舰载机出动过程模型与评估方法能力研究

发布时间：2020-10-13 09:15

　　 弹射起飞舰载机出动架次能力决定航母的作战能力,因此对舰载机出动架次能力的研究有着极为重要的现实意义。由于舰载机出动架次回收过程环节众多且结构复杂,目前仍缺乏对其过程整体建模和综合评估的研究。本文针对整体过程建模展开深入分析与评估,旨在为进一步提升舰载机出动架次能力提供理论指导。舰载机出动回收过程的整体建模是研究出动架次能力的基础。现有的基于排队论、Petri网络和马尔科夫链等建模方法一般只适用于出动回收某一环节的建模,而针对全过程建模时复杂且计算量大。为了解决上述问题,本文提出基于系统动力学(System Dynamics,SD)建模法,对舰载机出动回收过程进行建模分析。根据“尼米兹”号航母高潮演习数据,归纳总结出舰载机出动回收过程的几个主要环节:飞行员作业、舰载机出动前准备、舰载机出动、舰载机回收、舰载机回收后检查调运、舰载机保障和舰载机维修。深入分析舰载机出动回收流程和SD因果关系,在此基础上建立SD流图。针对出动回收作业环节的并行性和全过程的闭环性,利用SD建模法实现出动回收过程的整体建模,并对舰载机弹射器的可用度进行多种维修方式影响的研究。给出的SD建模法简明直观,可有效解决现有方法对复杂过程难以整体建模的问题。并通过仿真实验,验证和分析了舰载机出动架次的动态和静态过程。影响舰载机出动架次能力的因素不仅包括出动回收过程的相关因素,还包括配套资源的供应和调度因素。配套资源的及时供应和调度是保证舰载机保障和维修等作业能够顺利进行的必要条件。针对舰载机资源调度和供应过程的不确定性和供应可靠性等问题,首先运用考虑不确定性和延迟性的T-S模糊系统对调运过程进行建模,然后利用鲁棒策略对具有不确定因素的系统进行控制,在交叉规则组中构造离散分段函数,减少求解的数量并提高控制速度,减少调度系统达到渐近稳定的时间,进而削弱不确定性对系统的影响。通过仿真实验分析可得,设计的改进模糊鲁棒优化算法可确保资源调度过程的可靠和稳定。为了实现舰载机出动架次能力的综合评估,需要首先建立出动架次能力指标体系。而各个指标之间相互影响,呈现严重的非线性关系,且具有层次性、矛盾性和相关性等特点。因此,舰载机出动架次能力的综合评估是非常复杂。当制定作战计划时,需要从众多方案中选出最优计划,需要对方案进行快速准确评估。为此设计了三种评估方法:快速学习RBF神经网络、突变约简分步和非线性模糊物元评估方法。通过仿真实验分析表明,设计的评估方法适用于具有复杂性、层次性、矛盾性和相关性的舰载机出动能力综合评估,能够达到快速准确评估的目的。对三种评估结果利用差异性法进行综合,弥补单一评估结果的不足。最后,着重研究了如何提高舰载机出动架次的问题。通过分析舰载机出动架次的瓶颈因素,为提高舰载机出动架次提供理论借鉴。目前,现有文献通常只分析了舰载机出动架次的单一影响因素,而实际中影响因素具有相关性和约束性,因此需要对相关影响因素进行联合分析,从而得到更贴近实际的结果。为此,提出多因素联合分析法,通过分析各个因素的关联性,将相关性强的因素结合在一起进行分析,并利用忽略死区和考虑转折的方式对数据进行拟合,从而使获得的瓶颈因素更可信,最后给出提高出动架次的建议。本文分别对弹射起飞舰载机出动回收整体建模方法进行分析,对配套资源调度与供应进行优化,对出动架次能力综合评估方法进行研究和对影响出动架次的瓶颈因素进行分析。详细介绍了SD建算法,并通过仿真实验与“尼米兹”高强度演习数据的对比,验证与分析了设计方法的可行性。结果表明,给出的SD建模法更适合于复杂出动回收过程的建模;设计的改进模糊鲁棒优化调度算法能够实现快速稳定的调度供应;提出的出动架次能力综合评估法可实现快速准确地评估;运用多因素联合分析法能够准确获得出动架次的瓶颈因素。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：E926.392
【部分图文】：

图 1.1 1997 年高强度演习Fig 1.1 Surge demonstration in 1997起飞舰载机出动回收过程的建模并不容易。弹射起次，还包括各种资源(弹药、航空燃油、维修备件)、人员(飞行员、加油人员、挂弹人员等)利用效能

本文的结构

14Fig 2.3 Preparing to launch flow chart程如下：飞行任务清单查看已经保障好的舰载机数量是否满足计划出动用备用舰载机补充。既没有保障好的舰载机，也没有备用舰载机，则该次出动计划，缺少的舰载机数量记为错失的出动架次。准备好的舰载机数量少于计划数量，则缺少的舰载机数量记为有舰载机出动，继续检查是否有可用的飞行员，如果没有，则有舰载机出动，缺少的舰载机数量记为错失的出动架次。有可用的飞行员，飞行员将进行登机检查，检查中如果发现舰机，舰载机进行维修。飞行员检查舰载机无故障，则等待出动。
【参考文献】

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1 张帅;糜玉林;孙媛;王利明;;基于备件短缺数的舰载机修理级别分析[J];电光与控制;2015年07期

2 周胜明;赵育良;张玉叶;王淑娟;;用于飞行动作评估的飞参数据预处理方法[J];兵工自动化;2015年05期

3 韩维;苏析超;陈俊锋;;舰载机多机一体化机务保障调度方法[J];系统工程与电子技术;2015年04期

4 王保乳;马颖亮;魏昌全;;基于排队论的舰载机自主式保障比较优势分析[J];电子设计工程;2015年07期

5 刘小辉;逄勇;;飞机战伤抢修力量配置中的运筹学研究[J];航空维修与工程;2015年02期

6 王云翔;毕玉泉;杨茂胜;王虹昙;;基于空间约束的舰载机出库调度[J];指挥控制与仿真;2015年01期

7 李韶亮;陈云翔;蔡忠义;潘天峰;;基于排队论的内场维修设备数量确定方法[J];数学的实践与认识;2014年11期

8 高志;雷建和;张丹;聂余满;王芳芳;;应用马尔科夫模型分析起落架的可靠性[J];自动化与仪器仪表;2014年05期

9 赵嶷飞;侯盾;张勰;;进场飞机序列鲁棒指标评估模型[J];科学技术与工程;2013年33期

10 张继军;邓力;马登武;曹文静;;基于状态条件概率的设备剩余寿命预测[J];北京航空航天大学学报;2014年05期

本文编号：2838990