[发明专利]采用滚动预测的飞机表面积冰短时预报系统及预报方法无效

专利信息
申请号: 201210201668.3 申请日: 2012-06-19
公开(公告)号: CN102706389A 公开(公告)日: 2012-10-03
发明(设计)人: 王立文;许丹丹;陈斌;于之靖 申请(专利权)人: 中国民航大学
主分类号: G01D21/00 分类号: G01D21/00
代理公司: 天津才智专利商标代理有限公司 12108 代理人: 庞学欣
地址: 300300 天*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 采用 滚动 预测 飞机 表面 积冰 预报 系统 方法
【说明书】:

技术领域

发明属于民航机场设施技术领域,特别是涉及一种采用滚动预测的飞机表面积冰短时预报系统及预报方法。

背景技术

航班的安全、准时运行与气象条件密切相关。积冰是影响航班正常运行的重要气象条件之一。飞机表面积冰不仅破坏了飞机绕流流场,使起飞过程中的升阻力、失速迎角等发生变化,严重的积冰还可导致飞行事故的发生。2004年包头“11.21”空难就是由起飞前机翼表面结霜造成的。在积冰气象条件下,飞机必须在除冰作业后才能起飞。除冰过程涉及到飞机表面积冰检测和除冰液用量问题。而目前飞机表面积冰检测的主要手段是目测,采用目测评估机翼表面积冰情况,其准确率和效率不高,并且不能准确地给出积冰量和积冰分布。而积冰时候检测则会降低积冰事件处理效率,导致航班的延误。在未知积冰类型以及其分布的情况下对飞机表面进行除冰会造成飞机除冰资源的浪费,从而导致对机场环境的污染。因此飞机表面积冰的短时预报对飞机的飞行安全、资源的优化利用、飞机防除冰等具有重要意义。

飞机表面积冰预报是一个包含气象学、流体力学、空气动力学、热力学以及计算流体力学等多学科的复杂问题。由于飞机表面边界条件复杂,影响因素很多,因此积冰是一个非线性的复杂物理过程。气象预报中1~6小时的短时预报仅能给出积冰事件发生与否的概率,而不能准确地给出积冰量和分布。目前,国内外学者应用数值计算方法对飞机在飞行状态时的积冰进行了研究,并且已经开发出积冰预测软件,如NASA的LEWICE软件、加拿大的FENSAP-ICE软件、中国空气动力研究与发展中心开发的IRC软件等。但是,积冰的数值计算方法主要考虑的是大气中过冷水滴的冻结,而水蒸汽凝固现象却并未见考虑,如夜间的积霜现象。因此,到目前为止地面飞机表面积冰短时预报的系统及方法并未见报道。

发明内容

为了解决上述问题,本发明的目的在于提供一种信息准确且实用性强的采用滚动预测的飞机表面积冰短时预报系统。

本发明的另一个目的在于提供一种上述采用滚动预测的飞机表面积冰短时预报系统的预报方法。

为了达到上述目的,本发明提供的采用滚动预测的飞机表面积冰短时预报系统包括模拟飞机机翼、传感器系统、数据采集系统和计算机系统;所述的模拟飞机机翼设置在地面上飞机表面积冰监测现场;传感器系统包括多个积冰传感器、温湿度传感器、风速风向传感器、多个表面温度传感器、压力传感器和降水传感器,其中多个积冰传感器和多个表面温度传感器相隔距离安装在模拟飞机机翼的表面,温湿度传感器、风速风向传感器、压力传感器和降水传感器安装在飞机表面积冰监测现场,并且上述传感器均通过数据采集系统与计算机系统相连。

所述的模拟飞机机翼共有四个机翼,分别代表不同的典型风向情况下的积冰情况。

所述的多个积冰传感器分别安装在模拟飞机机翼的前缘、上下表面以及后缘部位,并以其安装点作为积冰预测点。

所述的数据采集系统包括输入接口电路和数据采集器,其中,输入接口电路的多个输入端分别与传感器系统之中的传感器相连接,输出端与数据采集器相连接,其用于接收传感器系统所采集的现场信号;数据采集器与计算机系统相连接,用于将上述数据采集器采集到的模拟信号转换成数字信号,然后传送给计算机系统。

所述的输入接口采用PCLD-880输入端子,数据采集器采用PCL-812PG数据采集卡;计算机系统采用工业用计算机,其包括数据库、数据处理计算机和信息发布平台。

本发明提供的采用滚动预测的地面飞机积冰短时预报系统的预报方法包括按顺序进行的下列步骤:

步骤1)准备阶段:在地面上飞机监测现场设置模拟飞机机翼,并且在模拟飞机机翼上需要预测积冰的表面安装多个积冰传感器和多个温度传感器,同时在飞机监测现场安装一个温湿度传感器、风速风向传感器、压力传感器和降水传感器;

步骤2)数据采集阶段:传感器系统利用其上的积冰传感器、温湿度传感器、风速风向传感器、表面温度传感器、压力传感器和降水传感器分别实时采集飞机表面冰层的厚度、飞机监测现场的温度、大气湿度、风速风向、大气压力、降水量和飞机表面温度,然后将采集到的信号首先传输给数据采集系统中的输入接口电路,以进行滤波与电压/电流转换,然后再通过数据采集器转换成数字信号并传输给计算机系统;

步骤3)数据处理阶段:计算机系统对传感器系统所采集的现场数据进行预处理,以提取出结冰天气环境下飞机监测现场的特征信息;

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