【新刊发布】《中国舰船研究》2025-4期重磅上线，干货满满

摘要：为缓解双频FSS带宽扩展与可加工性的矛盾，对枝节加载的带宽扩展技术进行研究。首先分析常规带宽扩展手段引起上述矛盾的主要因素；其次研究枝节加载对FSS电磁特性的影响，如枝节电抗特性、枝节形状、枝节数量等；最后分别基于作用于网栅/缝隙上的枝节加载对FSS第1/第2

封面文章

[1] 基于枝节加载的双频频率选择表面带宽扩展

[2] 多模态单边带时间调制谐波自适应波束形成

杨涛; 赵晓楠; 刘振吉; 樊婷婷; 杨柳; 夏雨; 陈靖峰

[3] 潜艇流噪声相似律研究

宋旸; 明平剑

[4] 风浪环境下破损舰船动稳性安全评估方法分析

[5] 船舶舱段结构大规模分解优化的约束调节及计算资源分配策略

罗强军; 刘均; 江璞玉; 程远胜

欢迎点击标题阅读全文

基于枝节加载的双频频率选择表面带宽扩展（封面文章）

陈禹旭，万国宾，马鑫

【研究方法】为缓解双频FSS带宽扩展与可加工性的矛盾，对枝节加载的带宽扩展技术进行研究。首先分析常规带宽扩展手段引起上述矛盾的主要因素；其次研究枝节加载对FSS电磁特性的影响，如枝节电抗特性、枝节形状、枝节数量等；最后分别基于作用于网栅/缝隙上的枝节加载对FSS第1/第2传输通带进行扩展，并详细分析枝节加载技术对上述矛盾的缓解作用。仿真结果表明，相较于传统带宽扩展方式，在相同金属线宽下（0.1 mm），枝节加载技术可使其双频带宽分别提升48.8%和23.2%，测试与仿真结果对比吻合良好。

李国金，马微，马雨欣，李派

【研究方法】为解决舰船通信装置安装空间受限、其他装备干扰信号导致通信效率低的问题，提出一种紧凑型四陷波UWB−MIMO天线。将梯形进行裁剪和添加，接地板引入改进的波纹I形去耦结构，整体尺寸为 36 mm×22 mm×1.6 mm。通过在辐射贴片上刻蚀倒U形狭缝、L−n形狭缝，在馈线旁左侧引入C形寄生枝节，在右侧引入U形寄生枝节，实现WLAN（5.15～5.85 GHz）、IEEE INSAT/超扩展 C频段（6.1～6.53 GHz）、X频段（7.37～7.8 GHz）和无线电导航（RN）频段（9.15～9.7 GHz）共4个频段的陷波。仿真与测试结果表明，该天线工作频段为2.9～10.7 GHz，隔离度低于−20 dB，包络相关系数Tecc

李国金, 马微, 马雨欣, 等. 一种紧凑型四陷波UWB−MIMO天线的设计[J]. 中国舰船研究, 2025, 20(4): 9–16.

基于雷达回波特征显影技术的雷达吸波材料涂覆方法

唐斯密，李铣镔，宋汉江

【研究方法】为尽量控制涂覆雷达吸波材料对船舶带来的重心上移、成本以及维护保养工作量增加等负面影响，提出一种基于雷达回波特征显影技术确定船体及设备的重点涂覆区域的多目标优化设计策略。对某船舶进行成像分析，利用本文提出的优化策略对船舶的雷达散射截面积（RCS）和涂覆区域进行优化设计，得到相关的Pareto和非Pareto解集，并反演工程应用场景。该方法可较为准确地确定重点涂覆区域，仿真得到至少10个Pareto最优解（包括两极解）。利用Pareto解集对该船开展工程应用反演，在涂覆的面积比小于11%的条件下，RCS总平均值下降超过53%。

唐斯密, 李铣镔, 宋汉江. 基于雷达回波特征显影技术的雷达吸波材料涂覆方法[J]. 中国舰船研究, 2025, 20(4):17–24.

杨涛，赵晓楠，刘振吉，樊婷婷，杨柳，夏雨，陈靖峰

【研究方法】旨在提出一种创新的波束形成方法，通过多模态单边带时间调制技术实现高效率的谐波自适应波束形成。设计包含吸收状态的多模态单边带时间调制模块，利用控制模块吸收状态的开/关实现各通道的等效幅度加权控制。在此基础上，以经典自适应波束形成算法为理论基础，推导出相应的周期性控制时序，从而实现谐波的高效自适应波束形成。通过数值仿真验证了系统可行性，在5 GHz频段制作了包含天线，调制模块和控制模块的谐波波束形成系统。实验结果表明，主波束扫描角度误差小于1°，零陷角度误差小于3.5°。

杨涛, 赵晓楠, 刘振吉, 等. 多模态单边带时间调制谐波自适应波束形成[J]. 中国舰船研究, 2025, 20(4): 25–31.

刘敏，蔡宗棋，卞立安，唐厚鹭，吕安如，陈义强，

路国光

【研究方法】针对日益增多的有意电磁干扰，研究高功率微波脉冲作用下雷达、通信用氮化镓（GaN）低噪声放大器（LNA）的损伤效应。开展不同脉冲宽度和占空比的微波脉冲注入试验研究，以探究GaNLNA直流及射频参数的变化情况。通过连续波及不同脉冲宽度和占空比的微波脉冲试验，获取器件的阈值功率。同时，为了进一步确定GaN LNA的损伤部位以及损伤机理，对芯片进行开封，并利用显微镜、双束聚焦离子束（FIB）等分析设备对芯片表面及内部进行微观形貌表征。试验结果表明，当GaN LNA遭受脉冲宽度30 ns，上升沿18 ns，下降沿18 ns，周期为2 ms的高功率微波脉冲注入冲击后，其增益从约23.67 dB恶化到−8.91 dB，噪声系数从1.59 dB恶化到18.13 dB，输出波形严重压缩。分析表明GaN LNA的核心有源器件高电子迁移率晶体管（HEMT）容易被高功率微波损伤，受损主要源于高功率微波攻击导致栅极形成微电流通道，随后引发漏极过电流，最终永久损坏器件。

刘敏, 蔡宗棋, 卞立安, 等. 基于高功率微波脉冲注入的氮化镓低噪声放大器效应研究[J]. 中国舰船研究, 2025,20(4): 32–42.

潜艇流噪声相似律研究（封面文章）

宋旸，明平剑

【研究方法】旨在探讨潜艇流噪声相似律，提升潜艇隐身性能的评估精度。采用不可压缩SIM-PLEC算法结合k−ε湍流模型对SUBOFF潜艇模型进行流场仿真，运用K-FWH模型计算流噪声，综合考虑附体、马赫数、雷诺数（模型尺度）及声学监测点半径等因素对潜艇流噪声相似特性的影响，总结流噪声相似律，并建立相应的表达式。研究发现，附体对相似律影响有限，潜艇流噪声频率遵循亥姆霍兹数相似律。在中低频段，声压级相似律与马赫数的六次方和模型尺度的二次方紧密相关；而在高频段，由于尺度效应的加剧，声压级相似律略有偏离。

PPTC 螺旋桨空化噪声特性及空化发声机理的数值研究

吕舒键，韩承灶，杨睿，黄卫国

【研究方法】旨在有效抑制螺旋桨空化噪声，研究螺旋桨空化噪声特性及空化发声机理。基于大涡模拟（LES）与可渗透的FW-H （PFW-H）方程远场解相结合的方法，对PPTC（Potsdam Propeller Test Case）螺旋桨空化流场和声场进行高精度仿真，重点研究空化对远场噪声频谱分布特性的影响及其发声机制。模拟的水动力场结果与试验数据吻合较好。研究发现，螺旋桨周围片空化（SC）和梢涡空化（TVC）的演变过程均存在显著的周期性特征，均贡献了高强度的主频噪声。其中，片空化的初生和溃灭演变过程伴随着高强度的瞬时空化体积变化，导致高频宽带噪声加剧；梢涡空化演变时出现体积回弹行为，诱发了高强度的连续声压脉动，导致在高于主频的频率处产生显著的噪声峰值。

吕舒键, 韩承灶, 杨睿, 等. PPTC螺旋桨空化噪声特性及空化发声机理的数值研究[J]. 中国舰船研究, 2025, 20(4):57–69.

李辉耀，何景异，赵威，饶志强，张振果，华宏星

【研究方法】旨在研究转子间隙动态变化对泵喷推进器非定常力的影响。采用重叠网格，构建SUBOFF潜艇带泵喷推进器的数值计算模型，并结合SST k−ω 湍流模型，针对转子垂向振动的频率靠近转子叶频的工况进行数值计算。结果显示，间隙的动态变化引起了转子和导管三向激励力频率和幅值的显著变化，且转子和导管的垂向激励力在三向激励力中占优；而转子和导管表面的脉动激励会在新的分支频率处出现峰值。

李辉耀, 何景异, 赵威, 等. 间隙动态变化下泵喷推进器非定常力数值分析[J]. 中国舰船研究, 2025, 20(4): 70–79.

风浪环境下破损舰船动稳性安全评估方法分析（封面文章）

柴威，张家兴，封培元，杨霄楠，吴俊，齐健璋

【研究方法】为有效评估破损舰船在风浪中的稳性安全，提出一种基于横摇运动响应极值预报的评估方法。首先，以DTMB 5415舰船标模为研究对象，计算典型破损工况下舰船的静稳性参数；其次，构建横风横浪联合作用下破损舰船的单自由度横摇运动方程，使用CFD方法获取横摇阻尼系数，计算风浪中破损舰船的横摇运动响应；最后，结合蒙特卡罗方法和Gumbel方法，预报破损舰船在不同风浪条件下的横摇运动响应极值分布，评估船舶的动稳性安全，并与基于极限动倾角的动稳性评估方法进行对比分析。结果显示，所提方法充分考虑了波浪参数（有义波高、波浪周期）对舰船动稳性安全的影响，相比基于极限动倾角的动稳性评估方法更全面。

柴威, 张家兴, 封培元, 等. 风浪环境下破损舰船动稳性安全评估方法分析[J]. 中国舰船研究, 2025, 20(4): 80–87.

焦甲龙，陈振威，徐文华，蒋彩霞，陈帅

【研究方法】旨在建立基于CFD-FEM双向流固耦合的船舶水弹性方法，预报船舶在斜浪规则波中的运动与波浪载荷，并充分考虑不对称载荷与结构响应及非线性载荷因素的影响。首先，基于CFD软件建立斜浪规则波计算域，在流场域中求解三维N−S方程，实时求解非线性波浪载荷；然后，建立船体梁与船体外表面耦合的有限元模型，通过在船体梁上均匀施加集中质量和横摇惯性矩，实现船模总质量和横摇转动惯量与实船的相似；最后，通过船体外表面实时进行信息传递，以在2个求解器之间进行双向迭代耦合，进而针对非对称波浪载荷及船体结构响应开展模拟预报。与试验结果的比较表明，该数值方法能够较为准确地预报纵摇、垂向弯矩和扭矩的趋势与幅值；在高海况下，波频的水平弯矩和扭矩会随波高线性增加，而在高频信号下则表现出明显的非线性增大。

焦甲龙, 陈振威, 徐文华, 等. 斜浪规则波中船舶运动与载荷的CFD-FEM模拟分析[J]. 中国舰船研究, 2025, 20(4):88–98.

开架式 ROV 水动力模型建立与运动仿真研究

江梦洁，陈超核，张连宾，谭磊

【研究方法】操纵性是遥控潜水器（ROV）的重要性能特征之一，与其动力学模型密切相关。为了实现对用于清理、检测和修复水下结构物等的开架式ROV的精确控制和操纵，基于其几何外形复杂的结构特性、正航倒航和漂角攻角全角度的运动特性，建立适用于该ROV的动力学模型。综合考虑静力、水动力、控制力、线缆力等作用，构建一种适用于所述ROV运动模拟的动力学模型。使用CFD方法模拟ROV稳态运动和非稳态运动来求解水动力系数，采用多元线性回归方法对数据进行处理，获得相关水动力系数，在此基础上通过系数敏感性指数分析进一步优化动力学模型。在Matlab中构建ROV运动操纵性数学模型，对ROV在正反推力作用下的直航及回转运动进行仿真。结果表明，该动力学模型考虑了水平面和垂直面全角度（即漂角和攻角全角度）的运动需求，能够较好反映结构的不对称性对水动力性能的影响，满足该ROV的运动仿真需求。

江梦洁, 陈超核, 张连宾, 等. 开架式ROV水动力模型建立与运动仿真研究[J]. 中国舰船研究, 2025, 20(4):99–110.

张渥，许条建

【研究方法】旨在系统研究开架式遥控潜水器（ROV）的水动力特性，准确获得其各项水动力系数。通过开展开架式ROV的直航物理模型试验，对STAR-CCM+数值仿真结果的可靠性进行验证，并借助数值方法模拟该ROV的直航、斜航和平面强迫运动，然后根据仿真结果使用最小二乘法拟合获得该ROV的黏性和惯性水动力系数。结果显示，在直航和斜航情况下，与ROV几何左右不对称性相关的黏性水动力系数Y'vv和Y'u|v|数值较小，分别为7.25×10−3和2.74×10−2；在平面强迫运动情况下，与该ROV几何左右不对称性相关的惯性水动力系数，和在整个惯性水动力系数矩阵中占比相对较大，分别为1.210%，8.850%和3.499%。

基于坐标注意力和加权双向特征金字塔网络的舰载机阻拦着舰拉制状态精准识别

李哲，杨杰，张椅，王华，李亚飞，王可，徐明亮

【研究方法】舰载机着舰安全的关键在于尾钩与阻拦索成功挂索，而现有研究中，借助智能化手段辅助着舰指挥官（LSO）识别阻拦着舰状态的工作较少。为此，提出一种融合坐标注意力和加权双向特征金字塔网络的阻拦着舰拉制状态识别模型。先使用坐标注意力机制（CA）从空间和通道两个维度增强模型捕捉特征的能力；再通过加权双向特征金字塔网络（BiFPN）纳入可学习的权值学习不同输入特征的重要性，实现双向多尺度特征融合；然后采用C2F模块轻量化模型架构，减少参数和计算量；最后通过仿真实验将所提模型与5种基线模型进行对比。结果表明，在舰载机尾钩和阻拦着舰拉制状态的检测上，该模型综合性能均优于基线模型。

李哲, 杨杰, 张椅, 等. 基于坐标注意力和加权双向特征金字塔网络的舰载机阻拦着舰拉制状态精准识别[J].中国舰船研究, 2025, 20(4): 124–133.

罗强军，刘均，江璞玉，程远胜

【研究方法】旨在提升船舶舱段大规模优化设计中应用分解优化方法的效果，提出一种约束渐进放松调节策略，以及综合考虑目标贡献度和约束裕度的计算资源分配策略。约束渐进放松调节策略是初始给定一个较严格的约束限界值，再逐步放松直至恢复到原约束限界值，从而使所有子问题得到更充分的优化。计算资源分配策略是按照子问题对目标函数的贡献度和子问题的约束裕度，来综合分配优化计算资源。最后，通过两种策略的结合应用，分析二者的耦合效应。结果表明，相比原算法，在同等计算资源和原有优化结果的基础上，约束渐进放松调节策略和计算资源分配策略分别使结构减重10.3%和7.0%，二者的结合应用可减重22.2%。

陶楷文，刘斌

【研究方法】船体结构总纵强度的小失效概率分析是一个复杂、高维和计算耗时长的问题，难以采用传统可靠性分析方法精确计算。为解决复杂结构可靠性分析中小失效概率难以精确计算的问题，建立一套求解结构小失效概率的精确计算流程。该流程通过采用子集模拟法以减少总体样本需求，为覆盖样本空间的全部情况，每个子集内样本通过马尔科夫链蒙特卡罗法（MCMC）抽样生成，结合随机有限元法对样本进行精确计算，得到精确样本响应值，以此提高失效概率的计算精度。同时，引入Kriging动态代理模型，显著减少子集内样本调用有限元计算次数。

不同破损形式对船舶结构剩余极限强度的影响分析

张孝恒，孔祥韶，吴卫国

【研究方法】旨在深入分析船体结构的破口形状、破口面积和破口位置等因素对船体结构剩余极限强度的影响。基于简化数值计算方法，开展系列碰撞结构响应计算，得到不同速度、不同角度、不同撞击位置碰撞工况下船体结构的破损情况。结合非线性有限元软件，开展船舶剩余极限强度研究，探究舷侧不同破损形式对船舶结构剩余极限强度的影响。结果显示，对船舶剩余极限强度大小影响显著的2个因素分别是破口面积和破口位置，破口形状对剩余极限强度大小的影响较小，但对结构的断裂形式有较大影响；在破口形状一致的情况下，随着破口面积的增大，结构剩余极限强度不断降低；在破口面积相当的情况下，随着破口边缘逐渐变得尖锐，结构的断裂路径与舱段中部横剖面的夹角逐渐变小，断裂位置从结构端部逐渐向结构中部靠近。

张孝恒, 孔祥韶, 吴卫国. 不同破损形式对船舶结构剩余极限强度的影响分析[J]. 中国舰船研究, 2025, 20(4):152–163.

考虑焊接初始缺陷的邮轮高腹板工字梁失效行为分析

陈晨，周宏，李孜秋，吕政达，潘思羽

【研究方法】大型邮轮上的高腹板工字梁结构是由薄板装配焊接而成，在制作过程中会产生明显的焊接变形和应力，会影响结构的承载特性。为此，考虑焊接变形的影响，对高腹板工字梁的失效行为进行研究。以450 mm长的高腹板工字梁为研究对象，基于实际的焊接工艺参数，采用热弹塑性有限元方法对焊接的变形和应力进行计算，并将该结果作为初始状态开展非线性有限元计算，对结构在垂向载荷作用下的失效行为进行模拟。同时，开展压载试验，对有限元计算的结果进行验证。结果表明，焊接初始变形会增强结构在承受垂向压缩载荷时的不稳定性，极大削弱结构的极限承载能力及屈曲后承载能力，极限载荷的降低幅度达到35.74%。而焊接残余应力的影响较变形不明显。

陈晨, 周宏, 李孜秋, 等. 考虑焊接初始缺陷的邮轮高腹板工字梁失效行为分析[J]. 中国舰船研究, 2025, 20(4):164–172.

汤冬，冉茂辉，李晔，王皓，熊伟鹏

【研究方法】旨在研究截断模型与原模型动力边界等效问题，为开展船舶与海洋结构物动力特性研究打下基础。采用有限元方法计算自由边界下V形板模型和一条边弹性支撑，另外三边自由边界下孤立板模型的固有频率与振型，将V形连接板模型固有频率及振型与孤立板模型进行对比，探究了板架截断模型动力边界等效规律。研究表明：随着附板厚度增加，V形连接板第(m, n)阶主板模态在沿附板耦合边方向的半波数m不变，垂直于附板耦合边方向的半波数n增加；随着附板长度增加，V形连接板第(m,n)阶主板模态在沿附板耦合边方向的半波数m不变，垂直于附板耦合边方向的半波数n减小；当V形板主板与附板耦合角度α介于40°与90°时，V形板附板相当于给主板提供了一个固支边界条件。

基于 RBF-PSO 算法的浮筏隔振系统性能优化及轻量化设计

徐明成，肖邵予，王汝夯，张冠军

【研究方法】为了解决工程中浮筏隔振系统轻量化设计过程工作量大、迭代周期长的问题，提出一种基于RBF-PSO多目标优化算法的轻量化设计方法。以板架式浮筏隔振系统为研究对象，基于ANSYSAPDL建立有限元模型并分析其隔振性能和抗冲击性能。通过试验测试浮筏的隔振性能，并与数值仿真结果进行对比，验证数值仿真结果的准确性；采用完全有限差分法，对浮筏隔振系统进行参数灵敏度分析，通过灵敏度分析结果选择设计变量，并基于RBF-PSO多目标优化算法对浮筏进行轻量化设计。研究结果表明：轻量化设计后，筏架质量为63.03 kg，相较原筏架减重31.92%。与此同时，浮筏隔振系统的隔振性能提升了2.48 dB，设备的抗冲击性能也有所提升。RBF-PSO多目标优化算法优化值与数值仿真计算值误差小于1%。

徐明成, 肖邵予, 王汝夯, 等. 基于RBF-PSO算法的浮筏隔振系统性能优化及轻量化设计[J]. 中国舰船研究,2025, 20(4): 185–193.

付士博，王业成，蒲华燕，罗均，王敏

【研究方法】针对某舰载换能器多维转向工作时的大角度倾斜和小空间尺寸补偿抑制的问题，提出一种基于刚度补偿和涡流阻尼的隔振器。首先，对刚度补偿和涡流阻尼的隔振器进行结构建模与设计，建立隔振器的动力学建模，明确刚度与阻尼设计需求；然后，对菱形弹簧、膜片弹簧、涡流阻尼进行机理研究和参数分析；最后，对刚度和阻尼元件进行有限元仿真，对不同刚度和阻尼的隔振器进行隔振性能仿真，通过试验验证理论计算和仿真结果的准确性。刚度补偿仿真和试验结果验证了刚度补偿机理，引入膜片弹簧可以在保证整体垂向刚度需求的同时，有效补偿整体径向刚度； COMSOL仿真和涡流阻尼生成试验验证了涡流阻尼的生成机理和理论公式的准确性；隔振机理仿真和试验表明，降低刚度使隔振带宽分别改善了18.24%和36.69%，增大阻尼使峰值抑制分别改善了79.96%和89.94%。

付士博, 王业成, 蒲华燕, 等. 基于刚度补偿和涡流阻尼的舰载换能器隔振研究[J]. 中国舰船研究, 2025, 20(4):194–203.

超临界二氧化碳发电系统在未来舰船动力领域的应用前景与关键技术分析

赵观辉，夏翔，魏天一

【研究方法】超临界二氧化碳（S-CO2）发电系统以S-CO2作为工质，基于真实气体的闭式布雷顿循环，通过直接或间接方式将热源释热转换为电能，具有功率密度高、循环效率高等优势，可以较好地满足未来舰船动力发展的需求。通过介绍S-CO2发电系统的技术特点及其近60年的发展历程，提出面向舰船总体设计和动力系统应用的 7种关键技术，涵盖总体设计、协调匹配、运行控制、电磁兼容、减振降噪、工质控制、安全可靠等方面，并基于系统工程方法论，梳理并提出舰船S-CO2发电系统设计的总体思路。

赵观辉, 夏翔, 魏天一. 超临界二氧化碳发电系统在未来舰船动力领域的应用前景与关键技术分析[J]. 中国舰船研究, 2025, 20(4): 204–212.

余凯伟，李子睿，陈冲，吴军，朱海平

【研究方法】变工况下推进轴系故障诊断模型泛化性差、无法自主学习，模型部署到边缘设备后，性能相对固定，无法在线更新，针对上述问题，提出一种基于深度残差收缩自适应网络的云边端协同故障诊断方法。首先，收集推进轴系运行过程中已知工况历史数据，在云端建立深度残差收缩自适应网络模型，通过引入强化学习算法，使模型具备自适应更新能力，并在线学习变工况下的数据，实现模型的在线更新与性能的自适应提升；然后，通过模型分片下发、边缘分片聚合方式，实现边缘端模型部署更新；最后，在边缘端进行实时故障诊断，并基于船舶推进轴系实验台，验证所提出方法的有效性。

余凯伟, 李子睿, 陈冲, 等. 基于深度残差收缩自适应网络的推进轴系云边端协同故障诊断方法[J]. 中国舰船研究, 2025, 20(4): 213–221.

考虑寿命衰减的燃料电池船舶自适应等效氢耗最小策略

王宁，宋炳松，高田宇

【研究方法】针对寿命衰减对燃料电池效率和动力系统耐久性的影响，提出考虑燃料电池寿命衰减的自适应等效氢耗最小策略。基于燃料电池效率与退化之间的关系，引入燃料电池退化因子，设计考虑效率退化的能量管理目标函数，进而分析燃料电池退化影响因素，构建兼顾经济性与耐久性的功率分配优化体系，并在燃料电池轻微退化、半退化和严重退化这3种典型场景下进行对比实验，验证所提策略在燃料电池全生命周期内的优化性能。仿真结果表明，与原策略相比，在燃料电池全生命周期内，所提策略最多可使燃料电池退化率降低12.4%、船舶单航次成本降低4.97%。

王宁, 宋炳松, 高田宇. 考虑寿命衰减的燃料电池船舶自适应等效氢耗最小策略[J]. 中国舰船研究, 2025, 20(4):222–232.

基于 MPC-HHO 的船载复合储能系统规划与运行策略协同优化方法

柯水清，杨祥国，李昕，王与凡，段权政，唐特路

【研究方法】针对复杂工况下船载复合储能系统（HESS）规划与运行策略的设计，提出一种具有较强工况适应性的多目标协同优化方法。优先考虑发电机组功率波动平抑效果，利用模型预测控制（MPC）求解HESS的总功率，并考虑HESS的储能容量配置与能量管理策略（EMS）之间的耦合性，结合所提自适应功率分配机制，以最低HESS投资成本和最小蓄电池寿命折损成本为目标函数，采用哈里斯鹰优化算法（HHO）求解优化模型。结果表明，基于MPC-HHO的协同优化方法可有效降低发电机组功率波动，优化后的平均功率波动率较优化前降低了73.24%，且相较于单层优化，协同优化方法还可有效降低HESS投资成本和蓄电池寿命折损成本。

柯水清, 杨祥国, 李昕, 等. 基于MPC-HHO的船载复合储能系统规划与运行策略协同优化方法[J]. 中国舰船研究, 2025, 20(4): 233–245.

基于蜘蛛蜂算法的 EHA 滑模控制器优化研究

李维波，张浩，徐成虎，张茂杰，方华亮

【研究方法】为实现电动静液作动器（EHA）的精确位置控制并降低滑模控制器的参数整定难度，提高滑模控制器的综合性能，提出采用蜘蛛蜂优化算法（SWO）对控制器参数进行整定。建立电动静液作动器的简化模型，设计相应的滑模控制器，并利用SWO算法对该控制器的滑模面和趋近率参数进行整定，进而使用Matlab/Simulink和AMEsim仿真软件搭建联合仿真模型进行验证。通过手动方式和SWO算法分别整定滑模控制器参数，其对比仿真结果表明：SWO算法优化后的滑模控制器避免了超调，提高了抗干扰性，且收敛速度提高了33.6%，证明了采用蜘蛛蜂算法优化EHA滑模控制器的滑模面和趋近率参数的可行性。

李维波, 张浩, 徐成虎, 等. 基于蜘蛛蜂算法的EHA滑模控制器优化研究[J]. 中国舰船研究, 2025, 20(4): 246–253.

谢罗涛，石宇昂，王劲韬，邹梓仪，费志方，陈国兵，

张磊

【研究方法】为解决某型汽轮机组的运行不稳、振动和异响等问题，提出通过内切式阀芯结构来改变调节阀内部流动特性的方法。首先，采用全尺寸高精度建模方法，建立某型调节阀的全尺寸通流区域。然后，基于超声速膨胀抑制原则设计两型内切式调节阀的阀芯，并采取多尺度混合网格与多类型边界层的网格划分方法，通过多轮迭代计算以实现加速收敛。不同阀芯结构关键参数的试验结果与仿真结果的误差小于5%，证明了该数值计算方法的精度和可靠性；新型内切阀在节流区与阀芯底部的蒸汽流动性能均得以优化，有助于降低阀芯下部非对称流动导致的能量损失与振动噪声；新型阀芯结构使阀芯底面的流体作用力减少了20%～30%，有效抑制了调节阀及机组的汽流宽频振动。

谢罗涛, 石宇昂, 王劲韬, 等. 阀芯扩散型线对汽轮机调节阀流动特性的影响[J]. 中国舰船研究, 2025, 20(4):254–261.

李志豪，董早鹏，刘伟，盛金亮，孙蓬勃

【研究方法】针对存在外界环境干扰以及模型不确定的欠驱动AUV协同编队轨迹跟踪控制问题，提出一种基于生物启发模型的终端滑模（BFTSMC）编队控制方法。首先，利用微分跟踪器平滑领航艇的艏向角，通过领航—跟随者的编队控制方法生成跟随艇的期望轨迹；其次利用反步法推导出虚拟期望速度以镇定AUV的位置误差，并采用生物启发模型，对虚拟速度控制律进行平滑处理，减少前期系统的抖振和降低对控制器的计算复杂程度；然后设计基于反正切函数的固定时间非奇异终端滑模控制器，使得整个编队系统更快收敛；最后为了减少外界环境干扰和模型不确定性带来的复合干扰，采用基于最小学习参数法的神经网络（MLP-RBF）进行补偿。

李志豪, 董早鹏, 刘伟, 等. 基于生物启发模型的欠驱动AUV协同编队终端滑模控制[J]. 中国舰船研究, 2025, 20(4):262–271.

路百松，王健，张博，赵冰，郝致远，易宏

【研究方法】安全拖曳大型船舶到目标海域对于船舶通航安全至关重要，为提高欠驱动拖轮自主拖曳大型船舶航行过程中的抗干扰性能，提出一种基于自抗扰滑模的分级抗扰控制策略。首先，基于船舶分离型数学模型建立拖曳系统耦合运动数学模型。然后，提出适用于拖曳航行的拖航视线制导方法，将路径跟踪问题转化为航速与航向控制问题，并设计分级抗扰控制策略（HAD-CS），在被拖船控制层级设计基于自抗扰控制与滑模控制相结合的顶层抗扰控制方法，保证拖曳系统实现路径跟踪的控制目标，并实时分配给底层拖轮控制任务。在拖轮控制层级设计基于自抗扰滑模的底层抗扰控制方法，将顶层的抗扰控制输出作为自身控制输入，在考虑拖缆与推进器的约束限制基础上实现分层控制、分级抗扰。最后，在仿真环境中对比评估拖曳系统在环境扰动情况下的抗扰性能。结果表明，采用分级控制策略进行大型船舶拖航控制，被拖船路径跟踪性能提升16.9%，航向和航速保持性能分别提升34.6%和68.0%；拖轮艏向与航速保持性能提升51.9%和52.2%。

路百松, 王健, 张博, 等. 基于分级抗扰策略的大型船舶拖航路径跟踪控制研究[J]. 中国舰船研究, 2025, 20(4):272–285.

基于随机搜索两阶段规划模型算法的未知海域水下全覆盖路径规划研究

王兆杰，茆明，李丁山，孙牧，熊进辉，高峰，翟桥柱，

张赫，刘浩

【研究方法】针对水下航行器在目标海域执行先期驱潜、阵地游猎等搜索任务的典型应用场景，探讨在无先验信息且受探测能力约束的条件下，实现未知海域高效无死角覆盖搜索的方法。通过建立未知海域搜索路径规划数学模型，并针对随机搜索策略设计基于两阶段规划的启发式求解方法，得出不同形状海域中各类搜索策略的效率结果。矩形海域中，平行搜索或螺旋搜索效率最高，之字搜索策略效率最低；圆形海域中，螺旋搜索效率最高；不规则海域中，平行搜索、之字搜索和螺旋搜索均无法直接应用，随机搜索可不经海域近似处理找到近优解。所建立的数学模型满足“全面覆盖未知海域”及 “最短时间完成搜索”等条件，设计的随机搜索两阶段规划模型算法，能在不离散化战场物理空间、约束条件和决策变量的前提下，为任意不规则连通海域规划出满足全覆盖要求的随机搜索航路。

王兆杰, 茆明, 李丁山, 等. 基于随机搜索两阶段规划模型算法的未知海域水下全覆盖路径规划研究[J]. 中国舰船研究, 2025, 20(4): 286–294.

杨弓熠，周海涛，杨春，白涛，姜荃

【研究方法】为解决水下航行器低速发射武器时由于速度过低，可能导致武器出管后与行进的航行器碰撞的问题，构建一种考虑航行器姿态、航速及侧向洋流环境等相关参数影响下的武器安全发射速度优化模型，根据当前航行器及环境参数即时决策安全发射速度，实现武器低噪声发射优化控制。基于危险点位移包络线的武器发射安全性评估分析方法，并基于175组工况样本，采用3种数据拟合方法构建武器安全发射速度优化模型。获得多影响因素、多约束判据条件下的武器安全发射速度边界谱及武器安全发射速度优化模型，覆盖航行器俯仰角−5°～5°，航速0～4 m/s及侧向洋流速度0～2 m/s工况。多元多项式拟合、多项式响应面拟合及Kriging插值拟合这3种算法中，Kriging插值拟合最适合构建武器安全发射速度优化模型，拟合残差为0。

杨弓熠, 周海涛, 杨春, 等. 水下航行器安全低噪发射武器优化控制研究[J]. 中国舰船研究, 2025, 20(4): 295–302.

虞颜竹，李一兵，叶方

【研究方法】随着海事网络的不断发展，近海终端的计算密集型任务呈指数级增长，受自身资源以及预算限制，传统的海洋通信模型存在无法同时满足节能高效与有效提升系统计算总任务量需求的问题。首先，针对该问题引入双智能反射面（double-IRS）协作架构，在上行场景下部署分布式IRS以辅助用户将任务卸载至岸基移动边缘计算（MEC）服务器；然后，联合优化接收波束成形、双IRS联合相移矩阵、用户发射功率及CPU计算频率，以最大化系统总任务量，进而设计一种联合任务卸载与资源分配算法；最后，引入块坐标下降（BCD）思想来分解非凸优化问题，采用最大比合并（MRC）、拉格朗日乘子法以及对分搜索的高效交替优化算法进行求解。仿真结果验证了在近海上行卸载场景下引入双IRS协作架构可以有效提升总任务量，当反射元件总数为800时，相较于单IRS基准方案，双IRS辅助海上协同卸载方案可以提升约7.03%的系统计算任务总量。

虞颜竹, 李一兵, 叶方. 双IRS辅助海洋MEC系统联合任务卸载与资源分配[J]. 中国舰船研究, 2025, 20(4):303–312.

基于网络拓扑和偏好排序的多优先级任务多节点分配算法

管军，刘袁鹏，班阳阳，陆赢，房善婷，陆翔

【研究方法】现有协作任务分配方法较少考虑参与节点的工作模式以及节点间的通信链路能力，导致节点资源利用率和任务调度成功率较低，为此，提出一种基于网络拓扑和偏好排序的多优先级任务多节点分配算法。首先，将多任务多节点分配问题建模为一个优化问题，目标是最大化任务执行收益并最大化任务参与节点数量。然后，提出启发式方法求解该优化问题。该方法为每个任务分配最少节点数，以确保能够成功分配尽可能多的任务，并通过扩充任务的节点集合，进一步满足任务参与节点最多的目标。仿真结果表明，在带宽资源丰富的场景下，仅需6节点即可使任务分配成功率达到80%。

管军, 刘袁鹏, 班阳阳, 等. 基于网络拓扑和偏好排序的多优先级任务多节点分配算法[J]. 中国舰船研究, 2025,20(4): 313–320.

以上新刊论文欢迎阅读、引用和转载！