航母舰载机着舰导航技术发展研究

舰载机着舰导航技术是保障舰载机在航母上安全着舰的关键技术。本文从舰载机着舰过程和着舰导航需求分析入手,结合舰载机导航技术发展历程,分别介绍了基于光学助降系统、雷达导航系统、光电导航系统和卫星定位系统的着舰导航技术,结合技术原理和适用特点对各类导航技术进行对比分析,对导航技术的发展趋势进行了展望,最后提出了基于多手段融合的舰载机着舰导航技术发展方向。

基于云重心理论的舰载机起降效能评估

研究舰载机起降效能,可以帮助相关人员发现舰载机起降环节中的缺陷与不足,及时找出舰载机甲板保障的调整重点与方向,从而优化资源配置。重点研究了对舰载机起降效能的评估,建立了舰载机起降效能评估体系,将抽象的舰载机起降效能划分为具体的能力指标。采用云重心理论评估方法,结合实例对舰载机起降效能进行了评估。

优先网络排队的舰载机出动回收能力研究

为研究舰载机的真实出动回收能力,针对舰载机出动具有优先级的特点,建立了基于多优先级多服务窗非强占优先网络排队的舰载机出动回收模型.为求解该排队模型,提出一种基于降低服务率假设的近似法,并采用均值分析法迭代计算,得到该排队系统的相关参数.给出一个算例,与仿真结果和美国海军统计值的对比验证了该近似法的精确性.通过分析各服务站的利用率和滞留飞机数,认为该排队网络制约舰载机出动回收能力的瓶颈为保障力量.

航母舰载机用高强、高韧、耐蚀不锈钢

介绍了美国采用低成本、基于计算的材料设计技术,研制出既能取消有毒的防护涂覆工艺,又能作为结构载体用的Ferrium S53高强、高韧耐蚀不锈钢。Ferrium S53不锈钢可以"非正式地"替代通常用于制造航母舰载机结构部件的非不锈钢。美军在新的航母舰载机合金研制中借助QuesTek公司基于计算的材料设计工具,将显著地提升海军武器平台系统性能,改善系统安全性,减轻环境危害。

液压阻拦机定长冲跑控制规律优化研究

为研究阻拦机定长冲跑控制规律,对美国MK7-3型液压阻拦机进行了动力学建模,分析了舰载机安全阻拦着舰的性能指标及相关约束条件,提出最优加速度曲线,引入Hicks-Henne形状函数和遗传算法,对控制阀通流面积曲线进行了优化.讨论了飞机重量、进场速度和发动机推力对重量选择参数的影响和相应的修正方法,与原型机的对比显示优化后的控制规律更有利于安全着舰,提高了阻拦机的适用性.

航母舰载机降落制动滑跑距离分析及预报

舰载机成功钩住阻拦索后的减速制动作业受到阻拦索、空气阻力等众多因素的影响,是一个较为复杂的过程。以牛顿第二定律为基础,通过对基本关系方程的推导、求解,并考虑舰载机运动状态的主要影响因素,确定舰载机在航母甲板上减速制动过程中,其滑跑长度、瞬时速度、钩索速度、回航质量、阻拦索长度等基本要素之间的关系,并使用Mathematica软件解出关系式,预报回航舰载机在某条件下的减速制动过程及滑跑距离,最后绘制出二维及三维关系图谱,为相关舰艇的甲板主尺度估算及设计提供理论依据。

大方位失准角下舰载机传递对准技术

为了提高舰载机的生存能力、快速反应能力以及机载导弹的命中率,必须快速准确地完成舰载机惯导系统的初始对准。由于舰船所处的环境比较复杂而且受到诸多干扰因素的影响,通常采用传递对准方法来解决舰载机惯导系统的初始对准问题。针对大方位失准角下舰载机惯导系统的传递对准问题,详细推导了速度加姿态匹配传递对准的非线性模型,然后采用UKF滤波算法进行数学仿真。仿真结果表明,舰船在中等海况下的不同机动运动对传递对准基本没有影响;采用不同频率的UKF滤波算法,则在20 Hz时传递对准误差较低频时小一倍。

基于改进遗传算法的舰载机出库调度优化方法

舰载机出库最优调度方案是合理编排一批次舰载机出库顺序,使目标舰载机在最短的时间内调出机库。提出舰载机出库调度方案4步单目标优化方法。第1步实现舰载机数量分配功能;第2步依靠遗传算法,实现舰载机选择功能,寻找最优出库组合方案;第3步根据优先级规则对舰载机出库作业进行排序,从而得到最优出库方案的舰载机调度序列;第4步找出需要倒机的舰载机并根据一定规则进行整理后,得到出库作业序列。最后,建立模拟机库验证调度方案的优化方法可行、高效。

基于事件的舰载机出动回收作业流程建模方法

为构建基于舰载机出动回收作业流程剖面分析规范化的合理逻辑模型,采用IDEF0设计框架及Petri网工具对其进行离散事件建模,搭建工程经验与仿真模型间的桥梁。根据工程经验,依照面向过程的IDEF0设计框架,理清舰载机出动回收作业流程中各组件系统间的信息交互和互操作关系,完成活动模型,以明确该流程中的事件触发规则和顺序,并根据活动对应变迁、信息流对应库所的原则,构建舰载机出动回收作业流程Petri网模型,形成工程研制者及仿真研发者均能接受的舰载机出动回收作业流程逻辑仿真模型,该Petri网模型也可直接应用于舰载机出动回收作业流程离散事件系统的功能仿真。

航母运动对着舰引导雷达精度的影响

航母的海上运动严重影响着舰引导雷达的测量精度。为排除航母运动的影响,提高雷达测量精度,分别分析了航母的平移运动和摇摆运动对雷达测量值的影响规律,并建立相应的误差模型。通过选取合适的航母运动参数,仿真航母的摇摆姿态角,进而根据误差模型仿真航母摇摆运动对雷达测量俯仰角和方位角的影响规律。结果表明:着舰引导雷达的方位角误差与航母艏摇角成线性关系,且与纵摇角无关;俯仰角误差与航母纵摇运动高度相关;距离误差不受航母摇摆运动的影响,且与航母平移运动关系不大。

基于Petri网的舰载机出库调度建模方法

舰载机出库作业调度效率是完成舰船作战效能的重要保证。分析了舰载机出库作业调度建模方法问题。基于Petri网技术理论,建立舰载机出库逻辑关系Petri网模型。基于机库内舰载机出库作业决策过程,建立舰载机出库作业四阶段决策的数学模型。最后给出优化算法流程并进行验证。

蒙特卡罗法的舰载机高峰出动仿真

研究舰载机准确出动架次率问题,舰载机高峰出动架次率(SGR of Surge Operation)是美海军航母战斗群作战能力的关键因素,为获得给定条件下舰载机的高峰出动架次,针对舰载机高峰出动的真实流程,考虑到舰载机维修、保障、出动回收等作业以及波次出动的具体情况,建立了利用蒙特卡洛(Moute Carlo)法的非稳态网络排队仿真模型。仿真程序能求得不同作业周期、不同周期类型时舰载机高峰出动架次,同时获得其它相关排队参数的实时数据。与美国海军实测数据的对比显示误差在可接受的范围之内,结果验证了仿真方法的有效性,可用于舰载机出动架次的计算中。

国外航空母舰的发展和展望

文章介绍了近年来世界各国航空母舰的发展动向,介绍了20世纪对航空母舰作用曾有的一些不同看法,对航空母舰、舰载机、机舰协调设备、动力系统、电力系统和作战系统等作出发展展望。

基于Flowshop的舰载机降落调度模型研究

为了优化舰载机回收阶段的排序方案,提高回收效率,针对舰载机的降落调度问题,基于Flowshop模型,将问题转化为求解多架飞机经过多个处理环节的最小化总流程时间。通过对飞机燃油余量、飞行员心理素质等约束条件建模,确定各飞机的排序及飞机在各处理环节上的作业时刻表。最后通过简化的算例验证了调度模型的可行性。

航母舰载机起降方式特点分析及全球现役航母简介

对航空母舰的起源和世界上现役航母的概况进行了介绍、对航母的关键技术之一:舰载机不同起降方式的特点进行了分析。

航母作战部署的舰载机出动架次优化研究

针对航母作战部署中航母平台按时到达部署地限制和舰载机出动回收任务需求,建立了非线性整数规划模型,目标函数是舰载机出动架次总数,约束条件包括非线性的航母平台部署偏差约束和线性的舰载机出动约束;采用遗传算法求解这个具有复杂约束条件的舰载机出动架次优化模型;解算了一个航母作战部署的实例,结果表明模型和算法可行。

基于使用过程的舰载机机载导弹电气整机加速寿命试验方法研究

随着使用要求的提升,舰载机机载导弹面临着在岸基贮存与上舰值班任务交叉融合下长期使用的要求。本文以舰载机机载导弹电气整机设备为研究对象,分析了舰载机机载导弹使用过程中的环境特点,构建了整机在综合应力下的加速模型,设计了基于使用过程的加速寿命试验剖面,提出了相应的加速寿命试验方法。以某惯导模块整机为例,加速验证了该整机的使用过程,并成功激发了该整机的性能退化,验证了所提方法的有效性。

基于赋权Voronoi图的舰载机飞行甲板调运路径规划

为解决舰载机这一不规则实体在飞行甲板环境中的调运路径规划问题,提出了一种基于Voronoi图的路径网络生成方法。对舰载机的调运环境和调运实体进行几何建模,采用Voronoi图法进行规划得到路径网络图并赋权,用Dijkstra算法搜索出调运候选路径,并进行了碰撞检测。对某型航母某一时刻的舰载机布列调运进行仿真,结果表明该方法简单合理,能够为舰载机调运指控人员提供决策参考。

舰载机典型调运方案推演与时序优化

[目的]为提高舰载机甲板调运效率,开展舰载机调运路径与时序的快速规划研究。[方法]建立一种基于网络拓扑结构的调运路径快速规划方法,引入舰载机运动模型和轨迹跟踪控制方法,建立仿真推演模型。以典型出动回收作业为例探讨舰载机调运约束条件、调运原则以及优化目标,提出一种调运时序快速优化方法。[结果]仿真推演结果显示,优化算法可提高多台弹射器作业进程的并行度,优化后的调运方案与1997年美军高强度演习数据接近。[结论]运用所提出的方法可快速获得真实合理的舰载机甲板调运方案,对于舰载机出动回收能力研究、调运方案辅助决策具有参考价值。

物流选址方法在舰载机飞行甲板调运中的应用

为提高飞行甲板舰载机调运作业效率,引入物流选址方法解决舰载机调运路径规划问题。针对飞行甲板调运环境复杂和舰载机形状不可忽略的难点,以美"尼米兹"级航母为研究对象,首先对飞行甲板和舰载机实体进行了几何建模,然后借鉴物流选址方法,通过某种评价机制在飞行甲板上设置若干个候选调运节点,并采用免疫算法进行优化选择进而确定调运网络,最后通过状态变迁图进行多机调运时序控制。对六机出动作业调运过程进行仿真,结果表明该方法规划出的调运路径简单合理,可为舰载机调运管理人员提供决策参考。