飞机地面滑行行为计算方法.pdf

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1、第30卷第6期2012年】2月中国民航大学学报JoURNALOFCIVILAVIATIoNUNIVERSITY0FCHINAV01．30No．6December2012飞机地面滑行行为计算方法i董健康8，王洁宁6，王安国“，赵嶷飞“(中国民航大学a．空中交通管理研究基地；b．天津市空管运行规划与安全技术重点实验室，天津300300)摘要：针对飞机地面滑行位置、姿态等行为计算问题进行了研究。从机场塔台管制运行模拟仿真的角度出发提出了机场滑行道几何约束和非完整运动学约束下飞机地面滑行运动计算方法。依据地面滑行几何约束．对飞机前轮转弯角进行解析推导，设计出适合仿真推演计算的飞机地

2、面运动求解方法。依据非完整运动描述方程，设计出在开环控制下飞机地面运动求解方法。与动力学求解模型相比，该方法具有计算简便．适合于视景仿真驱动的优点。，通过数学仿真验证了方法的有效性．关键词：机场运行；滑行：几何约束：非完整约束：视景仿真中图分类号：V323．1；TP391．9文献标志码：A文章编号：1674—5590(2012)06—0021—04AircraftgroundtaxiingbehaviorcalculationmethodDONGJian—kang3，WANGJie-ning“，WANGAn-guo8，ZHA0Yi卡i“(a．Airm崩cManagement

3、ResearchBase；b．TianjinKeyLabofOpermionProgrammingandSafetyTechnologyofairn够cManagement，CAUC，Tianjin300300，China)Abstract：Theaircraftbehaviorcomputationalproblemsarestudiedaimedattaxiingpositionandattitude．Aircrafttaxiingmovementcalculationmethodconstrainedbytaxiwaygeometryandnonholonomicki

4、nematicsisproposedfromtheperspectiveofairporttowercontrolsimulation．Accordingtotaxiwaygeometryconstraint，weanalyzenosegearsteeringanglevariationanddesignanaircraftgroundmovementalgorithmsuitableforsimulation—driven．Accordingtononholonomickinematicsequations，wedesignamathematicmethodtodescr

5、ibeaircraftgroundmovementmaneuverundertheopen—loopcontr01．Comparedwithdynamicsmodel，themethodweproposedhastheadvantagesthatareeasiertocalculateandmoresuitabletodrivevisualsimulation．Thevalidityofthismethodisverifiedbymathematicsimulation．Keywords：airportoperation；taxiing；geometryconstraint

6、；nonholonomicconstraint；visualsimulation随着新技术的应用和节能减排要求的提高，飞机地面滑行运行行为研究日益受到重视⋯。符合飞机地面运行实际的滑行行为的准确刻画，能够实现比较精确的地面航迹预测，为地面冲突探测与解脱、高级场面引导提供支持。同时，逼真的飞机地面滑行行为模拟是塔台管制模拟仿真的基础。目前，飞机地面滑行行为研究主要集中在航空器的滑行稳定性方面，目的是为起落架设计提供支持。文献[2～4]从动力学角度建立了飞机地面运动数学模型，文献[1，5]在动力学模型的基础之上，采用常微分方程分支解研究了飞机地面滑行操纵的稳定性问题，并给出了不

7、同情况下飞机地面运动行为。两轮、三轮、四轮和拖挂式车辆的运动都可归结到非完整系统[6]，主要应用在机器人路径跟踪用、机器人路径规划【8J、机器人运动控制[91和多拖车运动问题求解f10]等问题。本文主要从机场塔台管制运行的角度出发，应用机场滑行道几何约束和非完整运动学约束建立飞机地面运动的行为计算模型。考虑到飞机直线滑行是一个简单的加速、减速、匀速的普通计算问题，本文重点讨论直线一转弯、转弯、转弯一直线的滑行行为计算模型，该模型能够方便地驱动三维视景仿真。1几何约束下飞机地面运动模型考虑机场塔台管制运行实际和三维视