[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

本發明涉及一種基于濕滑狀態感知的航空器著陸安全風險評估系統，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，預測水膜厚度變化規律；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，預測道面紋理變化，模擬機輪在濕滑道面上的制動狀態，構建機輪運行狀態數據庫；整機制動滑跑仿真子系統，建立整機仿真模型和剎車制動系統，構建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，評估沖出跑道風險，向控制終端預警。與現有技術相比，本發明具有避免人工巡查帶來誤差、提高機場跑道水膜信息的準確性等優點。

技術領域

本發明涉及航空系統技術領域，尤其是涉及一種基于濕滑狀態感知的航空器著陸安全風險評估系統。

背景技術

航空器著陸一直是道面安全管理的重點，著陸過程受到航空器運行條件、氣候、道面狀態等因素的影響，道面安全管理難以有效掌握航空器最終剎停距離。特別是道面濕滑條件下航空器著陸距離是干燥跑道著陸距離的2-4倍，如何全面地了解濕滑道面上水膜的分布狀態，獲取機輪著陸過程中的運行狀態以及整機的著陸距離，并用科學的方法系統評價當前條件下航空器的沖\偏出跑道風險，已成為道面安全管理過程中亟待解決的關鍵技術。

目前道面濕滑程度的評價工作主要依靠人工巡查，以此為基礎的跑道管理難以做到對航空器的著陸風險的準確度量，導致雨雪天氣時機場運行指揮人員和空中交通管理人員無法保障航空器著陸安全，進而影響惡劣天氣條件下的機場流量甚至導致航空器安全事故。鑒于此，通過自動化的技術手段對道面水膜厚度實現全域感知，結合道面狀態與航空器運行條件建立航空器著陸安全的評價體系具有重要意義。

現有技術中公開了一種用于在惡劣天氣下著陸期間增強飛行員決策的系統和方法，通過獲取當前天氣數據和設定閾值進行比較，來判定著陸期間是否存在風險，但判定結果僅為是否存在風險，未對風險數據進行量化，無法對控制中心的著陸指導決策提供幫助，協助飛機駕駛員進行安全著陸。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的通過人工巡查道面濕滑情況的準確性不高、航空器著陸安全無法保障的缺陷而提供一種基于濕滑狀態感知的航空器著陸安全風險評估系統。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于濕滑狀態感知的航空器著陸安全風險評估系統，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，并根據道面水膜厚度分布規律，采用空間狀態方程與降雨信息結合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。

所述壓敏傳感設備具體為光纖水膜厚度傳感器。

進一步地，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，光纖水膜厚度傳感器將探測氣體、液體等產生的壓力轉換成光信號，通過所述光纖傳感解調儀完成光學頻譜分析和壓力換算，并給出監測點的數字壓力信息。

進一步地，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，通過溫度傳感器對光纖水膜厚度傳感器的數據進行實時修正。