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原文传递航母飞行甲板作业能力分析与优化研究

论文题名：	航母飞行甲板作业能力分析与优化研究
关键词：	航空母舰;飞行甲板;作业能力;出动回收过程;调度策略;战斗衰减特性
摘要：	航母作为现役的大型水面作战舰船之一，以舰载航空兵部队作为主要的进攻手段，具有海空一体、机动性好、生命力强、攻防兼备等特点，因此与舰载机航空作业最为相关的航母飞行甲板的性能对航母作战能力有着很大的影响。本文将围绕飞行甲板作业能力来展开的相应研究工作，从布置设计、舰面作业、战斗衰减3个角度出发，分别对其中的关键技术问题进行深入的分析并对部分性能或参数进行优化。　　由于飞行甲板上划分有起飞区、降落区、停机区，但总的尺度有限，所有布置元素的设计都可能存在冲突，需要进行取舍。因此从飞行甲板总体设计的全局角度出发，对其布置设计的主要问题及影响因素进行全面分析，并给出相应的主次关系和完整的影响因素树状图，从而为飞行甲板布置设计相关的优化和评估提供依据。　　以飞行甲板右舷区域布置元素的纵向位置作为设计对象提炼出相应的无因次优化变量，综合考虑了布置位置设计的各项约束，结合部分典型国外航母的相应设计参数来建立优化目标函数，从而形成飞行甲板右舷区域布置设计多目标优化模型。利用改进的多目标引力搜索算法对其进行求解，分别考虑2种主尺度的上层建筑的情况，可分别得到一系列符合主流设计规律的飞行甲板右舷区域布置设计方案，从而为航母飞行甲板的总布置设计提供参考。　　为了研究一站式保障相对于传统的集中式保障在出动回收能力方面的提升程度，采用闭环排队网络对基于这两种航空保障方式的出动回收过程进行仿真建模，并对计算结果进行对比分析，从而得到一站式保障在出动回收能力各项指标上具体的提升数值，为航空保障方式的选取以及一站式保障站位数量的配置提供技术支撑。　　无人舰载机参与飞行甲板作业，需要依据特定的参数化策略或规则对其进行指挥调度，因此采用乘数权重法(MWAL)来构建航空保障作业调度策略生成方法。其中，分别对存在专家演示和脱离专家生成调度学习策略的性能进行研究，得到性能优于人工专家操作的学习策略。此外，还将采用模拟退火算法得到的调度策略与采用MWAL算法得到的学习策略进行对比，来验证在飞行甲板航空保障作业调度策略优化问题上学徒学习类方法相对于传统类优化算法的优势。　　采用网络理论建立了飞行甲板作业网络模型，对指挥信息的传递和舰载机的流动分别进行考虑，根据舰载机出动回收作业的循环过程的特点，以网络中特定回路数量为参数来制定网络的功能完整性评价指标，在仿真计算中通过随机破坏网络中的顶点来得到功能完整性以及损毁概率随破坏顶点增加的衰减变化数据，从而分析网络对顶点破坏数量的敏感程度。通过对代表不同类型作业的顶点破坏情况分别进行研究，可知指挥类顶点和降落与着舰类顶点对维持飞行甲板作业网络功能完整性起到了重要作用。　　通过残存架次率的变化数据来表征飞行甲板的战斗衰减特性。基于编队作战环境，敌我双方兵力进行攻防作战，当敌反舰导弹成功突防后，以一定的概率击中飞行甲板的特定区域并对该区域内的航空保障资源进行毁伤，采用保障度来表示后者的完好程度，将其输入基于排队网络的舰载机架次率计算模型，可得到飞行甲板受损后的舰载机出动回收能力相关数据。通过计算敌方来袭导弹数量增加时出动回收能力的变化情况，从而获得飞行甲板战斗衰减特性的变化曲线，并且利用这种方法对一些改进措施的效果进行定量分析。
作者：	杨放青
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	姜滨
授予学位：	博士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文