2013. № 71


Методы и средства обучения

Полянсков Ю. В., Санников И. А., Леонтьев В. Л., Шабалкин Д. Ю., Евсеев А. Н.

Предлагаются подходы к решению задач одного из приоритетных направлений стратегического развития Ульяновского государственного университета «Авиационные технологии и авиационная мобильность», с целью реализации модели опережающей подготовки специалистов, направленной на потребности ЗАО «Авиастар-СП» и других предприятий авиационного профиля. В первую очередь это адаптация дисциплин учебных планов ФГОС ВПО для направлений подготовки 160100 – «Авиастроение», 220100 – «Системный анализ и управление» и 220700 – «Автоматизация технологических процессов и производств» к современным требованиям динамически меняющегося рынка труда в авиационной отрасли. Также рассматривается опыт по привлечению ведущих преподавателей авиационных вузов и специалистов авиационных предприятий к оценке качества подготовки выпускников. Одними из результатов  работы по данному направлению является созданный Центр компетенций «Авиационные технологии и авиационная мобильность», позволивший объединить усилия специалистов авиационных предприятий и ведущих ученых факультетов и институтов УлГУ, а также созданный совместный центр компетенций ЗАО «Авиастар-СП» и УлГУ для решения задач в рамках федеральных целевых программ. Таким образом, предложенные и реализуемые авторами методы решения задачи, рассмотренной в данной работе, включают в себя концепцию полного цикла подготовки специалистов, начиная от профориентации школьников – абитуриентов на стадии поступления в вуз, и до дипломированного специалиста (бакалавра, магистра) обладающего знаниями и умениями, удовлетворяющими перспективным требованиям предприятий авиационной отрасли.

Ключевые слова: академическая мобильность, профессиональные компетенции, опережающая подготовка, повышение квалификации, ориентации по авиационному направлению

Полянсков Ю. В., Чернышев Я. А.

Представлен опыт коллектива Ульяновского госуниверситета по организации профориентационной работы со школьниками по авиационному направлению. Определены и описаны ключевые технологии в реализации системной профессиональной ориентации и первичной профессиональной подготовки будущих специалистов в авиастроении.

Ключевые слова: системная профессиональная ориентация, первичная профессиональная подготовка, технологии организации процесса

Математика. Физика. Механика

Горюнов А. В., Молодожникова Р. Н., Прокофьев А. И.

Рассмотрена задача о нагреве произвольной тонкостенной оболочки плоскопараллельным лучистым тепловым потоком от бесконечно удаленного источника излучения. Между оболочкой и окружающей средой происходит конвективный теплообмен. Теплофизические параметры зависят от температуры. Построены различные асимптотические зависимости для расчета температурного поля оболочки. Эти решения обеспечивают необходимую для практических расчетов точность при  использовании для конструкций летательных аппаратов.

Ключевые слова: нелинейная задача теплопроводности, летательные аппараты, лучистый тепловой поток, конвективный теплообмен, асимптотические решения

Горюнов А. В., Молодожникова Р. Н., Прокофьев А. И.

Исследуется температурное поле произвольной тонкостенной оболочки, имеющей наборы подкрепляющих элементов. Между конструкцией и окружающей средой происходит конвективный теплообмен. Нагрев оболочки вызван воздействием плоскопараллельного лучистого теплового потока. Для решения задачи теплопроводности использовано преобразование Лапласа по времени. Построены различные асимптотические решения, пригодные для конструкций летательных аппаратов.

Ключевые слова: оболочка, температурное поле, подкрепляющие элементы, конвективный теплообмен, лучистый тепловой поток, преобразование Лапласа, асимптотические решения

Кузнецова Е. Л., Тарлаковский Д. В., Федотенков Г. В., Медведский А. Л.

Рассматривается плоская нестационарная задача о воздействии произвольно распределенной поверхностной нагрузки на тонкослойную обшивку летательного аппарата, моделируемую линейно упругим однородным изотропным слоем постоянной толщины. Движение слоя рассматривается в прямоугольной декартовой системе координат Ось направлена вглубь упругого слоя, а  — вдоль его свободной поверхности z=0 Предполагается, что внешняя нагрузка не зависит от координаты y что приводит к плоской постановке задачи. Для решения используется принцип суперпозиции фундаментальных решений, согласно которому перемещения в упругом слое представляются так [1, 2]

Здесь - матрица фундаментальных решений (функций влияния).

Функции влияния являются решением начально-краевых задач о воздействии на границу упругого слоя сосредоточенной нагрузки распределенной по закону , где  — дельта-функция Дирака. Для построения функции влияния используются интегральные преобразования Фурье по координате x и Лапласа по времени . При этом изображения функций влияния представляются в виде разложений в степенные ряды по экспонентам. Каждый член ряда представляет собой сумму слагаемых в виде произведений однородных степени (-1) рациональных функций от параметров преобразований и квадратных корней и на экспоненту с показателем — линейной комбинации этих корней ( — параметры преобразований Фурье и Лапласа соответственно; - безразмерный параметр, характеризующий свойства материала). Это позволяет использовать метод совместного обращения преобразований Лапласа и Фурье, основанный на построении аналитических представлений изображений [4]. В случае наличия в степени экспоненты одного корня этот алгоритм позволяет получить оригиналы в явном виде. Если степень экспоненты содержит более одного корня, то для получения оригиналов используется модифицированный алгоритм совместного обращения изображений Фурье-Лапласа [3, 5].
Для получения решения разработан и реализован численно-аналитический алгоритм, основанный на методе квадратур [6] и формулах Симпсона. Приведены примеры расчетов.

Ключевые слова: тонкослойная обшивка летательных аппаратов, нестационарные воздействия, упругие волны, интегральные преобразования, функции влияния упругого слоя, численно-аналитический алгоритм обращения интегральных преобразований

Авиационные технологии

Вышков Ю. Д.

В системе электромагнитной подвески моделей летательных аппаратов в аэродинамической трубе, обеспечивающей стабилизацию положения модели по шести пространственным координатам, возникают известные трудности анализа на основе уравнений механического движения и уравнений Максвелла. В настоящей статье анализ взаимодействия между механической и электрической частями системы подвески проводится на основе общих энергетических соотношений – уравнений энергетического состояния, определяющих это состояние через энергетические функции от переменных состояния системы. В результате получены соотношения, определяющие связи между различными статическими характеристиками рассматриваемых систем, что позволяет находить характеристики, не поддающиеся измерению, по характеристикам, измерение которых не вызывает затруднений. Из полученных соотношений определены условия, предъявляемые к регулятору системы электромагнитной подвески при необходимости стабилизации многих пространственных координат модели летательного аппарата в аэродинамической трубе.

Ключевые слова: аэродинамическая труба, электромагнитная подвеска, модель летательного аппарата, метод функций энергетического состояния

Загидулин А. Р., Подружин Е. Г.

Приводится математическая модель основной опоры шасси вертолёта Ка-62, базирующаяся на методике численного моделирования плоскопараллельного движения произвольной голономной системы твёрдых тел. Используемая методика основана на решении уравнений Лагранжа первого рода и позволяет моделировать как двусторонние, так и односторонние связи, ограничивающие движение системы твёрдых тел. Данная методика позволяет представлять модель в объектном виде, что даёт возможность автоматизирования процесса построения модели опоры шасси произвольной кинематической схемы. Приведены результаты расчёта динамики основной опоры шасси Ка-62 при посадке.

Ключевые слова: шасси вертолёта, жидкостно-газовый амортизатор, модель амортизации, метод неопределённых множителей Лагранжа

Аэрокосмическое двигателестроение

Нихамкин М. Ш., Воронов Л. В., Любчик О. Л.

Статья посвящена проблеме обеспечения стойкости к баллистическим повреждениям посторонними предметами лопаток вентилятора газотурбинных двигателей. Разработана и верифицированиа по результатам специальных экспериментов методика численного моделирования высокоскоростного повреждения камнем входной кромки полой титановой лопатки вентилятора с использованием бессеточного метода сглаженных частиц. Методика позволяет исследовать процессы высокоскоростного соударения лопатки с повреждающим предметом, учитывает деформационное и скоростное упрочнение, возможность разрушения лопатки и повреждающего предмета, позволяет получать геометрические параметры повреждения, поля остаточных напряжений и  деформаций.

Ключевые слова: лопатка вентилятора, повреждение посторонними предметами, метод конечных элементов, бессеточный метод сглаженных частиц

Федосеев С. Ю., Тимушев С. Ф., Кузнецов А. В., Панаиотти С. С.

Одним из основных факторов, ограничивающих межремонтный ресурс работы центробежных насосов, является кавитационная эрозия лопастей рабочих колёс. В связи с этим предлагаются способы расчета кавитационного запаса, соответствующего началу кавитации и срыву. На основе опубликованных в литературе экспериментальных данных получены эмпирические формулы для коэффициента начальной кавитации. Кроме того выполнено моделирование трехмерного нестационарного турбулентного потока в рабочем колесе. Приме-нительно к прямой решетке пластин конечной толщины из уравнений расхода, энергии и количеств движения рассчитывается срывной кавитационный запас. Полученные данные обобщаются на случай круговой решетки центробежного рабочего колеса. Все это дает возможность обоснованно выбрать допускаемый кавитационный запас центробежного насоса.

Ключевые слова: центробежный насос, кавитационная эрозия, кавитационный запас, начало кавитации, кавитационный срыв

Попов Г. М., Колмакова Д. А., Кривцов А. В.

Приводятся результаты прочностного и газодинамического совершенствования осевой турбины турбокомпрессора ТК-32. Цель работы — обеспечить работоспособность турбины при увеличении частоты вращения на 10% без потери КПД. Анализ напряженно деформированного состояния показал, что на пере рабочей лопатки имеется область повышенных напряжений, которые при увеличении частоты вращения превышают допустимые.
Найден вариант смещения периферийных сечений рабочей лопатки, который позволил уменьшить напряжения на 20%. Газодинамический расчет показал, что предлагаемый вариант модернизации приводит к росту КПД на 0,4%.

Ключевые слова: турбокомпрессор, напряжённо-деформированное состояние, коэффициент запаса прочности, газодинамический анализ

Загорнян С. С., Козлов А. А., Воробьев А. Г.

Статья посвящена обоснованию необходимости учета габаритно-массовых характеристик жидкостных ракетных двигателей малой тяги (ЖРДМТ) на этапе проектирования РСУ, а также разработке математической модели габаритно-массовых характеристик ЖРДМТ, работающих на компонентах топлива АТ-НДМГ с тягой 200-1500 Н и рабочим давлением 1-4 МПа. Проводится сравнение результатов расчетной модели с данными по реальным двигателям, разработанных на кафедре 202 МАИ «Ракетные двигатели» лабораторией "Жидкостные ракетные двигатели малой тяги", отражена удовлетворительная сходимость результатов сравнения. Планируется корректировка модели и дальнейшее применением ее для различного рода топлива с более широким диапазоном тяг и давлений.

Ключевые слова: жидкостные ракетные двигатели малой тяги, математическая модель, габаритно-массовые характеристики, повышенное давление в камере сгорания

Абгарян В. К., Ахметжанов Р. В., Лёб Х. В., Обухов В. А., Черкасова М. В.

Проведено расчетное исследование элементарной ячейки трех электродной ионно-оптической системы (ИОС) в диапазоне плотностей ионного тока и ускоряющих напряжений, соответствующих ионным двигателям космического применения. Исследованы формирование первичного пучка ионов и конфигурация потоков вторичных ионов перезарядки, попадающих на электроды ИОС из объема пучка и из области нейтрализации.

Ключевые слова: высокочастотный ионный двигатель, ионно-оптическая система, эрозия, поток ионов перезарядки, зона нейтрализации, объемный заряд

Ардатов К. В., Нестеренко В. Г., Равикович Ю. А.

Объектом исследования являются конструктивные схемы и элементы конструкции рекуператоров газотурбинных двигателей (ГТД) и газо турбинных установок (ГТУ). В рекуператоре – газо-воздушном теплообменнике сжатый в компрессоре воздух подогревается выхлопными газами, что увеличивает термодинамические параметры цикла ГТД, как тепловой машины. Надежность и ресурс работы рекуперативного газотурбинного двигателя в значительной степени зависит от надежности работы рекуператора, что в свою очередь определяется его конструкцией. В настоящее время совершенствование конструкций рекуператоров ГТД идёт несколькими путями: - для стационарных ГТУ, где масса и габариты рекуператора не имеют принципиального значения, используют выносные трубчатые рекуператоры, конструкция таких рекуператоров отработана и надежна. - с целью снижения массы и габаритов рекуператоров авиационных и транспортных ГТУ в конструкциях рекуператоров применяют интенсификаторы теплообмена различных конструкций и высокоэффективные теплопередающие поверхности различного типа. - совершенствованием методик комплексного теплогидравлического расчета рекуператоров. Постольку поскольку существует множество классификаций конструкций рекуператоров ГТД, есть необходимость как-то их упорядочивать, т.е. разделять их, по наиболее существенным и принципиальным конструктивным признакам.

Ключевые слова: рекуператоры, газо-воздушные теплообменники, эффективность и надежность ГТД

Беляев Е. Н., Воробьев А. Г., Нассименто Л. Б., Коломенцев А. И.

Статья посвящена анализу основных вопросов энергетической увязки параметров жидкостных ракетных двигателей. Приводится сравнение экспериментальных и расчетных данных по термодинамическим характеристикам продуктов сгорания топливных пар современных ЖРД. Обосновывается необходимость учёта неидеальности химических реакций при горении топливных пар и реальных свойств газов при определении располагаемой мощности турбин.

Ключевые слова: жидкостные ракетные двигатели, энергетическая увязка, термодинамические характеристики, неидеальность химической реакции

Машиноведение. Машиностроение

Болховитин М. С., Ионов А. В.

Рассматриваются вопросы, связанные с совершенствованием технологического процесса изготовления штамповой оснастки для процесса профильного выдавливания в производстве лопаток компрессора газотурбинного двигателя.
Авторами, на предприятии ОАО «ММП им. Чернышева», реализованы мероприятия направленные на повышение износостойкости оснастки для профильного выдавливания за счёт внедрения конструктивных и технологических мероприятий без использования специальной обработки рабочих поверхностей, что позволило сократить трудоемкости ее изготовления. Предложенные мероприятия могут быть использованы как для новой, так и для модернизации уже имеющейся оснастки.

Ключевые слова: штамповая оснастка, электро-эрозионная обработка, профильное выдавливание, фрезерование на ЧПУ

Космические технологии

Авдеев А. В., Башкин А. С., Каторгин Б. И., Парфеньев М. В., Семенов С. Н.

Разработана общая компоновочная схема космического аппарата (КА). Показано, что КА с многоцелевой космической лазерной установкой (МКЛУ) на борту общей массой ~19700 кг может быть размещен под “стандартным” обтекателем ракеты-носителя “Протон-М”, что позволяет вывести его на заданную орбиту ИСЗ. При этом общая продолжительность работы МКЛУ составит 30 минут при необходимом времени воздействия на ФКМ ~ 1 с в режиме импульсно-периодического излучения на молекулах HF с энергией в импульсе 0,8 Дж и 180 минут в режиме излучения на молекулах DF с энергией в импульсе на нужных колебательно-вращательных переходах ~ 5 мДж. При необходимости МКЛУ может быть дозаправлена с помощью грузового корабля с запасом компонентов лазерного топлива. В этом случае общая продолжительность работы МКЛУ в режиме излучения возрастет в ~ 2,5 раза.

Ключевые слова: космическая лазерная установка, автономный непрерывный химический HF-лазер, фрагменты космического мусора, мониторинг приземной атмосферы, ракета-носитель, компоновка

Гусев Е. В., Палешкин А. В., Пичужкин П. В., Родченко В. В.

Одним из важнейших показателей уровня разработки изделий ракетно-космической техники (РКТ), наряду с энергетическими и точностными характеристиками, является её безаварийная эксплуатация. Решение этой задачи затрагивает всю совокупность мероприятий программы обеспечения надёжности, отработки алгоритмов и эксплуатационной документации. При этом многие вопросы тесно связывают работу и характеристики агрегатов изделия с работой системы управления полётом.
Представлены пути снижения вероятности аварийного исхода полета изделия РКТ и рассмотрена оценка рассеивания точек падения отработавших ступеней.

Ключевые слова: экологический ущерб, ракетно-космическая система, нештатная ситуация, эксплуатация ракетно-космической техники, вероятность аварийного исхода, безаварийная эксплуатация

Алифанов О. М., Иванков А. А., Нетелев А. В., Финченко В. С.

Приведена математическая модель, реализованная в программном комплексе (ПК) для определения конструкционных параметров теплозащитных покрытий (ТЗП) аэроупругих, в частности, надувных тормозных устройств (НТУ) спускаемых аппаратов (СА) предназначенных для спуска на поверхности планет с атмосферой. Приведен пример расчета тепловой нагрузки и динамики прогрева абляционного ТЗП.

Ключевые слова: спускаемый аппарат, надувное тормозное устройство, теплозащитное покрытие, траектория, абляционные материалы

Комаров И. С.

Актуальной научно-технической задачей является наземная экспериментальная отработка крупномасштабных макетов изделий ракетно-космической техники на нагрузки от срабатывания пиротехнических средств разделения. Для этих целей разработано мобильное ударное устройство, воспроизводящее ударные нагрузки нормированные по спектру удара. В статье представлены результаты экспериментальных исследований возможностей мобильного ударного устройства. Проведено сравнение экспериментальных данных при срабатывании штатных пиротехнических средств разделения и нагрузок, реализуемых на конструкции при использовании мобильного ударного устройства. Разработана методика численного моделирования ударного нагружения на примере мобильного ударного устройства.

Ключевые слова: виброударное нагружение, ударная прочность, пиротехнические средства разделения, экспериментальная отработка, численное моделирование

Ламзин В. А., Ламзин В. В.

При разработке космической системы (КС) процесс принятия проектных решений обычно носит многоуровневый, иерархический характер и проходит в условиях значительной неопределенности исходной информации. В статье предложена методика, позволяющая провести эффективное уточнение проектного решения КС дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) при модернизации в планируемый период с целью снижения риска реализации системы. Рассматривается модельная задача исследования характеристик оптико-электронной КС ДЗЗ в планируемый период с учетом особенностей проектно-конструкторских решений для подсистем и при наличии случайных неконтролируемых факторов.  При решении задачи используются адаптивные проектные модели и статистический метод согласованной двухуровневой оптимизации параметров. Исследуются возможности разработанной методики, приведены оценки точности решения и риска реализации проекта космической системы.

Ключевые слова: космическая система, дистанционное зондирование Земли, неопределенность, проектное решение, многоуровневый процесс, двухуровневая модель

Константинов М. С., Мин Т.

Предлагается некоторая система рабочих гелиоцентрических орбит для исследования Солнца. На каждой из орбит космический аппарат делает один или несколько витков относительно Солнца. Эти орбиты характеризуются относительно небольшим радиусом перигелия и относительно большим наклонением, позволяющим исследовать полярные области Солнца. Для выведения космического аппарата на такую систему гелиоцентрических орбит требуется транспортная космическая система с большой характеристической скоростью. Рассматривается возможность уменьшить требуемую характеристическую скорость за счет использования гравитационных маневров у Земли и у Венеры.

Ключевые слова: космический аппарат, исследование Солнца, схема полета, гравитационный маневр, гелиоцентрическая орбита, импульс скорости

Вытришко Ф. М., Гультяев Н. Н.

Рассматривается направление совершенствования баллистических алгоритмов (БА) расчета конечной точки траектории полета неуправляемой авиационной ракеты (НАР). Показано, что одним из факторов, приводящих к снижению точности, является не вполне корректный учет в БА значения начального угла нутации НАР, возникающего при наличии углов атаки и скольжения авиационного комплекса (АК) в момент пуска. Предложен алгоритм внесения поправок в расчет начальных условий движения НАР, дающий существенное снижение методических ошибок БА. С целью учета особенностей решаемой задачи выбрана специфическая совокупность систем координат, для которой дан вывод необходимых уравнений, если такие уравнения не содержатся в доступных первоис-точниках. Разработана методика расчета аппроксимационных поправок с помощью на-земных стационарных электронных вычислительных машин, с целью их последующего переноса в баллистические архивы. В качестве примера выполнены расчеты для типовой НАР, которые показывают эффективность использования предложенной методики.

Ключевые слова: баллистический алгоритм, неуправляемая авиационная ракета, начальный угол нутации

Электротехника. Электромеханика

Кириллов В. Ю., Клыков А. В., Нгуен В. Х.

Проводится анализ видов и источников мощных электромагнитных помех (МЭМП), воздействующих на элементы и устройства электротехнического ком-плекса (ЭТК) самолета, и приводятся формулы расчета тока по плетеному экрану и синфазного напряжения на внутренних проводниках экранированного кабеля, рас-положенного в композитном крыле, при воздействии электрического поля молнии и магнитного поля тока молнии, протекающего по фюзеляжу самолета. Результаты расчетов показывают возможность выбора плетеного экрана для экранирования кабеля, исходя из амплитуды наведенного синфазного напряжения на внутренних проводниках кабеля и из массы экранов, а также необходимость применения дополнительных мер защиты элементов и устройств ЭТК самолета от ЭМП, проникающих через экранированные кабели, расположенные в композитном крыле самолета.

Ключевые слова: бортовая кабельная сеть, молния, плетеный экран, самолет, электромагнитная помеха, электротехнический комплекс

Резников С. Б., Бочаров В. В., Ермилов Ю. В., Лавринович А. В., Харченко И. А.

Предлагается принципиально новая схемотехническая технология синтеза регулируемых инверторов синусоидального напряжения (РИСН) на базе унифицированных модулей обратимых импульсных конверторов (ОИК) с пульсирующими выходными напряжениями. Технология позволяет существенно улучшить массоэнергетические, надежностные,  регулировочно-динамические, стоимостные и эксплуатационные показатели, а также обеспечить высокое качество выходного напряжения, определяющее К.П.Д. бортового электропривода, и уровень помехоизлучений. Основным техническим результатом предлагаемой технологии является повышение энергоэкономичности авиабортовой системы электроснабжения. Статья представляется полезной для разработчиков авиационных систем электроснабжения (СЭС), а также широкого круга специалистов в области силовой электроники и электроприводов для транспортных средств.

Ключевые слова: регулируемый инвертор, стандартные модули, обратимый импульсный конвертор, авиационная система электроснабжения, энергоснабжение

Резников С. Б., Бочаров В. В., Корнилов А. Б.

Предлагается новое схемотехническое решение для построения многофазных обратимых преобразователей частоты авиационного применения с двусторонней непосредственной связью   циклоконверторов с активной коррекцией коэффициента потребляемой мощности для обеспечения электромагнитной совместимости с питающей сетью самолета за счет высокого качества потребляемого тока. Оно предназначено для использования во вторичных источниках электропитания перспективных летательных аппаратов с полностью электрифицированным оборудованием (без гидро- и пневмоприводов), т.е. так называемых «полностью электрифицированных самолетов», а также может быть использовано в транспортных системах электроснабжения и электроприводов, в источниках бесперебойного питания, компенсаторах и генераторах реактивной мощности.

Ключевые слова: циклоконвертор, инвертор, конвертор, корректор коэффициента мощности – ККМ, преобразователь частоты

Техническая кибернетика. Информационные технологии. Вычислительная техника

Бродский А. В.

Статья посвящена актуальным вопросам разработки программных компонент САПР. Предлагается подход, который на основе анализа структурных свойств математической модели проектируемого изделия позволяет обеспечить переход от вербального описания исходной задачи к ее формальной постановке и оценить ее корректность. Рассмотрены этапы процесса решения задач оптимизации, сформулированы требования к средствам их автоматизации, выделены основные операторы и сформирована схема их функционирования.

Ключевые слова: процесс проектирования, САПР, задача оптимизации, метод оптимизации, математическая модель, структурные свойства, операторная схема

Падалко С. Н.

Работа направлена на определение условий, выявляющих информационные связи «снизу-вверх» в процессе проектирования аэрокосмической техники в интегрированных автоматизированных системах. Эти условия определяются через введенное понятие «тандемная модель»: совокупность моделей различных уровней, где модели более высоких уровней могут корректироваться по результатам вычислений на нижележащих моделях. При этом наличие связей «снизу вверх» между различными уровнями детализации проекта определяется как факт того, что используемые на этих уровнях модели организуют тандемную модель. Определены свойства тандемных моделей, структура и правила их формирования, которые позволяют алгоритмизировать процедуру выявления связей между уровнями детализации проекта и контролировать согласованность принимаемых  на этих уровнях решений.  

Ключевые слова: тандемная модель, детализация проекта, задача идентификации, согласование проектных решений, аэрокосмическая техника

Столярчук В. А.


Представлено краткое описание препроцессора учебной программной системы, предназначенной для подготовки разработчиков систем инженерного анализа, используемых в САПР авиационно-космической техники. Назначение препроцессора — подготовка исходных данных для расчета. Объект расчета — плоская пластина. Препроцессор позволяет сформировать оптимальную сетку конечных элементов, используя разные методы триангуляции и оценить её качество до, собственно, самих вычислений.
Геометрическая модель рассчитываемого объекта создается с помощью стандартных примитивов типа: точка, прямая, дуга, окружность и разделяется на 8-ми узловые зоны. Формирование сетки конечных элементов проводится методом изопараметрических координат, фронтальным методом и несколькими методами Делоне. Для фронтального метода предусмотрено использование функции плотности, которая задается заранее в численном виде в интерактивном режиме с использованием графических элеметов. В методах Делоне сначала генерируется набор опорных узлов сетки конечных элементов (5 способов), затем проводится триангуляция области с использованием (на выбор) алгоритма S-Hull и метода Пола Бурка. Примеры работы всех алгоритмов триангуляции приведены. Дополнительно в препроцессоре имеется подсистема оптимизации сетки методом увеличения минимального угла и подсистема регуляризации сетки на основе позиционирования каждого узла по центру тяжести многоугольника. Имеется подсистема анализа качества сетки, позволяющий дать обзор полной статистики по сетке с графическим выделением областей, обладающих высоким и низким качеством сетки. В результате, препроцессор представляет собой развитый инструмент для формирования разных видов сеток и исследования их характеристик. Интерфейс программы разработан с учетом обучающих функций для пользователя. Графический интерфейс в системе реализован с использованием стандартной библиотеки WinForms. В разработанной системе используется технология MDI (Multi Document Interface), что позволяет одновременно работать с несколькими проектами. Сама разработка реализована на языке C# с использованием платформы .NET (разработка велась в IDE Microsoft Visual Studio 2010 Ultimate) и библиотека Tao Framework , предоставляющая разработчикам .NET и Mono доступ к возможностям популярных библиотек типа OpenGL и SDL. В процессе эксплуатации препроцессора накоплен некоторый научный результат и получен большой методический опыт.

Ключевые слова: САЕ-система, метод конечных элементов, методы триангуляции, оптимизация сетки

Барабин Г. В., Гусев Е. В.

Описывается метод построения единого изображения из  сшиваемых полос, полученных отдельными ПЗС-датчиками спутниковой камеры, и имеющих общие перекрывающиеся участки. Целью являлась выработка метода, обеспечивающего высокую точность сшивки, и  ориентированного на работу с изображениями больших размеров (порядка нескольких гигабайт).  Предлагаемый метод использует строгую модель съемки и полета спутника для уточнения ее параметров с целью совмещения полос изображений. Метод использует информацию об общих точках в области перекрытий изображений, которые находятся автоматически. С помощью фотограмметрических преобразований и минимизации целевой функции погрешностей совмещения подбираются такие параметры модели, которые обеспечивают совмещение полос в земной проекции. Затем для получения сшитого изображения осуществляется переход в земную проекцию и оттуда на отдельные полосы изображений.

Ключевые слова: геометрическая коррекция спутниковых изображений, совмещение изображений, фотограмметрический метод, уточнение параметров спутниковой модели съемки

Системы управления и навигации

Тювин А. В.

Рассмотрены подходы к реализации аналитической юстировки и калибровки блоков акселерометров и гироскопов, входящих в состав бесплатформенных инерциальных навигационных систем. Представлено математическое обоснование методики и алгоритмов юстировки и калибровки инерциальных измерительных блоков без их демонтажа. Приведен пример численного моделирования процесса аналитической юстировки и калибровки блоков акселерометров и гироскопов, подтверждающий высокие возможности предложенного технического решения.

Ключевые слова: бесплатформенная инерциальная навигационная система, инерциальный измерительный блок, юстировка, калибровка, методика, моделирование

Бобронников В. Т., Кадочникова А. Р.

Разработан алгоритм комплексирования бесплатформенной инерциальной навигационной системы и магнитометрической системы, предназначенной для использования на борту летательных аппаратов (ЛА) различного назначения для уточнения угла курса ЛА. Описана функциональная схема модели комплексированной навигационной системы (КНС). Проведен анализ эффективности алгоритма методом имитационного моделирования. В качестве показателя эффективности КНС рассматривается ошибка оценивания угла курса, статистические характеристики которой рассчитываются методом Монте-Карло. Представлены результаты численных расчетов, демонстрирующие преимущество использования КНС рассматриваемого типа на борту летательных аппаратов.

Ключевые слова: летательный аппарат, бесплатформенная инерциальная навигационная система, магнитометрическая система, комплексированная навигационная система, имитационная модель.

Радиотехника. Электроника. Телекоммуникационные системы

Авакян А. А., Курганов А. В.

Рассмотрена структура схемотехнического элемента электроники. Показано, что в основе физической модели отказа схемотехнического элемента лежат бинарные события двух видов: разрыв проводника и пробой диэлектрика. Физическая модель отказа формализована в виде бинарного и биноминального законов распределения отказов. Посредством предельной теоремы Ляпунова доказано, что закон распределения отказов элементов и систем электроники является нормальным. Получены оценки математического ожидания и вероятного отклонения отказов схемотехнических элементов электроники.

Ключевые слова: электроника, элемент, вероятность, математическое ожидание, дисперсия, случайная величина, закон распределения, нормальный закон

Майоров Д. А., Перехожев В. А., Шемяков А. О.

Разработан алгоритм получения и обработки спектральных признаков движущегося воздушного объекта в интересах идентификации и селекции движущихся целей при поимпульсной перестройке несущей частоты. Выработаны предложения по реализации способа селекции движущихся целей для перспективных РЛС с перестройкой несущей частоты.

Ключевые слова: идентификация, дальностный портрет, селекция движущихся целей, радиальная скорость, сигналы с перестройкой частоты

Авакян А. А.

Показано, что теоретически поток отказов элементов и систем электроники не является пуассоновским. В то же время многочисленные статистические данные об отказах элементов и систем электроники, проведенные с помощью строгих методов расчета, подтверждают пуассоновский характер их потока. В статье раскрывается и дается строгое объяснение этому противоречию между практикой и теорией. Показывается, что противоречие происходит из-за того, что период эксплуатации на четыре, пять порядков меньше среднего периода отказов схемотехнического элемента.

Ключевые слова: поток отказов, пуассоновский поток, предел, теория, практика, схемотехнический элемент, вероятность, закон распределения, нормальный закон, экспоненциальный закон

Ильин В. Н., Лепёхин А. В.

В настоящее время разработчики электронных устройств летательных аппаратах, начинают широко применять САПР на ранних этапах проектирования. Одной из важных компонент таких САПР является подсистема сокращения количества альтернатив при выборе отдельных частей проектируемого устройства. Эффективным средством такого сокращения служит построение множества равноценных альтернатив (множества Парето) c помощью критерия их предпочтения или равноценности. В статье предложен единообразный способ построения множества Парето на основе предикатного представления понятия ”лучше”, что позволяет упростить разработку и повысить удобство использования САПР. Введено понятие строгости критерия предпочтения альтернатив, сформулирован ряд новых критериев, выполнено компьютерное исследование их эффективности и даны рекомендации по применению.

Ключевые слова: множество Парето, частные критерии, равноценные альтернативы, критерии предпочтения

Мартиросов В. Е., Алексеев Г. А.

Рассматривается вопрос программной реализации цифровой системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) 2-го неидеального порядка в качестве подсистемы синхронизации демодулятора спутниковой системы связи. Приведены структурные схемы системы ФАПЧ, осуществлен синтез цифровой структуры петлевого пропорционально-интегрирующего фильтра, рассмотрена методика расчета системы ФАПЧ данного типа. Проведено тестирование разработанной системы в условиях, характерных для функционирования системы высокочастотной синхронизации демодулятора негеостационарной спутниковой связи: в канале связи присутствует аддитивный белый гауссов шум (АБГШ), отношение сигнал/шум на входе демодулятора близко к пороговому значению, частота входного сигнала смещается вследствие эффекта Доплера. Проведен анализ полученных результатов и сравнение расчетных характеристик с результатами исследования.

Ключевые слова: система ФАПЧ, квазикогерентный прием, программная реализация, цифровая часть приемника

Лурье С. А., Соляев Ю. О., Нгуен К. -., Медведский А. Л., Рабинский Л. Н.

Рассматривается стационарная задача градиентной теории термоупругости для слоистых композитных структур. Приводится постановка задачи градиентной теории термоупругости для плоской деформации, дается решение задачи о неоднородном температурном нагреве однослойной и двухслойной структуры. Показано, что использование градиентной термоупругости, обеспечивающей непрерывность деформаций в контактных зонах, позволяет учесть неклассические эффекты, связанные с локализацией напряжений в зоне контакта. В результате, градиентная теория упругости прогнозирует возникновение дополнительных локальных растягивающих напряжений в слое с меньшим коэффициентом температурного расширения. Полученное решение является естественным обобщением решения классической термоупругости и позволяет учесть влияние масштабных параметров структуры при оценке напряженно-деформированного состояния.

Ключевые слова: градиентная теория упругости, температурные напряжения, слоистые среды, масштабные параметры

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2017

Вход