航空母舰是世界上最强大的武器。航空母舰着陆区长度相当于陆地机场的十分之一。由于甲板运动、气流干扰等因素,飞机降落在航母飞行甲板上非常困难。固定翼舰载机在六自由度运动的航母飞行甲板上着陆时,需要实时跟踪甲板运动以减少终端误差。舰载机跟踪甲板运动的航迹控制过程中,不可避免地存在响应延迟,从而导致进近偏差。航母甲板运动预测是减少偏差、提高着舰精度最有效的方法之一。通过为舰载机提供预测的甲板运动信息,可以补偿响应延迟带来的误差。航母甲板运动预测的实现主要基于当前甲板运动和历史运动。可以预测未来几秒内的甲板运动。预测时间过长,预测偏差较大。而预测时间过短,不足以弥补航迹控制过程中飞机的响应延迟。
特色应用:不同任务中舰载机保障作业的动态调度研究涉及多种保障资源(可再生资源包括保障作业人员和保障设备,不可再生资源包括油料、氧气、氮气、液压、电力等),作业活动需满足串行和并行约束关系,多重约束(可再生资源约束、不可再生资源约束、作业空间约束)等复杂的调度过程。这些资源的有效协调可以描述为不确定环境下的多资源约束多项目调度问题(MRCMPSP)。本文建立了舰载机动态保障调度的整数规划数学模型,解决了非确定性多项式时间难(NP-hard)问题。针对不确定、动态的环境,受到预测控制技术中的滚动时域(RH)优化方法的启发,提出了一种周期性、事件驱动的滚动时域(RH)调度策略。 RH策略不仅降低了问题规模,而且在合理的计算时间内有效地调整了基线调度,避免了在动态飞行甲板环境下不必要的调度,实现了资源的有效分配。设计了双种群遗传算法(DPGA)来解决大规模调度问题。计算结果
特色应用:不同任务中舰载机保障作业的动态调度研究涉及多种保障资源(可再生资源包括保障作业人员和保障设备,不可再生资源包括油料、氧气、氮气、液压、电力等),作业活动需满足串行和并行约束关系,多重约束(可再生资源约束、不可再生资源约束、作业空间约束)等复杂的调度过程。这些资源的有效协调可以描述为不确定环境下的多资源约束多项目调度问题(MRCMPSP)。本文建立了舰载机动态保障调度的整数规划数学模型,解决了非确定性多项式时间难(NP-hard)问题。针对不确定、动态的环境,受到预测控制技术中的滚动时域(RH)优化方法的启发,提出了一种周期性、事件驱动的滚动时域(RH)调度策略。 RH策略不仅降低了问题规模,而且在合理的计算时间内有效地调整了基线调度,避免了在动态飞行甲板环境下不必要的调度,实现了资源的有效分配。设计了双种群遗传算法(DPGA)来解决大规模调度问题。计算结果
现代美国航空母舰和舰载机联队 美国目前拥有两支航空母舰舰队。大多数人一听到“航空母舰”这个词就会想到第一种,即大型平甲板航母,美国海军目前拥有 11 艘此类航母。每艘航母最多可容纳约 75 架飞机,合称为航母舰载机联队,具备弹射起飞和尾钩降落能力。1 目前,美国海军拥有 9 个航母舰载机联队,数量少于航母本身,因为飞机不需要像舰船那样进行漫长的维护和训练周期。2 这些飞机通常包括 44 架 F/A-18 大黄蜂或超级大黄蜂战斗机、5 架电子战飞机、4 架机载控制飞机、8 架反潜战飞机、2 架运输机和 8 至 11 架直升机,用于从反潜战到搜索和救援的各种目的。(换句话说,通常有四个 F/A-18 战斗机中队。通常还有一个直升机中队、一个电子战飞机中队、一个机载指挥和控制飞机中队和一个反潜战飞机中队。3 )随着时间的推移,航母舰队将包括 F-35C、鱼鹰倾转旋翼机,最终可能还会包括未来衍生的无人舰载空中监视和打击 (UCLASS) 飞机。它们将取代一些较旧的“大黄蜂”战斗机、C-2 飞机,或许还有其他系统。4
为了给舰载机的适航性提供参考,本文对尾喷流场及其对飞行甲板的影响进行了研究。首先建立了航空母舰和舰载机的几何模型,并在此基础上划分了非结构化四面体网格进行数值分析。然后,本文对4架舰载机在舰首准备起飞时尾喷流场进行了数值模拟,以评估其对喷气导流板(JBD)和飞行甲板的影响。分析过程中采用了标准k-ε方程、三维N-S方程和计算流体力学(CFD)理论。在求解方程时,还考虑了风和射流的热耦合。利用CFD软件FLUENT模拟给出了速度和温度分布。结果表明:(1)该解析方法可以用于模拟具有复杂几何模型的气动问题,且结果可靠性高;(2)通过分析可以优化安全工作区、JBD安装方案和起飞位置布置。
外环控制因素是影响飞行员在最后进近期间手动调节下滑道、迎角和队列的能力的因素。本报告集中讨论前两个因素,即下滑道和迎角。目标是确定确保有效外环控制的关键属性,然后检查现有设计要求如何很好地解决这些属性。飞行品质和性能要求的组合适用于此领域,包括 MIL-F-8785C、MIL-STD-1797A 和海军的进近速度标准。首先,报告回顾了该主题的历史背景,讨论了技术方法,并预览了要应用的分析工具。其次,它给出了外环控制的状态,包括对航母着陆任务的描述、现有飞机特性以及一些描述飞行中模拟航母进近的数据。接下来的描述包含任务、飞机和飞行员的数学模型组件。报告的主要部分介绍了一系列有助于确定关键外环控制特性的分析。最后一部分给出了实施结果的结论和建议。技术方法适用