航空航天工程学科评估(6篇)
航空航天工程学科评估篇1
关键词：导航系统；精度；完好性
1前言
近年来随着科学技术的不断进步，航空运输业得到了迅猛的发展，这使得空中交通日益繁忙、要求空运能力迅速提高，与此同时，空中交通拥挤及其管理困难等问题也日益凸显，这就需要对飞行轨迹进行优化，以达到降低成本、飞行安全、优化空域等目的。为了规划更好地航路，对导航性能的要求也越来越高[1]。
一个导航系统要成为主要的导航系统，要满足性能包括：完好性、可用性、精度和连续性。导航性能标准是在一个特定区域、航线或过程中衡量导航系统性能的一个手段。导航性能标准的三个参数定义如下[2]：
1）精度是指系统作为运载体所提供的位置、速度和运载体当时真实位置、速度的重合度；
2）完好性是指当系统不适于导航时，导航系统及时向用户发出警报的能力，其衡量标准是系统不具有完好性的概率；
3）连续性是指系统在给定的使用条件下、在规定的时间内、以满足精度和完好性要求的情况下完成其功能的概率，其假定在起始时系统是可用的。连续性要求是通过单位时间内连续性中断的时间来体现；
2导航系统性能评估
2.1完好性评估
GPS系统作为一种导航系统除了要提供导航系统精度与可用性外，还必须具有在该系统不能使用时及时向用户发出告警的能力，即系统的完好性。完好性问题对于航空来说是关系重大的，因为用户正以高速航行，而且很快就可能会偏离航路。如果要用GPS作为唯一导航系统的话，完好就变得尤其关键了。完好性检测方法主要有三种[3]：
1.应用卫星导航系统本身的余度（接收机自主式完好性检测RAIM（ReceiverAutonomousIntegrityMonitoring））；
2.应用其他自主式导航设备（如高度表，时钟，惯导）的补充信息，或其他的外部导航系统；
3.建立一种卫星状态监视和信息广播系统。
完好性是指导航系统发生任何故障或误差超过允许限度时，系统发出及时告警的能力。完好性主要参数定义如下：
1.报警阈值：系统位置误差允许的最大值HAL；
2.完好概率：在TTA这段时间内位置误差超过了警报阀值而不发出任何警告的概率；
3.保护水平PL：PL通常是由用户差分距离误差UDRE和电离层网格结点的垂直误差来计算，其中水平方向的保护水平为HPL。
具体的完好性要求（水平）如下表所示：
2.2精度评估
精度评估主要是针对陀螺仪和加速度计的误差水平，也就是要保证陀螺仪和加速度计的误差在规定的范围之内稳定，即确保系统的正常工作。对于组合导航系统而言，精度评估主要是指位置精度（如图1所示）评估，即系统为用户所提供的位置和用户真实位置在一定置信概率下的重合度的确定，主要通过位置估计误差EPU进行估计。当信号从地面系统向空域系统传递时，对此参数的评估是不同的。基于地面站的系统例如ILS或VOR）有可重复性，因此当在飞行过程中评估性能时，在下一次评估之前精度就不会改变了。对于GNSS而言，由于卫星轨道的连续变化和信号在大气层中的传播，系统误差特征是随时随地改变，其中GNSS的精度要求在任意指定地点的位置估计误差要满足至少在规定的时间内95%的误差概率。
飞机的定位通常用经纬度坐标的形式，因此导航定位误差通常表示为球面坐标系内的位置误差：
其中，为纬度误差，为经度误差，是非水平面误差。
从卡尔曼滤波得到的协方差阵中分割出的球面坐标系位置误差的协方差矩阵为：
将经纬度误差转换为水平面内直角坐标系内的直线位置误差：
其中，xE为东北天坐标系内飞机沿东西方向的误差，Yn为沿着南北方向的位置误差，Re是地球半径，L为飞机所在位置的纬度。由机导航系统利用卡尔曼滤波器实现各种不同的导航系统组合，卡尔曼滤波器的协方差矩阵给出导航系统的随机误差估计值，其中的经纬度误差用于实际导航性能的计算。
1.递推算法，且在时域内采用状态空间法设计滤波器，因此其适用于对多维随机过程的估计。
2、采用动力学方程即状态方程描述被估计量的动态变化规律，被估计量的动态统计信息由激励白噪声的统计信息和动力学方程确定。
3、分为连续型和离散型两类。
在组合导航中，卡尔曼滤波得到的协方差矩阵给出导航系统的随机误差的估计值，这些随机误差服亩辔高斯分布特性。平面位置误差（xE，yN），是球面位置误差的线性变换，根据正态分布的性质，可以得到平面位置误差（xE，yN），也是服从正态分布，水平面内位置误差协方差阵如下：
可以根据误差椭圆得到95%误差圆的半径，此时以飞机的估计位置为原点，画出误差椭圆，95%等概率误差圆（圆心为O）和以RNP值为半径的圆，如图3所示。
3结束语
本文首先介绍了评价导航系统的四个指标：完好性、可用性、精度和连续性，着重研究了完好性和精度指标的实际意义和评估标准，对后续研究者进行飞机导航系统的评估有一定的指导意义。
参考文献：
[1]SpecialCommittee159.MinimumOperationalPerformanceStandardsforGlobalPositioningSystem/WideAreaAugmentationSystemAirborneEquipment.DocumentDO-229C，D.C.Washington，2001：32-43
[2]周忠谟，易杰军.GPS卫星测量原理与应用[M].北京测绘出版社，1992：57-166
[3]王永超，黄智剐.三种导航卫星故障识别方法的等价性研究[J].遥测遥控，2006，27（1）：51-55
航空航天工程学科评估篇2
关键词：空管系统；安全评价；应用分析
前言：在对空管系统安全评价及研究过程中，通过对相关方法的应用，能够在很大程度上提升空管安全性，这对于航空事业发展来说，起到了至关重要的作用。现阶段我国民航进行空管系统评估过程中，坚持“安全第一，预防为主”的方针，通过对空管系统的有效应用，加强对风险问题进行评估，更好地提升安全管理目的。本文在对这一问题研究过程中，就空管系统评估要素、评估内容、以及评估过程进行了分析，希望本文的研究，能够为空管系统安全评价方法及其应用提供一些参考和借鉴。
一、空管系统安全评估的内容
本文在对空管系统安全评估的目的及内容分析过程中，基于PBN导航技术，对现阶段航空过程中存在的安全风险问题进行有效评估，通过空管系统的有效评估，降低航空过程中存在的安全问题，更好地提升民航安全性。在进行评估过程中，涉及到的主要内容如下：
（一）安全评估实施主体
安全评估方案在制定过程中，要首先对安全评估实施主体进行有效考虑，保证方案制定能够更好地满足安全评估实施主体需要。对此，我们可以从以下几点进行考虑：
第一，在进行安全评估过程中，要对评估实施的时间进行考虑，能够结合评估主体的实际情况，保证安全评估时间具有较强的针对性，能够对主体实现有效评估目的；
第二，在进行安全评估过程中，为了更好地提升安全评估效果，必须严格按照相关标准和规范进行，这就需要制定相应的评估流程，确保评估工作能够取得预期效果；
第三，在安全评估过程中，标准的选择，直接影响到了最终的评估效果。这样一来，在评估时，要设置相应的评估标准，同时也需要设置相应的验收标准，从而发挥评估作用；
第四，在评估完成后，需要对相关文件信息进行有效整理，对评估的结果进行保存，并根据评估结果，对存在的问题进行有效改进。
（二）安全评估要求
在进行安全评估过程中，本文主要以《中国民航空中交通管理安全管理规则》文件中的相关规定为主，在进行安全评估过程中，要注重满足以下评估要求：
第一，对飞行间隔标准进行确定；
第二，对管制方式进行更改，使之更好地满足发展需求；
第三，加强对新技术应用；
第四，在进行飞行管制过程中，以最新的规章制度为主；
第五，对新建项目设施进行有效检测；
第六，主管单位认为有必要的情况下，需要进行安全评估[1]。
二、空管系统安全评估应用分析
在进行空管安全评估应用过程中，需要对相应的评估方法进行把握，并能够结合实际情况，设计评估流程，以期更好地提升评估效果。
（一）安全评估过程
在进行安全评估过程中，其流程主要涉及到“内容――功能――变化”三个方面内容[2]。其中，内容主要涉及到了需要评估的子系统和相关要素；功能则是指被评估系统应该具备哪些功能；变化主要以系统内容在评估前后的变化为主，变化主要是指增减或是变动问题。
（二）空管安全评估应用分析
在进行空管安全系统评估过程中，需要从以下几点进行考虑：
1、运行环境描述
空管系统安全评估过程中，运行环境描述，主要是对模拟评估系统或是交互界面进行描述，涉及到了界面、环境、变化等相关内容。在进行描述过程中，需要考虑到系统内部、系统与环境之间的内在联系。通过对系统和环境的描述，能够使评估人员对系统变化问题进行较好的把握，从而保证在评估过程中，得到较好的评估效果，有效地提升评估质量和效率[3]。
2、安全评估方法
空管系统进行安全评估过程中，评估人员需要对系统与各要素的功能进行明确，并且对整体与部分之间的联系进行较好把握。其次，在系统检查过程中，要对系统发生的变化情况进行明确，并对变化情况进行记录。最后，在进行评估过程中，要注重立足于全面角度，切实保证评估效果的准确性和可靠性[4]。
3、把握故障原因
在进行空管系统安全评估过程中，要注重对故障原因进行把握，并能够有效地寻求根源，从而在根本上对影响到安全的问题进行解决。一般来说，空管系统安全问题是由一个或是多个因素造成的，这就需要把握因素之间的联系，并能够以“链条”理念角度出发，制定相应的预防措施，从全面角度对问题进行解决。
总之，在进行空管系统安全评估过程中，要注重把握评估内容、系统功能、系统变化三个方面内容，能够对故障因素进行较好的分析，从而切实保证空管系统安全性和可靠性，以满足实际发展需要。
结束语：结合上述分析，在进行空管系统安全评估过程中，要注重对安全评估流程和评估主要内容进行把握，并且能够选择有效地评估方法，对系统和各要素之间出现的变化问题进行较好把握，以保证在进行空管系统安全评估过程中，评估结果更加准确、可靠。
参考文献
[1]邵泽阳.空管安全评估方法及其应用研究[J].科技创新与应用，2012，27：34.
[2]王|.基于灰色证据理论的空管系统安全评价[J].才智，2015，06：361.
航空航天工程学科评估篇3
关键词空中交通；流量管理系统；效果评估指标；构建
中图分类号V355.1文献标识码A文章编号1674-6708（2014）119-0236-02
0引言
空中交通流量管理的定义表现为：为了快捷、有序的流通，有助于空中交通安全，确保最大限度的利用空中交通管制服务的容量，符合相关空中交通服务的容量与标准设置的服务。空中交通流量管理的目的是为空中交通提供有序、安全以及流量的加速服务，进而保证能够最大限度的利用空中交通流量，为航空企业提供及时、准确、全面的信息，提高利用空域的准确性与利用率。文章分析了空中交通流量管理效果评估指标的构建，提出了对我国空中交通流量管理系统规划建设的建议，以供参考。
1空中交通流量管理系统效果评价指标的构建
空中交通流量管理系统设涉及的评价内容众多，但是，从根本上评价一个空中交通流量管理系统的效果，应该从该系统是否能够在投入最小的交通生产资源的前提下，实现最大程度的管理效果。空中交通流量管理系统效果评价指标主要包括以下几个方面：
1）机场容量评估指标。机场容量评估指标是空中流量管理系统效果评估指标的关键技术之一，机场容量指的是机场处理交通业务的能力，即机场系统的所有设施在一定时间段（通常为1小时、1天、1年）运输对象（包括货物、旅客）的最大能力。容量评估指标的作用主要表现为：一方面，空中流量的不断增加，现有空域的运输能力严重不足，并且航班导航技术和设施相对落后，空中交通的瓶颈现象非常严重，通过实施机场容量评估指标，能够有效的缓解这种现象；另一方面，空中交通管制主管部门在制定空管规章制度的过程中，机场容量评估指标能够为空管保障系统的合理计划、布局以及优化配置空域规划等提供可靠的依据，并且基于系统全局化的空中交通流量管理方法逐渐的受到空管部门的重视，机场容量作为研究空中流量管理的前提与基础，对管制区容量问题的研究和实际应用方面都具有十分重要的作用；
2）空中交通流量需求评估指标。空中交通流量管理系统中的需求评估指标，能够预测外来空中交通流量管理系统的实际需求，需求预测是航空系统规划过程中确定所需设施及其规模、时间的重要环节，也是进行效益-成本分析以及评价资金回收和收入的重要依据，并且还能够为空管单位制定管理战略提供可靠的数据资料，对提高航空领域的整体服务水平以及经济效益具有十分重要的作用。因此，空中交通流量需求评估指标是空中交通流量管理系统中的重要指标之一。空中交通流量需求评估指标通常以日常交通量图表的形式出现，通过观察图表，能够清楚的了解年平均交通流量，交通流量的峰值以及变化情况，根据这些统计数据，能够对交通需求预测提供依据，为航空公司制定流量管理战略以及制定航班计划提供一定的参考；
3）航班延误评估指标。航班延误指的是航班时刻表公布离站时间后，15分钟内航班仍没有起飞，或者在规定的时间内没有打开舱门。通常状况下，导致航班延误的因素主要包括以下几种：恶劣的天气导致航班延误；国家航空体系因素导致航班延误；安检因素导致航班延误；上一航班晚到导致航班延误；航空承运人员因素导致航班延误。分析各种导致航班延误的因素，其中国家航空体系中存在的问题导致航班延误的首要因素。通过航班延误评价指标，空管部门能够准确的分析影响航班运营的各种因素，并针对所有的因素，采取相应的措施进行处理，尽可能的提高各方的协调性，主动的采取措施减少航班延误，系统的解决航空体系中存在的问题。
2对我国空中交通流量管理系统规划建设的建议
1）科学规划，逐步实施。我国空中交通流量管理的组织结构通常分为三层，系统的规划应该坚持自上而下的原则，统一标准和整合数据资源，逐渐的形成三级流量管理系统，第一级流量管理系统为全国流量管理系统，用于实现跨区流量的管理与协调；第二级流量管理系统为地区流量管理系统，用于监控地区的态势；第三极流量管理系统为塔台、终端、中低空流量管理系统。流量管理系统是一项复杂、长期的工程，不可能一蹴而就，系统应该从小做起，经过一个循序渐进的过程，逐步的发展，最终实现各个空中单元流量的协调与管理；
2）强化气象监测，提升管理水平。气象监测与预报对空中交通流量管理系统非常重要，将气象工具与产品应用到空中交通流量管理系统中，将其作为流量系统规划建设的重要组成部分，例如引进雷达联网信息，完善台风移动轨迹数据、高空风数据，将气象作为空中交通流量管理系统的重要决策工具；
3）自主研发，走国产化道路。空中交通流量管理系统是一个全新的系统，其核心理论需要在实践应用的过程中不断的优化与完善。空中交通流量管理系统具有较强的地域性特点，其空域状况、协调与评估机制、决策理论以及运行程序等，都和各地区的航空运输业的实际发展状况紧密联系的。因此，在借鉴国外空中交通流量管理系统技术和理论的基础上，应该结合我国的实际状况，强化空中交通流量管理系统的研究工作，构建属于我国航空领域的系统平台，对系统安全风险以及性能指标进行评估，走出一条国产化道路。
3结论
目前，我国的空域结构复杂、受限较多，随着航班量的增加，现有空域条件已经不能满足空中交通流量的实际需求，导致我国的空域管理存在许多安全隐患。通过空中交通流量管理系统，能够优化飞机的运行环境，保证飞机能够有序、流畅、安全的运行，减少飞机延误，进而促进我国航空事业稳定、可持续的发展
参考文献
[1]黄晓荔.空中交通流量管理系统模型分析[J].科技风，2011（9）：250-251.
航空航天工程学科评估篇4
关键词：着舰；控制系统；评估；指标体系
中图分类号：TN95文献标识码：A文章编号：1674-098X（2016）07（b）-0000-00
引言
近年来舰载机自动着舰系统得到广泛研究，出现了许多方法。相应地，对着舰控制系统性能优劣的评估也得到充分发展。如何对舰载机自动着舰系统建立科学合理的评估体系，成为了迫切需要解决的问题。
国外对舰载机自动着舰系统的评估的研究较少，相关文献仅局限于对作战飞机的性能评估[1～4]，或者对民航着陆阶段进行评估分析[5]。本文从舰载机着舰过程出发，结合着舰过程对各个阶段的关键因素分析，并建立相互独立的子评估体系，最后根据子体系给出多层次评价指标体系结构。
1指标体系建立原则
舰载机着舰控制系统是具有机动性的复杂系统，并且着舰过程受风干扰、甲板运动等影响。要对其建立合理的评估体系，应从以下两方面考虑：
1.评估系统模块化处理由于着舰控制系统本身是个复杂的大系统，要对其做出合理准确的综合评估，首先应该对各分系统给出合理评估。所以应将总系统根据其不同的性能要求划分成若干模块分别进行评估；
2.各模块下评估指标的选择评估指标的选择是评估中最为重要的一个环节，选择合适的评估指标，不但可以对系统做出合理有效的评估，也给系统的进一步优化提供指标参考。
在评估系统中，根据指标本身功能要求，每一个指标的建立都需要一定的计算方法。另外，根据每个指标在评估系统中的地位以及所起的作用，对整体性能的评估给出合理的评估方法。
2着舰控制系统指标的分析
根据上述原则，以着舰过程不同阶段的性能为参考标准划分评估系统的模块。主要针对进场着舰性能、机舰耦合作用、边界保护性能、着舰点误差以及着舰成功率五个方面建立各自的评估指标体系。根据着舰不同阶段对控制系统的具体要求，结合指标在控制系统中所起的作用及其权重的大小，建立上述五个指标体系为基础的着舰控制系统多层次评价指标体系结构，并对其关键指标进行定量分析。
2.1进场着舰性能
进场着舰性能[6]指标体系包括美国海军联适用规范指南中已有和现有的进场着舰相关指标。主要包括下滑跃升机动、最小视场角度、失速速度边界、飞控极限速度、大油门响应、着舰下滑角等6个指标，指标具体说明如下：
a.下滑跃升机动：在机动开始的5s内，能够从初始航迹修正到50ft（15m）高的新航迹的最低速度。
b.最小视场角度：在相对于航母吃水线上方600ft（183m）高度与下滑航迹相交处，从飞行员设计眼位看到舰艉吃水线时的最小视场角度。
c.失速速度边界：失速边界的功率标准是：在使着舰构型产生1.15倍无动力失速速度的推力作用下，平飞时可获得1.1倍有动力失速速度。
d.飞控极限速度：对于舰载机进场着舰阶段而言，飞控极限速度是指基于边界范围内飞行控制的最小速度。
e.大油门响应：在推油门和减速板收回后纵向加速度能在2.5s内达到5ft/s2（1.74m/s2）的最低加速度。
f.着舰下滑角：在光学助降系统下，舰载机着舰的下滑轨迹与海平面的夹角。舰载喷气式飞机一般均以3.5°～4°的固定下滑角进场着舰，最大下滑角受垂直下沉率强加机结构上的载荷所约束，过大的下滑角将使飞机起落架及机体的纵向结构强度难以承受，甚至造成着舰时起落架折断。而最小下滑角是受精确操纵及舰尾扰流所约束，可归纳为以下几方面因素的限制[6，7]：
1.航母静止的情况下，飞机着舰时应有3.05m（10ft）的通过尾舷高度，由于理想着舰点与尾舷之间的水平距离有限，飞机的下滑角不应过小。
2.下滑角越小，对于垂直方向相同的高度偏差的触舰点，引起的水平距离偏差就越大。另外，受地效作用的影响，在小下滑角时，触舰点距离偏差也会相应增大。如果低于所需要的下滑角，飞机可能被下洗尾流打入舰尾有坠毁的危险。
3.下滑角偏小时，驾驶员对下滑面的控制较难。进场的最后10s内，驾驶员通常采用的控制方法是操纵升降舵和发动机推力。对于喷气式飞机，建议甲板风为25kn时用3.5°下滑，甲板风大于30kn用4°下滑[8，9]。
进场着舰性能指标如图1所示：
2.2机舰耦合作用
机舰耦合作用[10]性能指标包括：最大纵摇角、最大横摇角、最大下沉高度、甲板中线夹角等4个指标。
通常航母是以30海里/小时的速度行驶，加之海况所造成的舰体横摇、纵摇和升沉等，从而使飞机的预期着舰点实际上是三维空间的活动点。美国海军规定，舰载机着舰时，航母纵摇不得超过2°，横摇不得超过7°，舰艉下沉不得超过1.5m，否则着舰上钩将非常困难。同样，在舰载机起飞离舰时舰艏不得下沉，经计算每下沉1°，舰载机离舰速度必须提高20kn（37km/h），方能保证安全离舰。
机舰耦合作用指标如图2所示：
2.3边界保护性能
在着舰阶段舰载机许多参数的边界限制中[11]，过载及迎角限制最为重要。最大过载和临界迎角一般与人体的忍耐极限和飞机的结构载荷有关。
根据设计，临界迎角可以从16°到20°变化。通过增大进场着舰迎角，可以有效提高升力系数，提高着舰性能。但限于鸡头前部视场、飞行品质，保证尾部攻击能力等其他限制条件，实际迎角一般不会达到迎角边界。F/A-18A的安全着舰迎角约为8°。
过载限制的范围应根据飞机用途确定，各国规范都是根据本国实际情况对飞机进行分类，并规定其过载的大小，如表1所示：
2.4着舰点误差
ACLS的主要功能是对着舰下滑航迹进行精确控制。衡量舰载机着舰精度的指标是着舰偏差的大小。着舰偏差是指舰载机的实际着舰点与理想着舰点之间的位置关系，包括纵向偏差、横向偏差以及轨迹跟踪精度。其中，纵向偏差又包括水平位置偏差和垂直高度偏差，轨迹跟踪精度是在三维空间上跟踪轨迹与理想轨迹的偏差，其表达式为：
（1）
航母甲板上一般布置有4根拦阻索，第1根位于距船尾50m左右处，其余3根按照舰尾至舰首方向每隔约12m设1根。理想着舰点位于第2根和第3根拦阻索的中心位置。水平位置偏差指实际着舰点与理想着舰点之间的水平距离；垂直高度偏差指在理想着舰点处舰载机的实际下滑轨迹与理想下滑轨迹之间的垂直距离；横向偏差是指舰载机在进舰过程末端到达理想着舰点处时，机身中轴线偏离拦阻区的甲板跑道中心线的横向距离。偏差等级分类标准如表2所示。
2.5着舰成功率
着舰成功率是飞机没有发生事故且未发生复飞和逃逸的概率。据国外舰载机飞行训练的统计数据表明，在安全着舰、复飞、逃逸、撞舰（撞击母舰舰尾）这几种现象中，复飞概率最大，为40%～50%[12]。着舰成功率=1-着舰事故率-着舰逃逸率-着舰复飞率。
2.6着舰控制系统性能指标体系
根据以上对各个指标的分析，对着舰控制系统建立评估体系，主要包括进场着舰性能、机舰耦合作用、边界保护性能、着舰误差指标和着舰成功率五个方面。具体的评估体系见图5所示。
结论
本文简要分析了着舰过程的关键指标，建立了以着舰过程各阶段为基础的进场着舰性能、机舰耦合作用、边界保护性能、着舰误差指标以及着舰成功率各模块的评估指标模型，并构建了着舰控制系统的多层次评价指标体系结构。对研究舰载机着舰控制系统性能评估提供了可靠的理论依据。
参考文献
[1]龚胜科，徐浩军，周莉，林敏.基于区间AHP法与粗糙集的飞机空战效能评估[J].空军工程大学学报，2010，11（5）：16-20.
[2]廉浩，高超.作战飞机方案设计评估指标体系研究[J].计算机仿真，2007，24（7）：59-61，81.
[3]张金哲，韩晓明.基于改进AHP法的飞机超视距作战能力评估[J].火力指挥与控制，2009，34（10）：159-163.
[4]刘亚斌，刘更，刘文彬.基于AHP-模糊法的飞机空战能力指标评价[J].航空制造技术，2013，8：69-70，78.
[5]周长春，胡栋栋.基于灰色聚类方法的航空公司飞机进近着陆阶段安全性评估[J].中国安全生产科学技术，2012，8（7）：99-102.
[6]国外舰载机技术发展[M].北京：航空工业出版社，2008：78-91.
[7]曹炎娜，李屹东，董庚寿，周佳.舰载飞机着舰最佳甲板风初步分析[J].飞行力学，1995，13（2）：18-24，32.
[8]颜振萍.舰载机自动着舰控制系统研究[D].上海：复旦大学，2009：65-71.
[9]龙飞.基于舰载飞机的飞推综合控制研究[D].成都：电子科技大学，2007：22-32.
[10]彭兢.舰载飞机进舰着舰的自动引导和控制研究[D].北京：北京航空航天大学，2001：2-6.
航空航天工程学科评估篇5
[关键词]空中交通管制流量管理空域管理问题对策
中图分类号：TD224文献标识码：A文章编号：1009-914X（2014）13-0073-01
引言
社会科技的不断进步发展，人们生活水平的不断提高，民航事业也适应社会的需要而不断茁壮发展。目前我国的机场覆盖面越来越大，新建机场的数目不断增多，但是大量航空器的涌现也使得原本有限的空域资源越发紧张。尽管目前已经有很多的空中交通管制相关部门对其管辖的地区的空域及其交通流量进行研究和评估，但取得的效果不容乐观。因此若能制定统一健全的交通管理机制以实现信息的共享及研究出高效的动态排序算法，将极大的加快航空器运行的效率并使空域资源的利用率得到提升。
一、空域的分类情况
目前我国的空域分类可分为以下四类管制区：A类（高空）、B类（中低空）、C（终端进近）和D（机场塔台）等四类管制区。
（1）空域划分的优化
目前我国还没有设置非管制区域，低空飞行时我国的空管部门也未提供空管服务。建议适当增设非管制区域，如增设上限为海拔1000米下限为地表的G类区域，这区域的范围划分可根据实际情况进行适当调整。并建议在中低空的管制区（B类）下再增加设置E类区域，定义其下限为地表上限为B类的底部，实际范围为从地表到海拔3000米，也就是ABCDG以外的空域范围。
（2）民航、军协商模式的应用
民航、军为我国常见的空域使用者，为了解决我国民航、军之间的飞行矛盾。目前世界各国都已经建立了比较完善的空管机制，主流的解决军、民航之间飞行矛盾的模式有：1）一体化模式，也就是不考虑空中航空器的所有者的民航、军性质而由单一机构对全部航空器进行管理。2）不完全一体化模式，也就是建设一个民航、军用的职员联合管理、共同参加的管理机构。3）程序化的协商模式，民航、军分别独自提供管理，并根据预设的协商程序来进行合作。这种模式较适用于密度和交通流量比较小的一些国家。
（3）学习美国先进的空域管理系统和自由飞行
目前我国的空域管理存在许多冲突，如地面控制航空器飞行的管制方式、更高效的空域利用率和飞行机动特性的增加这三者之间的冲突。欧洲发达国家的空域系统还能使管制员和飞行员能够始终明确对方的意图和位置，以在管制、自由飞行之间做合适的切换来改善这种冲突。
二、空域评估技术
对空域管理进行评估主要有以下两方面：
（1）空域的安全性评估，也就是选择合适的安全目标等级来对空域的安全性进行综合评估。目前我国的研究主要在于航空器的碰撞危险方面，需量化航空器的遭遇碰撞危险的次数（飞行中每小时的碰撞危险的次数），并通过与可接受的一个安全目标等级对比以判断目前空域是否安全。
（2）空域的容量评估，也就是详细评估各个情况下的空域容量值。空域的容量评估的评价模型常用仿真模型和数学模型来表示。仿真模型一般分为离散事件、连续事件、蒙特卡洛、分析型等仿真模型，这种模型能够对空域的冲突数量、冲突点、延误水平及实际容量进行评估。数学模型常通过时空分析法来进行空域单元的建模，用来评估空域的最大容量，但仅在跑道、机场等较为简单的系统评估已经有应用成熟的数学模型。
三、空中交通流量管理中存在的问题
尽管我国空域的流量管理已经有了一定的进展，但是与欧洲先进航空大国还存在一定的差距，交通管制的技术也较为落后，交通流量管理中存在的问题主要有以下几个方面：
（1）我国的空域管理缺乏专门的流量管理机构。在一些空域飞行量较小的地区和国家，未设置专门的交通流量的管理机构而由空中交通管制部门来负责，很多国家都是这样设置的，我国也是如此。然而飞行量不断增大的今天，专门的流量管理机构便显得十分必要了。
（2）流量管理的实施过程中信息沟通不够。目前我国已经在空中交通管制机构的建设中投入了大量资金，大大改善了管制系统的设备设施的现代化程度，显著提高了我国的交通管制能力。尽管如此，还是存在许多问题，如缺乏对空管信息的管理与集成。如雷达系统、飞行动态系统、航班信息都是独立系统，而未建立综合的空中交通管制系统，因为无法有效进行流量管理。
（3）空中交通管理的规章不够完善。因为我国的空中流量管理实际应用的时间还较短，尽管已经制定了许多飞行规则，但缺少具体规定，尤其是流量管理的实施单位、工作程序、职责、权限这些方面都没有具体的规范，不利于实施流量管理。
四、空中交通流量管理中存在的问题的对策
目前我国航空运输管理中存在许多问题，交通流量管理也一样，其中航班延误便是最常见的问题也是一大难题，有航班延误引起的社会影响和经济损失非常巨大。目前航班延误在我国还刚刚凸显，随着我国经济的健康、快速发展，航空运输又开始了新一轮的迅速发展。若不及时采取有效的应对措施，航班延误问题将对高校运行和航班安全造成极大影响，对提高人们的生活质量也造成了一定的恶劣影响。因此，建立适合中国民航现状的交通流量管理系统非常必要。
结合西方发达国家的交通流量管理系统的先进建设经验与我国民航的发展现状和趋势来看，空中交通管理系统的建立也是必然的。理由有以下三点：（1）空域容量的提高这项措施难以全面解决交通延误的问题；（2）交通流量管理系统的建设为高效发挥空中管理系统的自动化运转的必然趋势。（3）也是最终均衡和优化交通流量管理的唯一方式。
民航系统的空中交通流量管理的建设能够高效利用空域资源，实现其价值，也是民航事业发展的内在需要。当然，也是对ATM的全球一体化，提高整个亚太地区的空中交通管理的服务竞争力的发展需要，也是完善其服务的内在要求。
从现象来看，空域的管制能力、管理政策、监视、导航和通信等因素对航空交通容量都有直接的影响，完善或改进以上因素，可在某种程度上起到缓解航班延误和交通拥挤的。但是在非常高密度的空中交通容量的情况下，这些因素的完善或者改进无法代替交通流量管理系统的独特作用，因为只有它才能在空中交通容量超过预计值得情况下，起到全面均衡的作用，优化ATM分布，以做大限度的减少航班延误，在高密度交通流量的情况下最大程度的提高ATM的经济性和安全性。任何局部原因的完善和改进都无法替代空中交通流量管理系统在空域管理中的作用，因此我国空中流量管理系统的建设不仅显得非常必要，也是ATM系统的必然发展趋势。
总结
目前空中交通流量不断增大的同时，也使得空中交通流量管理出现了许多问题。本文介绍了我国空域的分类情况，分析出目前ATM中存在的问题，并给出了相应的处理对策。
参考文献
[1]吕人力，空域管理中的军_民航协商机制[J].航务CAET（No.184）1997.4.
[2]王伟，逐步实现空域的科学管理[J].民航经济与技术（No.228）2000.12.
[3]张颖，胡明华.多元受限空中交通流量管理决策支持系统[J].交通运输工程学报2004.12.
航空航天工程学科评估篇6
1相关研究现状及发展动态
基于上述简要分析，影响航天器安全可靠运行的因素很多，但按其来源及影响过程大致可以分为3大类：事故或故障、状态异常变化以及空间环境变化．围绕上述3个方面，简要述评相关领域的国际研究及其进展．
1．1事故调查与故障处置
航天工程系统的事故与故障是影响航天器安全的主要方面之一．据资料统计［2］，1995年底之前，美国和前苏联的249次载人航天发射飞行，出现重大故障166起，1965—1990年，25年间国际卫星组织200多颗地球同步轨道通信卫星和广播卫星，发生的严重故障就多达350余次．近年来，尽管航天器材料、制造、工艺、控制和管理等技术都有显著发展，但国际国内航天界依然故障不断，损失和影响巨大．能否准确查明航天器在轨运行过程中出现的各种事故或故障，及时发现航天器运行过程中隐藏的危险苗头或可能发生的故障，有效地防范后续类似故障发生，或正确地对当前的故障实施有效处置，对保障航天安全至关重要．相关技术的探索和研究一直受到国际学术界和工程界的高度关注．在20世纪40年代或更早，航天器出现之前，人们就为航空器安全运行大伤脑筋，并开始探索飞机运行过程安全管理．飞机出现后的半个世纪历程中，由行过程故障和灾难成为影响航空安全的头号杀手，各航空大国高度关注并着力开展事故调查研究．20世纪30年代，美、英等国花费大量人力和财力加强对重大飞行事故的记录和调查，英国于1937年专门成立航空事故调查组，1944年英国皇家空军还专门成立飞行安全机构，负责军用飞机的重大事故调查，《飞行安全》杂志同年在美国创刊，推进了航空安全事故的调查与分析．二战后至20世纪60年代中期的20多年时间里，美、英空军在不断完善事后追究式的事故记录、调查和分析方法．例如，利用事故调查和分析得到的信息，探究引发系统发生事故的可重复性或共性起因，研究和建立纠正措施，以期从源头上防止类似故障再次发生．这种间接性“事故预防”式处理思路改变，对后续事故的预防带来的效果有明显改进．例如，1955年美国启动“先驱者”号地球卫星计划，进行的11次试验中，发生了8次事故，仅有3次发射成功，其主要原因恰是没能很好地吸取之前经验教训，进行防范，事故预防或预案措施不力，以前出现过的零部件质量控制不严、系统关键部件没有保留设计余度等共性问题一再发生．鉴于此，在随后“大力神”火箭和“双子星座”飞船计划实施过程中，吸收“先驱者”计划的经验教训，采取更严格的事故预防措施，严控质量关，并对导航和供电等关键子系统都采用双余度设计，一系列故障预防措施保证了后续“大力神”火箭在14次飞行试验中仅发生2次事故．这种建立在对历史事故调查和分析基础上的事故预防模式［3］，对探索基于数据挖掘和典型故障案例的航天安全技术有重要的参考借鉴价值．这一阶段形成的事故调查分析法，被美国NASA和欧空局等继承并沿用至今，并推广到航天安全领域．例如，2007年Hubble望远镜故障调查和2010年欧洲对“阿丽雅娜5号”火箭故障调查等，都显示了事故调查法的重要性和实用性．但是，对航天器的安全运行管理而言，由于航天器部件多、结构复杂、功能多样、运行环境千变万化、控制操作遥不可及，事故调查与分析工作无疑要远比飞机故障调查艰难得多．当然，无需讳言，事故调查法本身固有的弱点，譬如事后分析模式不可能用于事故预防，调查分析过程通常持续时间跨度长，存在时间滞后等局限性也一定程度上影响了其时效．20世纪60年代，伴随着系统论和系统思想的提出和广泛被接受，系统安全作为一种新的安全管理思路和模式，受到航空航天领域的关注．20世纪60年代初期，美国空军“民兵”洲际导弹的研制首先引入系统安全原理，并颁布“空军弹道导弹系统安全工程”等军用规范；1969年7月，美国国防部制定“系统及其有关分系统、设备的系统安全大纲”作为军用标准MIL－STD－882，明确规定了系统安全管理、设计、分析和评价的基本要求；NASA在参照MIL－STD－882标准的基础上，于1970年颁布面向航天工程的“系统安全”标准NHB．1700．1（V3），并在“阿波罗4号”发射失败后全面采用系统安全的思想，对后续“阿波罗”计划进行了包括故障模式、故障影响及其危害性分析和故障树分析在内的系统安全分析，严格的安全性设计与评价，定性与定量相结合的风险评估，以及全过程的质量管控，收到了好的效果．NASA的“阿波罗”飞船飞行安全程序负责人Lederer曾明确指出，系统安全覆盖了风险管理各个方面，远远超出了设备硬件及与之关联的系统安全工程过程［3］．伴随着系统安全标准的全面贯彻和实施，NASA分别于20世纪70年代末和80年代中期又颁布NHB．5300．4（ID－2）“航天飞机的安全性、可靠性、维修性和质量条例”以及NHB．1700．1（V7）“系统安全手册”．另外，欧空局在“使神号”航天飞机计划中，吸收美国在系统安全方面的成功经验，也制定专门的安全性设计分析与管理程序．纵观美国和欧空局的做法，可明显感觉到系统安全的核心是系统的思想和系统工程的方法．采用系统工程技术，将航天器从设计、发射、测控、管理到最后变成空间垃圾的完整过程作为一个不可割裂的航天器生命周期，将保障安全贯彻在航天器全生命周期的各个阶段、各个环节，在系统的全寿命周期中都必须识别、分析和控制危险与灾变．这种面向系统生命过程的系统安全工程技术和方法，对保障航天器在轨安全运行无疑是有帮助的．20世纪70年代以后，故障检测、诊断与处理技术研究成为跨多个学科的持续性研究热点，同时也逐步成为系统安全技术关注的核心内容之一，既有明确的带共性的研究目标，又有大量兼具基础性和应用性双重特征的科学问题，逐步形成较为复杂的研究体系和多学科知识融合的研究群．在故障检测与诊断（FDD）技术研究方面，自1971年前后Beard和Britov分别提出基于解析冗余的FDD这一创新思想，突破早期设备FDD依赖硬件冗余的局限性之后，经40多年持续发展，现已基本形成的体系：按研究内容分，包括故障在线检测、影响分析、朔源定位、时间推断、幅度辨识、模式识别和反演推演等；按技术手段分，包括基于冗余法（物理、解析、信息、知识冗余等）、关联分析法（故障树推理、Petri网、有向图、等价关系、等价空间）、信号处理法（特征分析、残差分析、检测滤波／观测器、统计诊断、模式识别等）和仿真对比法等；按研究领域分，有设备／装备、过程和流程FDD等；按时间关系分，有在线、离线FDD和故障预测等；按量化程度分，有定量和定性FDD等［4－8］．并且，大量学者结合不同应用背景，进行了卓有成效的开发应用，例如，航天工程领域，美国在饱受“阿波罗”登月工程期间的系列重大事故困扰后，NASA和美国海军研究室成立机械故障预防小组，在卫星故障的机理分析、在轨检测、诊断、预测等方面取得大量卓有成效的研究成果；美国HRL实验室的PeteTinker等建立卫星快速类比推理系统，结果显示可达到80％的准确度；德国Maieijvic在20世纪90年代初就开发了基于模式识别的故障诊断专家系统，用于对液体火箭发动机的故障诊断；法国马特拉空间系统中心Dinh等开发基于案例推理技术，建立协助卫星测试期内应对突发性事件的故障诊断系统，分析异常事件成因，能够在异常事件发生时提取事件特征并与相关的历史类似事件检索匹配，融合案例推理、规则推理与模型推理等技术形成一个混合知识系统推理核心，并在异常事件发生时自动生成基于多推理技术融合的诊断方案；国内在测控过程的安全监控、基于系统仿真的FDD［6］和容错设计等方面也有卓有成效的研究进展．在故障处理技术研究方面，典型方法有故障硬处理和软处理两大类．其中，硬处理的常规方法包括故障设备修复、备件替换和故障系统组成的重构等，例如，设计航天器自主自组装可重构模块［8］、采用多Agent优化方法等实现多体航天器重构［7］、建立适当形式的混合控制策略［9］实现将多体航天器从一种形态改变到另一种形态，并使系统达到新的稳定状态等，都不失为可尝试的技术途径；软处理的典型方法包括功能重置、功能降级与被动容错等．无论是硬处理还是软处理，通常是建立在模块设计或一定形式冗余基础上的，冗余是实施故障处置的基础．面向航天工程的冗余技术，途径很多，如物理、结构、时间、数据、解析和知识冗余等．适当形式的冗余，可以为选用合适方式进行故障处理（特别是容错处理）提供有利条件．所谓容错，顾名思义就是要求处理手段能容允系统已经发生或正在发生故障，至少不会因为系统故障而发生功能失调或算法崩溃．具体地，在系统或部件发生故障的情况下，仍可利用冗余资源将制定的控制策略、处理流程、软件算法等继续完成．容错处理技术核心就是防范故障和避免非致命性故障带来的不利影响．基于冗余的容错是一种先进理念和提高系统可靠性的先进技术，通过合理的系统设计，使系统在出现某些局部故障时能借助“冗余”实现对故障进行有效处置．容错技术通常可以分为主动容错和被动容错两大类．主动容错大多是以故障检测与诊断为基础，通过对系统进行适当形式重构，达到避免或削弱故障影响的目的［10］；被动容错主要是基于有界影响分析与设计、鲁棒控制、补偿技术和完整性设计等方法，使被控系统对某些类型故障或某些环节故障具备不敏感性、完整性和免疫性［10－11］．近30年来，冗余与容错处理的思想在美国和俄罗斯等航天大国得到广泛应用．例如，美国曾大力研制可用于控制航天器飞行的容错计算方法和容错机，对可靠性要求高的系统用双重、三重、四重甚至五重冗余；前苏联“联盟”TM型载人飞船上也曾使用了三重冗余的主电气系统以及双重冗余的气动液压管路和生命保障系统．至行器故障的容错处理技术，美国NASA的专题技术报告［12］介绍了多个成功实例：一是故障检测和容错计算技术在空间试验室、空间飞船、Hubble望远镜、Galileo卫星、Landsat－7卫星，以及A320和波音777飞机等航天、航空工程中应用情况；二是容错计算等技术在Landsat－7卫星试验中的应用情况，容错系统可进行72h自主安全模式的操作，能满足卫星任何单个部件故障恢复的处理需求，并具备危险分析能力；三是A320飞机飞控等多个子系统进行了容错设计，机上计算机系统具备运行自检功能，若各通道之间的差异超出门限值则隔离自检，并自动地从已检出问题的计算机控制对象切换到另一个，显示了良好的工程价值．此外，在提高航天器在轨运行过程可靠性与安全性方面，“挑战者”号航天飞机爆炸后，促使NASA重新考虑原来的可靠性管理方法有效性，加强对卫星在轨可靠性管理的研究．1991年，美国国防部颁布标准《综合诊断MIL－STD－1814》，作为提高新一代卫星可靠性和降低使用维修费用的重要途径，标志着美国卫星可靠性管理研究进入了一个新阶段．近年来，NASA专家还提出了以可靠性为中心的维护（RCM）和可靠性／可维护性／可用性（RMA）方法，以提高卫星在轨运行可靠性．由于拥有低轨运行的航天飞机并参与了国际空间站工程，NASA据此提出建立在轨诊断维修基地（ORB）的系统可靠性管理构想，该构想把航天飞机和轨道空间站作为维修低轨道故障卫星的基地．
1．2状态监控与健康管理
本节所谓状态是一个相对广泛的概念，包括航天器在轨运行状态（如轨道位置、空间姿态），航天器构成部件或子系统的工作状态（如是否正常工作、是否功能衰减），航天器运行趋势，以及航天器各系统或结构部件所处寿命阶段．评估在轨航天器所处状态、分析其运行过程的状态演化趋势、预测其未来时刻状态变化、预估其故障后的剩余寿命、监视与诊断其运行过程及可能的异常变化，不仅是保障航天器按照预期目标安全可靠运行的前提，也是保障航天安全的技术基础．状态监控的核心技术是异变检测．异变检测又称变化检测，是检测和分析系统在其运行过程中发生变化，以及变化的发生时间、部位、表现形式、作用方式和影响大小等相关问题的一门新兴学科．异变检测的理论最早可追朔到20世纪50年代中期Page等［13－14］的奠基性工作，但作为一门独立学科则应归功于1993年Basseville和Nikiforov在专著《突变检测———理论与应用》中建立的系统性框架和精巧的研究思路［15］．异变检测技术应用面很广，诸如设备运行过程的状态检测、计算机集成制造系统的有条件维护、生产过程质量控制、复杂系统实时监控、核电站安全保障、运载火箭安全控制、载人飞船安全管理、导航系统监视、气候与环境变化监测和预报、地震等灾变预警、人体病理检查、图像边界确定和控制系统故障检测等，都可以在变化检测的框架下探索和研究．最近10年多来，变化检测的理论研究和应用开发一直受到国际统计界和控制工程界广泛重视．国内关于异变检测的技术研究，起步于2000年前后系列文献［16－20］系统地对系统输出、输入－输出和输入－状态－输出等3种不同情形展开研究，并建立了在线检测、幅度估计和突变时间辨识等一系列新方法和算法，提出的“安全管道”设计等方法突破了门限监测模式的局限性，初步实现了门限内异常变化的在线监控．但是，从总体上看，仅处于起步阶段，见诸报道的研究成果大多混杂在故障检测与诊断技术文献中；另一方面，故障检测与诊断领域的大量研究成果中，也有相当部分属于过程与数据异变检测的范畴．健康管理是近30年基于管理工程发展起来的研究热点之一．美、俄等航天大国为保障航天器安全和满足在轨卫星运行管理需要，采用系统分析、管理工程、信号处理和风险评估等多种不同方法与技术，围绕着航天器的运行管理问题，对状态评估及相关问题进行了系统研究，提出和形成了包括趋势分析、过程监控、寿命预测、状态预诊和健康管理等在内的一系列新方法与技术，人们将上述研究统一在健康管理这一研究框架下，形成了有一定影响度和参与度的研究方向．广义的健康管理是一项多功能聚成的综合分析与评估技术，包括了趋势分析、过程监控、余寿预测、影响分析、异变预警、健康状态分析与评估、风险分析与综合管理等作为其重要构成部分的综合性技术，核心是基于智能系统的预诊，从反应性定期维护转向在准确时间对准确部位进行主动的准确维修，借助各种算法（如Gabor变换和FFT变换）和智能模型（如神经网络和模糊逻辑等），预测、监控和管理飞行器状态，实现由事件主宰式事后／定期维修转向基于状态与健康状况维护．健康管理技术较早用于直升机系统，例如，美国海军有综合状态评估系统、P－8A多任务海上飞机有飞机健康监测系统、陆军有诊断改进计划、NASA第2代可重复使用运载器有飞行器综合健康管理系统、航空无线电通信公司飞机状态分析与管理系统近20年来，健康管理技术被推广应用到航天器安全运行管理中，发挥越来越重要的作用．20世纪90代中期，NASA在戈达德航天飞控中心、休斯敦任务控制中心、马歇尔航天飞控中心等建立具有卫星健康状态综合分析、状态评估、寿命预测、降级运行策略分析制定等功能的在轨卫星运行管理系统；俄罗斯借助自身在健康监控技术方面的先进技术和丰富实践经验，Katorgin等开发了大功率液体火箭发动机RD－170健康监测和寿命评估与预测系统，Vasilchenko等开发了“暴风雪”号航天飞机轨道实时自动监测、预测系统，并向航天员提供可视化信息，便于其监测和控制航天飞机运行状况．近10多年，NASA通过在轨卫星运行管理系统实时对在轨航天器健康状态进行综合分析、评估、寿命预测、故障预防预警，并对已丧失部分功能的在轨卫星采取合理、有效的测控，有力地保障了在轨航天器的稳定、可靠运行，充分发挥在轨航天器应用潜能，取得了巨大效益．近年来，美国投大量资金用于研制集成健康管理系统（IVHM），包含机载健康管理分系统和地面健康管理分系统（IGHM），机载健康管理分系统负责实时监视和管理航天飞机的运行状态，对异常现象进行本地诊断后，诊断结果连同其他信息下传至IGHM，该系统则依据航天器下行健康信息，进行远程专家会诊，诊断结果用作航天飞机机载诊断系统诊断结果的补充和校核，连同处理策略被回传至航天飞机，整个IVHM系统实际上是一系列使航天器健康管理行为自动化工具和过程的集合．据资料介绍，IVHM系统的投入应用，使航天飞机飞行风险降低了50％，运行预算降低了1／3．
1．3环境监测与碎片规避
复杂多变的空间环境也是影响航天安全的重要因素．本文所谓的环境不仅包括航天器运行过程依存的自然环境，也包括长期航天工程产生的外在环境以及航天器本体的内部环境．文献［21］中指出，空间环境对卫星等各种航天器安全运行带来的潜在威胁和影响是不可忽视的，根据统计卫星故障的40％与空间环境有关．例如，对于高轨道航天器，高真空度环境的压力差效应可能会导致机载设备因外压力的剧变而变形、损坏、泄露，美国第一颗航天飞机爆炸致7人罹难的事故，就是因泄漏引发爆炸造成的；对于低轨航天器，低真空范围的放电效应和辐射传热效应，会直接影响到航天器安全运行．另外，太阳辐照、太阳风暴、空间碎片也无时不威胁着航天器在轨安全运行．例如，2010年4月，国际通信卫星组织Intelsat公司“银河－15”卫星故障，就是因4月3日—5日期间太阳风暴引起的［22］，类似事故还多次发生在国内外不同卫星上，如1998年“银河－4”卫星．至于空间碎片引发事故和灾害性事件以及对卫星通信系统的破坏性影响，更是司空见惯．对于空间环境异常变化对航天安全的影响和空间碎片对航天器的威胁，从安全技术的角度必须区别对待．环境扰动是不可控的，其影响与危害多采用提前预测和区别性防范．对太阳及空间环境变化及其对航天器影响，美、俄、韩等国家多位学者围绕太阳活动周期性、地磁活动、辐射带电子通量模型AE－8和离子通量模型AP－8及改进南大西洋异常区检验、大气密度影响和空间环境对航天器安全运行的影响等，从不同角度进行了多项研究［22－23］．并且，为研究和利用空间环境，多个国际组织在全球各地布设了广泛的地面站（如NOAA空间气象预报中心和NWRA／SWS）与天基观察网（如美国行星际、地球同步轨道、中轨、低轨等不同轨道天基空间环境监测系统），监视太阳活动、行星际扰动和近地空间环境扰动．对大量存在于太空中的各种碎片或垃圾，多采用提前预示和及时规避等方法，防范其威胁航天器的运行安全，国际学术技术界对此有大量研究，通过数学模型或数学方法描述空间的分布、运动和物理特点，建立可用于预示确定域10年内空间碎片分布和碎片数量的短期碎片环境状态模型和预示空间碎片10年以上环境演变数学模型，采用屏蔽防护和规避机动等不同的方式规避其对航天器安全运行的威胁．其中，屏蔽防护法是采用屏蔽方式对微小碎片进行防护；规避机动法则是对直径大于10cm的大型空间碎片进行碰撞规避．规避机动决策方法，主要有Box区域判定方法和基于碰撞概率法等．Box区域判定法通过定义航天器周围警戒区域和规避区域，用以判断航天器与空间碎片之间的距离是否构成碰撞危险，进而采取相应对策，属平均方法，偏保守；碰撞概率主要考虑两目标交会时的位置、速度、几何关系以及危险目标的位置／速度的不确定性以及误差协方差矩阵等信息，当碰撞概率大于黄色门限时，在机动动作不会对主要任务和有效载荷造成冲击就进行机动规避．空间环境研究是一项长期的研究工作，特别是空间环境对航天器的安全可靠运行方面，需要长期地观察数据的积累．
2几点思考