2019. № 104

Механика

Механика деформируемого твердого тела

Тлеулинов М. К., Джафарзаде А.

Рассматривается составная конструкция, состоящая из несущей и управляющей поверхностей летательного аппарата, соединенных статически неопределимым образом. Исследуется вопрос о том, как соотносятся между собой реакции в узлах навески рулей, полученные при моделировании по стержневой и пластинной аналогии, при малых удлинениях. Оцениваются лобовые реакции. Приведены результаты численных исследований.

Ключевые слова: несущая поверхность, управляющая поверхность, составная конструкция, реакции

Механика жидкости, газа и плазмы

Хатунцева О. Н.

Учет производства энтропии в уравнениях Навье-Стокса, обусловленного возбуждением стохастических пульсаций в потоке жидкости, позволил теоретически найти два решения задачи течения жидкости в плоской задаче Куэтта. Одно из них соответствует ламинарному режиму течения, второе – турбулентному. Первое решение реализуется при любых значениях числа Рейнольдса и характеризуется линейным профилем скорости во всей области течения жидкости, второе – реализуется только при достаточно больших значениях числа Рейнольдса и характеризуется профилем скорости, пропорциональным гиперболическому синусу с параметром, зависящим от значения числа Рейнольдса. Найдено критическое значение числа Рейнольдса, при котором возможен переход от ламинарного к турбулентному режиму течения. Приведено сравнение результатов с имеющимися экспериментальными данными.

Ключевые слова: стохастические системы, плотность вероятности, турбулентность, плоское течение Куэтта, критическое число Рейнольдса

Бакланов А. В., Макарова Г. Ф., Васильев А. А., Нуждин А. А.

<p style="text-align: justify;">
     В настоящей статье изложены результаты исследований по влиянию способа подачи закрученной топливной струи на угол формирования факела распыла топлива [1]. Представлена схема установки, а так же форсунки с которыми проводились исследования. По результатам работ выявлено, что изменение расстояния между шнеком и выходным сечением форсунки влияет на угол раскрытия закрученной струи, а также изменение диаметра отверстия в выходном сечении форсунки влияет на угол раскрытия закрученной струи. Построены расходные характеристики форсунок. Определены конструктивные мероприятия при помощи которых можно влиять на угол конуса газообразного топлива, а значит и формировать необходимые параметры процесса сжигания топлива.
</p>

Ключевые слова: газотурбинный двигатель, камера сгорания, форсунка, угол распыла, стенд

Варюхин А. Н., Овдиенко М. А.

В работе представлены результаты верификации программных комплексов вычислительной гидродинамики на экспериментальных данных. В качестве программы для верификации была выбрана открытая платформа для численного моделирования OpenFoam. Было показано, что для решения задач по определению гидродинамической подъёмной силы и момента, действующих на тело при глиссировании и входе в воду в стационарной и нестационарной поставке программный комплекс OpenFoam дает высокую точность совпадения с экспериментом.

Ключевые слова: гидросамолет, моделирование глиссирования, численное моделирование, мореходность

Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

Сорокин Ф. Д., Чжан Х., Попов В. В., Иванников В. В.

C целью верификации энергетической модели роликового подшипника выполнялся натурный эксперимент на универсальной испытательной машине Zwick/Roell Z100. Роликовый подшипник типа 12309КМ нагружался локальной сжимающей нагрузкой, действующей на наружное кольцо. С помощью тензорезистора была измерена деформация наружного кольца подшипника. Сравнение экспериментальных данных с численными результатами, полученными МКЭ и результатами, полученными по ранее разработанной энергетической модели, также подтвердило влияние податливости кольца на упругую характеристику подшипника. Выполненное исследование показало, что в случае отсутствия конструктивных элементов, исключающих изгиб колец (валы, обоймы), энергетическая модель роликового подшипника должна быть дополнена методикой учета деформации колец.

Ключевые слова: энергетическая модель роликового подшипника, упругая характеристика, испытательное оборудование, деформации колец

Туранов Р. А., Пыхалов А. А.

В работе представлен анализ напряженно-деформированного состояния (НДС) сборной конструкции соединения типа «ухо-вилка», широко применяемого в технологии самолетостроения. Исследование проводится на основе моделирования с применением метода конечных элементов (МКЭ) и решением контактной задачи твердого деформируемого тела. Разработанная расчетная модель позволяет идентифицировать значения распределения напряжений в представленном типе соединения при работе и сборке наиболее ответственного места летательного аппарата — «крыло-фюзеляж». Особенностью предложенного подхода моделирования является применение решения контактной задачи, позволяющей, дополнительно, исследовать условия сопряжения в стыках деталей узла, тем самым, выявлять концентрации (распределение) напряжений при работе и сборке узла. Таким образом, увеличивается степень информативности о работе соединения, подтверждая и уточняя эмпирические методы решений этих задач. Предложенный подход анализа НДС конечно-элементных моделей значительно снижает прямые материальные затраты на использование в проектировании реальных прототипов изделия, временные затраты, а главное, повышает уровень информации о работоспособности изделия, тем самым, способствует повышению его надежности и долговечности.

Ключевые слова: самолёт, соединение ухо-вилка, конечные элементы, напряжённо-деформированное состояние

Фирсанов В. В., Во А. Х., Чан Н. Д.

В данной работе рассматривается локальное напряженное состояние подкрепленных цилиндрических оболочек на краю и в местах креплений ребер. Расчет проведен по уточненной теории, основанной на разложении перемещений оболочки в полиномы по нормальной к срединной поверхности координате на одну степень выше относительно классической теории типа Кирхгофа-Лява. Приведена процедура построения уравнений равновесия и граничных условий, а также метод решения сформулированной краевой задачи. Дано сравнение результатов расчета напряженного состояния в краевой зоне оболочки по классической и уточненной теориям. Исследовано влияние жесткости ребер и податливости защемленного края на напряженное состояние оболочки. В результате расчетов показано существенное влияние дополнительного к классической теории напряженного состояния типа «погранслой» на прочность оболочки на защемленном краю и в местах крепления ребер.

Ключевые слова: подкрепленная оболочка, уточненная теория, напряженное состояние «погранслой», принцип Лагранжа, поперечные нормальные напряжения, жесткость ребра, податливость защемленного края, упругое полупространство

Радиотехника и связь

Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

Филатов В. И., Борукаева А. О., Бердиков П. Г.

В статье детально рассмотрены общие характеристики систем измерения дистанции или дальности, в которых передаваемый сигнал модулируется хаотическим шумом. Измерение дистанции осуществляется коррелированием модуляции передаваемого и принимаемого сигналов. Спектр модулирующего сигнала определяет функцию зависимости этой корреляции, а, следовательно, и выхода системы, от расстояния до отражающего объекта. Особое внимание уделено возможности практического выполнения фильтров, которое ограничивает линейный участок характеристики «выход – расстояние» для системы с шумовой модуляцией. Указаны некоторые новые результаты, которые могут быть получены. Рассмотрены ограничения метода. Описаны несколько типов модулированных шумом систем. Выявлена успешная работа системы одного типа. В результате описанной работы предложена система подобная существующим высотомерам, которая свободна от неоднозначности отсчета, присущей системам с периодической модулирующей функцией, лишена систематических ошибок и дает возможность измерения дистанций ниже нескольких метров. Это делает ее особенно подходящей для использования в качестве высотомера в системах слепой посадки. Рассмотренный в данной статье метод анализа дает возможность, в пределах практичности, сконструировать систему с желаемым отношением «выход – расстояние», которую в дальнейшем можно устанавливать в летательных аппаратах для определения расстояния, когда осуществляется взлёт-посадка.

Ключевые слова: шум, сигнал, корреляционная функция, спектр мощности, шумовая модуляция, антенна, амплитудная модуляция, частотная модуляция, гетеродин, гауссово распределение вероятностей, чувствительность, девиация, флуктуация

Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Кузнецов В. С., Волков А. С., Солодков А. В., Слепов А. В.

В работе предложена новая схема квадратурной амплитудно-фазовой модуляции, основанная на амплитудно-фазовой модуляции (АФМ) c внесением дополнительного канала передачи данных с амплитудной модуляцией в квадратуру к передаваемому сигналу с амплитудно-фазовой модуляцией. Метод модуляции обеспечивает частотную эффективность в выходной полосе частот до γФМ-АИМ = 24 бит/с/Гц.

Создана имитационная модель система OFDM с использованием в качестве метода первичной модуляции предлагаемой амплитудно-фазовой амплитудно-импульсной модуляции (АФМ-АИМ) с частотной эффективность 10 бит/отсчет. Для уровня вероятности битовой ошибки 10-6 необходимое энергетическое отношение сигнал-шум составляет 36,5 дБ. Получен график распределения пик-фактора мощности OFDM сигнала. Распределение получается такое же, как при использовании КАМ в качестве первичной модуляции, это объясняется тем, что основным параметром, влияющим на форму распределения и величину пик-фактора, является количество поднесущих в OFDM сигнале.

Ключевые слова: квадратурная модуляция, фазовая модуляция, амплитудно-импульсная модуляция, амплитудно-фазовая модуляция, частотная эффективность, ортогональное частотное разделение, созвездие сигналов, дискретная модуляция

Радиолокация и радионавигация

Гусев С. Н., Сахно И. В., Хуббиев Р. В.

Предложена методика, позволяющая рассчитать значения показателей качества имитации объектов на радиолокационных изображениях на основе корреляционного анализа и теории обнаружения. Представлены результаты полунатурного моделирования процесса формирования виртуальных объектов с использованием имитаторов тестовых сигналов радиолокационных систем с синтезированной апертурой антенны.

Ключевые слова: радиолокационная система c синтезированной апертурой антенны, радиолокационное изображение, имитация сигнала, траекторный сигнал

Информатика, вычислительная техника и управление

Системный анализ, управление и обработка информации

Семаков С. Л.

Рассматривается задача вероятностной оценки безопасности посадки гражданского самолета. Предложена схема, позволяющая по расшифровке записи МСРП конкретной реализации посадки апостериори оценить качество уже совершенной посадки с точки зрения ее безопасности.

Ключевые слова: случайный процесс, вероятность, посадка самолета, безопасность

Ватаева Е. Ю.

В работе рассматривается вопрос моделирования динамики нелинейных систем автоматического управления (САУ) в переходных режимах. В качестве объекта выбрана система с экстремальными характеристиками т.е. система экстремального регулирования (СЭР). Рассматривается вопрос математического моделирования с использованием пакета прикладных программ Matlab/Simulink. Также в работе был разработан полунатурный комплекс СЭР с использованием платформы NI ELVIS – II совместно с языком графического программирования LabVIEW, приводятся результаты моделирования.

Ключевые слова: системы экстремального регулирования с запоминанием экстремума, моделирование, платформа NI ELVIS – II, математическое моделирование, графическое моделирование

Немыченков Г. И.

Рассматривается задача оптимального управления детерминированными дискретными стационарными системами автоматного типа в условиях параметрической неопределенности. Изменение состояния (переключение) системы описывается рекуррентным уравнением. Моменты переключений, а также их количество заранее не заданы и находятся в результате оптимизации. Состояние объекта управления точно неизвестно, при этом оно конкретизируется в результате дискретных неточных измерений. Поэтому исследуется задача оптимального в среднем управления пучком траекторий. Для управления пучком применяется оптимальное управление одной траекторией. Такой подход, основанный на принципе разделения, приводит к субоптимальному управлению пучком, приемлемому для практики. Разработаны алгоритмы синтеза субоптимального управления пучками.

Ключевые слова: система автоматного типа, субоптимальное управление, принцип разделения, пучок траекторий

Волков С. С.

В статье рассматривается подход к решению задачи идентификации личности с помощью метода газоразрядной визуализации (ГРВ). Предлагается использовать метод ГРВ как способ идентификации с применением нейросетевых технологий. Описывается процесс идентификации личности с помощью ГРВ-снимков.

Ключевые слова: процессы автоматизации, автоматизированная система, идентификация личности

Шипко В. В.

В статье представлены метод и алгоритмы межканальной градиентной реконструкции многоспектральных цифровых изображений, искаженных аппликативными помехами. Как показали результаты проведенных численных и экспериментальных исследований, предлагаемый метод и его алгоритмическая реализация позволяют получить более высокую точность обнаружения и реконструкции искаженных участков изображения по сравнению с существующими методами обработки. При этом вычислительные затраты разработанных алгоритмов позволяют обрабатывать цветные (3-х канальные) изображения в масштабе времени близком к реальному.

Ключевые слова: цветные цифровые изображения, многоспектральные изображения, аппликативные помехи, импульсные помехи, межканальная градиентная реконструкция, медианная фильтрация

Грошев А. В.

Повышение информационной надежности инерциально-спутниковых навигационных систем (ИСНС), а также конкуренция за повышение точности коррекции и наведения, в настоящее время, являются важнейшими задачами для разработчиков специальных типов перспективных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).

Объектом исследований в данной работе являются безызбыточные ИСНС для высокодинамичных БПЛА, испытываемые в натурных и полунатурных условиях, а также на комплексах имитационного и математического моделирования.

Целью исследований является разработка идеологии и программно-алгоритмических решений для повышения точности и информационной надежности высокоточных ИСНС для БПЛА, непрерывного обеспечения достоверной навигационной информацией систем управления высокодинамичных БПЛА в условиях нестабильной работы аппаратуры потребителей спутниковых навигационных систем (АП СНС) или радиоэлектронного противодействия (РЭП).

В процессе выполнения работы, на основе математических моделей БИНС, АП СНС и программно-математического обеспечения комплексной системы, а также на основе результатов полунатурных и летно-конструкторских испытаний, разработаны стратегия и эффективные программно-алгоритмические решения по идентификации и исключению из совместной обработки сбойной информации в ИСНС, повышающие устойчивость управления, точность и информационную надежность системы.

В работе приведены алгоритмы идентификации сбойной информации на основе анализа невязок фильтра Калмана (ФК), сохраняющие тактико-технические характеристики системы в изменяющихся условиях эксплуатации и результаты их отработки на математическом и имитационном комплексах. Освещен подход к коррекциям по АП СНС после «информационной тени» для высокоточных систем, а также приведены результаты отработки с математических, имитационных и полунатурных испытаний.

Предложенные методы и алгоритмы использованы при формировании идеологии применения некоторых типов БПЛА.

Ключевые слова: инерциально-спутниковая система, сбоезащита, помехозащищенность, информационная надежность

Ивашова Н. Д., Михайлин Д. А., Чернякова М. Е., Шаныгин С. В.

Рассматривается возможность нейросетевой реализации оперативного планирования маршрутного полета группы беспилотных летательных аппаратов при наблюдении наземных объектов, когда необходимо скорректировать сформированное полетное задание. Предложено решение задачи с помощью двух трёхслойных нейронных сетей последовательного распространения с сигмоидальной функцией активации в первых двух слоях и релейной в последнем слое. Показано, что обучение этих нейронных сетей потребовало незначительного количества примеров. Сформирована адаптивная экспертная система нечеткой логики, определяющая момент прекращения наблюдения в зависимости от текущих параметров динамической обстановки.

Ключевые слова: оперативное планирование, беспилотный летательный аппарат, маршрутный полет, нейронные сети, нечеткая логика

Еремин Е. О., Харламов Г. Ю.

В статье вводится понятие инструментального фотометрического стандарта, применяемого при обработке информации с бортовых оптико-электронных приборов (ОЭП), рассматриваются особенности его формирования. Использование данного стандарта позволяет на основе методов системного анализа с заданной точностью оценивать энергетические характеристики конкретного ОЭП в различных фоно-сигнальных условиях и режимах работы.

Приведены выражения для преобразования между системными энергетическими единицами измерения и единицами, принятыми в астрономической фотометрии. Рассмотрены базовые фотометрические и спектрофотометрические каталоги, используемые при построении инструментального фотометрического стандарта бортовых ОЭП видимого и инфракрасного диапазонов оптического излучения. Графически приведены фотометрические полос рассмотренных звёздных каталогов. Кратко рассмотрены способы проведения фотометрических измерений с цифровых кадров, сформированных бортовыми ОЭП. Представлены методики формирования выборок звёздных стандартов для построения аппроксимирующих моделей инструментальных звёздных величин для различных фоно-сигнальных условий. Областью применения инструментального фотометрического стандарта бортовых ОЭП являются космические системы мониторинга околоземного пространства на этапах лётных испытаний и эксплуатации.

Ключевые слова: бортовой оптико-электронный прибор, инструментальная звёздная величина, стандартная звёздная величина, фоно-сигнальные условия

Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Мироненко В. В.

В статье рассмотрен нормативный документ регламентирующий форму подсечки и ее параметров. Также показана рекомендуемая зона формообразования подсечек исходя из этого документа и освещены проблемы которые не может решить данный документ. На примере детали со стандартной подсечкой показано возникновение дефекта типа «недоштамповка» и предложено решение данной проблемы в виде формообразования с подвижным прижимом. На примере двух модельных деталей показано как формообразование с подвижным прижимом позволяет изготавливать детали с нестандартными подсечками. Показаны результаты моделирования и натурного эксперимента для модельных деталей.

Ключевые слова: эластоформование, листовая штамповка, подсечка

Лобастов И. А., Палешкина Ю. В., Алексеева Н. Н., Палешкин А. В.

Факторы нагружения определяют облик, внутреннюю структуру конструктивных элементов и конструкцию в целом, а анализ нагружения является важной, неотъемлемой частью проектирования элементов ракетно-космической техники. Отсюда возникает вопрос еще на стадии эскизного проектирования о возможности применения имеющейся экспериментальной базы разработчика ракетно-космической техники для проведения экспериментальной отработки в условиях, приближенных к натурным условиям эксплуатации изделия. В данной работе на основе математических моделей и алгоритмов расчета, используя среду Матлаб, разработан программный комплекс, позволяющий при различных исходных данных получить эксплуатационные и энергетические параметры стенда на определенных испытательных режимах.

Ключевые слова: спускаемые аппараты, экспериментальная отработка, центробежный стенд, ракетно-космическая техника

Кудинов И. А., Холопов И. С., Храмов М. Ю.

Рассмотрена технология формирования видеоизображения для области интереса пилота (оператора БПЛА) по информации от распределенных разноспектральных камер авиационной панорамной оптико-электронной системы. Приведен алгоритм формирования панорамного изображения по результатам предварительной фотограмметрической калибровки камер по специальному тест-объекту, робастный к условиям съёмки. Показано, что распараллеливание вычислений с применением технологии CUDA позволяет реализовать функции улучшения видения, в том числе с комплексированием информации от разноспектральных сенсоров, для двух независимо управляемых областей интереса размером от 1024´768 пикселей с частотой не менее 30 Гц. Приведены результаты полунатурных экспериментов по отображению видеоинформации в области интереса в соответствии с концепцией «прозрачной кабины».

Ключевые слова: сферическая панорама, область интереса, комплексирование изображений, блендинг, технология CUDA

Чигринец Е. Г., Верченко А. В.

В работе представлен опыт использования CAD/CAM/CAE систем и OMW-технологий для решения инженерных задач в ходе технологической подготовки производства деталей авиационных конструкций. Представлены возможности применения элементов искусственного интеллекта на базе нейронных сетей в качестве средств анализа и прогнозирования качества механической обработки высокопрочных полимерных композиционных материалов.

Ключевые слова: CAD/CAM/CAE системы, OMW-технологии, адаптивная механическая обработка, искусственные нейронные сети

Воскобойников М. А., Подстригаев А. C., Давыдов В. В.

В работе предложена методика моделирования ветровых воздействий на систему, состоящую из носителя с модулем радиомониторинга и парашюта (система «парашют-носитель»). При моделировании используется среда MATLAB Simulink, расчеты выполнены в программе MATLAB. В работе представлены результаты моделирования угла отклонения максимума диаграммы направленности антенны (ДНА) от вертикали при ветровых воздействиях на высотах до 10 км и при разных параметрах системы «парашют-носитель». Особенностями работы являются учет в математическом моделировании ускорения ветра и изменяющихся во времени аэродинамических характеристик системы. Результаты моделирования позволили, в частности, оценить устойчивость положения зоны обзора малогабаритного модуля радиомониторинга.

Ключевые слова: парашют, радиомониторинг, моделирование, ветровые воздействия

Карпенко О. Н., Костин П. С.

В статье рассмотрен вопрос определения характеристик пикирования самолета на основе имитационного моделирования. Для достижения цели исследования был разработан программно-моделирующий комплекс, позволяющий проводить оценку характеристик пикирования самолета-штурмовика. В целях проведения имитационного моделирования пикирования и вывода из него были разработаны законы управления самолетом. По результатам моделирования были определены время вывода из пикирования и изменение высоты в процессе выхода из пикирования при различных режимах полета, на основании этого была построена номограмма определения потери высоты за вывод из пикирования в зависимости от величин воздушной скорости, угла пикирования и нормальной перегрузки на выводе. Представленный способ оценки характеристик пикирования позволяет сократить временные, финансовые и трудовые затраты при соответствующих испытаниях самолета.

Ключевые слова: моделирование, управление, характеристики пикирования, программный комплекс

Балакирев Н. Е., Нгуен Х. З.

В работе рассматривается один из возможных подходов к решению задачи распознавания особых аспектов речи, связанных с тональностью, которая занимает важное место в человеческой коммуникации. Градус особого состояния напряжения, прежде всего, отражается не в содержании слов, а способе их произношения, который несет иногда другую смысловую нагрузку относительно содержания слов. Решение такой задачи может использоваться в авиационной технике, в частности, для автоматического распознавания эмоционального состояния на борту, для выделения эмоциональных отрезков в записях бортовых самописцев с речью пассажиров местных и международных рейсов. Особое ключевое значение тональность имеет в тональных языках Юго-Восточной Азии, хотя тональность и для европейских языков имеет немаловажное значение, отражая характер произносимой фразы и привнося дополнительный смысл в содержание распознаваемых слов и предложений. Так или иначе, сама тональность проявляется идентично, но имеет свои особенности по отношению информационного содержания фонемы или слова. И это прежде всего касается рассмотрения самого объекта, несущего информацию о тоне. В отличие от решения задачи распознавания последовательности слов, где ориентиром является совокупность частот, задача распознавания тональности не может опираться на общепринятые математические методы обработки и распознавания волн. Рассмотрение вопросов распознавания тональности обычно выходит за рамки широкого обсуждения в этих методах, а также весьма ограничен круг предложений алгоритмического разрешения этой задачи. Поэтому рассматривается на примерах тональная составляющая, прежде всего, фонемы, которая может быть получена специальными методами, отличными от традиционных методов. Предлагаются методы, опирающиеся на установление отношений между характерными точками и представление конфигурации этих отношений в виде матричной модели. Фактически, такая модель является качественной характеристикой тональности, не зависящей от значения амплитуд, что позволяет сравнивать разные проявления тональности, выраженные в громкости произношения и в особенностях артикуляционного аппарата конкретного человека. Само сравнение предполагает наличие качественной меры, которая позволяет отражать степень различия рассматриваемых фонем в речевом потоке. Все эти вопросы обсуждаются в данной статье.

Ключевые слова: распознавание речи, тональность, тон, ударение, интонация, фонема, структурная матрица

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2019

Вход