導(dǎo)語(yǔ)：國(guó)外艦船損管技術(shù)發(fā)展情況一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

基本特點(diǎn)

通過(guò)對(duì)意大利、荷蘭、挪威、英國(guó)和美國(guó)等國(guó)家生命力評(píng)估系統(tǒng)開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀［4-5］的分析，發(fā)現(xiàn)其生命力評(píng)估系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)具有以下基本特點(diǎn)：1）重點(diǎn)側(cè)重于易損性的評(píng)估，兼顧易感性和修復(fù)性的評(píng)估；2）評(píng)估系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)并非一蹴而就，而是經(jīng)過(guò)多年不斷完善才逐步完成；3）針對(duì)不同的設(shè)計(jì)階段使用統(tǒng)一的評(píng)估模型，保證各個(gè)階段評(píng)估結(jié)果的一致性；4）都是交互式計(jì)算平臺(tái)，用戶可以自定義艦船和威脅武器的相關(guān)屬性；5）大多數(shù)國(guó)家對(duì)修復(fù)性（人員主動(dòng)損管能力）的評(píng)估研究較少，而英國(guó)和美國(guó)的生命力評(píng)估系統(tǒng)已開(kāi)始對(duì)人員的主動(dòng)損管能力進(jìn)行仿真。另外，英國(guó)海軍和美國(guó)海軍在進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真評(píng)估的同時(shí)還非常重視試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)主要包括兩類(lèi)：一類(lèi)是大尺度（全船）的試驗(yàn)驗(yàn)證，主要是對(duì)結(jié)構(gòu)和功能損傷的仿真進(jìn)行驗(yàn)證；另一類(lèi)是小尺度的試驗(yàn)驗(yàn)證，主要是對(duì)關(guān)鍵的機(jī)理?yè)p傷仿真算法和二次損傷仿真算法進(jìn)行驗(yàn)證。圖1是英國(guó)海軍以“海鷹”導(dǎo)彈對(duì)“德文郡”（Devonshire）號(hào)驅(qū)逐艦的實(shí)船攻擊試驗(yàn)驗(yàn)證。

評(píng)估系統(tǒng)的主要功能

通過(guò)對(duì)國(guó)外生命力評(píng)估系統(tǒng)的綜合分析，發(fā)現(xiàn)其具備的主要功能包括：1）易感性評(píng)估。主要體現(xiàn)在：根據(jù)武器制導(dǎo)特性和艦艇信號(hào)特征，在三維空間方向上對(duì)炸點(diǎn)的可能分布進(jìn)行較為精確的描述。2）可視化評(píng)估，包括船體和設(shè)備的可視化、災(zāi)害環(huán)境的可視化以及評(píng)估結(jié)果的可視化等。3）損傷機(jī)理和損傷模式仿真，包括彈體侵徹效應(yīng)、破片損傷效應(yīng)、沖擊損傷效應(yīng)、爆破超壓損傷效應(yīng)、氣泡毀傷效應(yīng)、火災(zāi)毀傷效應(yīng)以及進(jìn)水毀傷效應(yīng)等。4）系列生命力指標(biāo)評(píng)估，包括不沉性指標(biāo)、船體強(qiáng)度指標(biāo)、機(jī)動(dòng)性指標(biāo)、作戰(zhàn)任務(wù)剖面的完成能力以及人員生命力（人員疏散能力）等。5）對(duì)艦員的修復(fù)性、主動(dòng)損管能力進(jìn)行評(píng)估。6）對(duì)評(píng)估所需的初始條件進(jìn)行自定義/再開(kāi)發(fā)，包括攻擊武器屬性的自定義、船體和設(shè)備基本布置、配置和性能參數(shù)的自定義、損傷閾值的自定義、系統(tǒng)功能邏輯的自定義以及損傷仿真模型的再開(kāi)發(fā)等。

評(píng)估系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)

意大利海軍的艦艇生命力評(píng)估系統(tǒng)也是目前國(guó)際上開(kāi)發(fā)較為成功的一個(gè)交互式易損性評(píng)估軟件，主要包含4大模塊：船體模塊（對(duì)船體外形、艙室布置進(jìn)行定義）、系統(tǒng)模塊（對(duì)系統(tǒng)的功能邏輯進(jìn)行定義）、損傷模塊（模擬武器損傷和災(zāi)害蔓延機(jī)理）和分析模塊（分析功能損傷概率）。例如，國(guó)外某護(hù)衛(wèi)艦上易損性評(píng)估建模屬性包括船體板2188個(gè)、艙室724個(gè)、系統(tǒng)151個(gè)以及重要設(shè)備515個(gè)。評(píng)估的易損性指標(biāo)包括機(jī)動(dòng)能力完全喪失概率、沉沒(méi)概率、對(duì)空作戰(zhàn)任務(wù)（AAW）在各損傷等級(jí)下的概率、對(duì)海作戰(zhàn)任務(wù)（ASuW）在各損傷等級(jí)下的概率以及反潛作戰(zhàn)任務(wù)（ASW）在各損傷等級(jí)下的概率等。

改進(jìn)方向

英國(guó)海軍的艦艇生命力評(píng)估系統(tǒng)目前主要針對(duì)的是艦艇方案設(shè)計(jì)階段，如何從有限的數(shù)據(jù)中自動(dòng)生成艦艇及其系統(tǒng)的模型是其評(píng)估系統(tǒng)需要改進(jìn)的一個(gè)重點(diǎn)。另外，如何簡(jiǎn)化攻擊環(huán)境的設(shè)置，以快速地對(duì)威脅相關(guān)參數(shù)進(jìn)行定義，以及對(duì)不同設(shè)計(jì)階段的評(píng)估結(jié)果進(jìn)行一致性分析也是其需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。據(jù)報(bào)道，意大利海軍艦艇生命力評(píng)估系統(tǒng)的改進(jìn)方向包括：1）在損傷模塊中增加火災(zāi)蔓延模型，以模擬火災(zāi)的毀傷效應(yīng)；2）對(duì)人員的生命力、彈藥庫(kù)爆炸時(shí)的大型艦艇生命力進(jìn)行評(píng)估；3）對(duì)武器毀傷機(jī)理的相關(guān)模型進(jìn)一步修正。總而言之，生命力評(píng)估系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)不僅需要各類(lèi)精確的數(shù)理模型、計(jì)算機(jī)圖形顯示技術(shù)，還需要軟件綜合集成技術(shù)的支撐［6］。因此，仿真平臺(tái)的開(kāi)發(fā)將是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。這就要求在功能設(shè)計(jì)上要統(tǒng)籌安排，在流程設(shè)計(jì)時(shí)要合理規(guī)劃，在軟件開(kāi)發(fā)時(shí)綜合集成，在模型建立時(shí)做到理論與試驗(yàn)相結(jié)合。

智能損管輔助決策及損管監(jiān)控技術(shù)

智能損管輔助決策系統(tǒng)的研發(fā)是損管技術(shù)的一個(gè)重要方向。但是，由于損管決策的復(fù)雜性，目前仍沒(méi)有有效的手段和技術(shù)開(kāi)發(fā)高智能化水平的輔助決策系統(tǒng)。

損管決策的復(fù)雜性分析艦艇的損管決策任務(wù)不僅受時(shí)間的限制，還受災(zāi)害的復(fù)雜性以及認(rèn)知的局限性的影響，下面將從上述3個(gè)方面對(duì)損管決策的復(fù)雜性進(jìn)行分析［7-10］。1）時(shí)間的限制。艦艇在受到武器攻擊后，災(zāi)害蔓延速度非常快。以火災(zāi)為例，在幾分鐘之內(nèi)就有可能蔓延至相鄰艙室。因此，智能決策系統(tǒng)必須在較短的時(shí)間內(nèi)給出較準(zhǔn)確的決策方案。2）災(zāi)害的復(fù)雜性。艦艇在受到武器攻擊后，災(zāi)害模式較多，包括進(jìn)水、火災(zāi)、熱煙氣、管路破裂、強(qiáng)度喪失、技術(shù)裝備損傷以及人員傷亡等。因此，損管決策需要考慮災(zāi)害和損傷的每一個(gè)方面，這也是智能損管決策技術(shù)開(kāi)發(fā)的難點(diǎn)。對(duì)于損管決策來(lái)說(shuō)，及時(shí)、準(zhǔn)確地獲得完整信息至關(guān)重要。一般來(lái)說(shuō)，處于災(zāi)害發(fā)生最近處的戰(zhàn)位會(huì)將災(zāi)害信息及時(shí)報(bào)告給決策者，但由于戰(zhàn)場(chǎng)情況復(fù)雜多變，并受戰(zhàn)位人員個(gè)人因素等的影響，決策者及時(shí)、準(zhǔn)確地獲得完整的災(zāi)害信息的可能大大降低。3）認(rèn)知的局限性。由于災(zāi)害和損傷的復(fù)雜性，使得艦員難以對(duì)艦艇當(dāng)前的安全狀態(tài)和損管方案做出準(zhǔn)確評(píng)估。以船體為例，需要借助于不沉性和剩余強(qiáng)度計(jì)算軟件對(duì)其是否會(huì)沉沒(méi)做出準(zhǔn)確評(píng)估，艦員僅依靠經(jīng)驗(yàn)難以做到。

智能損管決策的基本流程損管決策是危機(jī)決策的一種形式，現(xiàn)實(shí)中的損管決策受時(shí)間、任務(wù)、環(huán)境和資源等多種復(fù)雜因素的影響。通過(guò)分析上述決策基本流程，并結(jié)合損管的實(shí)際情況，可給出損管決策的基本步驟。第1步：進(jìn)行災(zāi)害探測(cè)。對(duì)于損管決策來(lái)說(shuō)，及時(shí)、準(zhǔn)確地獲得完整信息至關(guān)重要。探測(cè)的災(zāi)害包括破損進(jìn)水的位置、火災(zāi)煙氣的位置以及管路的破損情況等。第2步：進(jìn)行損傷評(píng)估。在災(zāi)害發(fā)生后，分析處理獲得的信息，對(duì)災(zāi)害和艦艇狀態(tài)，以及災(zāi)害和艦艇狀態(tài)的發(fā)展趨勢(shì)做出正確評(píng)估，為決策提供明確的依據(jù)。第3步：損管決策。災(zāi)害和戰(zhàn)場(chǎng)形勢(shì)是瞬息萬(wàn)變的，損管決策是整個(gè)過(guò)程中最主要的部分，要求決策者能夠果斷、準(zhǔn)確做出決策，利用現(xiàn)有的資源控制或消除災(zāi)害。艦艇損管輔助決策系統(tǒng)是輔助指揮員完成損害分析、制定損管預(yù)案的輔助決策工具。損管輔助決策系統(tǒng)開(kāi)始于上世紀(jì)80年代，最先應(yīng)用的是抗沉輔助決策系統(tǒng)。它作為損管監(jiān)控系統(tǒng)的軟件部分，與監(jiān)控硬件保留有數(shù)據(jù)接口。特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)、具有信息處理量大、反應(yīng)時(shí)間快、輔助決策能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的現(xiàn)代化損管監(jiān)控系統(tǒng)正日益受到各國(guó)海軍的重視，已成為損管監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)［11］。第4步：命令的執(zhí)行。決策做出，并不意味著決策正確和災(zāi)害能夠被限制或消除，決策者還必須對(duì)決策的執(zhí)行進(jìn)行監(jiān)督跟進(jìn)，不斷從災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)獲得實(shí)時(shí)信息反饋，以完善和修改決策。

發(fā)展趨勢(shì)未來(lái)的損管是全方位的損管，必將在嚴(yán)密的指導(dǎo)下，以較少的、訓(xùn)練有素的指揮官和損管艦員，在智能化損管系統(tǒng)的引導(dǎo)下，以最有效的方式完成信息收集、損害評(píng)估和輔助決策等過(guò)程，建立起快速的損管反應(yīng)能力，將損害所帶來(lái)的損失降到最低程度。艦艇損管決策及監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)為：1）加強(qiáng)損管系統(tǒng)的融合和兼顧設(shè)計(jì)。損管系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)與現(xiàn)行損管體系中的各個(gè)機(jī)構(gòu)、損管策略很好地協(xié)同，與艦上實(shí)際的損管能力兼容。需要在頂層設(shè)計(jì)中引入系統(tǒng)論、運(yùn)籌學(xué)等方法，設(shè)計(jì)出更實(shí)用的損管系統(tǒng)。2）開(kāi)發(fā)信息化、智能化程度高的損管監(jiān)控系統(tǒng)。以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，研制模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的硬件設(shè)備。研制冗余度高、可靠性好的損管信息網(wǎng)絡(luò)，最大限度地利用硬件資源，使損管信息貫通流暢。以人工智能為核心編制模塊化損管軟件，為損管指揮決策提供充分的信息資源。3）增加嵌入式模擬訓(xùn)練設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)或設(shè)備上裝入或增加能夠使全體人員更加熟練掌握各項(xiàng)技能的硬件和軟件環(huán)節(jié)，通過(guò)這種環(huán)節(jié)提供與實(shí)際裝備相同操作的訓(xùn)練。在艦艇實(shí)際損管系統(tǒng)中嵌入輔助訓(xùn)練系統(tǒng)是提高損管效能的有效方式。4）加強(qiáng)系統(tǒng)智能重構(gòu)技術(shù)的研究。自動(dòng)修復(fù)技術(shù)是提高艦艇生命力和安全性的更高層次的需求，為此，需將監(jiān)控系統(tǒng)和人工智能相結(jié)合，加快智能重構(gòu)技術(shù)在艦艇消防管路、重要裝置布置等方面的理論研究和實(shí)際運(yùn)用。5）加強(qiáng)損管輔助決策能力。未來(lái)?yè)p管系統(tǒng)不僅是一套匯集信息的機(jī)械控制系統(tǒng)，而且還是一套損管報(bào)告系統(tǒng)和輔助命令決策系統(tǒng)。當(dāng)某種損傷發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)喚起相關(guān)備件資料或相應(yīng)人員情況的數(shù)據(jù)庫(kù)，供損管指揮員快速?zèng)Q策。

管網(wǎng)智能重構(gòu)技術(shù)

對(duì)于現(xiàn)代艦船來(lái)說(shuō)，消防水管網(wǎng)破損后的有效重構(gòu)是一個(gè)極為復(fù)雜的問(wèn)題。當(dāng)管路網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸?fù)雜到一定程度時(shí)，艦員無(wú)法人工判斷重構(gòu)路徑與效能。具備戰(zhàn)損動(dòng)態(tài)重構(gòu)能力的分布式智能控制技術(shù)是智能化損管的關(guān)鍵技術(shù)之一。美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室于2003年制訂了針對(duì)智能型火災(zāi)抑制系統(tǒng)的測(cè)試計(jì)劃，該計(jì)劃中的一個(gè)重要部分就是要對(duì)受損消防供水管路的智能修復(fù)能力進(jìn)行測(cè)試。有關(guān)智能修復(fù)能力測(cè)試的具體目標(biāo)是對(duì)基于閥門(mén)調(diào)整順序表的受損點(diǎn)隔離方法的可靠性與反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行考核。這里的閥門(mén)調(diào)整順序表是依據(jù)特定的觸發(fā)條件建立的隔離閥操作程序表，而特定的觸發(fā)條件包括消防管路的壓力、流量以及壓阻的變化信號(hào)。2006年，提出了針對(duì)消防供水管路智能修復(fù)能力的改進(jìn)計(jì)劃，該計(jì)劃指出原有基于閥門(mén)調(diào)整順序表的隔離方法存在一定的不足，即閥門(mén)調(diào)整順序表的結(jié)構(gòu)并不具有唯一性，這種狀況會(huì)造成受損區(qū)隔離與修復(fù)措施的不可靠和低效性［12-14］。與消防水管網(wǎng)的智能重構(gòu)類(lèi)似，美海軍在新型驅(qū)逐艦的設(shè)計(jì)中對(duì)冷卻水系統(tǒng)采用了分布式智能控制組件。在進(jìn)行的實(shí)彈試驗(yàn)中，分布式智能控制系統(tǒng)表現(xiàn)出了極高的生命力，該產(chǎn)品逐漸應(yīng)用于美國(guó)海軍的新研艦艇。當(dāng)前，智能重構(gòu)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是把監(jiān)控系統(tǒng)與人工智能相結(jié)合，加快智能重構(gòu)技術(shù)在艦艇消防管路、電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、供油管路及供氣管路重構(gòu)中的應(yīng)用。

結(jié)語(yǔ)

重點(diǎn)分析了國(guó)外海軍在艦艇生命力評(píng)估系統(tǒng)、損管輔助決策技術(shù)、損管監(jiān)控技術(shù)以及管網(wǎng)智能重構(gòu)技術(shù)等方面的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，深入剖析了各方面的關(guān)鍵問(wèn)題，特別是關(guān)鍵模型和關(guān)鍵流程的建模情況，為國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了有價(jià)值的參考。然而，由于艦艇生命力與損管技術(shù)是一個(gè)多領(lǐng)域的交叉學(xué)科，不僅需要借助于仿真建模，還需要試驗(yàn)的有機(jī)配合，因此，實(shí)用的生命力與損管技術(shù)依然是未來(lái)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

作者：浦金云侯岳陳曉洪單位：海軍工程大學(xué)動(dòng)力工程學(xué)院