固定翼飞机在推力丧失紧急情况下的飞行轨迹规划
摘要
推力丧失紧急情况——例如由鸟击/无人机撞击或燃油耗尽引起——产生了对动态数据驱动飞行轨迹规划的需求，以建议飞行员或控制无人机。虽然到附近机场的总推力丧失轨迹可以针对 3D 飞行计划中的所有初始点预先计算，但为了提高准确性，必须考虑部分动力和飞机表面损伤等动态方面。在本文中，我们提出了一种新的动态数据驱动航电软件（DDDAS）方法，该方法在飞行中更新受损飞机性能模型，进而用于生成到安全着陆点的可行飞行轨迹。我们的受损飞机模型以干净飞机构型的最佳滑翔空速直线飞行下的基准滑翔比为基础进行参数化。该模型预测用于飞行轨迹生成的纯几何准则，即不同坡度角和阻力构型下的滑翔比和转弯半径。给定实际飞机性能数据，我们动态推断基准滑翔比以更新受损飞机模型。因此，我们的新飞行轨迹生成算法通过考虑这些由数据驱动的几何准则，可以显著改进先前基于 Dubins 的轨迹生成工作。我们进一步引入轨迹效用函数以对轨迹的安全性进行排序。作为一个用例，我们考虑 2009 年 1 月美国航空 1549 号班机哈德逊河迫降，使用飞行模拟器来评估我们的轨迹并获取传感器数据。在此案例中，17.25:1 的基准滑翔比使我们能够在鸟击后长达 28 秒生成轨迹，而 19:1 的基准滑翔比使我们能够在鸟击后长达 36 秒生成轨迹。DDDAS 可以显著提高生成飞行轨迹的准确性，从而为紧急情况下飞行员提供更好的决策支持系统。
引用
@article{arxiv.1711.00716,
title = {Flight Trajectory Planning for Fixed-Wing Aircraft in Loss of Thrust Emergencies},
author = {Saswata Paul and Frederick Hole and Alexandra Zytek and Carlos A. Varela},
journal= {arXiv preprint arXiv:1711.00716},
year = {2017}
}
备注
This work was accepted as a full paper and presented in the Second International Conference on InfoSymbiotics / DDDAS (Dynamic Data Driven Applications Systems) held at MIT, Cambridge, Massachusetts in August, 2017