民用航空器近距尾流风险的量化评估与可视化建模方法研究

Flight risk during close wake encountering is an important issue facing civil aviation, however there aren’t scientific wake prevention and avoidance means and systematic wake risk assessment system in our nation until now. So in this project we study the risk when a plane encountering wake vortex. We intend to develop the means of combining complex system simulation and risk assessment, evaluate the probability of the risk in the wake encounter case based on multivariate extreme value theory, build 3D topology diagram of risk probability. Then we can study wake risk aversion technology, taking off and landing guidance technology, flight safety smart guide technology. In this project, we expect to get breakthroughs and achieve innovation through the studying of wake mechanism, the combining of numerical simulation and flight simulation, and the assessing of wake risk combined with virtual reality technology. Based on the work mentioned above, we can further understand risk mechanism during close wake encountering, and propose new methods of virtual risk assessment based on modeling and simulation. At the same time, we can provide technical support for the wake risk aversion, and the scientific analysis and testing basis for the wake accident prevention, this can help to improve the level of civil aviation safety greatly.

近距尾流遭遇情形下的飞行风险是民用航空器运行过程中面临的一个重要问题。目前国内对尾流问题研究不足，没有系统的尾流风险预测与规避方法。项目以民用航空器近距尾流情形下的飞行风险为研究对象，采用人-机-环复杂系统仿真与风险评估方法相结合的手段，基于多元极值理论对尾流遭遇情形下的风险概率进行评估；并构建可视化的尾流风险概率三维拓扑结构图，在此基础上对尾流风险规避技术、近距起降引导技术、尾流飞行安全智能导引技术进行研究。项目拟在高可靠性近距尾流模型的构建、数值模拟与飞行仿真的结合、尾流风险的定量评估和可视化建模三方面有所突破和创新。通过研究可以获得更多的适航性、安全性先验知识来指导起飞着陆阶段、近距飞行阶段的安全保障工作。从理论上可以提出一套基于建模仿真的尾流遭遇风险评估的新方法；从实践上可为如何应对尾流风险提供技术支持，为尾流事故预防提供科学的分析和检验依据，有助于提高我国民用航空器的安全性。

近距尾流遭遇下飞行风险的建模仿真对于民用航空器的运行安全、机场扩容与乘客的乘坐舒适性均有重要的意义。国内对尾流的研究多停留在利用国外已提出的简单二维尾模型进行尾流遭遇情形的仿真计算的阶段，并没有专门的机构对此问题进行研究，尤其对近距尾流遭遇风险概率的定量评估研究严重不足，对尾流风险的可视化鲜有研究，同时缺乏科学完整的尾流预防与规避手段。. 本项目以飞机尾流遭遇情形下的飞行风险为研究对象，采用人-机-环复杂系统建模仿真与风险量化评估方法相结合的手段，建立了多因素情形下的人-机-环复杂系统模型和不利因素数学模型，提出了基于多元极值Copula模型的风险评估方法。对尾流遭遇情形下人-机-环系统进行了动态仿真分析，并研究了尾流遭遇情形下飞行风险的概率评估方法。在此基础上构建了可视化的尾流风险概率三维拓扑结构图，实现了尾流飞行风险的可视化建模，同时对尾流场内的飞行风险指示引导技术进行了研究。. 项目从飞行风险的定量分析方法和飞行风险的可视化建模两个角度研究多因素耦合情形下的尾流飞行风险。所提出的方法及思路对其他内外部环境因素影响下的飞行风险概率评估及拓扑结构可视化等热点研究方向同样具有积极的意义。项目从理论上提出了一套基于建模仿真与多元Copula理论的尾流飞行风险定量评估方法，可为新型飞机系统安全性设计与现役航空器的飞行安全评估提供理论与方法的参考；从实践上可为尾流风险规避技术的开发与应用提供参考，为尾流事故预防提供科学的分析和检验依据，有助于提高航空器运行过程中的安全性水平。