微下冲气流工程化仿真建模方法
【技术领域】
[0001] 本发明属飞机飞行环境仿真及计算机应用技术领域，具体设及一种微下冲气流工 程化仿真建模方法。
【背景技术】
[0002] 微下冲气流是对飞机飞行危害最大的一种风切变形式，特别是位于低空正在起降 的飞机，它是一个W垂直风为主要特征的综合风切变区。现代飞机对于风切变的探测依靠 机载前视风切变气象探测雷达实现，并需要有一定的预警能力。然而由于微下冲气流的随 机性，它的产生难W预测和捕捉，实测较为困难，所W对于微下冲气流的研究大多通过仿真 模拟来实现。在进行微下冲气流仿真时，大气扰动风场的建模是一个重要组成部分。目前， 关于微下冲气流的风场建模主要采取二种模型；第一种模型是W实测风场数据形成的风场 数据库建立的风场模型，该类模型只能反映当时的风场特征，不能反映微下冲气流的本质 特征；第二种模型是基于流体力学和大气动力学原理建立数值模型，模拟风场发生的全过 程，其形式是非线性微分方程，该种模型对系统要求较高，求解非常复杂，一般难W满足实 时性。上述缺陷，不能反映微下冲气流的本质特征，无法满足风场实时计算的要求，因此必 要提出改进。
【发明内容】
[0003] 本发明解决的技术问题；提供一种微下冲气流工程化仿真建模方法，能更准确反 映出飞机起降过程中微下冲气流速度与方向的变化情况，能真实地反映出飞机所处风场的 动力学特性。
[0004] 本发明采用的技术方案；微下冲气流工程化仿真建模方法，包括微下冲气流数学 模型和飞机在微下冲气流中的影响计算模型两部分，同时考虑地效的影响和微下冲气流强 度的影响；其中，微下冲气流数学模型主要为对微下冲气流的=维数学模拟，W大量数据的 形式描述微下冲气流中气流速度与方向的变化情况，飞机在微下冲气流中的影响计算模型 则根据飞机在微下冲气流中所处的位置，实时计算飞机当前所受到的气流影响。
[0005] 具体包括下述步骤：
[0006] 步骤一，根据微下冲气流的强度设置值计算本次仿真微下冲气流的相关参数：
[0007] 计算实际微下冲气流强度n"MT= n mmX15〇%
[000引其中，Hmm为设置的微下冲气流强度，其取值范围为0~100,0表示最弱，即无微 下冲气流，100表不最强；
[0009] 步骤二，计算微下冲气流祸半径Rmbv，W及微下冲气流作用直径D"b，单位；英尺，计 算式如下：
[0012] 步骤S，计算微下冲气流的顶端高度H"e，w及微下冲气流的祸流中屯、离地高度H"。，单位；英尺，计算式为：
[0015] 步骤四，W跑道坐标系作为参考坐标系，计算飞机与微下冲气流的相对位置关 系：
[0016] 1)计算微下冲气流中屯、在跑道坐标系中的X、y轴坐标；
[0017] 2)计算飞机相对微下冲气流中屯、距离在跑道坐标系中的X、y轴分量；
[0018] 3)计算飞机相对于微下冲气流中屯、的水平距离，单位；英尺；
[0019] 4)根据微下冲气流参数和飞机与微下冲气流中屯、的相对位置关系，进一步计算飞 机所在位置的微下冲气流影响因子：
[0020] a)计算飞机所在位置微下冲气流距离因子，计算式为：
[002*1] ImBNR = S ACZT 乂民顯-)
[0022] b)计算飞机所在位置微下冲气流高度因子，计算式为：
[0023]雨"，=/?///,,"(.
[0024] 其中，h为飞机的无线电高度；
[0025] 步骤五，计算飞机所在位置微下冲气流地效因子，根据飞机无线电高度插值获取， 关系式为；
[0026] e mbge= f MBGE似
[0027] 步骤六，根据飞机所在位置的距离因子和高度因子，插值计算飞机所在位置微下 冲气流的水平风分量和垂直风分量W胃W，单位；英尺每秒，关系式为：
[0030] 3、根据权利要求2所述的微下冲气流工程化仿真建模方法，其特征在于；上述步 骤五中，
[0031] 1)对微下冲气流的水平风分量和垂直风分量进行修正，计算式为：
[0034] 2)计算微下冲气流在跑道坐标系中分量[Vx"VzMB]，单位；英尺每秒，计算式 为：
[003引 其中，
[0039]-0ta为微下冲气流中屯、倾斜角，单位；弧度；
[0040] 扣计算微下冲气流在地理坐标系下的风速[V"MsV胃VmbJ(北一南，东一西，上一 下，单位：英尺每秒），计算式为：
[0044] 其中，
[0045] 1]^,为跑道方位角。
[0046] 本发明与现有技术相比事先建立好完整的微下冲气流数学模型，并预留了充分的 外部接口，通过外部接口对模型进行相关参数设置和调用，具有简单易用，运算速度快的特 性。
【附图说明】
[0047] 图1为微下冲气流作用示意图；
[0048] 图2为微下冲气流数据模型示意图；
【具体实施方式】
[0049] 下面结合附图1、2描述本发明的一种实施例。
[0化0] 在微下冲气流仿真过程中，微下冲气流中屯、的位置、方位、强度W及微下冲气流中 屯、轴倾斜角度等参数可W根据当前仿真需要进行调整设置。
[0051] 首先，根据微下冲气流的强度设置值计算本次仿真微下冲气流的相关参数。
[0052] 1.计算实际微下冲气流强度nMBIT;
[005引 q皿口=q皿iX150% (1)
[0054] 其中，
[0055] -iImbi为设置的微下冲气流强度，其取值范围为0~100,0表示最弱，即无微下冲 气流，100表示最强；
[0056] 2.计算微下冲气流祸半径R胃（单位：英尺），W及微下冲气流作用直径(单位： 英尺），计算式如下：
[0化9] 3.计算微下冲气流的顶端高度单位；英尺），W及微下冲气流的祸流中屯、离 地高度H"b。（单位：英尺），计算式为：
[0062] 微下冲气流的危害主要体现在飞机的着陆阶段，所W微下冲气流的位置通常被设 置在跑道附近。因此，在计算飞机与微下冲气流的相对位置关系时使用跑道坐标系作为参 考坐标系。
[0063] 1)计算微下冲气流中屯、在跑道坐标系中的x、y轴坐标XgipYsM(单位英尺）：
[0067]其中，
[0068] -Smb_"为微下冲气流中屯、距跑道原点的距离，单位；英尺；
[0069] 为微下冲气流中屯、方位角，单位；弧度；
[0070] 。计算飞机相对微下冲气流中屯、距离在跑道坐标系中的x、y轴分量Xt、Yt(单位： 英尺），此处不考虑微下冲气流中屯、轴的倾斜角度，计算式为：
[0074]其中，
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