艦船懸臂結(jié)構(gòu)隱身與動(dòng)力特性優(yōu)化.pdf

1、全封閉式桅桿系統(tǒng)是水面艦船的重要雷達(dá)反射源，直接影響到艦船的整體隱身性能。同時(shí)，全封閉式桅桿的結(jié)構(gòu)形式十分復(fù)雜，若在船舶環(huán)境激勵(lì)作用下發(fā)生共振，會(huì)導(dǎo)致桅桿及其承載的精密儀器的使用壽命和正常工作受到影響，此時(shí)再對(duì)動(dòng)力特性進(jìn)行改善就變得十分困難。因此在艦船封閉式桅桿設(shè)計(jì)初期階段，針對(duì)其進(jìn)行外形的雷達(dá)隱身優(yōu)化和內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)的頻率禁區(qū)優(yōu)化是非常有意義的。
　　首先，對(duì)桅桿隱身特性和動(dòng)力特性的計(jì)算與優(yōu)化方法理論進(jìn)行深入研究:歸納和分析了常用

2、的電磁反射計(jì)算方法，基于三角面元建模對(duì)物理光學(xué)積分法的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行理論推導(dǎo)和程序編寫，研究了已有的四種飛行器隱身性能評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，并將這些評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)引入艦船隱身評(píng)估中;以Mindlin板彎曲理論為基礎(chǔ)，對(duì)四結(jié)點(diǎn)四邊形等參板單元進(jìn)行推導(dǎo)，并對(duì)包含該等參單元的加筋板模型的固有模態(tài)進(jìn)行計(jì)算和分析;對(duì)遺傳算法和進(jìn)化策略進(jìn)行介紹和對(duì)比，分別利用編寫的遺傳算法程序和已有的進(jìn)化策略算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)懸臂結(jié)構(gòu)的隱身性能優(yōu)化和頻率禁區(qū)優(yōu)化。
　　其次，以英國(guó)45

3、型驅(qū)逐艦的桅桿設(shè)計(jì)為例，對(duì)威脅區(qū)域內(nèi)RCS的最大值σmax、平均值σavg、雷達(dá)檢測(cè)平均概率(P)d及大于臨界RCS值概率Pcr這四種隱身評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究?；谔囟ǖ睦走_(dá)探測(cè)條件，對(duì)該八邊形桅桿的RCS分布進(jìn)行預(yù)估，散射結(jié)果分析顯示桅桿圍板的鏡面反射是桅桿系統(tǒng)主要散射源。以本文引入的四種隱身性能評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)不同圍板傾角下的桅桿模型隱身性能進(jìn)行多重評(píng)估，結(jié)果表明原桅桿隱身設(shè)計(jì)是較為合理的，同時(shí)也驗(yàn)證了四種評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)對(duì)桅桿隱身性能評(píng)估的可行性

4、。
　　進(jìn)而，分別以不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù)，利用自適應(yīng)遺傳算法，對(duì)該封閉式桅桿的形狀特征參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果表明:各目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化后的桅桿隱身性能均有提升，且RCS分布具有一定的相似性;當(dāng)分別以σmax、(P)d和Pcr為目標(biāo)函數(shù)時(shí)，最優(yōu)外形設(shè)計(jì)均近似為四邊形桅桿;只針對(duì)特征角度的RCS值優(yōu)化是無(wú)效的;在解決桅桿隱身外形優(yōu)化這類復(fù)雜問(wèn)題時(shí)自適應(yīng)遺傳算法顯示出較高的收斂性。
　　最后，以外形隱身優(yōu)化后的桅桿為研究對(duì)象，建立內(nèi)