基于蚁群算法的舰载直升机维修资源优化调度研究*

针对舰载直升机远航时驻舰周期长、维修任务时间紧、资源有限的特殊性,合理构建舰载直升机驻舰维修模型,建立舰载直升机驻舰维修资源优化调度模型,采用改进蚁群算法进行仿真计算,通过计算验证表明：该算法较好的解决维修过程中出现的资源冲突问题,缩短舰载直升机维修工期。     

舰载直升机舰面系统系留座设计方法探讨

就舰船设计时直升机舰面系统中的系留座载荷，数量的确定等方面问题进行探讨，并提出了解决问题的思路和方法。     

舰载直升机起降训练仿真系统设计方案

舰载直升机起降训练仿真系统是以计算机可视化技术及直升机、舰船运动数学模型为基础的复杂系统。提出了研制舰载直升机起降训练仿真系统的具体思路和设计方案,详细介绍了本系统中的海浪生成、舰船运动、直升机操纵等模块的数学模型及仿真实现。     

基于CFD的舰载直升机起降理论风限图研究

基于CFD技术建立了一种舰载直升机配平分析方法,以动量源的形式计入直升机旋翼作用,用于分析舰船/直升机之间的耦合干扰问题,并可实现舰机耦合干扰流场的快速计算,突破了原先飞行力学模型中气动参数单向耦合方式的局限性。在该方法中,控制方程选取N-S方程,湍流模型采用k-ε模型,求解方式采用隐式耦合方式,网格上运用自适应切割体网格进行划分,并引入舰载直升机安全着舰判据,发展了一个可用于计算舰载直升机着舰理论风限图的模型。应用建立的方法,以黑鹰直升机作为算例,与试验值进行了对比,验证了方法的有效性。在此基础上应用该模型计算得出了特定舰机组合下的理论风限图。     

直升机舰上起降安全的影响因素研究

舰载直升机的起降安全涉及到舰机两方面,且影响因素较多。本文首先对舰载直升机起降安全因素进行了系统分析,梳理了其关键影响因素舰船空气流场中各特性参数对直升机操作性能的影响。然后介绍了用于舰船空气流场测量的三种典型方法,对舰船空气流场的深入研究有重要指导意义,并可为机舰动态配合研究提供参考。     

两栖攻击舰直升机出动回收流程分析

针对两栖攻击舰舰载直升机出动回收流程规划及能力评估问题,通过分析美国海军"黄蜂"级两栖攻击舰的舰载直升机典型任务样式和舰面作业流程,合理分解舰载直升机舰面保障作业流程,包括主要作业流程规划、作业区域及保障设施。构建出动回收全流程仿真模型,并从提高出动回收能力角度提出了相关建议,对指导两栖攻击舰舰载直升机作业规划具有参考意义。     

面向气流场的直升机舰船上层建筑设计评估方法

开展舰船上层建筑气流场设计评估，目前尚无系统方法。提出一种直升机舰船上层建筑气流场设计定量评估方法。计算舰载直升机受非定常气流施加的力和力矩的时间历程，以力和力矩的积分平方根量化飞行员的操控负荷，以力和力矩的时间平均值量化舰载直升机的操控裕度，并将起降平台空域的温度变化或变化率作为设计评估指标。采用实例验证该方法的工程可应用性。     

粒子群优化算法在舰船路径优化仿真中的应用

为保障舰船安全稳定航行,显著提升舰船续航能力,设计了基于粒子群算法的舰船路径优化方法。使用概率图法构建舰船航行路线图,按舰船在航行性能方面的评价指标,构建与舰船航行路线图相关、综合考虑舰船转弯角度以及地形威胁等约束的舰船航行路径优化模型,并应用改进粒子群算法求解所构模型,得到满足约束条件的舰船航行初始最优路径。之后通过删除冗余点的方式对舰船航行初始最优路径实施平滑优化处理,得到最终的舰船航行最优路径。实验结果表明,该方法可收获更优的舰船航行路径,舰船按该路径行驶,更有利于续航,使舰船航行任务得以有效完成。     

基于云推理的舰船安全状态评估模型

为了提高舰船通信和航行的安全性能,提出基于云推理的舰船安全状态评估模型,采用均衡博弈方法构建舰船安全状态评估的约束参量模型,结合自适应转发控制协议进行舰船安全状态评估的目标函数构建,采用云推理算法进行安全状态评估目标函数的优化求解,设计服务接口模式进行舰船航行状态的调度和安全评估,采用Lyapunove指数预测算法实现舰船安全状态有效预测和评估。仿真结果表明,采用该方法进行舰船安全状态评估的准确度较高,对舰船航行和调度的有效性较好,确保了舰船运行状态安全。     

飞行甲板形状与状态对直升机着舰系留要求的影响

通过直升机与舰船之间详细的动态作用分析来评估舰载直升机的系留要求。其中包括确定作用于直升机的动态载荷，还包括计算相应的动态作用力和直升机的响应。英达尔科技有限公司在以前的研究中已得出的结论表明，在总载荷中，由主旋翼产生的空气动力载荷占了极大部分。虽然在直升机着舰后的最短时间内旋翼总矩降到最小值，然而由旋翼产生的推力可超过直升机重量的25％，这主要取决于风速和横摇角。为了计算这些旋翼诱导载荷，可采用旋翼的计算机模型。这种载荷计算的精确性取决于所采用的假设条件，特别是与飞行甲板上风的状态有关。英达尔科技有限公司和DCE公司通过风洞试验共同研究了这些假设条件，并通过试验来检验风速、横摇角、飞行甲板宽度以及水线以上高度对旋翼诱导载荷的影响。此外，还绘制了飞行甲板上的气流图以支持分析结果，同时还研究了一种方法来确定旋翼诱导载荷，其结果比应用直升机与船体之间的动态作用分析方法预报的旋翼诱导载荷要大。2003年1月～3月，在加拿大国家科学研究委员会的风洞装置中完成了这些试验。此外，还对试验结果进行了评估，并讨论了飞行甲板形态对直升机和船体之间相互的动态作用分析的影响，提出了试验结果对确定舰载直升机在甲板上操作的限制要求所产生的作用。     

舰船摇摆下的舰载火箭弹初始扰动可能域

建立了舰载火箭弹半约束期运动方程,分析了由舰船摇摆运动产生的惯性过载.通过有限幅值随机激励仿真的方法,得到了某型舰载火箭弹由于舰船摇摆产生的初始扰动的可能域,对研究该火箭弹的初始姿态具有参考意义.     

基于神经网络的舰载直升机反潜武器系统作战效能评估

针对舰载直升机反潜作战的特点，提出舰载直升机反潜作战效能评估指标体系。阐述选取各指标的理由。然后采用专家打分的方法给出几型舰载直升机的指标值，并应用三层BP神经网络对＂超黄蜂＂舰载直升机进行评估。结果表明训练得出的评价值和专家的结论基本一致，说明用训练好的BP神经网络对舰载直升机的反潜效能进行评估是合理的，为舰载直升机的研制开发和部队训练提供一定的参考价值。     

舰载网络中未知协议识别方法研究与仿真

舰载网络通信中,由于舰船的自组织特性和过往船只的不确定性,通常会受到未知协议的通信求情,对舰载网络中的未知协议有效识别,提高舰载网络通信链路存活性和稳定性。目前舰载网络未知协议识别采用的是端口路由分层识别方法,存在通信信号传输的保真度不好,路由开销大等问题,提出一种基于高阶谱包络调制的舰载网络中的未知协议识别方法。构建舰载网络通信的系统模型,对舰载网络进行路由分簇设计,对舰载网络通信中的未知协议进行多接口多信道的自组织网络分配,采用高阶谱包络调制方法对通信信号进行特征提取和动态融合,实现对舰载网络中的未知协议的优化识别。仿真结果表明,采用该算法能有效实现舰载网络中的未知协议的特征提取和识别,提高了通信链路的存活时间,降低舰载网络通信的误码率。     

PMA在海军舰船现场级维修保障中的应用研究

首先概述了PMA在测试领域中的国内外应用情况,分析了现代海军舰船设备现场级维修保障所面临的问题,指出PMA的特点和使用模式能够满足舰船设备的现场级保障需求.以某型舰载导航雷达为保障对象,提出了该型装备PMA的设计思路及总体方案.最后,阐述了舰船PMA的使用方法.     

云模型的舰船维修成本建模与预测

通过对舰船维修成本的准确建模和预测,降低维修成本,提高舰船维修质量,保证舰船良好工况,提出一种基于K均值指标聚类划分和粒子群优化的云模型下舰船维修成本建模和预测方法。以舰船维修的材料开销、人工开销、舰船寿命周期折损以及配件成本等参数为约束指标,采用K均值聚类算法进行维修成本指标系数聚类划分,将成本最优问题转化为聚类中心最短问题,并以此为优化目标函数,采用粒子寻优算法进行最优解求解,通过线性插值方法进行拟合计算避免解向量陷入局部最优,实现云模型的舰船维修成本预测。仿真结果表明,采用该方法进行舰船维修成本预测的准确性较高,维修效率和质量得到提高。     

小型舰船上直升机着舰和机动转运的被动固定新方法

当前小型舰船上海上航空器的使用趋势是朝中型和重型航空器发展。这种趋势同保持在恶劣海情下使用的要求一起，极大提高了对舰载机的固定和甲板上转运的要求。从调研舰船排水量对舰船运动和飞行甲板固定条件的影响开始，通过比较四艘舰对北大西洋恶劣海情的五种条件的响应完成了这项调研。结果证实，一般趋势是减小舰船排水量会提高对固定设备的要求。不过确定什么样的舰船运动是舰载直升机使用所需，这与许多参数有关。因其复杂性，须进行详细的动态分析，以确定载机和舰特殊组合的专门固定需求。为确定哪段时间的舰船运动对直升机固定是猛烈的（随后用于动态相互作用分析），引入了“T因数”参数。T因数为包括旋翼推力作用在内的当量加速度比参数的提炼结果。第二部分提出基于现有的直升机舰控固定和转运技术的适用于小型舰船的被动固定概念。这个概念用两个快速固定装置，非常适合固定和转运各种直升机。使固定系统对直升机和舰的影响减小到最低程度。     

直升机舰上起降安全的影响因素研究

对舰载直升机起降安全因素进行系统分析,梳理其关键影响因素舰船空气流场中各特性参数对直升机操作性能的影响,介绍用于舰船空气流场测量的3种典型方法。研究表明:可通过CFD仿真、风洞试验以及实船测量三位一体的手段获取精确的直升机起降流场环境,结合直升机飞行特性获取准确的直升机载舰安全起降包线。研究结果对舰船空气流场的深入研究有重要指导意义,并可为机舰动态配合研究提供参考。     

舰载直升机起降区空气流场模拟方法研究

基于计算流体力学(CFD)技术建立了2种舰载直升机起降区空气流场的计算方法,以用于分析舰船/直升机之间的耦合干扰问题。在这2种方法中,控制方程选取N-S方程,求解方式采用隐式耦合方式,湍流模型为k-ε模型,分别使用"作用盘方法"和"运动嵌套网格方法"模拟旋翼。应用建立的方法,以SFS2简化船型、Robin旋翼和"Caradonna-Tung"旋翼分别作为算例,并与试验值进行对比,验证了方法的有效性。在此基础上,深入地进行起降区舰船/旋翼耦合流场的计算研究。研究结果表明:舰船上层建筑物的存在会引起起降区下洗速度增大,使得旋翼拉力减小;"作用盘方法"能有效地用于舰船/直升机耦合流场的分析,而"运动嵌套网格方法"可以捕捉到起降区空气流场的细节,但其需要耗费巨大的计算量。     

人工智能算法的舰船路径规划

为了实现对舰船航行的智能调度,需要进行舰船路径规划设计,提出一种基于人工粒子群智能算法的舰船路径规划方法。构建舰船航行路径分布的网格结构模型,将舰船航行区域内的各个对象表达为人工粒子群个体,采用四元素的扩展卡尔曼滤波方法构造舰船航行路径规划的约束参量模型。构造舰船航行路径规划的控制目标函数,以舰船动态性能和稳态性能为优化目标,采用人工智能群算法进行航行路径的自适应寻优,实现舰船路径规划。结果表明,采用该方法进行舰船路径规划,能准确跟踪舰船航行的方位角和姿态角,实现路径实时跟踪,提高了舰船路径的准确规划能力。     

直升机飞行甲板降落载荷图

现代舰船一般都携栽直升机，但直升机降落对舰船和直升机本身都具有一定危险。因此在舰船设计时需要研究机舰交互作用对舰载直升机的影响，并需进行海试来确定安全降落操作极限。横向着舰操作对舰的安全是一大难题，这是由于这种降落方式涉及到许多不同的直升机类型，因此，舰船设计人员很难预报飞行甲板可能遭受的载荷。现提出一种飞行甲板降落载荷图法，它是一种利用既定标准来评估飞行甲板的能力，并遵循一种根据简单的直升机参数和海情来预报极限载荷的方法。