0 引言

大气环境对民用飞机的飞行品质和性能有很大的影响，大气环境的建模与仿真可提升民用飞机仿真平台环境模拟的逼真度和实用性。大气扰动模型是飞行仿真模拟中大气环境仿真模块中的重要组成部分。通过建立风切变、紊流等大气扰动模型模拟复杂的气象环境，可为实时仿真平台提供逼真的风场环境模拟。大气扰动模型作为外部扰动，是进行飞行品质评估的重要环境模块之一，也是进行起飞、着陆等飞行训练科目必备的一项功能。另外，FHA、MOC8等适航试验都对大气扰动模型提出了要求。因此，建立较为精确的、符合适航试验的大气扰动模型是十分关键的。

大气扰动模型有很多种，鉴于实际大气的复杂程度，没有一种模型能完全模拟和覆盖实际情况。本文主要结合模拟器实际试验需要及大气扰动模型相关的适航规章，研究符合实际工程研发需要的大气扰动模型，以及针对大气扰动相关的试验技术进行探讨。

1 大气扰动模型简介

本文主要研究在民用飞机工程试验中用到的一些大气扰动模型，包括环球风、风切变和紊流。

1.1 环球风

环球风是指在一定空间中一定风向上存在的风，主要用于起飞、着陆试验和训练。其中，正侧风是一种特殊的环球风，其风向与跑道方向成±90°夹角。

大港油田提出了规模开展井丛场绿色布井钻井的思路，打破原来“一井一钻”的建井思维模式，创建整装区块整体部署、地质工程一体化设计、整体统一规划平台、井丛场网电清洁钻井新模式。

1.2 风切变

由图6可以看出，9号风剖面带侧风切变的三维风切变。

  

图1 微下击暴流示意图

1.3 大气紊流

比较常用的大气紊流模型主要有Dryden模型和Von Karman模型。MIL-HDBK-1797[6]和MIL-F-8785C[7]中对这两种紊流模型都有详细说明。适航规章AC120-41[8]和TSO-C117a[9]中对模拟器大气紊流模型有相应的要求。其中，一般的紊流模型的实现原理如图7所示。

2 大气扰动模型的建模

2.1 环球风模型

人工开挖孔桩之前必须进行成孔工艺试验，并且数量应在两个以上，检验孔桩内壁是否出现土层坍塌、涌砂等现象，同时检验混凝土护壁是否达到预期效果。

3)所建立的预警模型对工作面前方的异常区域提前给出预警信息，通过对寺河煤矿现场应用及效果考察，预警准确性为99.3%，预警效果显著。为现场防突工作，起到了超前提醒作用，提供了决策依据。

通常，环球风模型是研究起飞和着陆时，风对飞机的影响。FAA规定给飞行员的风在跑道上方6 m～10 m的高度处。按CCAR25[3]要求，必须在10 m(30 ft)处测量风速，因此建模时考虑在30 ft处时达到要求的最大风速。

综合考虑以上，给出环球风建模公式如下：

WWS=WSWS·ηWGE

(1)

ΨWD=ΨSWD

图4是美国国家运输安全委员会从飞行数据记录器信息中提取的事故记录的风速剖面(点划线、虚线、细实线所示)。在 6 000 ft～14 000 ft(约1828.8 m～4267.2 m)范围内事故发生时的风速变化可高达70 kn。根据多次类似的事故风速剖面分析研究，FAA推荐了简化的线性化风剖面(粗实线)，基本上可以反映出微下冲气流风切变的主要特征。对风切变训练来说，基于事故中风的特征而线性化的模型是足够的[2]。

(2)

其中，环球风梯度因子ηWGE是高度的函数，可要求在30 ft处达到最大值1。WSWS，ΨSWD分别为设置的风速和风向。

假设要求的表面风风速为20 kn，风向为90°，风速随飞机高度的变化关系如图2所示。

在翻转课堂教学中，学生课堂知识的吸收和内化环节上，学习自主权交给学生，自主决定学习的时间，学习的方法和策略，学习者自主确定学习内容和方式，监控和评价学习过程；同时，在教学中，学生通过合作互助小组，相互交流讨论，解决学习中的难点，获得对知识点的理解，增强学生团队协作意识提升协作学习能力。

  

图2 环球风风速随高度变化过程

经上述建模得到当前飞机高度的风速和风向后，在地轴系下，将风速分解成南北方向、东西方向和垂直方向的风速；经坐标转换后，最终得到环球风风速在机体轴的分量，这一转换过程的具体实现方式如图3所示。

  

图3 环球大气扰动模型建模示例

2.2 风切变模型

收集风切变数据的途径主要有三种：多普勒雷达、地面侧风网络系统和FDR。地面侧风网络是FAA在多个机场布置的低空风切变报警系统。当安装在机场边缘的任一传感器测到的风速与机场中心传感器测得风速呈现出≥15 kn的矢量差时，则发出报警信号[4]。

综上所述，对肝门胆管癌合并阻塞性黄疸患者采取介入治疗，可以明显改善肝功能、减轻黄疸，迅速控制症状，具有较好的治疗效果，对于改善疾病预后具有重要意义。

“距离实现中华民族伟大复兴的目标越近,我们越不能懈怠、越要加倍努力,越要动员广大青年为之奋斗。”[24]党的十八大以来,习近平总书记全面回顾我党青年工作历史的正反两方面的经验,回应时代要求,逐步形成了“党、团、高校协同联动、各负其责”的青年工作观,从根本上回答了“怎样培养青年”这个根本性的问题。“今天,党和国家事业发展对高等教育的需要,对科学知识和优秀人才的需要,比以往任何时候都更为迫切。”[17]青年工作观,正是习近平青年观的现实保障。

  

图4 FDR中选出的典型微下冲气流风切变事故风剖面及简化线性化剖面

以上述统计分析为基础，根据风切变事故分析统计数据，事故分析估计数据(FDR)经与JAWS的多普勒雷达观测的风切变数据比较后，确定大气扰动模型的风速量级、风切变强度、风切变尺度以及风剖面尺度。FAA在适航规章AC120-41对风切变告警和飞行导引系统使用准则中推荐了供飞行模拟器使用的10种风切变数据，编号为1～10。其中，1、2、3、5号风剖面比较简单，已被取消掉。这些风场数据是由风塔采集以及一些事故案例的实际数据进行测量和记录所得。这些风剖面涵盖了逆风、顺风、侧风、垂直风和水平漩涡的全三维微下冲气流风切变模型。可以认为风速是高度和参考距离的函数，并假定各参考点间的风速变化是线性插值关系[5]。

以4号和9号风剖面为例，它们的风剖面图分别如图5、图6所示。其中横坐标表示到下滑道交会点的距离(单位为ft)，纵坐标分别为风剖面在三轴上的风速分量(单位为kts)，分别定义为水平风速度、侧风速度和垂向风速度。

由图5可以看出，4号风剖面先后表现为逆风切变、垂直风切变以及顺风切变，基本符合微下击暴流的风剖面特征。

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风切变是一种大气现象，是指风矢量在水平和垂直方向的突变。据统计，对飞行安全危害最大的风切变类型为微下击暴流，是一种特别强的下降气流。由于气流的高度低，所以高速的下冲气流会以较大的速度撞向地面，从而在附近产生垂直分量向上，水平分量向外的扩散外流[1],如图1所示。根据风切变对民用飞机飞行的不同影响，主要可分为逆风切变、顺风切变、侧风切变、垂直风切变等。

本文以某飞机飞行数据和气动数据为基础，对大气扰动模型进行了仿真。为了清晰显示每种大气扰动模型的影响，分别对各个分模块进行仿真。作图时，用蓝色线表示飞机本身的速度，红线表示受大气扰动模型影响后的飞机速度。

  

图5 FAA4号风切变风剖面示意图

  

注：风速分量方向规定是顺风为负、下降气流为负、左侧风为负。图6 FAA9号风切变风剖面示意图

 

(3)

其中，HLOC为飞机所在位置相对于跑道的几何高度；SP为飞机相对于下滑道交会点的距离。

2.3 大气紊流模型

实际情况下，大气紊流是一个非常复杂的物理现象，为了使民机响应问题的研究不过于复杂，在大气紊流建模上可以适当做一些假设，如认为大气紊流符合平稳均匀的、各向同性、Gauss型分布等[2]。

大气紊流可以看作是叠加在常值风上的连续随机脉冲。紊流速度为vw，则紊流均方差定义为：

 

(4)

在飞行中，测量记录的风速往往围绕一个平均值摆动，这个平均值代表空气的大体移动，称为风，而摆动量则反映空气的局部流动，称为紊流。紊流是一种随机过程，通过紊流颠簸改变飞机的操纵性和乘坐的舒适性。速度、高度、强度等随时间和空间作随机变化。

  

图7 一般紊流模型的实现原理

3 大气扰动模型在实时仿真系统中的实现与仿真

3.1 大气扰动模型实现框架

大气扰动模块是实时仿真系统的重要组成部分。实时仿真系统是众多复杂系统的集成，在民机实时仿真系统中，将大气扰动模型作为一个模块时，需要考虑风模块与其他系统的交联情况，包括人机界面、飞行仿真系统、运动方程、监视系统等。大气扰动模块在实际工程中的实现流程如图8所示。大气扰动模块核心模块具体实现示意图如图9如示。

通过走访调研也了解，尽管高职院校普遍开设了创新创业教育课程，讲座等，但学生真正参与学习的积极性和参与率都不高，对创业教育满意度也偏低。其主要原因是大部分学生认为这类培训课可有可无，认为参加培训后收益不大。

  

图8 风模块在民机实时仿真平台中的具体实现流程图

  

图9 风模块在民机实时仿真平台中的实现示意图

3.2 大气扰动模型仿真

FAA的10个风剖面的风速(纵向、横向和垂向)数据(单位为kn)，是高度和到下滑道交会点距离(ft)的函数。用上述风剖面数据插值可计算得到跑道坐标系下的uPW，vPW，wPW三个风速分量，即：

3.2.1 环球风仿真

飞机设置着陆构型，初始状态为平飞。设置垂直于跑道方向的20 kts左侧风，产生的风速以及对飞机速度影响如图10所示。其中，蓝色为飞机本体速度，红色为飞机受环球风影响后的速度。

  

图10 飞机受左侧风影响前后的速度变化

3.2.2 FAA风剖面仿真

动物实验表明，CTLA-4基因敲除的小鼠会迅速发展为淋巴细胞浸润性心肌炎，进一步导致严重的多器官衰竭[44-45]。小鼠心肌炎模型中CTLA-4(-/-)细胞毒性T淋巴细胞比CTLA-4(+/+)更易使小鼠罹患心肌炎[46]。因此，CTLA-4单抗引起心脏毒性的机制可能是其降低了心脏中T细胞特异性自身抗原活性的阈值。心脏毒性已经与其他免疫疗法如自身抗MAGE-A3 T淋巴细胞与心肌细胞的免疫反应导致细胞死亡相关联。

飞机设置起飞构型，初始状态为平飞。设置风剖面类型为FAA6号风剖面，产生的风速以及对飞机速度影响如图11所示。其中，蓝色为飞机本体速度，红色为飞机受风切变影响后的速度。

  

图11 飞机受FAA6号风剖面影响前后的速度变化

3.2.3 紊流仿真

飞机设置起飞构型，初始状态为平飞。设置大气紊流后产生的风速，及其对飞机速度影响如图12所示。其中，蓝色为飞机本体速度，红色为飞机受紊流影响后的速度。

环球风是飞行品质评估中经常用的一种大气扰动模型，主要目的在于产生一定方向的侧风，飞行员据此评价飞机的操纵性和稳定性。

  

图12 飞机受大气紊流影响前后的速度变化

4 大气扰动试验评估

大气扰动模型相关试验由飞行员组成评价组，通过驾驶模拟器设备，按照飞行手册中的程序，模拟在风切变环境下进行起飞和着陆，对稳定性和操纵性进行评估，对大气扰动下的飞行品质进行评估，或对反应型风切变相关功能进行评估，主要评估各种指示、告警等飞机各种响应以及功能的合理性。一般来说，试验评价组飞行员可由航线飞行员和局方飞行员共同组成。

对操纵品质的评估方法，AC25-7A中给出了FAA操纵品质评定方法，常用的还有库克-哈伯评定方法以及一些军用标准等。

5 结论

大气扰动对民用飞机飞行安全有很大影响，是飞行仿真中的重要组成部分。本文主要对民用飞机工程应用的大气扰动模块进行了建模与实现研究，着重介绍了适航文件推荐的以及具体试验需要的大气扰动模型，对大气扰动模型在实时仿真系统中的实现进行了介绍并做了仿真，对大气扰动的试验评估方法进行了总结。

在斯各格兰德本人看来，她既非雕塑家，也非画家，甚至不算摄影师。道格拉斯·克林普(Douglas Crimp，美国作家、策展人和艺术史学家。)曾将她的作品现象定义为一种多艺术形式的“杂交”。更准确地说，斯各格兰德属于这样的一代艺术家：他们将原本从雕塑与绘画领域获取的学院派技术应用到自1980年代初开始兴起的“舞台摄影”中。摄影师可以去寻找或是创造自己想要拍摄的东西。

参考文献：

[1] 胡琦.基于多普勒气象雷达的风切变预测研究[D].上海：上海交通大学，2012.

目前，政府对于野生动物保护的扶持力度较小，导致执法部门的工作难以顺利进行，因此造成了相关部门格局混乱，对于野生动物及其栖息地的保护力度达不到要求的后果。同时，由于执法部门不能严加看管，没有一套完整的保护措施和相关的法律体系，导致人类放肆砍伐森林，买卖野生动物。更有甚者，居然捕杀野生动物作为人们餐桌上的美味佳肴，把食用野生动物作为他们的一种饮食习惯。例如，藏羚羊作为一种珍贵的野生动物，很多贩卖者将其捕杀，买卖它们的皮毛、羊角等，导致藏羚羊的数量急剧下降，这也成为野生动物稀缺的一大原因。

[2] 肖业伦，金长江. 大气扰动中的飞行原理[M]. 北京：国防工业出版社，1993.

[3] 中国民用航空总局.中国民用航空规章第25部：运输类飞机适航标准[S].中国：中国民用航空总局，2001.

[4] FAA. AC25-12 Airworthiness Criteria for the Approval of Airborne Windshear Warning Systems in Transport Category Airplanes[S]. US, 1987.

[5] Federal Aviation Administration. Windshear Training Aid[S]. US, 1986.

[6] Air Force Life Cycle Mangagenent Ceater. Flying Qualities of Piloted Aircraft: MIL-HDBK-1797[S]. US, 2004.

[7] As Naval Air Systems Command. Flying Oualities of Piloted Airpanes MIL-F-8785C[S]. US, 1980.

[8] FAA. AC120-41 Criteria for Operational Approval of Airborne Wind Shear Alerting and Flight Guidance Systems[S]. US, 1983.

[9] FAA. TSO-C117a Airborne Windshear Warning and Escape Guidance Systems for Transport Airplanes[S]. US, 1996.

随着科学技术的发展和教育理念的进步,小学课堂教学方式和教学工具也在逐步发展，多媒体教学成为提高教学效率的一种方式。多媒体，顾名思义，就是多种媒体方式结合，是一种信息技术，目前主要包括计算机和视频技术两部分。而小学古诗词课堂，尤其需要强调诗词的情感和意境，诗词的画面感对于学生理解古诗词具有加强记忆和理解的效果。多媒体视频可以帮助学生全方位了解诗人和创作背景，利用多种感官吸纳，有利于引导学生更快地进入到古诗词的学习氛围中。