运动状态下舰船本体X波段RCS统计特征分析北大核心CSCD

[目的]为明确舰船运动对实船雷达散射截面(RCS)测量统计结果干扰的情况,开展各种运动状态下舰船本体X波段RCS的统计特征分析。[方法]构建低海况运动状态下舰船本体动态RCS仿真方法,以DTMB 5415水面舰船标准模型为基础,构建水动力仿真和电磁散射统一模型,获取在水平入射方向上X波段雷达波探测的舰船动态RCS数据,分析统计时间、海况、航速和浪向角对RCS统计特征的影响边界及影响规律。[结果]舰船本体动态RCS统计特征与静止状态下的存在差别;在低海况下,舰船总的RCS特征值受海况、航速及浪向角的影响范围在0.9 dB以内;舰船特征方向上的RCS对浪向角变化的较为敏感,并随着海况的增加逐渐降低。[结论]研究成果有助于掌握舰船运动对实船RCS测量统计特性的干扰情况,可为实船RCS测量工况的选择提供支撑。     

水面舰船雷达波隐身技术与总体设计

具有优良雷达波隐身性能的现代化水面舰船是各海军强国舰艇平台技术研究的重要发展趋势,以往国内舰艇的雷达波隐身技术虽已有初步应用,但层次还较低,舰船的隐身性设计未能形成自顶而下的组织管理体系,总体设计未能充分牵引系统、设备单位的雷达波隐身技术的研究。简要介绍国内、外雷达波隐身技术发展概况,通过对国内护卫舰雷达波隐身技术应用情况的分析,讨论雷达隐波身技术措施对总体设计的影响以及存在的有关问题,提出水面舰船雷达波隐身设计体系和流程,以及雷达波隐身设计和控制程序,并以此指导某型舰的总体设计,可为今后水面舰船开展雷达波隐身设计提供参考。

     

舰船高频雷达散射截面的快速精确计算

分析大型舰船类目标高频电磁散射特性对未来海战具有重要实用意义.针对当前目标高频电磁散射计算精度有限的问题,在CAD构建舰船表面模型的基础上,用多层快速多极子方法(MLFMA)对舰船类目标进行高频电磁散射截面进行分析.仿真结果表明,多层快速多级子算法能准确快速预估大型舰船目标的高频散射截面,并且具有耗时较少的特点,为高频雷达系统的研究及舰船设计提供有效的参考数据.     

基于Bagging-GPR的舰船目标RCS频率外推技术北大核心CSCD

[目的]针对高频情况下使用传统仿真、实测方法获取舰船目标RCS受限的问题,提出一种结合引导聚集(Bagging)算法与基于谱混合协方差函数的高斯过程回归(GPR)模型的混合方法(Bagging-GPR),从而根据仿真和实测得到的低频段RCS数据,准确高效地外推高频段的RCS数据。[方法]首先,根据舰船目标低频段单站RCS数据,以重采样的方式获取训练子集,并使用基于谱混合协方差函数的GPR模型对各子集的RCS数据在频域上进行外推;然后,通过Bagging算法将各子集的外推结果进行混合,以进一步提高GPR的外推精度和鲁棒性;最后,分别在舰船模型的仿真数据集和实测数据集上对Bagging-GPR混合方法的性能予以试验验证。[结果]结果表明,Bagging-GPR可以实现实时外推,预测值与仿真值、实测值基本一致,均方根误差很小。[结论]所提方法具有较高的频域RCS数据外推精度和良好的鲁棒性,可为快速获取目标的高频RCS特征提供一种新的技术手段。     

雷达散射截面积（RCS）的 FD TD 研究*

计算各种媒质在电磁波照射下的散射问题,一直是FDTD算法应用的一个重要方面,特别是在FDTD技术发展的初期,它几乎总是和散射问题联系在一起。论文简单介绍并分析了时域有限差分法在计算雷达散射截面积（RCS ）中的应用,仿真结果表明FDTD在计算物体RCS方面有很大的优势。     

考虑修理结构的舰船部署能力仿真北大核心CSCD

海上环境日益复杂,不仅要关心单艘舰船的部署能力,更要关心多艘舰船可同时部署的能力,以满足不同军事任务的用船需求。针对多艘同型舰船的部署能力问题,分析舰船入役时机、计划修理间隔期及修期控制等因素对同型舰船部署能力的影响,并从军事需求出发,提出多艘同型舰船部署能力的度量指标体系。在此基础上,建立多艘同型舰船部署能力的数学模型,给出同型舰船部署能力的仿真算法,较好地解决了同型舰船部署能力计算困难的问题。最后,通过仿真分析发现,舰船入役时机、计划修理间隔期及修期控制对同型舰船的部署能力具有较大影响,尤其是随着舰船计划修理间隔期的延长,其部署能力呈S形增加,对优化舰船修理结构,提高同型舰船部署能力,降低舰船维修保障费用具有重要意义。     

基于数字孪生的舰船动力系统智能运维技术北大核心CSCD

[目的]为提高舰船动力设备的可靠性并降低维护成本,研究基于数字孪生的舰船动力系统智能运维技术及实现方法。[方法]首先,根据模块功能及结构体系需求,建立数字孪生特征的动力系统智能运维架构;然后,通过工况标杆库建立、控制参数智能寻优以及运行自优化,实现基于综合平稳度的智能控制技术;最后,根据基于知识、基于模型及基于大数据驱动的故障诊断方法,实现复杂系统综合故障诊断技术,形成以数字孪生为技术特征的动力系统智能运维体系。[结果]动力系统智能运维平台的应用案例验证了实现智能控制、故障诊断功能的可行性。[结论]研究成果可为舰船智能机舱的研究和设计提供参考。     

舰船运动对舰船磁场特性的影响分析

舰船因海浪的起伏而产生了横摇、纵摇、垂荡等运动状态,从而破坏了舰船静止时的磁场特性.在假设横摇、纵摇、垂荡为简谐运动的前提下,利用静止舰船磁场模型,仿真和分析了舰船运动对舰船磁场特性的影响.     

舰船船型航行性能的多学科设计优化应用研究北大核心CSCD

舰船船型航行性能设计及优化是舰船总体设计的重要部分。针对以往迭代式的多方案船型设计及优选效率较低、难以获得全局最优解等不足,引入多学科设计优化方法,开展船型航行性能优化。以DTMB 5415标模船型阻力、耐波性和操纵性等综合优化为例,介绍船型多学科协同设计优化的一般过程,建立以典型性能指标为优化目标的数学模型,获得了综合航行性能明显改善的船型方案,验证了多学科设计优化在船型设计中的应用潜力。研究成果可为工程船型设计提供有益参考。     

计及风浪环境影响的水面舰船作战能力评估方法北大核心CSCD

[目的]为在水面舰船作战能力评估中计入海洋风浪环境影响,[方法]在分析风浪环境对水面舰船平台航行性能和武器系统使用影响的基础上,分别建立水面舰船综合作战能力评估指标体系和水面舰船风浪环境适应性评估指标体系,提出基于多属性效用理论和层次分析法(AHP)建立计及风浪环境影响的水面舰船作战能力综合评估方法,并选取国外某驱逐舰为典型算例进行验证。[结果]结果表明,在5级海况下计及风浪环境影响时该舰的综合作战能力约为静水中(0级海况)作战能力的81.5%,量化评估结果与专家定性评估结果趋势一致。[结论]该方法可以较合理地量化评估考虑风浪环境影响的水面舰船综合作战能力,为水面舰船型号论证与研制工作提供技术支持。     

基于经验模态分解的舰船运动姿态预测模型研究

运动姿态准确性预测对提高舰船水上作业安全性具有重要的现实意义,为此,基于经验模态分解算法,构建一种新的舰船运动姿态预测模型。该模型首先利用EMD分解舰船运动时间序列,然后采用游程判别法来判定IMF和r_n (t)的波动程度,划分高频、中频和低频3个分量,最后利用基于支持向量机算法构建的预测模型预测舰船运动姿态。实验结果表明:与卡尔曼滤波法、谱估计法、艏前波法3种运动姿态预测方法得到的结果相比,本模型的纵摇角预测误差更小,精度更高。     

基于马尔科夫过程的舰船维修船坞数量需求评估方法北大核心CSCD

[目的]保障资源预测一直是舰船综合保障的重点和难点,针对舰船维修船坞需求,提出一种支持船坞数量需求评估的模型和方法。[方法]基于马尔科夫过程,通过分析舰船船坞使用系统的特征,建立舰船维修船坞数量需求的马尔科夫数学模型和评价指标,并通过案例分析验证评估方法的有效性。[结果]算例分析表明,评估模型较好反映了舰船维修需求和船坞数量对系统状态的影响,评价指标反映的最优船坞数量与工程实际吻合性好。[结论]研究表明,提出的维修船坞数量需求评估模型能较好地反映物理过程和工程实际特点,可为决策分析提供理论支持,具有较好的实践意义。     

水下爆炸载荷特性及其作用下的舰船毁伤与防护研究综述北大核心CSCD

从水下爆炸研究的重要性和基本物理现象入手,阐述水下爆炸载荷特性及其作用下的舰船毁伤与防护研究背景与意义、研究进展与现状,以及存在的关键难题。针对存在的难题,阐述主要的水下爆炸理论、模型与方法。在理论和计算研究方面,阐述气泡动力学统一理论、水下爆炸瞬态强非线性气-液-固全耦合模型与计算方法,以及能够解决实际问题的流固耦合FSLAB基础工业软件。在实验研究方面,阐述水下爆炸代替性实验方法,以及模型试验方法。在此基础上,给出水下爆炸载荷及其作用下舰船毁伤与防护领域的理论分析、计算以及实验结果,并对此进行讨论,旨在为水下爆炸相关研究提供参考。     

海洋环境对舰载雷达的影响及对策

本文浅析了影响舰船雷达使用中的大气波导、大气衰减、海杂波的特征,通过对三大海洋环境因素的研究,提出了大气波导、大气衰减、杂波影响下舰船雷达的使用对策。     

考虑介质层影响的电磁脉冲耦合传输线模型北大核心CSCD

[目的]Baum-Liu-Tesche(BLT)方程是进行场–线耦合计算的重要方法,在电磁耦合定量分析领域具有广泛应用。经典BLT方程忽略了线缆介质层对入射电场的畸变特性,导致在特定入射、极化方向下的耦合效率计算出现较大误差。[方法]针对该问题,将频域修正的BLT方法引入时域,研究在高空电磁脉冲(HEMP)激励下单根线缆负载电压和电流响应的计算方法,并通过与全波算法计算结果对比,验证模型的正确性。在此基础上,对修正方法所适用的线缆结构(高度、线径、介质层参数等)、入射电场(入射方向、极化方向)特征进行分析。[结果]结果显示,在HEMP激励下,以全波仿真结果为基准,经典BLT模型预测响应结果误差可高达一倍以上,而引入介质层修正系数后的BLT模型准确度显著提高。[结论]该研究验证了BLT修正模型在分析时域场–线耦合问题时的准确性,提出了BLT修正模型的适用性判据,有助于阐明HEMP同实际复杂线缆的相互耦合作用机制。     

海洋环境对水面舰艇雷达散射截面仿真分析的影响

水面舰艇雷达截面的仿真分析是现代舰艇隐身设计的重要工作.为了提高仿真计算的精确度,本文重点讨论了海洋环境对水面舰艇雷达截面仿真计算的影响.以四路径模型法和无限大介质板模拟法2种方法分别分析海洋环境的散射特性,比较了2种方法的特点,研究了2种方法的使用范围,并提出了适用于水面舰艇雷达散射截面仿真的计算方法.本文给出的算例表明,提出的海洋环境的模拟仿真方法在水面舰艇雷达散射截面仿真计算中是非常有效的.     

高空核爆电磁脉冲入射情形下航空母舰上鞭状天线耦合特性分析北大核心CSCD

[目的]在考虑海面影响的情况下,研究大型舰船上鞭状天线在高空核爆电磁脉冲(HEMP)入射下的感应电流与脉冲入射角度和天线位置的关系。[方法]考虑海面的影响,采用半空间时域有限差分法(FDTD),用细导线算法解决由于精细结构导致的计算网格量巨大、效率低下的问题,用集总元件FDTD算法计算天线后面负载对感应电流的影响,采用基于多点接口(MPI)的并行算法提高计算效率。[结果]计算结果表明:在HEMP入射的情形下,某航空母舰模型上鞭状天线的感应电流与天线位置和入射角度等有关;典型情形下天线端口处的感应电流峰值为5.6 A。[结论]进一步分析表明,天线端口处感应电流的大小主要取决于天线位置,与脉冲的入射角关系不大。所做研究为大型舰船脉冲电磁波入射情形下的感应电流计算分析提供了算法基础,为舰船电磁兼容问题分析提供理论支撑。     

基于直击雷先导发展模型的舰船雷击附着点计算及试验验证北大核心CSCD

[目的]为设置并完善舰船防雷措施,对舰船关键设备的雷击风险和避雷针防护效果进行评估。[方法]首先,构建能模拟自然先导发展状况的先导发展模型,并引入舰船模型对舰船的雷电附着过程进行分析计算;然后,研究下行雷电先导发展至舰船四周不同区域时的舰船表面电场分布、各位置受到雷击的可能性,以及避雷针对雷击风险的防护效果;最后,在实验室中开展缩比模型放电试验并验证计算结果。[结果]结果显示,雷击附着点主要集中在舰船结构相对突出的位置,避雷针可改善舰船表面的电位分布,起到雷击防护作用,但最终雷击点的确定与下行先导的发展区域有关。[结论]结合计算结果与舰船缩比模型雷击附着试验结果,能够分析舰船直击雷防护薄弱环节,雷击附着点的最终位置与双向先导的连接情况关系紧密,所提先导发展模型能较好地对不同先导发展方位下受到雷击的舰船区域进行预测。