● 摘要
气象条件严重影响飞机的飞行安全，恶劣气象条件下曾发生了大量的飞行安全事故，研究气象条件对飞机飞行安全性的量化影响具有重要意义。引入了飞机飞行动力学方程及驾驶员的操纵模型，建立了“飞机-驾驶员”闭环飞行仿真模型，引入了飞机飞行安全性量化评估理论以及表征方法。研究了风、降雨和积冰对飞机飞行特性的影响，并研究了降雨和风、积冰和风同时存在时飞机的飞行特性。在“飞机-驾驶员”闭环飞行仿真模型的基础上，建立了“飞机-驾驶员-气象条件”闭环飞行仿真模型。对飞机在这些气象条件下的飞行进行了仿真研究，并对飞行安全性进行了量化分析。研究结果表明：风会改变飞机的气动角和空速，导致飞机的飞行轨迹发生变化，使得飞机可能发生飞行失速或意外撞地，威胁飞机的飞行安全。降雨时飞机的升力系数及升力线斜率减小，飞机的纵向飞行品质变差，平衡迎角增大，失速迎角余量减小，不利于飞机的安全飞行；当降雨过程中伴随有风时，风会改变飞机的迎角，致使飞机更容易发生飞行失速而危及飞机的飞行安全，降雨时飞机的抗风能力降低。结冰后，飞机的升力系数减小阻力系数增加，气动导数发生变化，飞机的纵向及横航向飞行品质变差，严重积冰可能会导致飞机的飞行品质等级下降；积冰飞机的平衡迎角增加，对飞机的飞行安全有不利影响；遭遇风扰后，积冰飞机更容易发生飞行失速而危及飞行安全。