Аннотации и ключевые слова

Механика

Попов И. П.

Цель исследования — аналитическое описание участка баллистической траектории, соответствующего нормальному падению космического аппарата на поверхность безатмосферной планеты. При этом движение нормально падающего тела характеризуется возрастающим ускорением свободного падения. Задача о скорости, времени и ускорении нормального падения тела на поверхность планеты при отсутствии атмосферы сводится к решению дифференциального уравнения второго порядка, которое решается стандартным методом. Особенностью решения является формальное использование табличного интеграла на промежуточном этапе. В работе получено временное уравнение движения нормально падающего на поверхность планеты тела при отсутствии атмосферы, а также временные уравнения его скорости и ускорения. Полученные результаты могут быть полезны при расчетах пассивного гравитационного маневра при межпланетных полетах и расчетах отвесного падения небольших небесных тел и отработанных элементов конструкций космических аппаратов.

Ключевые слова: планета, тело, уравнение движения, скорость, ускорение, масса, расстояние

Хатунцева О. Н.

Модификация уравнений Навье-Стокса за счет учета дополнительных степеней свободы, связанных с возбуждением стохастических пульсаций в потоке жидкости, позволила выделить два решения задачи течения жидкости в трубе кругового сечения (задаче Хагена-Пуазеля). Одно из этих решений реализуется при любых значениях числа Рейнольдса и соответствует ламинарному режиму течения, второе — реализуется только при достаточно больших значениях числа Рейнольдса и соответствует турбулентному режиму течения.

Однако, граничные условия — «прилипание» жидкости на стенках трубы с образованием линейного профиля скорости вблизи стенок на длине вязкого слоя и нулевая производная скорости в ее центре — позволяют получить «гладкое» решение задачи для произвольного числа Рейнольдса только в случае ламинарного режима течения.

Граничные условия, произвольным образом «закрепляющие» решение в двух или более точках, в общем случае не гарантируют существование гладкого решения обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ) или уравнений в частных производных (УЧП), даже если эти уравнения подчиняются теореме Коши о существовании и единственности.

Отсутствие гладкого решения ОДУ или УЧП во всей исследуемой области можно рассматривать с точки зрения существования двух или более асимптот решения, а также областей неопределенности между ними. В качестве обобщенного (в определенном в статье смысле) решения ОДУ или УЧП, имеющих две асимптоты решения, можно рассмотреть функцию, являющуюся суммой двух слагаемых, каждое из которых является произведением двух функций: одна из которых определяет одну из асимптот решения, а вторая определяет степень влияние этой асимптоты на общее решение в каждой точке исследуемой области.

С этой точки зрения в работе рассмотрено обобщенное решение задачи Хагена-Пуазейля для турбулентного режима течения жидкости. Одна асимптота решения удовлетворяет граничному условию «прилипания» жидкости на стенке трубы, второй асимптотой решения является константа, задающая нулевую производную скорости на ее оси. Приведено сравнение с экспериментальными данными для универсального профиля скорости в пристеночной области течения.

Ключевые слова: стохастические системы, плотность вероятности, турбулентность, задача Хагена-Пуазейля

Панфилов Е. Б., Шевченко А. В., Прилуцкий И. К., Сназин А. А.

В статье рассмотрены экспериментальные исследования аэродинамических характеристик модели летательного аппарата, использующего газодинамические органы управления при движении на гиперзвуковых скоростях. Определены значения продольной и нормальной силы, а также момента тангажа действующие на модель летательного аппарата при различной интенсивности выдува газовой струи, из носовой и боковой поверхности. Представлены теневые фотографии фаз ударно-волнового взаимодействия набегающего потока с выдуваемой струей из модели. Экспериментальные исследования выполнены с использованием гиперзвуковой импульсной трубы ИТ-1М.

Ключевые слова: гиперзвуковая импульсная аэродинамическая труба, выдув аргона, ударная волна, экспериментальные исследования, скачок уплотнения

Елисеев А. В., Кузнецов Н. К., Елисеев С. В.

Предлагается новый подход к оценки динамических свойств механических колебательных систем, рассматриваемых в качестве расчетных схем технических объектов, функционирующих в условиях интенсивного вибрационного нагружения.

Цель исследования заключается в развитии идей использования частотных энергетических функций, представляющих собой отношение потенциальной и кинетической энергий в специфической форме, основанной на использовании соотношений координат системы в режиме свободных колебаний.

Используются технологии системного анализа и структурного математического моделирования, в рамках которых в механической колебательной системе сопоставляется структурная схема эквивалентной в динамическом отношении системы автоматического управления.

Предложено использование аналитического аппарата, позволяющего учитывать особенности межпарциальных связей, оценки специфических режимов динамического взаимодействия элементов системы.

Предложена методика определения частот собственных колебаний системы на основе использования частотной энергетической функции.

Разработаны методические основы подходов в решении задач динамики систем, связанных с оценкой влияния параметров системы на её частотные свойства.

Приводятся результаты вычислительного моделирования.

Ключевые слова: механические колебательные системы, структурные схемы, частотная энергетическая функция, передаточная функция, межпарциальные связи, частотные характеристики

Толстиков В. Г., Пыхалов А. А.

В работе представлено математическое моделирование слоистых полимерных композиционных материалов, применяемых в современных конструкциях планера летательных аппаратов, построенное на основе сканирования деталей компьютерным томографом с последующей математической обработкой полученной информации и построением конечно-элементных моделей для анализа напряженно-деформированного состояния деталей. Основным аспектом работы является определение степени влияния внутренних дефектов на прочность изготовленной детали по результатам анализа индивидуальной конечно-элементной модели при расчетных условиях нагружения. Дополнительно в работе реализовано решение глобально-локальной задачи теории упругости, что позволяет рассматривать зону дефекта, полученную при сканировании, с достаточной точностью, при этом не перегружая конечно-элементную модель детали в целом. Результат применения представленного подхода позволяет определить годность деталей, изготовленных из слоистых полимерных композиционных материалов, с высокой степенью адекватности, заключающейся во влиянии на прочность реальных дефектов в них, выявленных в процессе неразрушающего контроля компьютерным томографом.

Ключевые слова: структура композиционного материала, компьютерная томография, конечно-элементная модель, каркасная модель

Радиотехника и связь

Казак П. Г., Шевцов В. А.

Предлагается решение проблемы обеспечения мобильной связи и широкополосного доступа в Интернет для удаленных малонаселенных территорий на примере Арктики. Для этой цели применяются энергоэффективная система сотовой связи с переносом канальной емкости (СПКЕ) с интегрированной системой связи Интернета Вещей LoRaWAN, выполняющей функции управления питанием каждого отдельного сайта в зависимости от наличия абонентов в соте. Такой подход позволяет снизить капитальные и операционные затраты систем сотовой связи в том числе за счет уменьшения энергопотребления, что дает возможность использовать автономные источники питания для сайтов в качестве основных источников питания.

Ключевые слова: мобильная связь, Интернет Вещей, Арктика, система сотовой связи с переносом канальной емкости, Internet of Things, IoT, LoRaWAN, CTR, 4G, LTE, LTE-Advanced, LTE-Advanced-Pro

Волков А. С., Баскаков А. Е.

В работе рассмотрена модернизация алгоритма поиска множества путей передачи данных с построением вспомогательного графа, возможная к применению в транспортных программно-конфигурируемых сетях связи, путем добавления возможности двунаправленного поиска при работе алгоритма.

Программно-конфигурируемые сети связи, как правило, функционируют на базе установленных протоколов, описывающих процедуры взаимодействия ПКС-коммутаторов и контроллера, например, протокол OpenFlow. Так, контроллер имеет актуальную информацию о сети связи, ее топологии и отдельных устройства, а значит, сеть связи может быть представлена в виде неориентированного взвешенного графа, что сводит задачу маршрутизации к задаче поиска множества путей на графе.

Существующий алгоритм поиска множества путей на основе построения вспомогательного графа имеет высокое значение временной сложности при наличии в исходном графе большого количества вершин, то есть не обеспечивает должной степени масштабируемости системы в целом. Предложенное решение основано на принципе работы вышеуказанного алгоритма с разбиением исходного графа на подграфы, с дальнейшим построением вспомогательного графа для каждого из них, что теоретически снижает временную сложность до двух раз, ввиду отсутствия необходимости работы с графом большой размерности.

Ключевые слова: программно-конфигурируемые сети, управление ресурсами транспортной сети, двунаправленный поиск путей передачи

Агеев Ф. И., Вознюк В. В., Худик М. Ю.

В статье рассмотрен способ повышения помехоустойчивости систем передачи данных фазоманипулированными (ФМн) шумоподобными сигналами (ШПС) в условиях действия помех с различной спектральной структурой, основанный на рациональном выборе структуры псевдослучайной последовательности (ПСП). В качестве таких помех рассматриваются случайные процессы (шумы) с различной мощностью (дисперсией), значением центральной (несущей) частоты и формой (шириной) спектра. Разработанный способ повышения помехоустойчивости указанных систем базируется на целенаправленном выборе такой временной структуры ПСП, используемой для расширения спектра сигнала, которая приводит к максимальным различиям в спектрах сигнала и помехи. Применение данного способа на практике позволит повысить отношение сигнал — (шум+помеха) на выходе согласованного фильтра и тем самым снизить вероятность битовой ошибки. На основе полученных теоретических результатов сформулированы выводы и рекомендации к способам адаптивной (к складывающейся помеховой обстановке) модификации временной структуры ПСП, предлагаемым для использования в современных высоко помехоустойчивых системах связи и передачи информации ФМн ШПС.

Ключевые слова: шум, помехи, помехоустойчивость, сложные сигналы, псевдослучайная последовательность, импульсно-кодовая последовательность, согласованный фильтр, генератор псевдослучайной последовательности

Дмитриев А. О., Москатиньев И. В., Нестерин И. М., Сысоев В. К.

Проведение детального исследования Луны и дальнейшего ее освоения должно опираться на высокоточную систему позиционирования объектов, находящихся на ее поверхности и в окололунном пространстве. В настоящее время многие космические агентства и исследовательские центры проводят разработки навигационных систем для Луны. Предполагаемые проекты находятся на разных стадиях от концепций до проведения экспериментальных работ. Поэтому актуально провести детальный анализ данных проектов, что является целью данной статьи.

Ключевые слова: Луна, навигация, посадочная станция, космические аппараты

Воронов К. Е., Григорьев Д. П., Телегин А. М.

В данной статье кратко описаны основные виды архитектур нейронных сетей, и теория их работы. Составлен план решения задачи по обнаружению места удара с помощью нейронной сети. С использованием стандартных библиотек Keras и TensorFlow, на языке программирования python составлена модель нейронной сети для эксперимента по определению места удара. В конце статьи подведены итоги проделанной работы, достоинства, недостатки и перспективы рассмотренного метода.

Ключевые слова: космический мусор, космический аппарат, нейронная сеть прямого распространения, keras, tensorflow, локализация места удара

Ненашев В. А.

В работе рассмотрены вопросы выбора и формирования пространства информационных признаков для классификации эхо-сигналов от различных типов подстилающих поверхностей, сформированных бортовой аппаратурой радиолокационных систем. В подобных системах достаточно сложно решается задача классификации наблюдаемых поверхностей земли. Поэтому, в целях реализации системы классификации, требуется предварительно определить и проанализировать информационные признаки эхо-сигналов бортовых РЛС, соответствующие определенным типам подстилающих поверхностей. Результатом работы является разработка алгоритма классификации подстилающих поверхностей по ЭПР.

Ключевые слова: классификация, подстилающая поверхность, эхо-сигнал, бортовые радиолокационные системы, эффективная поверхность рассеяния, пространство информационных признаков

Гаврилов К. Ю., Каменский К. В., Малютина О. А.

Описаны различные подходы, используемые при моделировании траекторного сигнала в радарах с синтезированием апертуры. Формирование траекторного сигнала, полученного при различных условиях зондирования одной и той же сцены используется для анализа и сравнения между собой различных алгоритмов синтезирования апертуры, а также для анализа влияния траекторных и других нестабильностей на качество синтезируемого радиолокационного изображения.

Для рассматриваемого подхода описаны особенности формирования траекторного сигнала, связанные с согласованием числа точечных отражателей (пикселей) оптического изображения с параметрами радара — разрешающей способности по наклонной и курсовой дальности, периодом повторения зондирующего сигнала и др. Предложен метод устранения искажений синтезированного радиолокационного изображения, связанных с появлением на нем горизонтальных и вертикальных полос черного и белого цвета. Приведены примеры моделирования траекторного сигнала и радиолокационных изображений, полученных на основе оптических изображений.

Ключевые слова: радиолокатор с синтезированием апертуры, траекторный сигнал, радиолокационное изображение, оптическое изображение, компьютерное моделирование

Информатика, вычислительная техника и управление

Ханыков И. Г.

Рассматривается технология реализации оригинального метода мультипороговой обработки. Приводится его идея, стратегия вычислений и расчетный пример. Выявляются недостатки оригинального метода — сложные расчетные формулы, требующие вспомогательных вычислений и отсутствие показателя, характеризующего качество очередного разбиения на кластеры. При сохранении оригинальной идеи и стратегии вычислений модификация метода мультипороговой обработки позволяет в два раза уменьшить количество сопутствующих операций по вычислению расстояний между парами смежных кластеров и оценить качество разбиений на кластеры. Устанавливается, что генерируемая модифицированным методом новая серия кусочно-постоянных разбиений является оптимальной. Приводимые расчетные примеры позволяют программисту реализовать как оригинальный, так и модифицированный вариант мультипороговой обработки с меньшими затратами времени на программирование.

Ключевые слова: мультипороговая обработка, среднеквадратичное отклонение, кусочно-постоянное разбиение, полутоновые изображения, кластеры пикселей

Таныгин М. О., Добросердов О. Г., Власова А. О., Ахмад А. А.

Цель исследования состоит в разработке метода, алгоритма и моделей повышения достоверности идентификации источника информационных пакетов. Указанная цель достигается путём дополнительной проверки содержимого специального служебного слова, входящего в состав пакета данных, на попадание в динамически формируемый приёмником диапазон значений. В результате снижается число пакетов, которые анализируются приёмником при идентификации источника структурированного множества информационных пакетов. Показано, что уменьшение числа анализируемых пакетов ведёт к снижению вероятности возникновения ошибок идентификации. На основе аппарата цепей Маркова разработаны модели оценки достоверности идентификации. Процесс получения приёмником информационных пакетов от различных источников представлен как случайный процесс, в котором часть состояний соответствуют возникновению ошибки обработки данных, а часть — возможности достоверной обработки пакетов. В качестве параметров модели выступили: ширина диапазона значений, используемых для проверки содержимого специального служебного слова пакета данных, вероятность включения одиночного блока данных в структурированное множество, длина структурированного множества пакетов данных от единичного источника, общее число обрабатываемых приёмником пакетов данных. Полученные в результате моделирования значения вероятности ошибки позволили сформировать целесообразные параметры алгоритмов обработки поступающих в приёмник информационных пакетов. Показано, что использование метода ограничения множества анализируемых пакетов позволяет повысить достоверность идентификации субъектов распределённых информационных систем, которые обмениваются пакетами данных ограниченного размера. При этом вероятность ошибочной идентификации источника, сформировавшего некоторое структурированное множество пакетов снижается в 2 — 3 раза. В практическом плане это позволяет снизить размер дополнительных служебных полей в каждом пакете данных, что позволит снизить информационную избыточность обрабатываемых данных, повысить скорость обработки данных приёмником, снизить размеры внутренней регистровой и оперативной памяти приёмника.

Ключевые слова: цепи Маркова, математическое моделирование, приёмник сообщений, информационные пакеты, идентификация

Гречишников В. М., Курицкий А. А., Бутько А. Д.

В работе рассмотрена методика локализации дефектов короткого замыкания под микросхемами с JTAG интерфейсом, параллельно подключенными к шине передачи цифровых данных по схеме двукратного «горячего» резервирования. Принцип локализации основан на конфигурировании схемы подключения контактов микросхем к линиям связи путем программного управления состояниями JTAG ячеек и последующем контроле значений токов в линии связи. Разработаны электрические схемы замещения, соответствующих всем возможным вариантам коротких замыканий.

Достоверность разработанной методики подтверждена экспериментальными исследованиями на макете, в котором все возможные дефекты под тремя микросхемами имитировались с помощью искусственно привнесенных дефектов между ячейками только одной микросхемы с встроенным JTAG интерфейсом. Контроль тока шине осуществлялся специально разработанным бесконтактным электромагнитным датчиком.

Ключевые слова: JTAG интерфейс, BGA микросхема, дефект «короткое замыкание», диагностика, локализация, бесконтактный датчик тока, граничное сканирование, контурный ток

Сторожев С. А., Хижняков Ю. Н.

Рассматривается новый метод адаптации регулятора состояний на базе нечеткой технологии с применением треугольных терм, координаты оснований и вершин которых располагаются согласно настройкам регулятора состояний. Степени принадлежности определяются с помощью синглтонов, которые перемещаются синхронно с входными переменными. Число терм равно числу входных переменных. Выход регулятора состояний рассчитывается методом средневзвешенного с последующим воздействием на дозатор авиационного газотурбинного двигателя с целью регулирования расхода топлива.

Ключевые слова: авиационный газотурбинный двигатель, адаптивный нечеткий регулятор состояний, адаптивный фаззификатор, дефаззификатор, дозатор

Колпин М. А., Проценко П. А.

В статье предложен метод коррекции плана работы средств наземного автоматизированного комплекса управления (НАКУ) космическими аппаратами (КА) при возникновении нештатных ситуаций. Показано, что план работы средств НАКУ КА может быть представлен в виде разреженного сетевого графа операций, что позволяет свести задачу коррекции плана к поиску максимальных клик в независимых подграфах исходного графа. Проведено моделирование процесса коррекции плана работы средств НАКУ КА с использованием разработанного метода и эвристических процедур FIFO и LIFO.

Ключевые слова: наземный автоматизированный комплекс управления, космический аппарат, операция управления, планирование, коррекция, максимальная клика, технологический цикл управления

Лебедев А. С., Добролюбов А. Н., Безруков А. В., Ярыгин Д. М.

В данной статье представлены результаты применения расширенного словаря признаков для системы распознавания загрязнений поверхностей. Рассматривается возможность использования теории распознавания образов применительно к оптико-электронному контролю качества поверхностей изделий (элементов изделий) авиационной и ракетно-космической техники для определения уровня их дефектов различного рода. В качестве расширенного словаря использовались признаки, основанные на статистиках второго порядка (матрицах сочетаний). Представленные результаты позволяют сделать вывод об улучшении распознающих свойств системы диагностики по сравнению с ранее рассмотренной системой, использующей признаки, основанные только на статистиках первого порядка (гистограммах распределения интенсивностей отраженных сигналов).

Ключевые слова: контроль качества, разделение классов, распознавание образов, словарь признаков, матрица интенсивностей, матрица сочетаний, интенсивность отраженного сигнала

Дорожко И. В., Иванов О. А.

В данной статье представлены результаты применения расширенного словаря признаков для системы распознавания загрязнений поверхностей. Рассматривается возможность использования теории распознавания образов применительно к оптико-электронному контролю качества поверхностей изделий (элементов изделий) авиационной и ракетно-космической техники для определения уровня их дефектов различного рода. В качестве расширенного словаря использовались признаки, основанные на статистиках второго порядка (матрицах сочетаний). Представленные результаты позволяют сделать вывод об улучшении распознающих свойств системы диагностики по сравнению с ранее рассмотренной системой, использующей признаки, основанные только на статистиках первого порядка (гистограммах распределения интенсивностей отраженных сигналов).

Ключевые слова: интеллектуальная система поддержки принятия решений, космический аппарат, диагностирование, байесовская сеть

Дементьев А. Н., Банников А. В., Арсеньев К. В., Ширяев А. А., Басак А. А.

В настоящее время одной из концепций развития перспективных космических систем является увеличение энергоемкости КА за счет использования ядерных реакторов космического назначения. В статье представлены расчетные модели, которые позволяют определять радиационные условия, создаваемые ядерными реакторами перспективных космических аппаратов (КА) в местах размещения бортовой аппаратуры (БА). Радиоэлектронная БА дополнительно к воздействию ионизирующего излучения (ИИ) космического пространства (КП) подвергается воздействию проникающей радиации ядерного реактора. Показано, что наряду с повышением ряда эксплуатационных характеристик применение ядерных реакторов в качестве энергетических систем требует ужесточения требований по радиационной стойкости. Представлены результаты моделирования и расчета поглощенных доз для модели средства выведения полезной нагрузки, содержащей реактор.

Ключевые слова: бортовая аппаратура, контроль качества, ионизирующее излучение, ядерный реактор, радиация, средство выведения полезной нагрузки

Ефанов В. В., Закота А. А., Гунькина А. С.

Основной задачей наведения является вывод истребителя в определенную область пространства, которая ограничена максимальной и минимальными дальностями пуска авиационных средств поражения. Однако в условиях неполного приборного обеспечения данная задача не решается, так как бортовая прицельная система осуществляет сопровождение цели только по угловым координатам, а для расчёта условий пуска управляемых ракет необходима информация о границах зоны пуска. Предложена методика оценки вероятности наведения истребителя в зону разрешенных пусков управляемых ракет на основе дополнительного косвенного определения параметров движения цели. На основе моделирования получены зависимости вероятности наведения ракеты от ошибок определения пространственного положения цели. При этом диапазон изменения ошибок определения параметров движения цели определен на основе полунатурного экспериментального комплекса.

Ключевые слова: условная вероятность ближнего наведения, дальность обнаружения цели, маневренные возможности истребителя и ракеты

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2021

Вход