基于整数线性规划方法的舰载机航空保障资源优化调度

[目的]为了优化舰载机航空保障资源调度问题,[方法]根据航空母舰(简称航母)舰载机机群航空保障流程特有的串行、并行、柔性特点以及舰载机的起飞顺序,基于整数线性规划方法,建立航空保障资源优化调度的混合整数线性规划模型,利用CPLEX的混合整数线性规划求解器和改进的差分进化算法对资源调度模型进行求解。然后,以"福特"级航母舰载机出动机群保障流程为例进行仿真计算。[结果]结果表明,CPLEX的混合整数线性规划求解器和改进的差分进化算法均可用于求解,但存在求解精度和收敛速度上的差异,需根据实际出动规模和计算需求对计算方法进行选择。[结论]建立的舰载机航空保障资源优化调度模型可以有效指导航空保障资源的优化调度。     

一种航母甲板作业快速调度算法

针对舰载机飞行作业期间,航母甲板上的各种保障作业具有高度的时间紧迫性、不确定性和动态性,研究舰载机甲板作业的优化调度问题,建立舰载机甲板作业调度问题的组合优化模型,设计求解该问题的启发式规则,将基于启发式规则获得的解作为禁忌搜索算法的初始解,通过摄动策略增强解的质量。仿真结果表明本文提出算法的有效性,且与普通TB、SA算法比,具有收敛速度快、目标函数值更优的特点。     

舰载机高强度作业流程仿真研究

舰载机高强度出动回收作业是航母最大作战能力的集中体现,其对甲板资源、舰载机调度等均有很高要求。为系统研究舰载机高强度出动回收作业流程和舰载机调度策略,本文建立了基于随机过程和线性策略的流程调度仿真模型,实现了舰载机自主调度。基于Matlab开发了仿真程序,与美国高强度演习记录的对比表明,该仿真模型精度可靠。研究了2种不同的调度策略,仿真结果表明,调度策略对于舰载机作业安全影响较大,对出动架次率影响不大。     

基于马尔科夫状态转移过程的舰载机出动能力分析

舰载机是航母编队遂行作战任务的主要力量,其作战能力直接影响航母编队的作战能力,其中舰载机出动能力是舰载机作战的核心能力之一。在分析舰载机出动流程的基础上,采用基于马尔科夫状态转移过程的分析方法,对舰载机出动过程进行建模分析,并以美海军尼米兹级航母编队为例,得出了F-18舰载机出动能力。舰载机出动能力分析结果可为舰载机作战与训练提供理论依据。     

美国航母飞行甲板演变及设计思想研究

飞行甲板是航母舰载机起降、调运、保障、布列最重要的作业场所,其设计工作在航母总体设计中占有重要地位,很大程度上决定了舰载机出动回收保障能力和航母综合作战效能。本文针对美国海军二战后至今研制的5型航母,分析其飞行甲板布局演变过程,梳理总结美国航母飞行甲板设计思想和启示。     

美国航母飞行甲板演变及设计思想研究

飞行甲板是航母舰载机起降、调运、保障、布列最重要的作业场所,其设计工作在航母总体设计中占有重要地位,很大程度上决定了舰载机出动回收保障能力和航母综合作战效能.本文针对美国海军二战后至今研制的5型航母,分析其飞行甲板布局演变过程,梳理总结美国航母飞行甲板设计思想和启示.     

基于基本空间组合关系的舰载机机库布列算法

[目的]提出一种优化航空母舰机库甲板舰载机布列的算法。[方法]针对机库内舰载机混搭布列问题,基于基本空间组合关系,建立组合关系库,优化解空间,将有约束的二维排样问题转换为组合优化问题。然后,再以最大舰载机数量与最大可紧急出动舰载机数量为目标,建立机库布列模型,并利用一种启发式算法求解该模型。[结果]以"尼米兹"级航空母舰作为案例进行求解,得到的机位排布方案能够在保证紧急出动舰载机数量的情况下最大化机库布列总数量,且布列方案满足实际业务约束与需求;与美军布列方案相比,机库甲板的面积利用率提高了16.92%。[结论]使用该算法可以有效地对舰载机机库布列问题进行求解。     

航母关键系统对架次率的影响研究

航母舰载机的出动架次率是衡量航母及其航空联队作战能力的基本标准,是航母重要的战技指标。本文着重探讨了航母关键系统对架次率的影响,分析了弹射装置、着舰引导系统、飞机升降机、航空弹药贮运系统的能力对舰载机出动架次率的直接影响,对比了常规动力航母和核动力航母的加速性能对架次率的间接作用。     

航母关键系统对架次率的影响研究

航母舰载机的出动架次率是衡量航母及其航空联队作战能力的基本标准,是航母重要的战技指标。本文着重探讨了航母关键系统对架次率的影响,分析了弹射装置、着舰引导系统、飞机升降机、航空弹药贮运系统的能力对舰载机出动架次率的直接影响,对比了常规动力航母和核动力航母的加速性能对架次率的间接作用。     

国外航母舰载机出动回收能力指标体系分析

航母舰载机出动回收能力是航母舰机适配性的重要表征指标之一。为研究舰载机出动回收能力指标体系及指标内涵,重点分析了航母舰载机出动回收能力的基本概念及影响航母舰载机出动回收能力的某些约束因素;针对国外衡量航母舰载机出动回收能力中常用指标,讨论其内涵及设定这些指标的意义。通过对美国、英国、法国和俄罗斯几个典型实例的分析结果表明：实战和演习是国外航母舰载机出动回收能力指标体系建立和相应指标值设定的主要依据。     

航母的航空弹药贮运作业解析

航空弹药贮运作业是制约航母舰载机出动架次率的关键因素,直接影响航母的核心作战能力。本文基于情报研究方法,针对美国海军"尼米兹"级航母的航空弹药贮运系统,重点分析了航空弹药贮运的各环节作业,包括环节划分、作业区域及作业设备;深入讨论了弹药贮运作业过程中常遇到的人力需求大、资源利用率低等问题,并从提高作业效率角度提出了相关建议,对舰上实际作业具有指导意义。     

美国“福特”级航母“一站式保障”技术特征和关键技术分析

“一站式保障”是美军“福特”级航母为提高舰载机出动架次率所采用的舰载机出动保障方式。通过对“福特”级航母“一站式保障”方式的深入分析解读,定义“一站式保障”的概念、作业流程、技术特征和优势,并在此基础上,提炼出实现“一站式保障”所需要突破的一系列关键技术,以及“福特”级航母实现“一站式保障”的设计经验对其他国家航母设计的启示。     

美国“福特”级航母“一站式保障”技术特征和关键技术分析

一站式保障”是美军“福特”级航母为提高舰载机出动架次率所采用的舰载机出动保障方式。通过对“福特”级航母“一站式保障”方式的深入分析解读,定义“一站式保障”的概念、作业流程、技术特征和优势,并在此基础上,提炼出实现“一站式保障”所需要突破的一系列关键技术,以及“福特”级航母实现“一站式保障”的设计经验对其他国家航母设计的启示。     

美国航母弹药库自动化贮运技术发展及应用分析

弹药贮运作业效率是影响航母舰载机出动架次率的关键因素之一。美国海军认为,"尼米兹"级航母弹药贮运能力已成为限制其舰载机出动架次率的瓶颈。为此,美国一直都在发展用于新一代航母"福特"级弹药库自动化贮运技术。本文对弹药库自动化贮运技术发展及应用情况进行分析。     

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。     

舰载机起降限制区域及主要影响参数

舰载机起降作业能力直接反映了航空母舰(简称"航母")的作战能力。根据美国"尼米兹"级航母的图片资料进行航母船型的设计,通过STF切片理论对本船的运动参数进行理论预报,并结合CV/CVN甲板运动限制准则,利用判断函数,以极坐标图形式直观反映航母运动参数对舰载机起降作业的限制区域和非限制区域。从航母自身运动特性出发,逐项分析航母运动参数对舰载机起降作业的影响,明确提出不同浪向下限制舰载机起降的主要运动参数,并分析影响舰载机起降运动参数的敏感性。为航母设计过程中改善耐波性、扩大舰载机起降作业区域指明优化方向。     

基于闭排队网络的弹射器数量配置方法

弹射器配置数量对舰载机出动回收能力有很大影响,因此,在航母设计初期多方案论证阶段,弹射器的数量配置是必须考虑的关键问题之一。针对舰载机起飞过程的排队特点以及整个出动回收过程的闭环特点,基于排队理论建立舰载机出动回收过程的闭排队网络模型,分析弹射器数量对出动回收能力的影响,分析结果可用于支撑弹射器的数量配置设计方案。为验证模型的有效性,采用"高强度"演习中F/A-18舰载机的数据作为参数输入,结果显示模型计算分析结果与"高强度"演习结果一致。     

基于排队论的航母舰载机突防概率模型研究

对航母舰载机机群突破敌舰艇编队舰空导弹防御系统建立模型,并引入排队论相关知识.通过定量分析,验证了模型的可行性,得出了航母舰载机机群成功突破防御圈的概率及数学期望.该模型的建立,为航母舰载机反舰作战效能评估提供了一种新的思路,同时可为航母指挥员在舰载机反舰作战时确定参战兵力提供参考依据.     

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。     

航母航空弹药组成及需求分析

为了保证持续的打击能力,舰载机必须往返于航母和战场上空,通过飞行甲板上的挂弹作业完成弹药补给,因而挂弹架次以及弹药需求量对于航空作业的规划安排具有重要意义。针对美国现役"尼米兹"级航母及其舰载机F/A-1 8E/F"超级大黄蜂",重点分析了航母航空弹药类型及舰载机挂弹配置;讨论了作战架次的基本组成并总结了挂弹架次计算的基本步骤。以"尼米兹"级和"福特"级航母为例,详细计算了挂弹架次以及航空弹药需求量,并对弹药库自持力进行分析。结果表明,舰载机挂弹架次和航空弹药需求之间存在互相制约的关系。弹药需求量的分析对于航母设计和作战使用具有一定参考价值。