【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,具有海空一體、機(jī)動性好、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)能力來展開的相應(yīng)研究工作,從布置設(shè)計(jì)、艦面作業(yè)、戰(zhàn)斗衰減3個角度出發(fā),分別對其中的關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行深入的分析并對部分性能或參數(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),對其布置設(shè)計(jì)的主要問題及影響因素進(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狀圖,從而為飛行甲板布置設(shè)計(jì)相關(guān)的優(yōu)化和評估提供依據(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)對象提煉出相應(yīng)的無因次優(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)合部分典型國外航母的相應(yīng)設(shè)計(jì)參數(shù)來建立優(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于傳統(tǒng)的集中式保障在出動回收能力方面的提升程度,采用閉環(huán)排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)對基于這兩種航空保障方式的出動回收過程進(jìn)行仿真建模,并對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比分析,從而得到一站式保障在出動回收能力各項(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)則對其進(jìn)行指揮調(diào)度,因此采用乘數(shù)權(quán)重法(MWAL)來構(gòu)建航空保障作業(yè)調(diào)度策略生成方法。其中,分別對存在專家演示和脫離專家生成調(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)行對比,來驗(yàn)證在飛行甲板航空保障作業(yè)調(diào)度策略優(yōu)化問題上學(xué)徒學(xué)習(xí)類方法相對于傳統(tǒng)類優(yōu)化算法的優(yōu)勢。采用網(wǎng)絡(luò)理論建立了飛行甲板作業(yè)網(wǎng)絡(luò)模型,對指揮信息的傳遞和艦載機(jī)的流動分別進(jìn)行考慮,根據(jù)艦載機(jī)出動回收作業(yè)的循環(huán)過程的特點(diǎn),以網(wǎng)絡(luò)中特定回路數(shù)量為參數(shù)來制定網(wǎng)絡(luò)的功能完整性評價指標(biāo),在仿真計(jì)算中通過隨機(jī)破壞網(wǎng)絡(luò)中的頂點(diǎn)來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)對頂點(diǎn)破壞數(shù)量的敏感程度。通過對代表不同類型作業(yè)的頂點(diǎn)破壞情況分別進(jìn)行研究,可知指揮類頂點(diǎn)和降落與著艦類頂點(diǎn)對維持飛行甲板作業(yè)網(wǎng)絡(luò)功能完整性起到了重要作用。通過殘存架次率的變化數(shù)據(jù)來表征飛行甲板的戰(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)域并對該區(qū)域內(nèi)的航空保障資源進(jìn)行毀傷,采用保障度來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)出動回收能力相關(guān)數(shù)據(jù)。通過計(jì)算敵方來襲導(dǎo)彈數(shù)量增加時出動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)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U674.771
【圖文】：

哈爾濱工程大學(xué)博士學(xué)位論文外，在和平時期也經(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。目前美國海軍最新入列的“福特”級航母首次引入了一站式保障，將所有航空作業(yè)都集成到同一個作業(yè)站位來進(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，“福特”級還將首次搭載無人艦載機(jī)，這需要進(jìn)艦面保障調(diào)度技術(shù)相適配。對于我國海軍而言，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足艦載機(jī)著艦后的回轉(zhuǎn)空間，同時在左舷向艦尾方向延伸以增加停機(jī)區(qū)面積。此外，國內(nèi)在公開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)的黃勝教授等人對飛行甲板的外展程度進(jìn)行了優(yōu)化研]，以飛行甲板長與設(shè)計(jì)水線長、飛行甲板寬與設(shè)計(jì)水線寬 2 個比值為優(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)公開資料可查的是 1997 年 7 月“尼米茲”號參與的那場[36][37]。根據(jù)美國海軍分析中心公開的研究報(bào)告，該演習(xí)中的艦載機(jī)高強(qiáng)度出動回收作業(yè)總共持續(xù)了 4 天，平均每天 24h 作業(yè)時間的出動架次率達(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中，表明人員因素尤其是航空保障力量的不足是限制出動回收能力提高的重要原因。

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本文編號：2794772