飞机尾涡的多普勒激光雷达识别方法研究

发布时间：2024-05-12 19:54

　　民用航空作为近代新兴产业,在国家和政府的大力支持下得到快速发展。由此产生的空域容量饱和问题成为影响航空运输业发展的瓶颈问题。国内许多科研工作者把目标投向飞机尾流间隔的缩减研究中,希望通过研究掌握飞机尾流的耗散规律,结合机场环境预测尾流耗散时间,在确保飞行安全的前提下,缩减尾流间隔。尾流属于大气湍流且肉眼不可见,对尾流的耗散机理的研究必须完成尾流的探测。目前尾流探测的主流工具是相干多普勒激光雷达,通过探测尾涡切面的速度变化情况描述尾流变化。相干多普勒激光雷达探测尾涡的模式多为RHI显示,难以被管制员识别。如果能够通过计算机对探测数据中的尾涡进行自动识别,便可提高管制效率。论文以飞机尾流的相干多普勒激光雷达探测为研究背景,系统性的对飞机尾流的空气动力学特性与时空演化特征进行分析,并在此基础上根据经典的尾涡速度模型与相干多普勒激光雷达探测尾涡的原理得出尾涡回波径向速度模型与尾涡的多普勒特征,最后据此提出三种尾涡识别方法完成实测数据的尾涡自动识别,并形成尾涡识别平台。主要成果包括以下三个方面:首先,分析了飞机尾流的空气动力学特性与时空演化特征。研究了飞机尾涡的形成机理与耗散特性,并基于常见的尾...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1国外尾流研究计划发展图

流安全评估项目(S-Wake)；2002年至2005年开展的机载尾流和避免系统项目(I-WAKE)；2002年至2005年实施的航空交通管制合计划(ATC-WAKE)等，这些研究计划对于进一步揭示尾流的动性起到了关键性作用[9-12]。与此同时，在1998年到....

图2.1飞机后方尾流示意图

图2.1飞机后方尾流示意图特性分析初始强度主要取决于大气密度、飞机的重量、飞行速度学者通常用尾涡的涡旋环量来衡量飞机尾流的强弱。为几何圆点，将x定义为飞行轴，y定义为尾流跨度和标轴建立。可将空间中的尾涡环量定义如下：0xdydz涡旋强度；x....

图2.2六种模型的归一化切向速度剖面

rlevortex速度模型是对小型运输机在机翼后缘下游3、5、9倍跨行分析的结果；Jacquin等人进一步发现，在0.01ir0.03B处[61]；Proctor提出的Adaptedvortex速度模型是在详细分析激光雷度的基础上建立的[62]。W....

图2.3飞机尾涡迹的下降率变化示意图

稳定的切变层状环境中可能引起尾涡下降速度变慢甚至反弹。与背景切变尾涡可穿透该层，随风漂流而继续下降。与切变层旋转相反的尾涡下降率，且最终可能反弹。这种运动是由背景切变层破裂并卷成的二次涡所导致引力波和大规模大气湍流等现象有关的垂直风也可能影响尾涡的下降。而，靠近对流层顶区域的稳定....

本文编号：3971816