[發明專利]一種基于濕滑狀態感知的航空器著陸安全風險評估系統

有效

• 申請號: 202010575634.5
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111814247B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 朱興一;楊洋;蔡爵威;趙鴻鐸
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/23;G01B11/06;G06F119/14
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

1.一種基于濕滑狀態感知的航空器著陸安全風險評估系統，其特征在于，具體包括：

面域水膜感知子系統，采用壓敏傳感設備獲得單點水膜厚度信息，建立水流徑流模型將傳感器監測數據由點擴展到面域監測，并根據道面水膜厚度分布規律結合降雨信息，采用空間狀態方程預測設定時間內的水膜厚度變化規律；

機輪有限元模擬子系統，采用光學掃描設備獲取道面微觀紋理信息，根據機輪作用的應力分布規律預測設定時間內的道面紋理變化，通過有限元模擬機輪在濕滑道面上的制動狀態，以此構建動水壓力和摩擦系數為指標的機輪運行狀態數據庫；

整機制動滑跑仿真子系統，建立整機仿真模型，同時建立基于模糊控制器的剎車制動系統，基于所述整機仿真模型和剎車制動系統構建以制動距離為指標的整機運行狀態數據庫；

航空器抗滑失效風險預警子系統，基于所述水膜厚度變化規律、機輪運行狀態數據庫和整機運行狀態數據庫生成總著陸制動距離的概率分布，根據所述總著陸制動距離的概率分布評估航空器的沖出跑道風險，根據所述沖出跑道風險向控制終端進行預警。

2.根據權利要求1所述的一種基于濕滑狀態感知的航空器著陸安全風險評估系統，其特征在于，所述壓敏傳感設備具體為光纖水膜厚度傳感器。

3.根據權利要求2所述的一種基于濕滑狀態感知的航空器著陸安全風險評估系統，其特征在于，所述光纖水膜厚度傳感器內設有光纖傳感解調儀和光纖光柵溫度計。

4.根據權利要求2所述的一種基于濕滑狀態感知的航空器著陸安全風險評估系統，其特征在于，所述光纖水膜厚度傳感器封裝在跑道邊燈燈罩中，所述跑道邊燈燈罩內還封裝有溫度傳感器。

5.根據權利要求1所述的一種基于濕滑狀態感知的航空器著陸安全風險評估系統，其特征在于，所述單點水膜厚度信息具體為單點水膜厚度的傳感器感知數據的時間序列，所述單點水膜厚度的傳感器感知數據受壓力水平波動、氣壓周期與短期變動、溫度和實際水膜厚度影響，具體如以下公式所示：

λ＝F(p_f,p_p,T,h)

其中，λ為單點水膜厚度的傳感器感知數據受到的影響，p_f為壓力水平波動，p_p為氣壓周期與短期變動，T為溫度，h為實際水膜厚度。

6.根據權利要求1所述的一種基于濕滑狀態感知的航空器著陸安全風險評估系統，其特征在于，所述道面水膜厚度分布規律基于面域水膜厚度分布模型獲得，所述面域水膜厚度分布模型具體為：

其中，h(l,t)為流線上距離單元起點l的點位在t時刻的水膜厚度，δ為量綱系數，η(t)為時變修正系數，h₀為單元內流線起點水膜厚度，n為粗糙度，I(t)為t時刻的降雨強度，l為計算點位到單元內起始點距離，i為單元內點位的綜合坡度。

7.根據權利要求1所述的一種基于濕滑狀態感知的航空器著陸安全風險評估系統，其特征在于，所述機輪有限元模擬子系統是基于航空器的著陸狀態數據，通過有限元模擬機輪在濕滑道面上的制動狀態，所述航空器的著陸狀態數據包括航空器的荷載、著陸速度和防抱死系統工作狀態。

8.根據權利要求1所述的一種基于濕滑狀態感知的航空器著陸安全風險評估系統，其特征在于，所述整機制動滑跑仿真子系統的任務還包括獲取道面平整度信息，基于所述道面平整度信息建立道面平整度模型。

9.根據權利要求1所述的一種基于濕滑狀態感知的航空器著陸安全風險評估系統，其特征在于，所述整機仿真模型包括機身模塊、起落架模塊、機輪模塊、剎車裝置模塊和機場道面模塊。

10.根據權利要求1所述的一種基于濕滑狀態感知的航空器著陸安全風險評估系統，其特征在于，所述航空器抗滑失效風險預警子系統的預警步驟如下：

步驟S1：獲取航空器著陸時的空中段距離的概率分布和接地速度的概率分布；

步驟S2：基于所述接地速度的概率分布分別計算出過渡段距離和制動距離的概率分布；

步驟S3：根據所述過渡段距離和制動距離的概率分布，計算總著陸距離的概率分布；

步驟S4：基于所述總著陸距離的概率分布和既定跑道長度，計算航空器的沖出跑道風險，根據所述沖出跑道風險向控制終端進行預警。