基于节能降噪的飞行程序优化

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1、基于节能降噪的飞行程序优化　　摘要：机场建设对带动周边区域经济发展具有重要意义，但同时飞机运行也会带来较大的航空噪声，对生活工作影响较大。为实现节能降噪，需要从实际情况出发，对不同飞行程序航迹进行聚类分析，编制最为合理的优化才方法，将噪声最优航迹作为依据对飞行程序进行指导优化，尽量避免经过人口稠密区域，降低航空噪声的影响。该文对飞行程序优化方法进行了分析，争取实现节能降噪效果。　　关键词：节能降噪飞行程序噪声最优航迹　　中图分类号：U231文献标识码：A文章编号：1674-098X（2017）03（a）-0006-02　　近年来我国航空行业发展迅速，机场建设数

2、量不断增多，并且现存航空噪声问题比较严重，大部分未采取有效方法进行解决。基于节能降噪理念，对飞行程序进行分析，最大程度上来降低噪声对周边区域的影响。其中，航迹决定了航空噪声分布模式，机场运营过程中每天均会产生大量的航迹数据，因为每条航迹均为执行飞行程序得来，这样便可以通过对航迹所执行飞行程序聚类分析，来达到节能减噪目的。　　1飞行程序特点分析　　航空器从起飞到着陆整个飞行过程包括离场、巡航、进场以及进近四个阶段，其中除巡航外，均为飞行程序内容。　　第一，离场程序。即按照需求提前规划的离场航线，作为终端区与航路结构的过渡。为航空器飞离机场提供一条线路，其中要能够

3、满足最小净爬升梯度，并避开扇区。离场程序起点为跑道起飞末端，即公布的适用于起飞区域末端。并且因为飞机离地点变化较大，一般按照飞机在DER标高之上120m开始转弯时不早于离跑到开始端600m方法设计[1]。离场程序的实现，需要沿着规定飞行航迹到达下一飞行阶段允许最低高度/高的一点终止，则到等待点、爬升至航路最低安全高度以及飞至起始进近定位点为三种终止点。　　第二，进场程序。即提前规划的进场航线，作为航路结构与终端区内一个定位点或航路点的过渡。其中，起点包括飞机离开航路飞行开始点与走廊口两种；终止点包括等待点和起始进近定位点两种。　　第三，进近程序。即根据飞行仪表

4、和对障碍物保持规定超障碍余度，提前预定一系列机动飞行，需要从起始进近定位点或从规定进场航路开始，到达着陆一点终止。假设如果不能顺利着陆，则需要飞行到使用等待或航路飞行超障准则位置。按照速度可以将进近程序划分为A、B、C、D、E五类；按照导航设备可以将进近程序划分为NDB进近、VOR进近、NDB/DME进近、ILS进近、VOR/DME进近以及区域导航进近等。　　2航迹聚类分析确定最优航迹　　2.1CURE航迹聚类算法　　空管部门通过雷达检测设备来获得飞行运行中经度、纬度、高度等数据，并将其整合成航迹数据，机场每天运营会产生大量航迹数据。对航迹数据进行聚类分析，可

5、以应用航迹相似性度量方法，将执行同一飞行程序的航迹聚为一类。利用航迹点法向距离的方法来度量两条航迹间相似性，定义得到航迹间相似性矩阵Rr，如式（1）所示：　　其中，dni表示第n条航迹与第i条航迹航迹点法向距离。因为K-Means聚类算法随机初始化聚类中心，会使得聚类结果形成局部最优，可选择应用基于层次CURE聚类算法分析，以使用中心点和多个代表点表示聚类。　　2.2飞行程序航迹噪声差异分析　　通过航迹聚类分析后，将执行同一飞行程序的航迹聚为一类，但是在实际飞行中，受飞行员个人能力、天气状况、飞行性能等因素限制，最后不同飞机最终产生的噪声也存在一定差异性，且呈

6、现发散性特点。航迹决定了机场周围噪声分布模式，对执行同一飞行程序不同航迹噪声差异性进行研究，定义其存在的差异性评价指标：　　其中，ti与tj为执行同一飞行程序航迹中，第i和第j个航班航迹；m∈{1，2，…，num}为噪声敏感点编号，num为机场周围噪声敏感点个数；Lm（ti）表示第i条航迹对第m个噪声敏感点的噪声影响值。式（2）表示同一飞行程序两条运行航迹产生存在明显差异的机场噪声，充要条件为机场周围噪声敏感点内至少存在一个噪声敏感点导致同一飞行程序两条航迹在此敏感点噪声差值在5dB以上。因为噪声差异大小会受到多个因素影响，如生活噪声、车辆噪声、气候噪声等，5

7、dB以内认为两个航迹不存在噪声差异，但是超过此数值便可确认存在显著差异。通过统计方法T-test检验航迹噪声差异性，确定执行同一飞行程序的运行航迹会存在明显噪声差异。　　2.3飞行程序最??航迹　　基于节能降耗理念，对飞行程序进行优化分析，需要确定最优航迹，降低航空噪声对周边环境的影响。因为执行同一飞行程序不同航班航迹噪声存在明显差异，且具有发散性特点。需要确定一条最优航迹，将机场周边噪声敏感点受到的噪声影响降到最低，对其进行量化计算，定义一条航迹综合噪声评价量为：　　其中，num表示噪声敏感点个数；Ej（ti），j∈（1，2，…，num）表示第i条航迹对第j

8、个噪声敏感点综合噪声影响，即：　　其中