本發(fā)明涉及積冰風(fēng)險(xiǎn)的評估，尤其涉及一種基于評分等級法的飛機(jī)飛行積冰危險(xiǎn)程度評估方法。

背景技術(shù)：

1、飛機(jī)積冰過程及當(dāng)飛行過程中穿過云層時(shí)，云層中的過冷水滴在其表面凝結(jié)或水汽凝華聚集成冰的過程，這種過程會嚴(yán)重影響飛機(jī)的飛行安全，可能會降低飛機(jī)的穩(wěn)定性和操縱性，并導(dǎo)致導(dǎo)航儀表和無線電通信設(shè)備失靈。因飛機(jī)結(jié)冰造成多起飛行事故，造成巨大的損失。

2、造成飛機(jī)積冰的主要條件包括飛機(jī)飛行的時(shí)候的外部氣溫、云中過冷水滴的含量以及大小。由于造成飛機(jī)積冰的因素多切復(fù)雜，當(dāng)飛機(jī)穿過云層時(shí)，目前還沒有很好的方法去實(shí)時(shí)監(jiān)測飛機(jī)飛行過程中是否會形成積冰。另外我國對于飛機(jī)積冰條件的探測以及飛行數(shù)據(jù)的分析還不夠成熟。因此，需要針對飛機(jī)過程中的條件進(jìn)行積冰風(fēng)險(xiǎn)評估并要大量的對我國飛機(jī)飛行過程中的數(shù)據(jù)分析從而完善我國飛機(jī)飛行積冰的實(shí)時(shí)監(jiān)測以及理解,因此需要一種基于評分等級法的飛機(jī)飛行積冰危險(xiǎn)程度評估方法及其應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是要提供基于一種基于評分等級法的飛機(jī)飛行積冰危險(xiǎn)程度評估方法。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是按照以下技術(shù)方案實(shí)施的：

3、本發(fā)明第一方面提供了一種基于評分等級法的飛機(jī)飛行積冰危險(xiǎn)程度評估方法，包括以下步驟：

4、a基于飛行探測歷史數(shù)據(jù)參數(shù)讀取參數(shù)，所述參數(shù)包括溫度、真空速、云中粒子有效直徑、液水含量因子、水滴中值體積直徑以及對應(yīng)所述參數(shù)的時(shí)間段；

5、b通過三次擬合法，構(gòu)建水滴收集率與水滴中值體積直徑的函數(shù)關(guān)系，并計(jì)算出水滴收集率；

6、c基于不同結(jié)冰強(qiáng)度下的液水含量的計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式，利用所述真空速，對選取時(shí)間段的不同積冰強(qiáng)度的液水含量進(jìn)行計(jì)算，得到不同積冰強(qiáng)度的液水含量積分閾值；

7、d通過溫度和云粒子有效直徑的積分閾值與液水含量積分閾值構(gòu)成閾值庫并構(gòu)建總積分閾值庫；

8、e根據(jù)讀取的溫度、云粒子有效直徑和液水含量數(shù)據(jù)，并將上述數(shù)據(jù)與同時(shí)刻閾值庫相匹配，輸出對應(yīng)的積冰危險(xiǎn)程度評分結(jié)果并計(jì)算出總評分，輸出評估結(jié)果。

9、進(jìn)一步地，在步驟b中對所述水滴收集率與水滴中值體積通過三次擬合求得函數(shù)關(guān)系的方法包括以下步驟：

10、對水滴中值體積直徑mvd在10μm到30μm的區(qū)間進(jìn)行三次擬合曲線從而計(jì)算10μm到30μm區(qū)間的收集率β；

11、當(dāng)mvd小于10μm時(shí)，水滴收集率取0.53260，當(dāng)mvd大于30μm時(shí)，水滴收集率取0.80228；

12、擬合出曲線從而確定水滴收集率與水滴中值體積直徑的的函數(shù)關(guān)系。

13、進(jìn)一步地，所述液水含量計(jì)算公式為：

14、

15、式中l(wèi)表示液水含量，dd為0.635cm，dt為5分鐘、15分鐘、60分鐘、200分鐘，β為飛機(jī)翼型相關(guān)的水滴收集效率，tas為這個(gè)時(shí)刻的真空速，a為比例經(jīng)驗(yàn)常數(shù)0.00118。

16、進(jìn)一步地，，所述通過溫度和云粒子有效直徑的積分閾值與液水含量積分閾值構(gòu)成閾值庫并構(gòu)建總積分閾值庫的評分標(biāo)準(zhǔn)如下：

17、①對于溫度的評分發(fā)生結(jié)冰的首要條件為環(huán)境溫度低于0℃，根據(jù)以往研究成果，結(jié)冰速率較快的環(huán)境溫度為-4～-10℃，對于不同溫度區(qū)間給與評分，評分的區(qū)間為0-30，同一溫度區(qū)間內(nèi)的詳細(xì)評分按溫度平均梯度的方式進(jìn)行階段評分，其中0℃及0℃以上評分為0，當(dāng)溫度下降到-7℃達(dá)到最大評分30，當(dāng)溫度繼續(xù)下降到-45℃評分又降到0；

18、②對于云中有效粒子直徑的評分，在不同范圍內(nèi)的包線分布情況，將不同粒徑段的有效云粒子直徑進(jìn)行評分，云粒子有效直徑的評分區(qū)間為0-30分，同一云粒子區(qū)間內(nèi)的詳細(xì)評分按云粒子平均梯度的方式進(jìn)行階段評分，其中云中有效粒子直徑小于15μm，評分為0，當(dāng)云中有效粒子直徑上升到20μm時(shí)評分達(dá)到最大值30，當(dāng)云中粒子繼續(xù)上升達(dá)到50μm評分又降到0；

19、③對于云中液水含量的評分，根據(jù)5分鐘、15分鐘、60分鐘、200分鐘所需的的當(dāng)前環(huán)境的液水含量計(jì)算積冰評分液水閾值，液水評分的區(qū)間為0-40，同一液水含量區(qū)間內(nèi)的詳細(xì)評分按液水含量觀測值平均梯度的方式進(jìn)行階段評分，其中當(dāng)液水含量小于200分鐘的閾值，評分為0，當(dāng)液水含量增加到大于等于5分鐘的閾值時(shí)，評分達(dá)到最大值40；

20、④最后，飛機(jī)積冰危險(xiǎn)的評分為上述三種評分的總和，分值區(qū)間為0-100分，當(dāng)溫度大于0或液水含量小于200分鐘所需的的當(dāng)前環(huán)境的液水含量時(shí)總分為0。

21、進(jìn)一步地，輸出評分結(jié)果將飛機(jī)飛行期間的積冰風(fēng)險(xiǎn)程度積分按嚴(yán)重程度評定為無結(jié)冰，微度結(jié)冰，輕度結(jié)冰，中度結(jié)冰和嚴(yán)重結(jié)冰，其中0為無結(jié)冰，分?jǐn)?shù)在0到22之間為微度結(jié)冰，分?jǐn)?shù)在22到53為輕度結(jié)冰，分?jǐn)?shù)在53到78之間為中度結(jié)冰，分?jǐn)?shù)在78到100之間為嚴(yán)重結(jié)冰。

22、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的實(shí)施例至少具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：

23、本發(fā)明的技術(shù)方法理論上適用于目前所有主流的人影飛機(jī)飛行安全預(yù)警，適用于人工增雨或增雪飛機(jī)作業(yè)實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測，可以擴(kuò)展到民航飛行安全檢測。

技術(shù)特征：

1.一種基于評分等級法的飛機(jī)飛行積冰危險(xiǎn)程度評估方法，其特征在于包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于評分等級法的飛機(jī)飛行積冰危險(xiǎn)程度評估方法，其特征在于，在步驟b中對所述水滴收集率與水滴中值體積通過三次擬合求得函數(shù)關(guān)系的方法包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于評分等級法的飛機(jī)飛行積冰危險(xiǎn)程度評估方法，其特征在于，所述液水含量計(jì)算公式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于評分等級法的飛機(jī)飛行積冰危險(xiǎn)程度評估方法，其特征在于，所述通過溫度和云粒子有效直徑的積分閾值與液水含量積分閾值構(gòu)成閾值庫并構(gòu)建總積分閾值庫的評分標(biāo)準(zhǔn)如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于評分等級法的飛機(jī)飛行積冰危險(xiǎn)程度評估方法，其特征在于，輸出評分結(jié)果將飛機(jī)飛行期間的積冰風(fēng)險(xiǎn)程度積分按嚴(yán)重程度評定為無結(jié)冰，微度結(jié)冰，輕度結(jié)冰，中度結(jié)冰和嚴(yán)重結(jié)冰，其中0為無結(jié)冰，分?jǐn)?shù)在0到22之間為微度結(jié)冰，分?jǐn)?shù)在22到53為輕度結(jié)冰，分?jǐn)?shù)在53到78之間為中度結(jié)冰，分?jǐn)?shù)在78到100之間為嚴(yán)重結(jié)冰。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于評分等級法的飛機(jī)飛行積冰危險(xiǎn)程度評估方法，包括參照讀取的飛行實(shí)時(shí)探測數(shù)據(jù)并結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)給出飛機(jī)飛行實(shí)時(shí)積冰溫度、云粒子有效直徑和液水含量的閾值庫；讀取飛機(jī)飛行的實(shí)時(shí)觀測的溫度、云粒子有效直徑和液水含量并與給定的閾值庫匹配得到飛機(jī)飛行時(shí)刻的溫度、云粒子有效直徑和液水含量的積冰風(fēng)險(xiǎn)評分，進(jìn)而得到飛機(jī)飛行時(shí)刻積冰危險(xiǎn)程度的總評分，輸出評估結(jié)果；本發(fā)明的技術(shù)方法理論上適用于目前所有主流的人影飛機(jī)飛行安全預(yù)警，適用于人工增雨或增雪飛機(jī)作業(yè)實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測，可以擴(kuò)展到民航飛行安全檢測。

技術(shù)研發(fā)人員：周旭,趙志強(qiáng),鄭悅誠,常祎,劉建雄
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國氣象局人工影響天氣中心
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2