计算飞机在障碍物和风的存在下的滑行范围及最小返回飞行高度

在完全失去推力的情况下，飞行员必须识别可到达的着陆点并随后执行紧急着陆。为此，他们必须估计地面可安全到达的区域。我们称此为滑行可达区域（GRR）。为计算GRR，我们采用 optimal control 编制，以最小化高度损失的方式到达空间中的某一点。采用简化的飞机动力学模型，其中忽略了转弯的影响。所得方程在网格上离散化并进行数值求解。我们开发的计算GRR的算法足够快，能够在飞行期间实时运行，能够考虑地面障碍物和风力，并且对于GRR中的每个点，都会输出以最小高度损失到达其路径。一个相关问题是估计飞机在存在障碍物的情况下滑行至某座机场所需的最小高度。这一信息使飞行员能够规划始终保持机场在滑行距离内的航线。我们使用相同的飞机动力学模型建立 optimal control 编制来形式化此问题。所得方程通过第二个算法求解，该算法输出最小重新进入高度以及从任意位置到达机场的路径，同时避免障碍物。我们所开发的算法基于有序上升方法（Ordered Upwind Method）和快速广播方法（Fast Marching Method）。