(fēng)擋玻璃上的位置，在飛行中通過目視前機(jī)大小、風(fēng)擋玻璃位置的改變達(dá)到間距保持的目的。

飛行教員應(yīng)指導(dǎo)飛行學(xué)員調(diào)整飛機(jī)間距，通過自身經(jīng)驗確保前后機(jī)保持正常間距。

如后機(jī)學(xué)員、教員發(fā)現(xiàn)兩機(jī)間距變小，應(yīng)主動與前機(jī)飛行員溝通，前機(jī)適當(dāng)加速保持平飛，或后機(jī)適當(dāng)減速并盡量保持不掉高度。如兩機(jī)飛行員無法利用通訊手段進(jìn)行溝通，則后機(jī)飛行員應(yīng)減速并在適當(dāng)情況下下降一定高度，是否下降高度、下降高度大小應(yīng)視實際情況由教員決定。

如飛行員目測發(fā)現(xiàn)兩機(jī)間距過小，且無法增大兩機(jī)間距至適當(dāng)距離時(極端情況)，應(yīng)由教員控制飛機(jī)，通過延長邊上飛行、延緩轉(zhuǎn)彎的方法增大間距。

3.2 可能出現(xiàn)的非正常情況及解決方案

3.2.1 偏離航線

解決方法：飛行前制定備用航線，備用航線保證與矩形航線間隔大于1,km，飛行員在發(fā)現(xiàn)偏離航線后，應(yīng)及時修正，如偏離較大或前后機(jī)間隔較近，應(yīng)及時改為備用航線。

3.2.2 速度誤差超過規(guī)定范圍

解決方法：飛行員應(yīng)在保持基本飛行姿態(tài)的狀態(tài)下，收小油門，使速度大小盡快回到規(guī)定范圍內(nèi)。

3.2.3 飛機(jī)間隔小于最小間隔距離

解決方法：如后機(jī)學(xué)員、教員發(fā)現(xiàn)兩機(jī)間距變小，應(yīng)主動與前機(jī)飛行員溝通，前機(jī)適當(dāng)加速保持平飛，或后機(jī)適當(dāng)減速并盡量保持不掉高度。如兩機(jī)飛行員無法利用通訊手段進(jìn)行溝通，則后機(jī)飛行員應(yīng)監(jiān)控前機(jī)狀態(tài)。若前機(jī)爬升，則后機(jī)減速并適當(dāng)下降高度，如前機(jī)下降，則后機(jī)在保持速度的情況下，進(jìn)行適當(dāng)爬升。是否爬升、下降以及爬升、下降的高度大小應(yīng)據(jù)實際情況由教員決定，如因航線高度較低，無法下降高度，則應(yīng)報告塔臺，同時監(jiān)控前機(jī)狀態(tài)，減速并盡量保持不掉高度，如距離過緊，應(yīng)在爭得塔臺同意的情況下爬升，在爬升時應(yīng)注意與前機(jī)距離。

3.3 前機(jī)大小變化和前機(jī)在擋風(fēng)玻璃上位置變化的情況及修正方法(以兩飛機(jī)向右轉(zhuǎn)彎為例)

3.3.1 前機(jī)在風(fēng)擋玻璃上的位置向右移動前機(jī)問題：前機(jī)在大坡度盤旋時轉(zhuǎn)彎半徑減小。后機(jī)問題：后機(jī)在大坡度盤旋時轉(zhuǎn)彎半徑增大。造成原因：前機(jī)在風(fēng)擋玻璃上的位置向左、右移動。

①可能是由大坡度盤旋中的飛機(jī)側(cè)滑引起的，飛機(jī)向左側(cè)滑，轉(zhuǎn)彎半徑增大；飛機(jī)向右側(cè)滑，轉(zhuǎn)彎半徑減小。通常情況下大坡度盤旋中的飛機(jī)側(cè)滑還會引起機(jī)頭風(fēng)擋稍高或稍低。

解決方法：首先應(yīng)檢查轉(zhuǎn)彎側(cè)滑儀，查看側(cè)滑大小，柔和蹬舵進(jìn)行修正，并在需要時適當(dāng)增大或減小帶桿量。

②可能是由大坡度盤旋中的飛機(jī)坡度變化引起的，在飛機(jī)空速等狀態(tài)不變時，飛機(jī)坡度增大，轉(zhuǎn)彎半徑減小，前機(jī)在風(fēng)擋玻璃上的位置向左移動；同理，飛機(jī)坡度減小，轉(zhuǎn)彎半徑增大，前機(jī)在風(fēng)擋玻璃上的位置向右移動。

3.3.2 前機(jī)在風(fēng)擋玻璃上的位置向上移動

前機(jī)問題：前機(jī)在大坡度盤旋時高度下降。

后機(jī)問題：后機(jī)在大坡度盤旋時機(jī)頭(風(fēng)擋)稍高，或高度升高。

造成原因：前機(jī)在風(fēng)擋玻璃上的位置向上、下移動，主要是由大坡度盤旋中的飛機(jī)速度變化引起的，飛機(jī)速度稍快，飛機(jī)機(jī)頭(風(fēng)擋)稍高，高度升高；飛機(jī)速度稍慢，飛機(jī)機(jī)頭(風(fēng)擋)稍低，高度降低。

解決方法：應(yīng)適當(dāng)增大或減小帶桿量，必要時稍收油門進(jìn)行修正。

4 結(jié) 語

以塞斯納172為例，對飛行訓(xùn)練空域進(jìn)行了探究與優(yōu)化，并通過Flight Gear軟件模擬，驗證了以減小同一訓(xùn)練空域內(nèi)航空器的垂直間隔為主題的相關(guān)空域優(yōu)化方案的可行性。

［1］ 郭衛(wèi)剛，韓維，王秀霞. 基于Matlab/Flightgear 飛機(jī)飛行性能的可視化仿真系統(tǒng)[J]. 實驗技術(shù)與管理，2010(10)：110-112.

［2］ 張鐳，江洪洲. 基于Matlab 的飛行仿真[J]. 計算機(jī)仿真，2006，23(6)：57-58.

［3］ 賈榮珍，王行仁. 飛行仿真系統(tǒng)的建模與驗證[J]. 飛行力學(xué)，1996，14(1)：80-84.

Arrangement of Airspace for Flight Training Course: Exploration and Optimization

YAN Ziying，XIE Xiangtao，CAO Boshu
(Flight Technology College，Civil Aviation University of China，Tianjin 300300，China)

In view of tense airspace arrangement and slow progress of current flight training, corresponding reasons were analyzed. The study aims to find a reasonable solution for the arrangement and optimization of training airspace to maximize the airspace utilization, increase flight hours for trainee pilots in the same time period, speed up the training schedule of the same batch trainee pilots and improve the efficiency of the overall training, thus relieving the tense airspace for flight trainings.

flight training course；field training；airspace optimization；Flight Gear

V19

：A

：1006-8945(2016)05-0015-02

天津市大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練科目(201510059100)。

2016-04-09