机场场面绿色滑行轨迹优化研究

摘要

随着中国航空运输业的蓬勃发展,各地机场航班量持续增加,航空器在机场场面的滑行调度过程日益复杂,滑行过程中的尾气排放对周边环境的污染问题也日益突出,严重影响机场的运行效率. 首先,本文根据航空器的运动特性和滑行作用力,建立了基于航空器滑行时间与油耗的滑行路径模型.针对航空器的单条固定滑行线路,从滑行速度优化的角度剖析了航空器滑行时间与油耗的具体关联,采用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)分析了关于滑行时间与油耗的帕累托前沿,由此提出了基于滑行时间与油耗的滑行策略.然后,在速度优化的基础上引入了滑行线路的优化.通过主动路径机制为航空器生成多条的滑行线路,再对所有线路分配优化后的滑行速度.针对调度过程中时间油耗的取舍问题,在优化模型中引入滑行成本,建立航空器滑行成本优化模型.采用k-最短路径算法进行仿真,结果验证该策略能有效降低滑行时间与油耗量,减少滑行成本.最后,针对航空器滑行时的尾气排放问题,对航空器的尾气排放量进行优化.综合分析滑行推力与燃油流率对尾气排放指数的影响,将尾气排放量引入航空器滑行路径优化模型并提出了基于尾气排放量最优的滑行策略.通过仿真实验,实验结果表明所提滑行策略可以同时降低航空器滑行时间,滑行油耗与尾气排放量,实现绿色环保的场面滑行调度. 本文的展望总结了研究过程中的不足之处,并阐述了未来进一步的研究方向,对提高场面滑行调度的运行效率有一定意义.

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