结合气象的管型航路网络优化方法研究

论文摘要

随着我国主干航路网络运行容量日趋饱和,现行的容量已难以满足飞行需求的持续快速增长,由此导致的空域拥堵、航班延误以及安全事故征候等问题日趋严重。同时航空器巡航阶段飞行造成的大气污染和气候变化等问题逐渐引起人们的关注。管型航路是一种新型的由多股平行、近距航道构成的高空、高速“管道型”动态航路,具有大容量、自主间隔、动态激活/关闭等特征,可在提升空域容量的同时,减少空中交通拥堵,并有效降低管制员工作负荷。本文以设计高效环保的管型航路为核心,开展了结合气象的管型航路优化方法研究。首先,对国内外管型航路的运行概念展开了综述,总结分析了现有研究的技术手段,并找到管型航路优化的突破口;接着,对管型航路设计中需要考虑的影响因素进行分析,给出了凝结尾的生成机理和高空风的影响;然后,选取典型的繁忙航路为例,结合巡航阶段的气象环境,提出了绿色管型航路的优化方法,以总飞行成本最小为目标,建立了结合气象的单条管型航路优化模型并求解;随后,针对管型航路网络在我国的适用性问题,从网络覆盖交通量的视角,分别基于城市对飞行班次和基于机场聚类的方法设计管型航路网络,并选取典型的航路网络布局指标进行对比分析;最后,以基于城市对的方法生成的网络为基础,建立了结合气象的管型航路网络的优化模型,并选取一定规模的管型航路网络进行实验验证和结果分析,结果表明所提优化策略可降低管型航路内飞行成本和对环境的影响。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 注释表
• 缩略词
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•   1.2 国内外研究综述
•     1.2.1 国外研究现状
•     1.2.2 国内研究现状
•     1.2.3 研究现状总结与分析
•   1.3 研究方案
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 技术路线
•     1.3.3 章节安排
•   1.4 本章小结
• 第二章 管型航路设计考虑的影响因素分析
•   2.1 管型航路运行概念
•     2.1.1 管型航路原型概念
•     2.1.2 管型航路物理结构与运行模式
•     2.1.3 管型航路网络设计方法
•   2.2 环境对管型航路设计的影响
•     2.2.1 温室效应
•     2.2.2 二氧化碳排放
•     2.2.3 高空凝结尾
•   2.3 飞行成本对管型航路设计的影响
•     2.3.1 时间成本
•     2.3.2 燃油成本
•     2.3.3 二氧化碳成本
•     2.3.4 凝结尾成本
•   2.4 本章小结
• 第三章 结合气象的单条管型航路设计优化研究
•   3.1 单条管型航路运行环境模型
•     3.1.1 气象数据处理
•     3.1.2 环境空间栅格化
•   3.2 单条管型航路优化模型
•     3.2.1 目标函数
•     3.2.2 约束条件
•   3.3 算法设计
•   3.4 实例与分析
•     3.4.1 交通流数据处理
•     3.4.2 气象数据处理
•     3.4.3 结果分析
•   3.5 本章小结
• 第四章 基于交通量的初步管型航路网络设计研究
•   4.1 管型航路网络评价指标
•     4.1.1 网络布局指标
•     4.1.2 网络运行指标
•   4.2 我国管型航路网络设计
•     4.2.1 基于城市对的网络设计
•     4.2.2 基于机场聚类的网络设计
•   4.3 实例与分析
•     4.3.1 航班数据预处理
•     4.3.2 航路网络设计
•     4.3.3 网络性能对比分析
•   4.4 本章小结
• 第五章 结合气象的管型航路网络设计优化研究
•   5.1 管型航路网络优化模型
•     5.1.1 目标函数
•     5.1.2 约束条件
•   5.2 算法设计
•   5.3 实例与分析
•     5.3.1 交通流数据处理
•     5.3.2 气象数据处理
•     5.3.3 结果分析
•   5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
•   6.1 总结
•   6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 薛奥林

导师: 叶博嘉

关键词: 管型航路,温室效应,航路网,凝结尾,飞行成本,航路优化

来源: 南京航空航天大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 气象学,航空航天科学与工程,航空航天科学与工程

单位: 南京航空航天大学

分类号: V321.2;V355

DOI: 10.27239/d.cnki.gnhhu.2019.000511

总页数: 93

文件大小: 5371K

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