题目：民航飞机低空风切变安全分析及模拟训练研究

低空风切变严重影响飞行安全，研究风切变现象、探测识别方法和对飞机性能的影响非常重要。总结分析低空风切变事故和事故征候，研究现代民航运输机风切变探测、告警和处置程序，设计和改进飞行模拟器风切变模型和飞行员训练科目，探索试验先进有效的训练方法有助于减少风切变事故，对民航飞行安全起到积极作用。
本文从应用研究角度，以低空风切变探测、识别、改出策略和飞行员风切变科目训练为主线，研究了风切变对飞行的影响和地基与机载风切变探测系统的效果，结合民航飞行实际，提出基于现代民航运输机电子飞行仪表系统（EFIS）的AAFVW风切变识别准则。针对遭遇低空风切变的不同情景提出基于最大越障能力准则的改出策略和基于最小离地速度原理的改出策略。并以电传侧杆操纵飞机A320为例，针对遭遇低空风切变的四种情景设计15个风切变训练验证科目，利用全动飞行模拟器和仪表飞行训练器进行风切变训练科目和改出策略试验研究。本文主要研究以下几个方面：
（1）现代民航运输机风切变探测与识别技术
在分析风切变产生原因和不同地区和机场风切变特点基础上，研究风切变对飞行性能的影响。结合某低空风切变事故征候中记录器的数据和飞机失控评价包线进行分析。结合现代风切变探测技术研究地基和机载风切变探测效果。结合现代电子飞行仪表系统、飞行技术和经验，提出基于EFIS仪表的AAFVW风切变判别准则，使风切变识别更加准确、及时，有利于飞行员修正飞行参数或改出风切变。
（2）现代民航运输机风切变应对策略研究
优化风切变应对策略模型，从回避、预处置、改出等方面进行全面分析。预处置策略在考虑推力、跑道、襟翼、速度、自动飞行和指引设备等影响基础上，提出使用最大起飞推力以缩短起飞滑跑距离，降低冲出跑道的风险，增加改出时高度余量和加速能力；增加抬轮速度以提高飞机抵抗风切变的能力；增大进近速度以提高风切变改出过程中爬升性能，降低失速风险。针对决断速度后抬轮速度前遭遇风切变提出基于最小离地速度原理的改出策略，针对具有最大迎角保护的情况提出基于最大越障能力的改出策略。分析了电传飞机飞行包线保护功能对风切变改出策略的影响，提出了电传飞机在不失速前提下逐渐带杆到极限位置的紧急改出策略。同时研究了不同风切变告警的处置策略。
（3）飞行模拟器风切变训练科目优化设计研究
在分析FAA提出的风切变模型和某风切变事故征候的基础上，设计了近似该事故征候遭遇的无锡微下击暴流模型。为使模拟器风切变训练更加真实有效，针对决断速度后抬轮速度前、抬轮、初始爬升和进近四种遭遇风切变情景，设计十五个实验模块，并详细规划每个模块的训练机场跑道、天气以及飞机重量、构型等具体条件。优化模拟器风切变训练科目，补充设计决断速度后抬轮速度前遭遇风切变的科目，分析了低于抬轮速度抬轮的安全性和最迟距跑道末端2000英尺（600米）抬轮的必要性，使训练更加完整、科学。其科目采用基于最小的离地速度原理的改出策略有助于预防起飞风切变时冲出跑道的事故。
（4）基于飞行模拟器的风切变训练验证
分析飞行员现有风切变训练内容，并从威胁差错管理角度研究实际飞行中如何更好的应对可能存在的风切变威胁。针对决断速度后抬轮速度前、抬轮后、初始爬升、进近四种遭遇风切变情景设计的十五个实验模块进行了改出策略的验证。验证了基于最小离地速度原理的操纵策略的有效性。对基于最大越障能力的操纵策略，验证了电传飞机在空中模式，最大迎角保护工作时，可以带杆到极限位置，以达到最大越障能力。同时验证了不同起飞构型、不同机场和不同试验设备情况下改出策略的有效性可重复性。