Аннотации и ключевые слова

Механика

Григорьева А. Л., Хромов А. И., Григорьев Я. Ю.

В данной работе рассматривается алгоритм деформирования полосы в условиях плоского напряженного состояния, который представлен в виде поэтапного перехода от непрерывного к разрывному полю скоростей деформаций. Решение данной задачи описывается математической моделью растяжение жесткопластической полосы, изготовленной из различных конструкционных материалов. В зависимости от материала заготовки, определяется преимущественное поле скоростей деформация, что позволяет определить процесс зарождения и разрушения материала, как можно раньше. Результатом данной работы является поле скоростей деформаций, а также определения оптимального значения Е1, позволяющего охарактеризовать выбор предпочтительного течения в зависимости от материала, из которого изготовлен образец.

Ключевые слова: поле скоростей перемещений, тензор деформации, конечные приращения, тензор деформации Альманси

Нигяр Э. С.

В данной работе рассмотрена задача о динамической нагрузке балки ударяющим телом в присутствии промежуточного демпфера – пружины заданной жёсткости. Целью исследования являлось определение совместного движения механической системы: балка-пружина-тело, пренебрегая массой пружины. Движение балки моделируется уравнениями цилиндрических колебаний пластины. Полученные уравнения для совместного движения системы балка – пружина – тело состоит из уравнений для прогиба балки и уравнения движения тела, с учётом жёсткости пружины. Система уравнений, моделирующая движение, состоит из уравнения в частных производных четвёртого порядка по координате и второго порядка по времени, одним из граничных условий которого, является обыкновенное дифференциальное уравнение второго порядка по времени. Задача решается методом интегрального преобразования Лапласа по времени. Для обращения полученного решения используется численный метод Дурбина. С помощью данного метода построены графики решений, позволяющие пронаблюдать поведение тела и вычислить прогиб балки в момент времени. Графики аналитического и численного решений совпадают для малых начальных времен. Также показана зависимость искомых функций от основных параметров задачи: жёсткости пружины и изгибной жёсткости балки. Из иллюстрирующих графиков видно, что функции прогиба балки и движения тела зависят от жёсткости пружины прямо пропорционально, а от изгибной жёсткости балки – обратно пропорционально.

Ключевые слова: прогиб балки, колебание балки, пружина, напряжение, деформация, равновесие системы, метод Дурбина

Быкова Т. В., Евдокимова Е. В., Могилевич Л. И., Попов В. С.

В настоящей работе развивается метод возмущений для моделирования волн деформаций на базе рассмотрения связанной задачи гидроупругости цилиндрической оболочки с квадратичной физической нелинейностью. Оболочка окружена упругой средой и заполнена вязкой несжимаемой жидкостью, рассматривая динамику которой учитываем инерцию ее движения. Показано, что наличие окружающей среды приводит к интегро-дифференциальному уравнению, обобщающему уравнение Кортевега – де Вриза, имеющему решение в виде уединенной волны – солитона. Наличие жидкости в оболочке добавляет в уравнения продольных волн деформаций член уравнения, который не позволяет найти точное решение. Поэтому, реализуется численное исследование, которое проводится с использованием современного подхода, основанного на универсальном алгоритме коммутативной алгебры, для интегро-интерполяционного метода. Вычислительный эксперимент показал, что инерция движения жидкости уменьшает скорость волны, а вязкостное трение жидкости уменьшает амплитуду волны.

Ключевые слова: нелинейные волны, вязкая несжимаемая жидкость, цилиндрическая физически нелинейная оболочка, упругая среда

Маскайкин В. А.

В данной статье рассматриваются температурные режимы при обтекании транспортируемых осесимметричных тел внутренняя температура, которых имеет ограничения. Условия, при которых происходит транспортировка осесимметричных тел – это отрицательная температура внешней среды и её воздушное возмущение, возникающее при транспортировке на внешней подвеске летательных аппаратов. При анализе данной задачи возникает необходимость минимизации влияния воздействия внешней среды на состояние транспортируемого объекта.

Ключевые слова: нестационарная теплопроводность, воздушное возмущение внешней среды, транспортировка, внешняя подвеска летательных аппаратов, осесимметричное тело

Бендерский Б. Я., Чернова А. А.

Исследуется влияние изменения геометрии канально-щелевого заряда при его горении на внутрикамерные процессы, протекающие в проточных трактах и предсопловом объеме двигателя. Рассматриваются различные положения горящего свода при работе двигателя на стационарном участке. Анализируются топологические особенности потока продуктов сгорания, характерные для различных положений горящего свода. Получены критериальные уравнения для числа Нуссельта в особых точках на поверхности соплового днища.

Ключевые слова: камера сгорания, канально-щелевой заряд, сопловое днище, математическое моделирование, теплообмен

Голдовский А. А., Фирсанов В. В.

В данной работе приведены результаты исследования ударных взаимодействий в авиационных конструкциях. Как правило, анализ ударных процессов происходит уже после совершившегося факта, например, обнаруженных вмятин, трещин, сколов и т.п. Данная задача является актуальной по причине необходимости стопроцентного обеспечения безопасности во время эксплуатации летательных аппаратов. Целью статьи является обобщение инженерных походов к исследованию причин, которые могут привести к ударному процессу в авиационных конструкциях.

Ключевые слова: ударное взаимодействие, численное моделирование

Радиотехника и связь

Быков А. П., Пиганов М. Н.

В статье приведена методика автономных испытаний бортовых радиоэлектронных приборов космических аппаратов. Автономные испытания предложено проводить в рамках конструкторско-доводочных испытаний для образцов, прошедших приемо-сдаточные испытания. В составе образцов не должно быть критичной по ресурсу электронной компонентной базы. В качестве объекта испытаний был выбран микропроцессорный контроллер температуры.

Описаны назначение и состав данного прибора. Данный прибор устанавливается на сотопанелях в негерметичных отсеках космического аппарата. Для выбора видов испытаний проведен анализ технических условий на прибор и результатов предыдущих испытаний. Методика предусматривает 14 видов испытаний. Проведено исследование влияния последовательности испытаний на их эффективность. Сделан выбор оборудования и испытательных воздействий. Проведены схемы испытаний на устойчивость к воздействию электромагнитного поля. Предложена последовательность проведения данных испытаний. Дано метрологическое обоснование выбранных контрольно-измерительных средств.

Испытания при нормальных климатических условиях и номинальном напряжении питания проводились после завершения конструкторско-доводочных испытаний. Технологические тренировки проводились перед приёмно-сдаточными испытаниями.

Ключевые слова: автономные испытания, бортовой прибор, космический аппарат, методика, микропроцессорный контроллер температуры, схема, алгоритм испытаний, результаты испытаний

Звонарев В. В., Пименов В. Ф., Попов А. С.

В статье приведены результаты вычислительного эксперимента по исследованию характеристик оптимальной пространственной селекции сигнала и двух взаимно коррелированных помех в линейной эквидистантной антенной решетке, оптимальной по критерию минимума среднеквадратического отклонения сигнала от эталона. Выявлены новые свойства оптимального пространственного фильтра: наличие на входе и выходе пространственного фильтра дополнительной корреляционной составляющей суммы помех; зависимость показателя эффективности оптимального пространственного фильтра от угла сканирования первой помехи. Представлены искажения диаграммы направленности в декартовой, логарифмической и полярной системах координат. Определены параметры сигнально-помеховой обстановки, приводящие к недопустимому снижению эффективности пространственного фильтра. Определен характер изменения отношения сигнал/шум плюс помеха на выходе оптимизированной антенной решетке при различных значениях коэффициента корреляции.

Ключевые слова: адаптивная антенная решетка, взаимно коррелированная помеха, диаграмма направленности, сигнально-помеховая обстановка, эффективность пространственного фильтра, критерий минимума среднеквадратического отклонения сигнала от эталона

Кузнецов В. С., Волков А. С., Солодков А. В., Сорока В. Г.

В данной статье описывается математическая модель системы связи с широкополосными сигналами на основе симплексных кодов и особенности архитектуры приемной части. Проведено статистическое численное моделирование выбранных сигналов в условиях как эталонного канала с аддитивным белым гауссовским шумом (АБГШ), так и реальных каналов.

Предложено решение по организации связи в децентрализованном режиме за счет организации дополнительного временного разделения абонентов, а для сохранения общей пропускной способности системы связи передача от одного абонента в адрес сразу нескольких других ведется в пределах таймслота одновременно. Разделимость сигналов абонентами в этом случае осуществляется за счет характеристик предложенного разделяющего ансамбля.

Затронуты вопросы создания прототипа системы, методологии разработки программного обеспечения (ПО) для гетерогенных систем, отладки и тестирования конечного устройства.

Ключевые слова: системы связи, помехоустойчивое кодирование, прототипирование систем связи, широкополосные сигналы

Тимошенко А. В., Балдычев М. Т., Маренков И. А., Пивкин И. Г.

В статье рассматривается способ построения «субоптимальных» маршрутов мониторинга разнотипных источников беспилотным летательным аппаратом. Под «субоптимальными» маршрутами, в статье, понимаются маршруты обеспечивающее локальный экстремум в области минимизации времени перемещения БЛА между заданными районами оптического мониторинга в условиях влияния динамически изменяемого движения воздушных масс и при фиксированной производительности силовой установки БЛА. Показано влияние геометрии маршрута на точность определения координат ИРИ. По результатам имитационного моделирования оценено влияние указанных факторов на построение маршрутов мониторинга. Сравнение результатов продолжительности полета по маршрутам, построенным в соответствии с разработанным способом, относительно маршрутов построенных без учета рассмотренных факторов демонстрирует выигрыш в сокращении продолжительности полета в среднем на 5 – 7 %, при сохранении допустимого уровня влияния геометрического фактора на определение координат ИРИ.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, средства оптического мониторинга, средства радиомониторинга, навигационный ветер, маршрут мониторинга

Петух Н. Н., Благодырев В. А.

На функционирование бортовой аппаратуры космического аппарата (БА КА) оказывают влияние многочисленные факторы. Особое значение имеет ионизирующее излучение космического пространства (ИИ КП) высокоэнергетичные электроны и протоны естественного радиационного пояса Земли (ЕРПЗ), а также потоки частиц солнечных и галактических космических лучей (СКЛ и ГКЛ) состоящих из высокоэнергетичных протонов и тяжелых ионов (ТЗЧ). Радиационные эффекты ионизирующего излучения могут не только вызвать деградацию, но также выводить из строя электронные и электрические системы КА. Даже на высотных коммерческих авиалайнерах, летающих по полярным маршрутам, были зафиксированы документально подтвержденные случаи неисправностей авионики из-за радиационного воздействия космического пространства.

Для снижения влияния ионизирующего излучения, предлагается рассмотреть схемотехнические решения, позволяющие предотвратить преждевременные сбои электронной аппаратуры КА подвергающейся воздействию ИИ КП.

Схемотехнические решения парирования вероятных отказов аппаратуры КА (из-за воздействия тяжелых заряженных частиц (ТЗЧ), высокоэнергетичных протонов космического пространства и дозового воздействия) обеспечивают снижение влияния токов пробоя на полупроводниковые элементы больших и сверхбольших интегральных схем (БИС и СБИС) из состава БА КА.

Ключевые слова: ионизирующее излучение космического пространства, космическая радиация, одиночные радиационные эффекты, космический аппарат, срок активного существования, надежность

Информатика, вычислительная техника и управление

Табаков Е. В., Зинина А. И., Красавин Е. Э.

В работе рассматривается задача автоматизации анализа использования ресурсов вычислителей космических аппаратов. Рассмотрен существующий подход, выявлены его недостатки. Предложен алгоритм автоматического проведения подобного анализа. На основании алгоритма разработано программное средство, для обработки сведений о степени использования программными модулями ресурсов бортового вычислителя по данным телеметрической информации и нормативной документации. Разработанное программное средство позволяет автоматически сформировать данные для отчётной документации, что уменьшает количество времени, затрачиваемого на её составление.

Ключевые слова: система управления, бортовой вычислитель, телеметрическая информация, анализ, космический аппарат

Сохранный Е. П.

Рассмотрены завершающие этапы решения задачи назначения приоритетов запросов на проведение сеансов связи (СС) с космическими аппаратами (КА) научного и социально-экономического назначения (НСЭН), на которых реализуются способы решения основных проблемных вопросов по разрешению конфликтных ситуаций по задействованию наземных средств управления КА, обоснованные в работе [1]. Представлено формальное описание этих этапов, обеспечивающее совместно с ранее представленными описаниями [1,3] возможность автоматизированного решения указанной задачи в целом, позволяющего повысить оперативность и обоснованность принятия решений по разрешению конфликтных ситуаций на основе приоритетов запросов на проведение сеансов связи с КА.

Ключевые слова: конфликтная ситуация по задействованию наземных средств управления, приоритет запроса на проведение сеанса связи, иерархическая структура экспертных данных, оперативность и обоснованность принятия решений

Гуськов А. А., Спирин А. А., Норинская И. В.

Задачей работы явилось внедрение методов математического и имитационного моделирования на этапе разработки конструкторской документации электромеханического рулевого привода (РП) для определения его параметров и исследования характеристик.

Разработана математическая модель электромеханического РП с силовой частью, состоящей из электрического двигателя постоянного тока и редуктора – волновой зубчатой передачи с генератором волн. На основе математической модели в среде Matlab Simulink разработана имитационная модель, с помощью которой проведено численное исследование характеристик РП. Разработан макетный образец объекта исследования, проведены его экспериментальные исследования. Представленные результаты сравнительного анализа результатов моделирования и эксперимента подтвердили адекватность разработанной имитационной модели.

Применение разработанной имитационной модели позволит уменьшить трудозатраты разработки электромеханического РП и улучшить его качественные характеристики.

Ключевые слова: электромеханический рулевой привод, математическая модель, имитационное моделирование

Ляпин А. А.

В статье предложен алгоритм улучшения метода построения сетки тестирования программных модулей из состава программного обеспечения расчета и контроля полетного задания, основанного на построении приоритетов входных данных. Разработанный алгоритм позволяет уплотнять сетку тестирования в областях вариаций входных данных приводящих к наибольшим отклонениям результата, что позволяет эффективнее использовать отведенные под тестирование временные ресурсы. Уплотнение сетки реализуется за счет построения для каждого параметра внутри области его изменения дискретного набора приоритетов (вместо одного значения приоритета). Таким образом, появляется возможность строить переменный шаг вариаций каждого параметра внутри области его изменения и сгущать сетку тестирования в областях, потенциально приводящих к ошибкам.

Ключевые слова: полетное задание, алгоритм, блок-схема, сетка тестирования, приоритеты данных

Аминова Ф. Э.

Исследование посвящено оптимизации процесса тестирования алгоритмов информационно-управляющих систем сложного объекта – на примере алгоритмов наведения и стабилизации информационно-управляющей системы бортового комплекса системы управления легкой ракеты-носителя семейства «Старт». Актуальность и новизна исследования состоит в том, что впервые применяются международные стандарты по тестированию, ранее не использовавшиеся в аэрокосмической отрасли. С этой целью проведен анализ международных и российских стандартов по тестированию программного обеспечения и экспериментальная отработка модели тестирования на алгоритмах наведения и стабилизации, результаты которых позволили прийти к выводу: внедрение рекомендаций по тестированию является актуальным и подтверждает практическую значимость.

Ключевые слова: алгоритмы наведения, алгоритмы стабилизации, тестирование ПО, информационные системы, оценка качества ПО, российские стандарты, международные стандарты, ГОСТы, ISO, МЭК

Туголуков В. А.

Рассматриваются методологические аспекты внешнего проектирования корабельных авиационных систем в интересах создания эффективного авианосца. В методологическом аспекте анализ корабельных авиационных систем авианосца задается категориальным алгоритмом системного исследования по общему критерию «эффективность – затраты – время», развернутому в организационно-системном разрезе при операционном функционировании авианосца, как сложной организационно-технической системы, в пределах своего жизненного цикла. Основными методологическими аспектами внешнего проектирования характеристик корабельных авиационных систем авианосца, инвариантными для всех этапов системной оптимизации, являются фокусированность действий, организационная гибкость, многофункциональность, соразмерность интенсивности операционного функционирования качественному потенциалу авианосца – целевой функции. В логическом плане такой подход к разрешению оптимизационных проблем обобщает закономерности организационно-системной оптимизации, смысл оптимизационных критериев, и отражает запросы проектной, управленческой и организационной практики создания и испытаний авианосца.

Ключевые слова: авианосец, корабельные авиационные системы, внешнее проектирование, оптимизация, целевая функция, операционное функционирование, принятие решений

Кудрявцев А. С., Савченко Н. А., Савельев И. И.

В работе впервые исследована зависимость частотной невзаимности, возникающей в зеемановском лазерном гироскопе при наложении на его активную среду продольного магнитного поля постоянного кольцевого магнита с учётом нелинейности дисперсионной функции показателя преломления активной среды и неоднородного распределения магнитного поля вдоль активной среды у магнитов кольцевой формы.

Неоднородность магнитного поля всегда присутствует в невзаимном устройстве зеемановских лазерных гироскопов в силу особенностей распределения поля постоянного кольцевого магнита и моноблочной конструкции лазера.

В работе показано, что в зависимости показателя преломления от напряжённости магнитного поля, приложенного к активной среде существует максимум.

Неоднородность продольного магнитного поля кольцевого постоянного магнита приводит к значительному снижению амплитуды частотной подставки в зеемановском лазерном гироскопе.

В работе экспериментально определена неоднородность продольного магнитного поля кольцевого магнита.

Предложен способ оценки максимально возможной амплитуды частотной подставки, которая может быть получена в зеемановском лазерном гироскопе при использовании в невзаимном устройстве кольцевого постоянного магнита для создания продольного магнитного поля.

Ключевые слова: кольцевой зеемановский лазер, невзаимное устройство, постоянный магнит, соленоид, смещение нуля, частотная подставка

Романов А. М.

В работе рассматривается вопрос обеспечения масштабирования и заданного уровня отказоустойчивости систем управления роботов. На основе анализа существующих походов в робототехнике предлагается набор методов для обеспечения требуемого уровня отказоустойчивости, а также основанная на них модель масштабирования системы управления, которая позволяет использовать единые принципы построения для роботов различного масштаба и назначения. Создание и масштабирование роботов согласно данной модели позволяет максимально использовать все ранее полученные заделы, ускоряя создание новых продуктов на рынке и их модернизацию в будущем. Также она существенно упрощает конверсию между различными областями робототехники: промышленной, мобильной, аэрокосмической и т. д. По ходу описания концептуальной модели формулируют дальнейшие направления исследований, необходимые для её реализации. Предложенная концепция полностью отвечает идеологии Индустрии 4.0, когда на первым план выходят не возможности крупносерийного, пусть и кастомизированного производства, а специализация каждого изделия при сохранении малого времени выхода продукта на рынок.

Ключевые слова: робототехника, отказоустойчивость, масштабирование, элементная база, система управления

Погарская Т. А.

Об щая трудоемкость процесса сборки планера самолета, а также присутствие внушительной доли ручного труда делает весь процесс изготовления изделия многоступенчатым и времязатратным. Для ускорения производства требуется оптимизация его отдельных этапов. В данной работе приводится несколько различных постановок задач оптимизации схемы установки временных крепежных элементов, каждая из которых далее тестируется при оптимизации расположения крепежей на соединении двух частей фюзеляжа. Задачи решаются безградиентным методом, основанным на локальном полном переборе.

Ключевые слова: сборка самолета, оптимизация сборки, метод локальных вариаций, полный перебор, безградиентная оптимизация, контактная задача, крепежные элементы

Проценко П. А., Скрипников А. Н.

Сформулирована актуальность научной задачи оценивания точности определения параметров движения космического аппарата на окололунной орбите. Предложена методика оценивания точности определения параметров движения космического аппарата на окололунной орбите по измерениям текущих навигационных параметров, основанная на выборе технологии «последовательной работы» нескольких наземных радиотехнических средств на интервале видимой части витка. Представлена структурно-логическая схема и результаты применения методики при оценивании достижимой точности определения параметров движения окололунного космического аппарата по измерениям современных наземных радиотехнических средств.

Ключевые слова: космический аппарат, окололунная орбита, измерения текущих навигационных параметров, радиотехнические средства

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2020

Вход