基于仿真的飞行管理系统性能优化研究.pdf

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1、基于仿真的飞行管理系统性能优化研究马存宝，沈重庆，朱媛婷(西北工业大学航空学院，陕西西安710072)PerformanceOptimizationoftheFlightManagementSystemBasedonSimulationMACun—bao，SHENChong—qing，ZHUYuan—ting(SchoolofAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)摘要：结合飞机纵向运动方程，建立了性能优化45以上，已经

2、取代人力资源成本成为第一大成的数学模型，将性能指标根据能量变化的单调性划本n]。世界航空业在饱受高油价的威胁及环保压力分飞行阶段，通过对各阶段航迹进行寻优，分析得到下，先进机载设备飞行管理系统(FMS)性能优化功飞机的最优垂直航迹。同时利用FLSIM开发的仿能的发展让人们看到了解决问题的曙光。因此，无真系统及VAPS设计的仿真显示界面，直观表示了论从航空公司提高效益和提升市场竞争力方面，还飞行过程和性能优化结果。是从保护环境降低碳排放量的社会责任方面都亟待关键词：飞行管理系统；性能优化；飞行仿真；最提出有效的实

3、用的飞行管理性能优化方法。目前，优航迹国外在飞行性能优化方面的研究较为领先，而我国中图分类号：TP391．9还处于初步研究阶段，有必要在这方面加大研究力文献标识码：A度，对国外的研究成果进行分析，并提出自己的理文章编号：1001—2257(2011)08—0007—03论、方法。Abstract：Themathematicalmodeloftheper—1性能优化理论及其方法formanceoptimizationisestablishedonthebasisoftheaircraftequationsofmo

4、tionintheverticaldi—性能优化问题可以表示为一个需要在边界限制rection．Withthechangeoftheperformanceac—和约束条件下求出目标函数(即成本函数)的最小值cordingtothemonotonicityoftheenergydivision的最优控制问题。要利用最优控制理论解决飞机性oftheflightphase，thentheoptimizationforeach能优化问题，就必须对性能优化问题进行建模，给出phasewasfound．Inaddition

5、，thevirtualflightin—构成最优控制问题的基本条件。strumentsaredevelopedbyusingVAPSplatform，设m为飞机质量；为燃油流率；为飞行空andtheprocessofflightsimulationandtheresults速；为风速；T为推力；D为阻力；a为飞机迎角；yofperformanceoptimizationcanbedisplayedreal—为航迹角；z为飞行距离；h为飞行高度；g为重力加isticallyandintuitively．速度。首先

6、列写飞机运动的状态方程，在垂直航迹Keywords：flightmanagementsystem；per—优化中，一般只考虑飞机纵向的俯仰运动和位移运formanceoptimization；flightsimulation；theopti—动，因此采用的飞机运动模型为五阶质点运动方程，maltrajeetory即f·dv=TCOSot-D—g·siny0引言{I··d7=Tsina+L—mg·c。sy近年来燃油成本占航空公司运营总成本的比例．在逐年增大，从2O左右攀升到了目前的4O甚至I五一nf【譬一．c。o

7、y+十”，一一收稿日期：2010一l1一O5基金项目：国家自然科学基金资助项目(60572123)其次是性能优化指标的确定。性能优化指标可《机械与电子22011(8)．70于仿真的飞行管理根据实际需求确定，主要有燃油最省、最短时间、最积；M为马赫数；q为动压，q一0．5p(h)。根据某大航程、最快爬升、最小直接操作成本以及安全穿越型民用喷气式飞机给出的气动模型]，其中飞机升风切变区等。应用较广的性能优化指标是最小直接力、阻力和阻力系数计算公式分别为：操作成本(DOC)。设t。，tr分别为飞机运动的初始L—CLS

8、q(3)时间和结束时间；C，为单位质量的燃油成本系数；D—CDSq(4)为发动机燃油流率；C为单位时间成本系数。最小CD—CD0(M)+K(M)(CL一0．1)。(5)直接操作成本定义为：空气密度．0()是根据标准大气模型计算得出J—ftS(Ci．+c)d(2)的，是气压高度的函数。J￡0仿真时保留了飞机模型原有升力系数关系式，最小直接操作成本是一种积分型性能泛函，变只改动模型中阻力系