發(fā)布時(shí)間：2020-08-15 22:50

【摘要】：航母作為現(xiàn)役的大型水面作戰(zhàn)艦船之一,以艦載航空兵部隊(duì)作為主要的進(jìn)攻手段,具有�？找惑w、機(jī)動(dòng)性好、生命力強(qiáng)、攻防兼?zhèn)涞忍攸c(diǎn),因此與艦載機(jī)航空作業(yè)最為相關(guān)的航母飛行甲板的性能對(duì)航母作戰(zhàn)能力有著很大的影響。本文將圍繞飛行甲板作業(yè)能力來(lái)展開(kāi)的相應(yīng)研究工作,從布置設(shè)計(jì)、艦面作業(yè)、戰(zhàn)斗衰減3個(gè)角度出發(fā),分別對(duì)其中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行深入的分析并對(duì)部分性能或參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。由于飛行甲板上劃分有起飛區(qū)、降落區(qū)、停機(jī)區(qū),但總的尺度有限,所有布置元素的設(shè)計(jì)都可能存在沖突,需要進(jìn)行取舍。因此從飛行甲板總體設(shè)計(jì)的全局角度出發(fā),對(duì)其布置設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題及影響因素進(jìn)行全面分析,并給出相應(yīng)的主次關(guān)系和完整的影響因素樹(shù)狀圖,從而為飛行甲板布置設(shè)計(jì)相關(guān)的優(yōu)化和評(píng)估提供依據(jù)。以飛行甲板右舷區(qū)域布置元素的縱向位置作為設(shè)計(jì)對(duì)象提煉出相應(yīng)的無(wú)因次優(yōu)化變量,綜合考慮了布置位置設(shè)計(jì)的各項(xiàng)約束,結(jié)合部分典型國(guó)外航母的相應(yīng)設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)建立優(yōu)化目標(biāo)函數(shù),從而形成飛行甲板右舷區(qū)域布置設(shè)計(jì)多目標(biāo)優(yōu)化模型。利用改進(jìn)的多目標(biāo)引力搜索算法對(duì)其進(jìn)行求解,分別考慮2種主尺度的上層建筑的情況,可分別得到一系列符合主流設(shè)計(jì)規(guī)律的飛行甲板右舷區(qū)域布置設(shè)計(jì)方案,從而為航母飛行甲板的總布置設(shè)計(jì)提供參考。為了研究一站式保障相對(duì)于傳統(tǒng)的集中式保障在出動(dòng)回收能力方面的提升程度,采用閉環(huán)排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)對(duì)基于這兩種航空保障方式的出動(dòng)回收過(guò)程進(jìn)行仿真建模,并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,從而得到一站式保障在出動(dòng)回收能力各項(xiàng)指標(biāo)上具體的提升數(shù)值,為航空保障方式的選取以及一站式保障站位數(shù)量的配置提供技術(shù)支撐。無(wú)人艦載機(jī)參與飛行甲板作業(yè),需要依據(jù)特定的參數(shù)化策略或規(guī)則對(duì)其進(jìn)行指揮調(diào)度,因此采用乘數(shù)權(quán)重法(MWAL)來(lái)構(gòu)建航空保障作業(yè)調(diào)度策略生成方法。其中,分別對(duì)存在專(zhuān)家演示和脫離專(zhuān)家生成調(diào)度學(xué)習(xí)策略的性能進(jìn)行研究,得到性能優(yōu)于人工專(zhuān)家操作的學(xué)習(xí)策略。此外,還將采用模擬退火算法得到的調(diào)度策略與采用MWAL算法得到的學(xué)習(xí)策略進(jìn)行對(duì)比,來(lái)驗(yàn)證在飛行甲板航空保障作業(yè)調(diào)度策略?xún)?yōu)化問(wèn)題上學(xué)徒學(xué)習(xí)類(lèi)方法相對(duì)于傳統(tǒng)類(lèi)優(yōu)化算法的優(yōu)勢(shì)。采用網(wǎng)絡(luò)理論建立了飛行甲板作業(yè)網(wǎng)絡(luò)模型,對(duì)指揮信息的傳遞和艦載機(jī)的流動(dòng)分別進(jìn)行考慮,根據(jù)艦載機(jī)出動(dòng)回收作業(yè)的循環(huán)過(guò)程的特點(diǎn),以網(wǎng)絡(luò)中特定回路數(shù)量為參數(shù)來(lái)制定網(wǎng)絡(luò)的功能完整性評(píng)價(jià)指標(biāo),在仿真計(jì)算中通過(guò)隨機(jī)破壞網(wǎng)絡(luò)中的頂點(diǎn)來(lái)得到功能完整性以及損毀概率隨破壞頂點(diǎn)增加的衰減變化數(shù)據(jù),從而分析網(wǎng)絡(luò)對(duì)頂點(diǎn)破壞數(shù)量的敏感程度。通過(guò)對(duì)代表不同類(lèi)型作業(yè)的頂點(diǎn)破壞情況分別進(jìn)行研究,可知指揮類(lèi)頂點(diǎn)和降落與著艦類(lèi)頂點(diǎn)對(duì)維持飛行甲板作業(yè)網(wǎng)絡(luò)功能完整性起到了重要作用。通過(guò)殘存架次率的變化數(shù)據(jù)來(lái)表征飛行甲板的戰(zhàn)斗衰減特性�；诰庩�(duì)作戰(zhàn)環(huán)境,敵我雙方兵力進(jìn)行攻防作戰(zhàn),當(dāng)敵反艦導(dǎo)彈成功突防后,以一定的概率擊中飛行甲板的特定區(qū)域并對(duì)該區(qū)域內(nèi)的航空保障資源進(jìn)行毀傷,采用保障度來(lái)表示后者的完好程度,將其輸入基于排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)的艦載機(jī)架次率計(jì)算模型,可得到飛行甲板受損后的艦載機(jī)出動(dòng)回收能力相關(guān)數(shù)據(jù)。通過(guò)計(jì)算敵方來(lái)襲導(dǎo)彈數(shù)量增加時(shí)出動(dòng)回收能力的變化情況,從而獲得飛行甲板戰(zhàn)斗衰減特性的變化曲線,并且利用這種方法對(duì)一些改進(jìn)措施的效果進(jìn)行定量分析。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U674.771
【圖文】：

哈爾濱工程大學(xué)博士學(xué)位論文外，在和平時(shí)期也經(jīng)常組織航母編隊(duì)進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)化高強(qiáng)度演習(xí)，以維持其高水準(zhǔn)的作力。目前美國(guó)海軍最新入列的“福特”級(jí)航母首次引入了一站式保障，將所有航空作業(yè)都集成到同一個(gè)作業(yè)站位來(lái)進(jìn)行，使飛行甲板航空保障作業(yè)效率以及艦載機(jī)出收能力達(dá)到了新的高度；與此同時(shí)，“福特”級(jí)還將首次搭載無(wú)人艦載機(jī)，這需要進(jìn)艦面保障調(diào)度技術(shù)相適配。對(duì)于我國(guó)海軍而言，在航母作戰(zhàn)使用尤其是飛行甲板作業(yè)調(diào)度與指揮方面正處于探索階段，如何充分借鑒和利用外軍的經(jīng)驗(yàn)以快速提升甲板作業(yè)能力是形成有效作戰(zhàn)能力的關(guān)鍵。

在飛行甲板方面進(jìn)行了一定的改進(jìn)，比如斜角甲板前端與艦體接合處作了小幅的以滿(mǎn)足艦載機(jī)著艦后的回轉(zhuǎn)空間，同時(shí)在左舷向艦尾方向延伸以增加停機(jī)區(qū)面積。此外，國(guó)內(nèi)在公開(kāi)渠道中還有較為豐富的有關(guān)飛行甲板布置設(shè)計(jì)方面的理論研究。2009 年，哈爾濱工程大學(xué)的黃勝教授等人對(duì)飛行甲板的外展程度進(jìn)行了優(yōu)化研]，以飛行甲板長(zhǎng)與設(shè)計(jì)水線長(zhǎng)、飛行甲板寬與設(shè)計(jì)水線寬 2 個(gè)比值為優(yōu)化變量，以部分航母的設(shè)計(jì)極值為約束條件，在考慮了建造工藝以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問(wèn)題的前提下以甲板面積最大、外展程度最小為設(shè)計(jì)目標(biāo)分別建立相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)。然后，采用遺法（GA）求解該優(yōu)化模型，得到了符合設(shè)計(jì)規(guī)律的飛行甲板外展程度參考值。2013 年，中國(guó)艦船設(shè)計(jì)研究中心的王健等人[17]建立了一種飛行甲板參數(shù)化設(shè)計(jì)，以 16 個(gè)用于描述飛行甲板輪廓形狀與主尺度的參數(shù)作為設(shè)計(jì)變量，如圖 1.2 所示各功能區(qū)域面積和著艦作業(yè)安全性相關(guān)的特征參數(shù)作為設(shè)計(jì)目標(biāo)和約束條件，建立應(yīng)的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，采用多目標(biāo)遺傳算法（NSGA-II）求解，得到了一系列配解集[18]，為飛行甲板主尺度設(shè)計(jì)提供了一種有效的技術(shù)手段。

第 1 章 緒論“巨浪”演習(xí)，其中有詳細(xì)公開(kāi)資料可查的是 1997 年 7 月“尼米茲”號(hào)參與的那場(chǎng)[36][37]。根據(jù)美國(guó)海軍分析中心公開(kāi)的研究報(bào)告，該演習(xí)中的艦載機(jī)高強(qiáng)度出動(dòng)回收作業(yè)總共持續(xù)了 4 天，平均每天 24h 作業(yè)時(shí)間的出動(dòng)架次率達(dá)到了 243 架次。然而，在額外增加了飛行員和航空保障作業(yè)人員的情況下仍有相當(dāng)數(shù)量的人員處于疲勞危險(xiǎn)中，表明人員因素尤其是航空保障力量的不足是限制出動(dòng)回收能力提高的重要原因。

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本文編號(hào)：2794772