[发明专利]灭火飞机地面灭火剂分布快速预测方法及系统

说明书

本申请涉及一种灭火飞机地面灭火剂分布快速预测方法及系统，方法包括：获取灭火飞机的实际相关工况参数，并利用预先构建的灭火飞机地面灭火剂分布半物理模型，预测任一时刻的实际地面灭火剂分布，基于目标时长内每一时刻的实际地面灭火剂分布，动态生成目标时长内的地面灭火剂分布的可视化图像。由此，解决了单架次灭火飞机投放效能难以精细预测的关键问题，该方法相比于全尺寸灭火飞机投放实验方法，具有成本低、速度快、且精度高等优势，可为航空消防灭火任务规划提供技术支持。

技术领域

本申请涉及航空灭火技术领域，特别涉及一种灭火飞机地面灭火剂分布快速预测方法及系统。

背景技术

灭火飞机具有地形受限度低、运载容量大、机动性强、安全性高等优势，因此，逐渐发展为森林火灾扑救的重要工具。对于灭火飞机而言，灭火能力与投放作业时的地面灭火剂分布密切相关。然而，灭火飞机在作业过程中，灭火剂通过自重或者在加压的作用下离开水箱，灭火剂在重力、空气作用力、表面张力、分子内聚力以及惯性力等多种作用力的综合作用下，先后经历射流、轮廓变形、边界失稳、液体破裂和液体雾化等一系列物理过程后落到地面形成灭火剂分布。这一复杂的物理过程很难用准确的方法进行预测和描述。因此，关于灭火飞机地面灭火剂分布预测方法的研究尚未见诸文献。

当前灭火飞机投放灭火剂地面分布情况通常通过灭火飞机实尺寸投放实验的方式进行测量，例如中国飞行试验研究院公开的一种灭火飞机投放试验地面附着密度测量方法阐明了灭火飞机投放实验过程中地面液体的收集方法。由已发表的相关实验研究成果可知，灭火飞机投放灭火剂地面分布情况可能与工况参数(包括：投放流量、投放总量、飞行速度、飞行高度、灭火剂性质等)、环境条件(包括：环境风速、温度等)等因素有关。然而，全尺寸灭火飞机投放实验成本极高，对环境条件要求极为苛刻，耗时较长，难以根据实际情况快速给出相关建议。

因此，亟需一种基于物理模型的灭火飞机地面灭火剂分布预测方法，以实现实际工况条件下单架次灭火飞机投放效能的快速预测，为航空消防灭火任务规划提供技术支持。

发明内容

本申请提供一种灭火飞机地面灭火剂分布快速预测方法及系统，以解决单架次灭火飞机投放效能难以精细预测的关键问题。

本申请第一方面实施例提供一种灭火飞机地面灭火剂分布快速预测方法，包括以下步骤：

获取灭火飞机的实际相关工况参数；

基于所述实际相关工况参数，利用预先构建的灭火飞机地面灭火剂分布半物理模型，预测任一时刻的实际地面灭火剂分布；

基于目标时长内每一时刻的实际地面灭火剂分布，动态生成所述目标时长内的完整地面灭火剂分布的可视化图像。

根据本申请的一个实施例，所述相关工况参数包括投放流量、投放总量、飞行速度、飞行高度、灭火剂性质和环境参数中的至少一项。

根据本申请的一个实施例，所述基于所述实际相关工况参数，利用预先构建的灭火飞机地面灭火剂分布半物理模型，预测任一时刻的实际地面灭火剂分布，包括：

确定所述灭火飞机在所述任一时刻时的实际空间位置；

基于所述实际空间位置，获取所述灭火飞机的灭火剂落至地面时沿飞行方向的实际坐标和落至地面时沿垂直于飞行方向分布的中心点坐标；

根据所述实际坐标和所述中心点坐标确定所述灭火飞机在所述任一时刻时流出的灭火剂在地面形成的灭火剂分布。

根据本申请的一个实施例，所述灭火剂分布的表达式为：