艦船懸臂結構隱身與動力特性優(yōu)化.pdf

1、全封閉式桅桿系統(tǒng)是水面艦船的重要雷達反射源，直接影響到艦船的整體隱身性能。同時，全封閉式桅桿的結構形式十分復雜，若在船舶環(huán)境激勵作用下發(fā)生共振，會導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，此時再對動力特性進行改善就變得十分困難。因此在艦船封閉式桅桿設計初期階段，針對其進行外形的雷達隱身優(yōu)化和內部支撐結構的頻率禁區(qū)優(yōu)化是非常有意義的。
　　首先，對桅桿隱身特性和動力特性的計算與優(yōu)化方法理論進行深入研究:歸納和分析了常用

2、的電磁反射計算方法，基于三角面元建模對物理光學積分法的實現(xiàn)進行理論推導和程序編寫，研究了已有的四種飛行器隱身性能評估標準，并將這些評估標準引入艦船隱身評估中;以Mindlin板彎曲理論為基礎，對四結點四邊形等參板單元進行推導，并對包含該等參單元的加筋板模型的固有模態(tài)進行計算和分析;對遺傳算法和進化策略進行介紹和對比，分別利用編寫的遺傳算法程序和已有的進化策略算法，實現(xiàn)了對懸臂結構的隱身性能優(yōu)化和頻率禁區(qū)優(yōu)化。
　　其次，以英國45

3、型驅逐艦的桅桿設計為例，對威脅區(qū)域內RCS的最大值σmax、平均值σavg、雷達檢測平均概率(P)d及大于臨界RCS值概率Pcr這四種隱身評估標準進行研究?；谔囟ǖ睦走_探測條件，對該八邊形桅桿的RCS分布進行預估，散射結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估標準，對不同圍板傾角下的桅桿模型隱身性能進行多重評估，結果表明原桅桿隱身設計是較為合理的，同時也驗證了四種評估標準對桅桿隱身性能評估的可行性

4、。
　　進而，分別以不同的評價指標為目標函數(shù)，利用自適應遺傳算法，對該封閉式桅桿的形狀特征參數(shù)進行優(yōu)化，優(yōu)化結果表明:各目標函數(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;當分別以σmax、(P)d和Pcr為目標函數(shù)時，最優(yōu)外形設計均近似為四邊形桅桿;只針對特征角度的RCS值優(yōu)化是無效的;在解決桅桿隱身外形優(yōu)化這類復雜問題時自適應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象，建立內