楊炳恒，韓 峰，王海東，楊茂勝

(1.海軍航空工程學(xué)院 青島分院，山東 青島 266041;2.海軍駐沈陽(yáng)導(dǎo)彈專業(yè)軍事代表室，遼寧 沈陽(yáng) 110043）

艦載機(jī)機(jī)庫(kù)調(diào)運(yùn)作業(yè)路徑

楊炳恒1，韓 峰2，王海東1，楊茂勝1

(1.海軍航空工程學(xué)院 青島分院，山東 青島 266041;2.海軍駐沈陽(yáng)導(dǎo)彈專業(yè)軍事代表室，遼寧 沈陽(yáng) 110043）

航母艦載機(jī)機(jī)庫(kù)調(diào)運(yùn)作業(yè)空間狹窄、調(diào)運(yùn)設(shè)施特殊等特點(diǎn)決定了航母艦載機(jī)調(diào)運(yùn)作業(yè)需要合理的路線規(guī)劃，否則會(huì)造成作業(yè)環(huán)境擁塞、調(diào)運(yùn)作業(yè)無(wú)序混亂。本文以俄航母艦載機(jī)機(jī)庫(kù)內(nèi)調(diào)運(yùn)作業(yè)為研究原型，創(chuàng)建了艦載機(jī)調(diào)運(yùn)作業(yè)交通網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)分析，給出了2種艦載機(jī)機(jī)庫(kù)調(diào)運(yùn)作業(yè)路徑選擇模型，可為不同布列下艦載機(jī)調(diào)運(yùn)作業(yè)路線的規(guī)劃提供決策參考。

艦載機(jī)調(diào)運(yùn);交通網(wǎng)絡(luò);調(diào)運(yùn)作業(yè)路徑;安全因子

0 引言

機(jī)庫(kù)是航空母艦專門用來(lái)停放、維修艦載機(jī)的部位。大型攻擊型航空母艦約有一半左右的艦載機(jī)停放在機(jī)庫(kù)里，其中包括需要維修處理或暫時(shí)不需要執(zhí)行任務(wù)的飛機(jī)，而輕型航空母艦則由于飛行甲板狹窄，幾乎大部分艦載機(jī)都需要停放在機(jī)庫(kù)里。由于機(jī)庫(kù)面積有限，通常在機(jī)庫(kù)中將維護(hù)完畢的艦載機(jī)緊密排列，盡量多地裝載飛機(jī)，機(jī)庫(kù)里除了存放艦載機(jī)外，在空間有空余時(shí)，還可以存放其他作戰(zhàn)物資，如彈藥、維修設(shè)備等［1］。

在艦載機(jī)的日常維護(hù)保養(yǎng)及飛行任務(wù)實(shí)施時(shí)，艦載機(jī)都要在飛機(jī)甲板及機(jī)庫(kù)間進(jìn)行頻繁的調(diào)運(yùn)作業(yè)，如何在航母機(jī)庫(kù)這樣的特殊環(huán)境下，充分利用有限的調(diào)運(yùn)設(shè)施資源，合理地規(guī)劃調(diào)運(yùn)路線，實(shí)現(xiàn)艦載機(jī)安全、快速有序的庫(kù)內(nèi)調(diào)運(yùn)是一個(gè)重要的研究課題。

外軍航母發(fā)展較早，對(duì)于航母艦載機(jī)調(diào)運(yùn)作業(yè)實(shí)施有著比較成熟的經(jīng)驗(yàn)。美、俄航母為了順利完成多架艦載機(jī)的調(diào)運(yùn)作業(yè)，都配備了專門的調(diào)運(yùn)指揮系統(tǒng)來(lái)規(guī)劃設(shè)計(jì)艦載機(jī)的調(diào)運(yùn)路徑，調(diào)運(yùn)小組的調(diào)運(yùn)作業(yè)都要嚴(yán)格按照調(diào)運(yùn)系統(tǒng)規(guī)劃的調(diào)運(yùn)作業(yè)路線進(jìn)行，否則可能會(huì)造成作業(yè)環(huán)境擁塞、調(diào)運(yùn)作業(yè)無(wú)序。因此，如何根據(jù)艦載機(jī)的初始位置及調(diào)運(yùn)站位需求規(guī)劃合理的調(diào)運(yùn)路徑，直接影響著調(diào)運(yùn)作業(yè)的實(shí)施［2］。下面以俄羅斯“庫(kù)茲涅佐夫”號(hào)航母艦載機(jī)機(jī)庫(kù)內(nèi)調(diào)運(yùn)作業(yè)為原型，研究分析艦載機(jī)庫(kù)內(nèi)調(diào)運(yùn)作業(yè)路徑的選擇。

1 艦載機(jī)調(diào)運(yùn)交通網(wǎng)絡(luò)

1.1 調(diào)運(yùn)設(shè)施組成

俄羅斯“庫(kù)茲涅佐夫”號(hào)航母的調(diào)運(yùn)設(shè)施主要由飛機(jī)升降機(jī)、機(jī)庫(kù)大門、牽引設(shè)施、系留設(shè)施、調(diào)運(yùn)指揮設(shè)施組成。由于機(jī)庫(kù)空間的影響，同美“尼米茲”級(jí)航母機(jī)庫(kù)內(nèi)艦載機(jī)調(diào)運(yùn)作業(yè)不同，俄“庫(kù)茲涅佐夫”號(hào)航母艦載機(jī)在機(jī)庫(kù)內(nèi)主要依靠飛機(jī)調(diào)向轉(zhuǎn)盤完成艦載機(jī)的調(diào)向作業(yè)［3］。圖1為俄航母機(jī)庫(kù)調(diào)運(yùn)設(shè)施布置示意圖。

圖1 “庫(kù)茲涅佐夫”號(hào)航母機(jī)庫(kù)Fig.1 Kuznetsov aircraft hangar

1.2 調(diào)運(yùn)作業(yè)路徑

艦載機(jī)調(diào)運(yùn)作業(yè)路徑是指艦載機(jī)調(diào)運(yùn)實(shí)施中調(diào)運(yùn)起始站位到任務(wù)所需站位的調(diào)運(yùn)作業(yè)牽引經(jīng)過(guò)的路線。由于航母機(jī)庫(kù)甲板及飛行甲板狹小，艦載機(jī)調(diào)運(yùn)時(shí)，作業(yè)周圍會(huì)且停有密集的艦載機(jī)及艦面保障車輛等裝備和設(shè)備，因此，如何規(guī)劃牽引行走的路線會(huì)直接影響整個(gè)調(diào)運(yùn)作業(yè)任務(wù)完成的效率和安全，從而影響整個(gè)飛行準(zhǔn)備階段的時(shí)間，進(jìn)而影響艦載機(jī)任務(wù)的執(zhí)行。

1.3 調(diào)運(yùn)作業(yè)交通網(wǎng)

假設(shè)在“庫(kù)茲涅佐夫”號(hào)航母1次飛行任務(wù)中需要對(duì)航母機(jī)庫(kù)的1架飛機(jī)執(zhí)行出庫(kù)操作，在規(guī)劃艦載機(jī)的調(diào)運(yùn)作業(yè)路徑時(shí)，要根據(jù)艦載機(jī)的初始位置、調(diào)運(yùn)任務(wù)需求、調(diào)運(yùn)設(shè)施的使用統(tǒng)一考慮，此時(shí)的調(diào)運(yùn)作業(yè)路徑為:機(jī)庫(kù)停機(jī)位→牽引路徑→調(diào)向轉(zhuǎn)盤→飛機(jī)升降機(jī)站位。

暫不考慮飛行甲板需求，也就是說(shuō)暫不確定使用艦尾還是艦首的飛機(jī)升降機(jī)站位，考慮在庫(kù)內(nèi)調(diào)運(yùn)時(shí)，調(diào)運(yùn)作業(yè)周圍的環(huán)境影響(考慮避開(kāi)機(jī)庫(kù)內(nèi)停放的艦載機(jī)及其他車輛裝備等），圖2中的艦載機(jī)可能有3條不同的調(diào)運(yùn)作業(yè)路徑。

圖2 調(diào)運(yùn)作業(yè)交通網(wǎng)Fig.2 Traffic network of handing workflow

第1條路徑L1:艦載機(jī)從Vb站位經(jīng)調(diào)運(yùn)作業(yè)活動(dòng)T1到Vz站位，然后從Vz站位經(jīng)調(diào)運(yùn)作業(yè)活動(dòng)T2到Ve站位。

第2條路徑L2:艦載機(jī)從Vb站位經(jīng)調(diào)運(yùn)作業(yè)活動(dòng)T3到Vz站位，然后從Vz站位經(jīng)調(diào)運(yùn)作業(yè)活動(dòng)T4到Ve站位。

第3條路徑L3:艦載機(jī)從Vb站位經(jīng)調(diào)運(yùn)作業(yè)活動(dòng)T5到Vz站位，然后從Vz站位經(jīng)調(diào)運(yùn)作業(yè)活動(dòng)T6到Ve站位。

1）調(diào)運(yùn)作業(yè)活動(dòng)T1，T3，T5包括解脫系留作業(yè)、牽引車牽引作業(yè)及系留作業(yè)。

2）調(diào)運(yùn)作業(yè)活動(dòng)T2，T4，T6包括轉(zhuǎn)盤調(diào)向作業(yè)、解脫系留作業(yè)、牽引車牽引作業(yè)及系留作業(yè)。

為了研究方便，把艦載機(jī)一次調(diào)運(yùn)作業(yè)任務(wù)時(shí)所有可能的調(diào)運(yùn)作業(yè)路徑的組合稱之為此艦載機(jī)的調(diào)運(yùn)作業(yè)交通網(wǎng)［4－5］，如圖 2 所示。

2 交通網(wǎng)模型分析

2.1 調(diào)運(yùn)作業(yè)路徑選擇模型

從圖2中可以看出，調(diào)運(yùn)路徑的作業(yè)時(shí)間是路徑上所有作業(yè)活動(dòng)所需時(shí)間的總和，考慮牽引速度及調(diào)運(yùn)設(shè)施操作時(shí)間的影響，可以假定調(diào)運(yùn)作業(yè)活動(dòng) T1，T3，T5，T2，T4，T6所需時(shí)間分別為 t1，t2，t3，t4，t5，t6(如圖3），則圖2中3條路徑可能的作業(yè)時(shí)間為:

注意:路徑L1及路徑L2中進(jìn)入Vz站位時(shí)艦載機(jī)的角度不同，導(dǎo)致利用轉(zhuǎn)盤調(diào)向時(shí)所需的時(shí)間不同，因此T2及T4所需要的時(shí)間也存在較大的差異。

如果只是從作業(yè)執(zhí)行時(shí)間最優(yōu)來(lái)考慮，只要選擇L1，L2，L3中所需的作業(yè)時(shí)間最小的路徑作為實(shí)際規(guī)劃的調(diào)運(yùn)路徑即可。因此，只要計(jì)算出調(diào)運(yùn)作業(yè)活動(dòng) T1，T3，T5，T2，T4，T6中解脫系留作業(yè)、牽引車牽引作業(yè)、系留作業(yè)及轉(zhuǎn)盤調(diào)向操作的時(shí)間，就可以求得時(shí)間最優(yōu)的調(diào)運(yùn)作業(yè)路徑。

圖3 調(diào)運(yùn)作業(yè)路徑作業(yè)時(shí)間Fig.3 Operation time of handing workflow path

2.2 考慮安全因子的調(diào)運(yùn)作業(yè)路徑選擇

在實(shí)際的調(diào)運(yùn)作業(yè)環(huán)境中，由于機(jī)庫(kù)內(nèi)停放了大量的艦載機(jī)及車輛等裝備設(shè)備，因此艦載機(jī)在沿調(diào)運(yùn)作業(yè)路徑牽引調(diào)運(yùn)、利用轉(zhuǎn)盤調(diào)向等作業(yè)時(shí)，艦載機(jī)與路徑邊停放的裝備設(shè)備距離不同，從而導(dǎo)致該路徑調(diào)運(yùn)作業(yè)的安全影響因素不同。

路徑的調(diào)運(yùn)作業(yè)安全影響因素可以使用安全因子來(lái)量化，安全因子是指外界環(huán)境對(duì)調(diào)運(yùn)作業(yè)的影響度，具體的量化標(biāo)準(zhǔn)在此不詳細(xì)研究，總體的量化原則為安全因子Ai的大小和外界影響程度成正比。在實(shí)際的調(diào)運(yùn)作業(yè)中安全因子會(huì)影響作業(yè)活動(dòng)的實(shí)施時(shí)間，因此在選擇路徑時(shí)較為理想的情況是選擇加入安全因子影響后最優(yōu)的路徑。

圖4 加入安全因子的調(diào)運(yùn)作業(yè)路徑作業(yè)時(shí)間Fig.4 Operation time of handing workflow path on security factor

在圖2 中假定調(diào)運(yùn)作業(yè)活動(dòng)T1，T2，T3，T4，T5，T6，調(diào)運(yùn)作業(yè)活動(dòng)的安全因子為 a1，a2，a3，a4，a5，a6，定義受安全因子影響的作業(yè)時(shí)間為ti×ai，這樣可以得到加入安全因子后調(diào)運(yùn)作業(yè)路徑的作業(yè)時(shí)間如圖4所示。此時(shí)各條路徑的作業(yè)時(shí)間近似計(jì)算為:

從中可以求得較小的作業(yè)時(shí)間的路徑作為要選擇使用的調(diào)運(yùn)作業(yè)路徑。

與圖3求得的最優(yōu)路徑相比，從圖4求得的最優(yōu)路徑考慮了實(shí)際作業(yè)中作業(yè)環(huán)境對(duì)調(diào)運(yùn)作業(yè)的影響，此時(shí)求得的最優(yōu)路徑更為合理。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)俄羅斯“庫(kù)茲涅佐夫”號(hào)航母某次飛行任務(wù)1架艦載機(jī)出庫(kù)調(diào)運(yùn)作業(yè)的交通網(wǎng)模型建立及分析，給出了以下2種計(jì)算選擇最優(yōu)機(jī)庫(kù)調(diào)運(yùn)作業(yè)路徑的方法模型:

第1種，在不考慮作業(yè)時(shí)環(huán)境的安全影響，通過(guò)計(jì)算調(diào)運(yùn)路徑上各作業(yè)活動(dòng)時(shí)間的和，求得作業(yè)時(shí)間最小的路徑為要選擇的最優(yōu)調(diào)運(yùn)作業(yè)路徑。

第2種，考慮作業(yè)時(shí)環(huán)境安全的影響度，通過(guò)加入安全因子來(lái)重新計(jì)算調(diào)運(yùn)路徑上各作業(yè)活動(dòng)實(shí)施時(shí)間。同樣，可求得作業(yè)時(shí)間和最小的路徑為要選擇的作業(yè)路徑。

在艦載機(jī)調(diào)運(yùn)任務(wù)中，可以利用本文提出的機(jī)庫(kù)調(diào)運(yùn)作業(yè)路徑選擇模型對(duì)調(diào)運(yùn)作業(yè)路徑進(jìn)行分析研究，從而對(duì)艦載機(jī)機(jī)庫(kù)調(diào)運(yùn)作業(yè)路徑進(jìn)行合理規(guī)劃，以保障艦載機(jī)機(jī)庫(kù)調(diào)運(yùn)作業(yè)的安全、快速有序地實(shí)施，為制定艦載機(jī)調(diào)運(yùn)保障方案提供決策支持。

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Research on aircraft hand ling work flow path

YANG Bing-heng1，HAN Feng2，WANG Hai-dong1，YANG Mao-sheng1
(1.Qingdao Branch，Naval Aeronautical Engineering Institute，Qingdao 266041，China;2.Naval Missile Customer Representative Office in Shenyang，Shenyang 110043，China）

The poor working environment， dispatching facilities， determine the specific characteristics of operational aircraft handing operation timing needs proper path，otherwise it will create congestion operating environment，handing operation disorderly chaos.In this paper，as the Russian aircraft carriers transporting operation for the research prototype，create a carrier-based aircraft handing processes traffic network model，through the transportation network analysis，given the two carrier aircraft hangar operations transporting path choice model，for column under different cloth carrier aircraft transporting operations to provide decision-making route planning.

aircraft handling;traffic network;handing workflow path;security factor

U674.771

A

1672－7649(2012）08－0141－03

10.3404/j.issn.1672－7649.2012.08.034

2011－07－18;

2011－09－19

楊炳恒(1975－），講師，從事虛擬仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和艦面保障等研究。