楊炳恒　畢玉泉　張　彪　吳國慶

(海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)　青島　266041)

YANG Bingheng　BI Yuquan　ZHANG Biao　WU Guoqing

(Qingdao Branch, Naval Aeronautical and Astronautical University, Qingdao　266041)

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航母多機(jī)出動甲板作業(yè)流程研究*

楊炳恒畢玉泉張彪?yún)菄鴳c

(海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)青島266041)

航母飛行甲板環(huán)境差、空間狹窄、保障設(shè)施特殊等特點(diǎn)決定了航母多機(jī)出動需要合理的甲板作業(yè)規(guī)劃，否則會造成甲板作業(yè)環(huán)境擁塞、無序混亂。論文以俄航母艦載機(jī)一個批次四架飛機(jī)出動為研究原型，創(chuàng)建了多機(jī)出動甲板作業(yè)流程圖，通過對流程圖分析，給出了計算整個任務(wù)作業(yè)總時間、關(guān)鍵作業(yè)活動過程及各個甲板子作業(yè)活動最晚開始時間和最早開始時間的方法，可為航母多機(jī)出動甲板保障方案的制訂提供決策支持。

艦載機(jī); 多機(jī)出動; 甲板作業(yè); 作業(yè)流程圖; 航空母艦

YANG BinghengBI YuquanZHANG BiaoWU Guoqing

(Qingdao Branch, Naval Aeronautical and Astronautical University, Qingdao266041)

Class NumberU674.771

1　引言

航空母艦至今仍是世界各軍事強(qiáng)國海軍最重要的主戰(zhàn)裝備之一，其絕大多數(shù)作戰(zhàn)使命都需要并且只能由艦載機(jī)來承擔(dān)和完成。在實(shí)際作戰(zhàn)及訓(xùn)練任務(wù)中，艦載機(jī)多以多機(jī)編隊(duì)的形式出動，以形成最大的戰(zhàn)斗力。與岸基戰(zhàn)斗機(jī)保障作業(yè)環(huán)境相比，航母艦載機(jī)飛行甲板作業(yè)環(huán)境有著環(huán)境差、空間狹窄、保障設(shè)施特殊等特點(diǎn)。艦載機(jī)的起飛、降落、停泊、維護(hù)等很多工作都要在飛行甲板上完成，在這樣的復(fù)雜環(huán)境下，指揮人員需要在艦載機(jī)多機(jī)出動時精準(zhǔn)地制定各種保障作業(yè)計劃，如加油、供氣、掛彈及引導(dǎo)等作業(yè)的時間、地點(diǎn)和資源調(diào)度安排；因此，艦載機(jī)多機(jī)出動時甲板作業(yè)流程直接影響著艦載機(jī)出動效率和大型艦船作戰(zhàn)能力[1～4]。

外軍航母發(fā)展較早，對于航母艦載機(jī)甲板作業(yè)路程有著比較成熟的經(jīng)驗(yàn)，以俄羅斯“庫茲涅佐夫”號航母艦載機(jī)起飛時的甲板作業(yè)為例，為了順利地完成多架航母艦載機(jī)的起飛作業(yè)調(diào)度，航母配備了專門的指揮系統(tǒng)來規(guī)劃設(shè)計艦載機(jī)的甲板作業(yè)流程，甲板作業(yè)流程的規(guī)劃要考慮環(huán)境、設(shè)施、人員及作業(yè)時間等。航母艦載機(jī)多機(jī)出動時，出動的飛機(jī)嚴(yán)格按照預(yù)先制訂的甲板作業(yè)流程進(jìn)行機(jī)務(wù)及勤務(wù)的保障直至最后的起飛，每架飛機(jī)的甲板作業(yè)要嚴(yán)格按照預(yù)先規(guī)定的時間完成，否則會影響下一架飛機(jī)的正常起飛，因此，多機(jī)出動時的艦載機(jī)甲板作業(yè)流程的制訂和執(zhí)行需要經(jīng)過充分的分析和優(yōu)化，這樣才能最大效率地提高航母多機(jī)出動安全和效率[5]。下面以俄羅斯“庫茲涅佐夫”號航母艦載機(jī)一個批次四架飛機(jī)出動為例，對航母多機(jī)出動甲板作業(yè)流程進(jìn)行研究與分析。

2　多機(jī)出動甲板作業(yè)流程

2.1單機(jī)甲板作業(yè)流程

實(shí)際工作中，艦載機(jī)甲板作業(yè)主要是由航空保障部門艦員和航空聯(lián)隊(duì)的機(jī)務(wù)人員協(xié)同飛行員完成的，每架執(zhí)行任務(wù)的艦載機(jī)在甲板都要完成艦載機(jī)調(diào)運(yùn)、通風(fēng)除潮、充氧、加油、充氮、彈藥保障、通電檢查、慣導(dǎo)對準(zhǔn)、按路線檢查飛機(jī)、滑行至起飛位、偏流板保障、止動裝置保障以及艦載機(jī)起飛等作業(yè)。由于飛機(jī)甲板保障資源及設(shè)施的限制，艦載機(jī)一般需要在多個站位完成以上的甲板作業(yè)。利用拓?fù)鋵W(xué)原理，以點(diǎn)表示具體的工作起止節(jié)點(diǎn)，以線表示工作過程，單機(jī)甲板作業(yè)可以用下面的有向圖1表示。

圖1　單機(jī)甲板作業(yè)流程圖

2.2多機(jī)甲板作業(yè)流程

多機(jī)出動時，由于艦載機(jī)起始停機(jī)位以及使用的甲板機(jī)務(wù)保障站位的不同，每架艦載機(jī)的單機(jī)甲板作業(yè)流程雖然有差異，但基本作業(yè)流程結(jié)構(gòu)都與圖1類似，考慮以俄羅斯“庫茲涅佐夫”號航母艦載機(jī)一個批次四架飛機(jī)出動為實(shí)例，不考慮其他因素，四架艦載機(jī)的甲板作業(yè)流程可用圖2來表示。

圖2　多機(jī)甲板作業(yè)流程圖

在實(shí)際的多機(jī)出動甲板作業(yè)實(shí)施中，由于甲板保障設(shè)施及保障人員的限制，艦載機(jī)只有部分的甲板作業(yè)可協(xié)調(diào)同步進(jìn)行，如在艦載機(jī)機(jī)務(wù)保障位的氧氣、氮?dú)?、彈藥等保障作業(yè)；大部分的甲板作業(yè)只能串行的進(jìn)行，如“引導(dǎo)滑行至待機(jī)位”作業(yè)，一般情況下，甲板保障設(shè)施及人員同一時間只能保障一架飛機(jī)實(shí)施該作業(yè)。因此，用并行的拓?fù)渎窂奖硎究刹⑿械淖鳂I(yè)，用串行的路徑表示只能串行完成的作業(yè)，多機(jī)出動時實(shí)際的甲板作業(yè)流程圖可用圖3表示。

圖3　實(shí)際的多機(jī)甲板作業(yè)流程圖

3　多機(jī)出動甲板作業(yè)流程分析

3.1多機(jī)出動甲板作業(yè)流程網(wǎng)

為了便于研究，對圖3的多機(jī)甲板作業(yè)流程圖進(jìn)行改造，為流程圖中的每個工作起止節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號，同時根據(jù)每項(xiàng)作業(yè)的時間為每條路徑進(jìn)行加權(quán)，得到如圖4所示的加權(quán)多機(jī)甲板作業(yè)流程圖，稱之為多機(jī)出動甲板作業(yè)流程網(wǎng)[6～8]。

圖4中的節(jié)點(diǎn)Ti表示艦載機(jī)相鄰兩項(xiàng)作業(yè)的結(jié)束及開始的時間界面，如圖中T2節(jié)點(diǎn)可表示“1號艦載機(jī)加油完畢”以及“1號艦載機(jī)開始彈藥保障”，此時，a1表示1號艦載機(jī)加油所需要的時間。

圖4　多機(jī)甲板作業(yè)流程圖網(wǎng)

注意：圖4中的ai表示的作業(yè)時間，不是實(shí)際的作業(yè)時間，而是在作艦載機(jī)保障計劃時根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和保障需求規(guī)劃的時間，即計劃時間[9～10]。

3.2多機(jī)出動甲板作業(yè)流程研究

從圖4的多機(jī)甲板作業(yè)流程圖網(wǎng)中可以得出，有向邊的權(quán)ai表示該有向邊代表的作業(yè)活動需要的完成時間，這樣多機(jī)出動時1號艦載機(jī)甲板作業(yè)的總時間T(1#)可用時間序列a1a5a8a11a15a19a20a22a24,作業(yè)過程A(1#)可用節(jié)電序列T1T5T8T10T13T17T18T19T21T22；同樣的可以得到2、3、4號艦載機(jī)甲板作業(yè)的總時間T(2#)、T(3#)、T(4#)和作業(yè)過程A(2#)、A(3#)、A(4#)。分析多機(jī)甲板作業(yè)流程圖網(wǎng)可以直接得出：

1) 整個多機(jī)出動的作業(yè)任務(wù)完成需要的總時間Ti總為T(1#)、T(2#)、T(3#)、T(4#)中最大的時間；

2) 決定多機(jī)出動總時間的作業(yè)過程A(i#)為整個多機(jī)出動任務(wù)的關(guān)鍵作業(yè)過程；

3) 減少關(guān)鍵作業(yè)過程的作業(yè)時間可在一定范圍內(nèi)提高整個作業(yè)任務(wù)完成需要的總時間。

作業(yè)流程交通網(wǎng)中串行的單一路徑為關(guān)鍵作業(yè)，關(guān)鍵作業(yè)所耗費(fèi)時間變化直接影響著整個艦載機(jī)作業(yè)的完成時間，提高關(guān)鍵作業(yè)完成效率可直接對艦載機(jī)作業(yè)流程進(jìn)行時間優(yōu)化。

定義在艦載機(jī)甲板作業(yè)任務(wù)實(shí)施中，作業(yè)活動在最晚的時刻內(nèi)開始也不影響艦載機(jī)整個流程的總完成時間的時刻稱之為最晚開始時間Ti晚，作業(yè)活動滿足開始時間可以開始實(shí)施的最早開始時間為Ti早，從圖中分析可以得出，作業(yè)活動Ti的最早開始時間為前項(xiàng)任務(wù)作業(yè)過程完成的最后時間；作業(yè)活動Ti的最晚開始時間為總的任務(wù)時間減去后續(xù)作業(yè)所需的總時間。

為簡化公式表達(dá)，抽取圖4中的部分流程子網(wǎng)進(jìn)行研究分析(見圖5)，研究分析的結(jié)果可直接映射到整個的作業(yè)流程圖網(wǎng)中。

圖5　多機(jī)甲板作業(yè)流程圖子網(wǎng)

在圖5中不考慮其他特殊的因素，作業(yè)活動T1的最早開始時間為T1早0，最晚開始時間為T1晚=T8總-a5-a1。如作業(yè)過程序列T1T5T8為任務(wù)階段A8的關(guān)鍵作業(yè)過程，則T1晚=0。

作業(yè)活動T5的最早開始時間為T5早為a1和a2的最小值，即T5早=Min(a1，a2)；作業(yè)活動T5的最晚開始時間為后續(xù)作業(yè)活動T5晚=T8晚-a5。

利用同樣的分析計算方法我們可以得到：

活動T2最早開始時間及最晚結(jié)束時間：T2晚=0；T2晚=T8總-a5-a1。

活動T8最早開始時間及最晚結(jié)束時間：T8早=T5早+a5；T8晚=T17總-Min(a8+a11+a15,a9+a12+a16)。

活動T10最早開始時間及最晚結(jié)束時間：T10早=T8早+a8；T10晚=T17總-Min(a11+a15,a12+a16)。

活動T11最早開始時間及最晚結(jié)束時間：T11早=T8早+a9；T11晚=T17總-Min(a11+a15,a12+a16)。

活動T13最早開始時間及最晚結(jié)束時間：T13早=T10早+a11；T13晚=T17總-Min(a15,a16)。

活動T14最早開始時間及最晚結(jié)束時間：T14早=T11早+a11；T14晚=T17總-Min(a15,a16)。

活動T17最早開始時間：T17早= Min(a1+a5+a8+a11+a15,a2+a5+a9+a12+a16)。

在求得了各個甲板作業(yè)活動的Ti早、Ti晚后，可以在多機(jī)出動甲板作業(yè)流程規(guī)劃時，根據(jù)艦載機(jī)狀態(tài)、人員配置及保障設(shè)施的情況合理地協(xié)調(diào)各個保障小組及人員的作業(yè)時序，編制最為合理的多機(jī)出動甲板作業(yè)流程，使人員和裝備得到最大的利用效率，保障整個多機(jī)出動任務(wù)的快速順利安全實(shí)施。

4　結(jié)語

通過對俄羅斯“庫茲涅佐夫”號航母艦載機(jī)一個批次四架飛機(jī)出動的甲板作業(yè)的流程模型建立及分析，給出了計算整個任務(wù)作業(yè)總時間、關(guān)鍵作業(yè)活動過程以及各個甲板子作業(yè)活動最晚開始時間和最早開始時間的方法。

在航母艦載機(jī)多機(jī)出動任務(wù)中，可以利用本文提出的方法對甲板作業(yè)進(jìn)行分析研究，從而對航母多機(jī)出動甲板作業(yè)流程進(jìn)行合理規(guī)劃，以保障艦載機(jī)甲板作業(yè)的安全、快速有序的實(shí)施，為編制艦載機(jī)甲板保障方案提供決策支持。

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Deck Workflow of Carrier Multi-aircraft Sortie*

The poor environment, confined space, and special support equipment of aircraft carrier flight deck determine that deck workflow of carrier multi-aircraft sortie needs to be designed properly, otherwise it will make deck work environment congested and out-of-order. In this paper, a batch of four aircrafts’ sortie of Russian carrier is researched as model, and deck workflow chart of multi-aircraft sortie is presented. Through the analysis of flow chart, the calculating methods for operation all time, the first and last time of key operation and all deck sub-operation are proposed, which can provide decision support on deck support plan of carrier multi-aircraft sortie.

aircraft, multi-aircraft sortie, deck operation, work flow chat, aircraft carrier

2016年2月4日,

2016年3月11日

楊炳恒,男,碩士,副教授,研究方向：艦面保障、裝備保障信息化等。畢玉泉,男,碩士,副教授,研究方向：艦面保障。張彪,男,碩士,講師,研究方向：計算機(jī)應(yīng)用。吳國慶,男,碩士,講師,研究方向：監(jiān)視技術(shù)。

U674.771

10.3969/j.issn.1672-9730.2016.08.037