孫淑光，戴　博，張　鵬
中國民航大學智能信號與圖像處理天津市重點實驗室，天津

中國民航大學工程訓練中心，天津　

摘　　　要：利用飛行參數及大氣信息，進行飛機垂直軌跡優化，減少燃油消耗，降低飛行成本是商用航空的目標。深入分析相關參數對飛機飛行成本的影響，對垂直軌跡優化計算進行了理論分析和研究。采用能態近似法，推導并給出性能優化的計算方法；通過分析成本指數，確定以較低成本為指標的性能優化方程；利用成本指數計算較低成本下的優化巡航速度，生成優化軌跡，給出仿真結果并分析了重量、成本指數等參數的變化對軌跡優化的影響。結果表明，本方法實現簡便，效果良好，可以實現實時軌跡優化。

關　鍵　詞：成本指數；能態近似法；性能優化

１　引　言
上世紀７０年代以來的世界性能源危機使得航空燃油的價格不斷上漲，燃油消耗已成為飛行成本的主要組成部分。因此，在保障安全的前提下，進行飛機性能和飛行軌跡的優化，減少燃油消耗，降低飛行成本，是民航飛機的目標。飛行性能和軌跡優化較早使用檢索法，可以實現對某一飛行點的靜態優化；后來使用迭代法，通過對飛行狀態參數的迭代尋優來實現局部動態優化，但這些點優化和段優化只能實現局部優化，連續性較差；隨著現代控制理論的發展，又出現了動態變分法，利用變分原理和優化技術來實現某一飛行域或飛行剖面的優化。近些年的研究［１�玻常�，則集中于能量狀態法。能量狀態法能夠對飛行全剖面進行整體優化，且能量狀態法是動態優化方法，將多參量的變化問題簡化為動能和勢能的瞬時變化問題，實時性較強，彌補了檢索法靜態優化以及迭代法多參數優化的不足。本文分析影響飛行成本的因素，利用能量狀態法對飛機垂直飛行軌跡進行優化，綜合考慮燃油成本和時間成本，運動模型采用飛機質點運動能量狀態方程，其簡化飛機運動方程，將狀態變量降為兩階，減少了優化計算量，提高了算法實時性。

登錄網站后可下載文件