题目：恶劣气象条件下的民机飞行安全性研究

恶劣气象条件是引发飞行事故的主要因素之一，显著影响民用飞机飞行的常见恶劣天气有强降雨、积冰、风和大气紊流等，本文依据典型气象条件的一般统计特征建立了强降雨、积冰、风和大气紊流对飞机飞行动力学特性影响的工程化计算模型，初步建立了“驾驶员－飞机－环境”系统的数学模型，利用Matlab软件的Simulink和m函数混合编程初步开发得到了飞行安全性虚拟分析测试评估系统(VATES)，提出了飞行安全性谱分析技术，研究了气象条件对飞机飞行动力学特性和飞行安全性的影响。强降雨对飞机飞行的影响主要是雨滴冲击引起的飞机动量损失。强降雨条件下飞机表面会形成水膜波纹和撞击凹坑，飞机阻力系数显著增加，最大升力系数和失速迎角减小。降雨对飞机操稳特性的影响较小，单独的降雨一般不会影响飞机的正常操纵。提出了一种根据气象条件、飞机特征、飞行条件预测积冰增长过程及其对飞机气动特性影响的方法。利用Messinger热力学平衡分析法对积冰增长过程进行了数学描述，采用逐步线性回归方法建立了结冰过程中飞机的气动模型。不同的积冰强度和积冰部位对飞机纵向操稳特性影响的程度不同。尾翼积冰比机翼积冰对飞机的纵向静稳定性和升降舵操纵效率影响更大。中度以上积冰时飞机的航迹变化和空速损失显著，严重积冰时飞机的操稳特性剧烈下降，危及飞行安全。研究并完善了典型的风剖面模型、大气紊流模型及相应的时域仿真算法。水平风、离散突风易于通过操纵恢复，一般不会对飞行安全构成危险；低空风切变和微下击暴流严重影响飞机的飞行动态特性，人工驾驶操纵恢复难度大，危及飞行安全；大气紊流使飞机产生紊流颠簸，影响飞机乘坐品质。初步开展了复杂气象条件下的民机飞行安全性量化研究，使用小扰动分析方法可以有效地研究飞机的本体特性，基于VATES系统的计算飞行仿真能够更好地进行飞行安全性分析。强降雨条件下的飞机遭遇风切变可能引发致命的飞行事故，结冰飞机遭遇显著的大气扰动后极易失速。飞行安全谱分析方法是一种评估飞行安全性等级的方法，飞行安全谱具有直观的显示效果，便于将安全性研究工作系统化，但其一般需要飞机的飞行数据和完整的飞机参数定义。