摘要 每天,全球有超过 102,000 个商业客运航班在我们头顶上空飞行。因此,在大规模空中交通的安全保障方面出现了许多问题。如果航空公司使用危机管理,那么任何有关机组人员和飞机为特定飞行任务做准备的活动都会变得更加重要。在飞行过程中,飞行员(飞机的机长)是任何包括人员和货物运输的公司活动的关键人物,这就是为什么必须不断检查、评估和改进飞行员的心理生理能力和飞行性能的原因。在北马其顿首都斯科普里附近发生的一起飞机失事中,航空调查人员发现飞行员训练中存在多起严重失误,导致私人飞机塞斯纳 340 坠毁。调查显示,尽管飞行员获得了仪表气象条件下飞行的认证,但他在空中的行为表明他没有接受过良好的训练。欧美航空当局对各个飞行类别的培训和认证有明确的法律规定,并制定了分类模拟技术,飞行员在获得飞行类别之前会进行练习。飞行模拟器在未来飞行员的目视和仪表飞行条件下的训练中起着至关重要的作用 关键词:航空危机管理、航空公司、飞行训练、飞行模拟器。
1.引言 有翅膀的鸟类和昆虫天生就具有良好的飞行性能[1-4] 。飞行器类型有固定翼、旋翼和扑翼。与固定翼和旋翼机飞行相比,仿生扑翼飞机具有独特的优势,如能原地或狭小场地停留、操纵性优异、悬停飞行性能好、飞行成本低等。飞机兼具升力、悬停、推动功能,扑翼系统[5] 。小型扑翼机器人因便携性、操作性、灵活性、隐蔽性好、制造成本低等特点,在军事和民用领域有着广泛的应用前景[6-7] 。正是由于其在各个领域具有很大的适用性,许多国家都将其视为重点研究对象[8] 。由加州理工学院和AeroVironment公司联合研制的Microbat是最早的电动微型扑翼飞机[9] 。第四架原型机的巡航时间为 22 分 45 秒。Microbat 的翼展只有 23 厘米,重量只有 14 克,扑翼频率约为 20Hz,可以携带一个微型相机。Mentor 由多伦多大学和斯坦福研究中心 (SRI) 合作生产,最大翼展为 15 厘米,重量为 50 克。它有四个机翼。机翼由电致伸缩聚合物人工肌肉 (EPAM) [9] 提供动力。德国公司 Festo 开发了仿生飞狐 [10] ,总质量为 580 克
自 2017 年以来,德国航空航天中心 (DLR) 一直在组织一年一度的概念飞机设计学生竞赛,名为 DLR 设计挑战赛。这项教育和培训计划旨在挑战下一代飞机设计师,其主题针对航空领域的当前研究问题。今年的挑战是关于开发空中消防系统,包括车辆和机队设计,重点强调操作驱动的设计方面。本文提出了一种下一代垂直起降消防飞机的设计,预计将于 2030 年投入使用,该飞机以四架为一组智能工作和互连。该设计赢得了 DLR 设计挑战赛 2022,基础工作涵盖初步设计,包括结构概念、空气动力学模拟、重量和平衡计算以及进水和部署概念。设计的飞机具有相当高的有效载荷比,具有垂直起飞和降落能力,同时具有高效的水平飞行性能和极具竞争力的成本基础。使用各种传感器和现代玻璃驾驶舱,结合飞行员的舒适性和不可或缺的安全因素,确保在各种天气条件和具有挑战性的火灾场景下 24 小时可操作性。由于其模块化设计,每架飞机都可以在消防淡季舒适地转换为客运或货运版本,或在任务期间提供货物和机组人员。
尽管已经做出了巨大努力来降低风险,但风险仍然存在于日常运营中,特别是在运营商与复杂系统交互时。然而,传统的风险识别策略是在问题发生后解决问题,这种策略是有限的。需要不断跟踪组织日常运营中当前关注的风险,以确保这个快速增长行业的安全。由于飞行数据监控 (FDM) 提供了日常飞行性能的全面可靠信息,因此它为当今公务航空运营商面临的许多问题和挑战提供了解决方案。快速访问记录器 (QAR) 技术长期以来被认为是全球航空公司的最佳实践,现在使 FDM 在小型飞机上变得实用。好处包括:安全 - 识别和拦截事故前兆。操作 - 生成汇总数据以支持轶事飞行操作反馈并改变操作环境或程序。维护 - 通过将汇总和单个飞机数据应用于发动机和机身维护成本。航空公司类别的 FDM 计划从最初的实验发展到今天的成熟计划,历时 45 年。商务航空有机会通过系统性和实验性的举措(例如 CASE FDM 项目)实现其自身的 FDM 成熟度发展。因此,我们希望您能加入我们,成为参与运营商。
在显示符号设计中,色彩处理一直被认为是一种改善操作员体验和性能的方法。彩色平视显示器 (HUD) 和头盔显示器 (HMD) 技术的最新发展强调了了解符号颜色编码与传统单色符号格式的人为因素考虑的必要性。在这个低保真桌面人机在环实验中,叠加符号集上的飞行符号颜色被编码为冗余提示,以指示专业和非专业飞行员在一系列模拟飞行操作中的飞行剖面的准确性。这项研究的主要发现是彩色编码飞行符号支持专业和非专业飞行员的手动飞行性能。值得注意的是,倾斜指示器和空速带的颜色编码分别最大限度地减少了转弯和高度变化操作期间的性能误差。彩色编码符号的可用性也高于单色符号。我们得出结论,用户更喜欢彩色编码的 HUD/HMD 符号系统,并且可能在低工作量手动飞行任务中提高性能。要更全面地了解性能和工作量的影响,需要未来的研究采用更高工作量的飞行任务,并检查颜色编码在更高保真度环境中的实用性。
对贵重气体,化学和成像(Davinci)任务的深度大气维纳斯调查旨在回答关于使用大气下降探针Zephyr的金星起源的长期问题。Zephyr将是第一个探测山地山脉表面高分辨率航拍照片的探测器,它降落在Alpha Regio高地地区,该地区具有最古老的金星表面。Zephyr的下降轨迹决定了Alpha Regio的触地得分,这对于Davinci任务至关重要,取决于金星的大气特性和风。不幸的是,先前任务中金星的大气数据很少。因此,必须考虑从过去的飞行数据中考虑各种大气模型和场景,以预测Zephyr的飞行性能,特别是降落椭圆。为此,这项工作比较了三种大气模型:金星全球参考大气模型(Venus-gram),金星气候数据库(VCD)和由拉尔夫·洛伦兹(Ralph Lorenz)开发的经验风模型用于Davinci轨迹模拟和建模。本文比较了这些大气模型的不同大气特性和风的平均值和变化。此外,这项工作结合了大气特性和金星克的风变化与基于洛伦兹的模型的风,具有更大的压力金星风色散,可以进行更保守的轨迹分析。此外,这项工作依赖于达平奇(Davinci)着陆椭圆的大小作为指标,以衡量轨迹分析将如何与金星大气的大气特性和风变化。
高级通用航空研究模拟器。这款固定式飞行模拟器专为研究应用而设计。它代表了 Piper Malibu/Matrix 级飞机(高性能、可伸缩起落架)。经过修改,它可以代替或与传统的圆形仪表一起提供可重新编程的电子飞行仪表,包括主飞行显示器、多功能显示器、平视显示器(插图)以及各种系统和/或导航显示器。它可以配置具有适当力负载的传统飞行控制装置或电传操纵侧臂性能控制系统。当采用玻璃座舱配置时,它代表了一种高性能、技术先进的飞机。它可以与其自己的 180 度窗外视觉系统(如图所示)一起使用,也可以与广角视觉系统一起使用。使用该设备的研究包括对飞行显示器(地形描绘合成视觉 PFD/HUD、补充地形显示器、NEXRAD 显示器、抬头和俯视飞行引导空中高速公路显示器、主姿态指示器和备用姿态指示器、附加或便携式导航显示器)的调查、飞行控制(常规和电传操纵性能控制)、故障期间的飞行员表现(自动驾驶仪、俯仰配平、ADI 部分面板故障、异常姿态恢复)和飞行员决策(使用天气显示器和/或信息来避免恶劣天气)的调查。数据收集功能包括飞行性能、视频和音频数据的数字捕获。
先进通用航空研究模拟器。这种固定式飞行模拟器专为研究应用而设计。它代表了 Piper Malibu/Matrix 级飞机(高性能、可收放起落架)。经过修改,它可以显示可重新编程的电子飞行仪表,代替或与传统的圆形表盘仪表一起使用,包括主飞行显示器、多功能显示器、平视显示器(插图)和各种系统和/或导航显示器。它可以配置具有适当力负荷的传统飞行控制系统或电传操纵侧臂性能控制系统。当采用玻璃座舱配置时,它代表了一种高性能、技术先进的飞机。它可以与其自己的 180 度窗外视觉系统(如图所示)一起使用,也可以与广角视觉系统一起使用。使用该设备的研究包括对飞行显示器(地形描绘合成视觉 PFD/HUD、辅助地形显示器、NEXRAD 显示器、抬头和俯视飞行引导空中高速公路显示器、主姿态指示器和备用姿态指示器、附加或便携式导航显示器)的调查、飞行控制(常规和电传性能控制)、故障期间的飞行员表现(自动驾驶仪、俯仰配平、ADI 故障导致部分面板、从异常姿态中恢复)和飞行员决策(使用天气显示器和/或信息来避免恶劣天气)的调查。数据收集功能包括飞行性能、视频和音频数据的数字捕获。
宇航服设计。迄今为止,宇航服贴合度与操作性能之间的关系尚未量化。这项工作研究了宇航服手套贴合度对灵巧任务和模拟月球着陆器手动控制任务(具有心理工作量成分)的表现的影响。通过这些任务,评估了静态手套贴合度增加与灵巧任务和认知任务表现下降相关的假设。参与者(n = 9)穿着类似于猎户座乘员生存系统的原型宇航服手套,在手套箱真空室(4.3 psid)中完成任务。受试者在尺寸方案中的规定贴合度是使用他们的人体测量学确定的。受试者在加压和不加压状态下戴着比规定贴合度小一号的手套、规定贴合度尺寸和比规定贴合度大一号的手套执行任务。为了评估一般灵活性,受试者完成了钉板任务,这需要在板上的位置之间移动和旋转钉子。灵活性也通过功能性工具任务进行测量,其中受试者将舱外活动 (EVA) 系绳钩连接到按照 NASA 规范设计的固定装置上并断开连接。对于这两项灵活性任务,记录了完成时间。Draper 实时性能指标工作站月球登陆模拟器用于评估飞行性能和心理工作量(通过次要任务响应时间测量)。没有一致的迹象
军用飞机需要越来越多的动力。气动和液压系统正在被电气设备取代,飞机上引入了新的耗电设备。增加的功率提取给飞机喷气发动机带来了新的挑战,无论是在可操作性方面还是在发动机性能方面。本论文描述了传统低涵道比混流涡扇发动机的发动机性能如何受到高压轴、低压轴或两者组合的功率提取的影响。查尔姆斯公司内部工具开发了一种双转子低涵道比混流涡扇发动机,用于评估飞行包线不同部分的发动机性能。为了评估飞机/发动机相互作用对飞行性能的影响,还开发了一种飞机性能工具。当从 HP 或 LP 轴提取功率时,需要增加涡轮进气温度。如果从高压轴提取功率,则温度升高幅度更大,从而增加了比推力和比油耗。当发动机接近或处于最大涡轮入口温度极限时,无论是从高压轴还是低压轴提取功率,功率提取都会对发动机性能产生不利影响,但如果从高压轴提取功率,推力降低将更为显著。当发动机接近或处于最大总压比极限时,如果从发动机可操作性角度来看所需的温度升高是可以接受的,则高压轴功率提取导致的推力降低比低压轴功率提取的情况更为温和。关键词:战斗机性能、发动机性能、低涵道比、混流、涡扇发动机、功率提取