臺灣博碩士論文加值系統

由於過去15年間在低空風切研發上投入之大量人力物力，已使其對飛行安全的危害大幅度的降低，但隨著空中運輸量的增加，因晴空亂流現象而造成之飛行事件(Incident)卻時有所聞。低空風切或微風暴(Low Level Wind Shear, Microburst)代表著氣象因素中危害飛行安全最烈的一個現象；而晴空亂流(Clear Air Turbulence, CAT)則為氣象因素中影響飛行品質最鉅的另一現象。本計畫欲根據以往解決低空風切問題之經驗，首先以三角函數之特定組合模擬三維晴空亂流風場，再與von Karman或Dryden風場相較，欲創造一簡單好用又不失其真實性的模擬風場之生成方法。並以新創之亂流參數 、 、 來計算風場之參數值以及飛機之響應，此參數代表飛機在三維亂流風場之各方向受力狀態，除可於飛行模擬器中為飛行訓練之用外，更可於未來雷達科技更趨成熟時，作為雷達遠距量測晴空亂流並及時閃躲之重要參考資料。
對於飛行軌跡之分析，本文試圖以非線性六自由度剛體運動方程式來模擬Boeing 747客機在亂流中之運動情形，也就是飛機在三度空間之飛行中，飛行姿態一併計算在內。
最後本文欲以基因演算法之先進觀念來試著找出進入亂流時，影響飛機最小，使其飛行品質最好的飛行方向，以提供飛機飛行之最佳策略。

Flight Safety and Flying Quality both are extremely important in modern day aviation industry. Due to the large amount of R & D effort put into wind shear improvement in last 15 years, the wind shear related aviation safety problem are greatly reduced. But as the aviation transport amount increase, the incident caused by turbulence phenomenon becomes more frequent. Low level wind shear or microburst represents the most dangerous weather situation in aviation safety, and clear air turbulence (CAT) is the other influential factor in flying quality consideration. One unique point about CAT is you can not see it, the blue sky may leads to some severe turbulence situation. In this project we will employ our wind shear research experience, first use sine/cosine functions to create a specific 3-D turbulence model. Comparing with the Dryden or von Karman turbulence model, our approach is simple, realistic, and easy to use in the airplane equations of motion. We also invent the 、 、 turbulence prediction parameters, these parameters can be employ in the flight training simulator or used as the Doppler radar detection index. The first phase of this research is already underway.
This research use nonlinear six degrees of freedom rigid body equation of motion to simulate airplane’s flight conditions under the influence of CAT, that is when the airplane fly in three dimension space, its attitude angle must be calculated in the equation of motion.
Finally, in order to increase the flying quality, we use Genetic Algorithms method to find the best flight trajectory under the influence of CAT.

第一章 緒論 1
1-1 研究動機 1
1-2 現象描述 1
1-3 研究方向 2
第二章 亂流模型之建立 4
2-1 紊流模式 4
2-2 亂流參數 8
第三章 飛行模擬 10
3-1 座標系統 10
3-2 運動方程式 12
第四章 最佳飛行策略分析 16
4-1 基因演算法則 16
4-2 離散式基因演算法 18
4-3 實數型基因演算法 20
4-4 適應函數值的調整 23
4-5 基因演進法的特點 25
第五章 結果與討論 27
5-1 風場模擬 27
5-2 飛行模擬 38
5-3 最佳飛行策略分析 55
第六章 結語 58
參考文獻 61

蕭業佗、金長江, “大氣擾動中的飛行原理”, 中國大陸國防工業出版社, 1993年。
宛同、陳玨全, “晴空亂流預測參數之探討”, 中國航太學會第四十屆學術研討會, 1998年12月。
蘇木春、張孝德, “機器學習-類神經網路、模糊系統以及基因演算法則”, 全華科技圖書公司, 1999。