本文關(guān)鍵詞：面向降低機場噪聲影響的飛行程序優(yōu)化研究

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【摘要】：機場噪聲問題正成為我國全面建成綠色的現(xiàn)代化民用航空體系的障礙之一。民航發(fā)展必須以節(jié)能減排、保護環(huán)境為己任,然而人口密集區(qū)域的機場噪聲情況正變得越來越嚴(yán)峻,人們的投訴日益增多,嚴(yán)重限制了民航業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。在我國由民航大國向民航強國轉(zhuǎn)變過程中,航空運輸量將進一步增長,機場噪聲問題必然成為我國民航事業(yè)發(fā)展中不可回避的問題。為解決機場噪聲這個復(fù)雜問題,研究基于飛行程序優(yōu)化的機場噪聲控制策略是一項具有重要意義的工作。由于飛行程序僅由有限的幾個關(guān)鍵航路點表示,無法實現(xiàn)飛行程序噪聲的評估與計算,論文首先研究了飛行程序的軌跡表示模型。在實施飛行程序的過程中,積累了大量的歷史航跡,而這些航跡中隱含著非常重要的信息,將這些信息從原始數(shù)據(jù)集中挖掘出來并建立基于航跡聚類的飛行程序軌跡表示模型。采用直線航段與曲線航段組合的形式表示飛行程序的軌跡,為飛行程序噪聲的量化分析與優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。為有效降低機場噪聲影響,分析不同航班執(zhí)行同一飛行程序產(chǎn)生的航跡以及相應(yīng)的噪聲監(jiān)測數(shù)據(jù),提出噪聲最優(yōu)航跡的概念。以噪聲最優(yōu)航跡為指導(dǎo)優(yōu)化飛行程序,使航班執(zhí)行優(yōu)化后的飛行程序能避免飛過人口稠密區(qū),從而降低機場噪聲影響。以首都機場為例進行實驗驗證,將優(yōu)化后的飛行程序?qū)刖C合噪聲計算模型Integrated Noise Model(INM)中,計算噪聲敏感區(qū)的噪聲值以及不同噪聲區(qū)間內(nèi)的人口和面積,并繪制噪聲等值線圖。實驗表明,所提出的基于噪聲最優(yōu)航跡的飛行程序優(yōu)化方法具有可行性,能有效降低機場噪聲影響。為滿足航班進離場時降低機場噪聲影響和控制飛行成本的需要,進行了飛行程序的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計模型研究。綜合飛行動力學(xué)和運動學(xué),提出了使用狀態(tài)向量和控制向量準(zhǔn)確表示飛行程序的數(shù)學(xué)方法�；谀：碚摻w行程序噪聲影響、飛行成本以及導(dǎo)航約束的滿意度函數(shù),并通過改進的模擬退火算法實現(xiàn)模型求解。仿真實驗表明,該方法可以降低噪聲影響,但是在繞飛噪聲敏感區(qū)的前提下,降噪和控制飛行成本的目標(biāo)不能同時滿足最優(yōu),因此優(yōu)化結(jié)果需要在降噪和控制飛行成本之間進行均衡考慮。
【關(guān)鍵詞】：機場噪聲 減噪飛行程序 航跡聚類 飛行程序噪聲評估 噪聲最優(yōu)航跡
【學(xué)位授予單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V35
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 課題研究背景與意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.1 國外減噪飛行程序研究現(xiàn)狀13
• 1.2.2 國內(nèi)減噪飛行程序研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文主要工作14-15
• 1.4 章節(jié)安排15-16
• 第二章 相關(guān)基礎(chǔ)知識16-30
• 2.1 機場噪聲知識16-21
• 2.1.1 機場噪聲的危害16-17
• 2.1.2 機場噪聲控制措施17-19
• 2.1.3 機場噪聲評價指標(biāo)19-21
• 2.2 飛行程序相關(guān)知識21-25
• 2.2.1 飛行程序的航段類型21-22
• 2.2.2 飛行程序的編碼與存儲22-25
• 2.2.3 飛行程序與機場噪聲25
• 2.3 減噪飛行程序25-29
• 2.3.1 噪聲優(yōu)先跑道和優(yōu)先航線26
• 2.3.2 減噪飛行程序?qū)嵗?/span>26-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 基于航跡聚類的飛行程序軌跡表示模型30-44
• 3.1 基于CURE算法的航跡聚類模型30-36
• 3.1.1 航跡數(shù)據(jù)的特征分析30-31
• 3.1.2 基于航跡間面積加權(quán)的航跡相似性度量方法31-34
• 3.1.3 聚類及CURE算法基本思想34
• 3.1.4 CURE算法在航跡聚類中的應(yīng)用34-36
• 3.2 終端區(qū)飛行程序的軌跡確定36-37
• 3.3 航跡矢量化方法研究37-39
• 3.3.1 最小二乘法擬合直線段航跡37-38
• 3.3.2 幾何分析法擬合曲線段航跡38-39
• 3.4 實驗設(shè)計及結(jié)果分析39-43
• 3.4.1 二維航跡聚類結(jié)果分析39-41
• 3.4.2 飛行程序軌跡的確定41-42
• 3.4.3 飛行程序軌跡的矢量化表示42-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第四章 面向降低機場噪聲影響的飛行程序優(yōu)化44-67
• 4.1 飛行程序噪聲評估模型44-50
• 4.1.1 飛行程序航跡信息分析44-47
• 4.1.2 單航跡噪聲計算模型47-48
• 4.1.3 基于單航跡噪聲加權(quán)的飛行程序噪聲評估模型48-50
• 4.2 基于噪聲最優(yōu)航跡的飛行程序優(yōu)化50-55
• 4.2.1 機場周邊噪聲敏感點人口分布50-51
• 4.2.2 同一飛行程序的運行航跡產(chǎn)生的機場噪聲水平分析51-52
• 4.2.3 噪聲最優(yōu)航跡的定義52-53
• 4.2.4 基于噪聲最優(yōu)航跡的飛行程序優(yōu)化方法研究53-55
• 4.3 基于模擬退火算法的飛行程序優(yōu)化55-61
• 4.3.1 多目標(biāo)模型55-57
• 4.3.2 飛行程序軌跡建模57-58
• 4.3.3 多目標(biāo)模糊滿意度分析58-59
• 4.3.4 基于模擬退火的飛行程序優(yōu)化算法實現(xiàn)59-61
• 4.4 實驗設(shè)計及結(jié)果分析61-66
• 4.4.1 實驗數(shù)據(jù)61-62
• 4.4.2 實驗結(jié)果及分析62-66
• 4.5 本章小結(jié)66-67
• 第五章 總結(jié)與展望67-69
• 5.1 總結(jié)67-68
• 5.2 展望68-69
• 參考文獻69-74
• 致謝74-75
• 作者簡介75

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本文編號：644664