2014. № 78

Математика. Физика. Механика

Ву Б. З.

Исследуется влияние механических характеристик материала физически ортотропных цилиндрических оболочек с шарнирным закреплением на напряжённо-деформированное состояние при действии гидростатического давления, постоянного по длине, что соответствует горизонтальному расположению сосудов, частично заполненных жидкостью.

Ключевые слова: ортотропный материал, цилиндрическая оболочка, гидростатическое давление, сосуд, дифференциальное уравнение, ряды Фурье

Васильева О. А.

Рассматривается задача Коши для уравнения Бюргерса-Хаксли с начальным условием, являющимся стационарным нормальным случайным процессом. Решение сформулированной задачи в каждом фиксированном сечении временной переменной будет стационарным случайным процессом. Исследуются вероятностные характеристики решения указанной задачи. При некоторых значениях параметров уравнения и ограничениях на корреляционную функцию начального процесса решение задачи будет являться эргодическим в смысле корреляционной функции случайным процессом. Для различных параметров задачи приведены примеры полученных численных результатов исследования корреляционной функции решения.

Ключевые слова: уравнение Бюргерса-Хаксли, задача Коши, случайный процесс

Быков Л. В., Никитин П. В., Пашков О. А.

В работе представлена математическая модель, описывающая процессы тепло-массообмена, протекающие на поверхности затупленного конуса лобовой части летательного аппарата при полёте в атмосфере с гиперзвуковой скоростью. Модель основана на решении дискретных аналогов уравнений Навье-Стокса на нерегулярной расчётной сетке совместно с уравнениями конвекции-диффузии для каждого компонента газовой смеси и уравнениями модели турбулентности Лангтри и Ментера.

Представлены и проанализированы результаты моделирования обтекания затупленного конуса. Полученные результаты сопоставлены с результатами, опубликованными в известных работах по данной тематике. Представленные данные позволяют предсказать характер тепло-массообмена на поверхности затупленного тела при его обтекании гиперзвуковым потоком, и могут быть использованы при проектировании гиперзвуковых летательных аппаратов.

Ключевые слова: математическое моделирование, уравнения Навье-Стокса, гиперзвуковой летательный аппарат, газовая динамика, теплообменник, многокомпонентная смесь газов

Кондратов Д. В., Калинина А. В.

Рассмотрена механическая модель системы, представляющая собой трубу ребристую кольцевого профиля, образованную двумя поверхностями соосных цилиндрических оболочек, взаимодействующих с вязкой несжимаемой жидкостью, внешняя из которых является геометрически нерегулярной, а внутренняя – абсолютно жесткий цилиндр. Построена математическая модель этой системы, состоящая из дифференциальных уравнений в частных производных описывающих динамику вязкой несжимаемой жидкости и упругой ребристой оболочки совместно с граничными условиями. Обозначены методы исследования процессов гидроупругости ребристой трубы кольцевого профиля  при воздействии вибрации.

Ключевые слова: гидроупругость, труба кольцевого профиля, геометрически нерегулярная оболочка, вязкая несжимаемая жидкость, вибрация

Зверяев Е. М.

В качестве исходных общих уравнений взяты динамические уравнения пространственной задачи теории упругости для пластины. Уравнения приводятся к безразмерному виду, и в них выделяется малый параметр, равный отношению высоты пластины к ее характерной длине. Интегрирование системы из 12 уравнений с 12 неизвестными производится с помощью метода простых итераций, позволяющего установить вид асимптотических разложений по малому параметру и показатели весовых коэффициентов каждого искомого неизвестного. В качестве величин нулевого приближения, позволяющего выделить заданные НДС, выбираются функции поперечного перемещения и напряжения перечного сдвига, и через них последовательно определяются остальные неизвестные в нулевом приближении и наконец, эти же величины как величины первого приближения. Если функции нулевого приближения выбраны зависящими только от координат срединной плоскости, решение записывается в квадратурах. Если нагрузка является медленно меняющейся вдоль координат, решение задачи также сводится к определению медленно меняющихся неизвестных функций напряжений и перемещений. В этом случае задача существенно упрощается и сводится к решению последовательности классических задач таким образом, что выходные данные одной элементарной задачи являются входными для следующей.

Ключевые слова: принцип сжатых отображений, теория Тимошенко, колебания, пластина, малый параметр

Агеев Р. В., Могилевич Л. И., Попов В. С., Попова А. А.

Поставлена и аналитически решена задача о движении слоя вязкой жидкости в плоском канале, стенки которого образованы вибрирующим штампом и упругой пластиной. Рассмотрена задача в плоской постановке. Решение проводится методом возмущений для режима установившихся гармонических колебаний. Найдены законы распределения давления в жидкости и прогибы стенки канала. Построены амплитудная и фазовая частотные характеристики, позволяющие исследовать гидроупругие колебания стенки канала.

Ключевые слова: гидроупругость, вязкая жидкость, колебания, балка, вибрирующий штамп, метод возмущений

Аполлонов В. В., Плетнев Н. В.

В режиме электрического пробоя в атмосфере проведены эксперименты по коммутации промежутков произвольной геометрической формы длиной до ~1.9м, образованных взрывающейся проволокой из меди. На основании экспериментальных результатов обсуждается механизм электрического пробоя и условия зарождения стримера при средней напряженности электрического поля в разрядном промежутке 5.3-17кВ/м. Проводятся оценки геометрических размеров отдельных плазменных образований перегретых медных капель. Обсуждается механизм образования продуктов взрыва проволоки — крупных аэрозолей с участием частиц меди и оксида меди (CuO, Cu2O) и характер протекания электрического тока при пробое. Сделана оценка температуры канала и средней скорости его расширения. Показано, что при удельной вложенной в канал энергии ~600Дж/м электрический пробой моделирует реальные процессы, идущие в триггерной молнии — искусственной молнии, использующей запуск малых ракет для образования канала из тонкой проволоки в направлении грозового облака.

Ключевые слова: формирование проводящего канала в атмосфере, взрывающаяся проволока, пауза тока, электрический пробой, стример, аэрозоль

Блинкова А. Ю., Иванов С. В., Кузнецова Е. Л., Могилевич Л. И.

Получено уравнение, обобщающее известное уравнение Гарднера, описывающее волны деформации с помощью асимптотических методов решения связанной задачи гидроупругости, включающей уравнения динамики геометрически нелинейной вязкоупругой оболочки, окруженной упругой средой с учетом уравнений динамики вязкой несжимаемой жидкости, находящейся внутри оболочки, с соответствующими граничными условиями. Вследствие того, что радиус срединной поверхности оболочки значительно меньше длины волны деформации, в уравнениях динамики вязкой несжимаемой жидкости сделан асимптотический переход к классическому уравнению гидродинамической теории смазки.

В данной работе при численном решения задачи Коши для полученного нового уравнения, с учетом влияния жидкости и окружающей оболочку упругой среды, применяется подход к построению разностной схемы, основанный на построении переопределенной системы разностных уравнений, получаемой из аппроксимации интегральных законов сохранения и интегральных соотношений, связывающих искомые функции и их производные. В результате разностная схема определяется как условие совместности для данной системы и получаемая разностная схема, автоматически обеспечивает выполнение интегральных законов сохранения по областям, составленным из базовых конечных объемов.

Наличие жидкости в оболочке, окруженной упругой средой, приводит к росту амплитуды волны деформации или ее падению в зависимости от величины коэффицинта Пуассона для вязкоупругой среды. Упругая среда, окружающая оболочку, приводит к увелечению скорости нелинейной волны деформации.

Использование данных моделей в свою очередь позволит существенно расширить возможности анализа экспериментальных данных по исследованию систем подачи топлива, систем охлаждения для авиакосмической техники, и т.д. динамика которых носит принципиально нелинейный характер.

Ключевые слова: нелинейные волны, вязкая несжимаемая жидкость, цилиндрические вязкоупругие оболочки, окружающая упругая среда

Старовойтов Э. И., Леоненко Д. В.

Исследованы осесимметричные вынужденные колебания упругой круговой трехслойной пластины, скрепленной с упругим основанием, под действием  параболических нагрузок. Для описания кинематики несимметричного по толщине пакета приняты гипотезы ломаной нормали. Упругое основание описывается моделью Винклера. Заполнитель – легкий. Проведен численный анализ решений. Результаты сопоставлены со случаем локальной поверхностной нагрузки прямоугольной формы.

Ключевые слова: трехслойная круговая пластина, упругое основание, колебания, параболические нагрузки

Михайлова Е. Ю., Тарлаковский Д. В., Федотенков Г. В.

Исследуется произвольный этап взаимодействия сферической оболочки типа Тимошенко (ударник) и упругого изотропного полупространства (основание). Получена система разрешающих уравнений. Разработан и реализован численно-аналитический алгоритм ее решения. Приведены результаты расчетов в виде графиков распределений контактного давления, нормальных перемещений, а также зависимости от времени контактного давления и нормальных перемещений в лобовой точке оболочки. Полученные результаты могут быть использованы в аэрокосмической отрасли при расчете случаев жесткой посадки спускаемых аппаратов на грунт.

Ключевые слова: нестационарные контактные задачи, сферическая оболочка типа Тимошенко, упругое полупространство, функция влияния, интегральные уравнения, квадратурные формулы, каноническая регуляризация

Авиационная техника и технология

Никольский А. А.

Введено понятие критерия допустимости, позволяющее с приемлемой точностью удовлетворять гипотезе плоских сечений и находить приближенное решение прямой задачи определения крыльевой зависимости коэффициента подъемной силы от угла атаки по известной нелинейной профильной зависимости. Построен метод решения обратной задачи определения профильной зависимости по известной крыльевой зависимости для доверительного диапазона углов атаки крыла.

Ключевые слова: профиль, крыло, несущая линия

Лам Т. Т.

Рассматривается задача планирования траектории движения самолёта при выполнении пространственного маневра. Для получения траектории с соблюдением заданных граничных условий используются два подхода, основанных на концепциях обратной задачи динамики и представлении траектории в параметризованном виде. В первом случае рассматривается наиболее простая параметризация, обеспечивающая только выполнение граничных условий. Во втором случае параметризация предусматривает дополнительную оптимизацию какого-либо критерия качества, что соответствует некоторой реализации прямого вариационного метода. На конкретных примерах проводится сравнение этих двух подходов.

Ключевые слова: пространственный маневр самолета, планирование траектории, краевая задача, обратная динамика, прямой вариационный метод

Вербицкий А. Б., Сидоренко А. С.

Представлена методика и результаты численного моделирования динамического деформирования конструкции авиационного изделия при среднескоростном соударении с жесткой плоской преградой. При моделировании рассматривается случай соударения авиационного изделия с твердой плоской преградой после аварийного отделения от авиационного носителя на этапах разбега и пробега носителя. Для материала конструкции изделия принята билинейная диаграмма деформирования. Определены расчетные динамические характеристики для реального изделия, характеристики деформирования и разрушения конструкции в процессе соударения. Проведено сопоставление результатов численного моделирования и данных полунатурного эксперимента. Получено соответствие расчетных и экспериментальных значений собственных частот, характеристик процессов ударных ускорений и характера разрушения конструкции.

Ключевые слова: авиационный носитель, авиационное изделие, аварийная ситуация, метод конечного элемента, динамическое состояние, ускорение, удар, преграда, упругопластический материал

Туркин И. К., Кондрашев Г. В.

Рассматривается задача обеспечения аэроупругой устойчивости беспилотного летательного аппарата при проектировании рулевого привода. Для решения задачи была разработана математическая модель электромеханического рулевого привода. Был проведен сравнительный анализ математической модели с исследовательским макетом электромеханического рулевого привода.

Ключевые слова: аэроупругая устойчивость, беспилотный летательный аппарат, электромеханический рулевой привод, эскизное проектирование

Прозоров С. Е., Вербин А. В.

В статье рассмотрены вопросы оценки угрозы и управления риском в авиационной (транспортной) безопасности. Показаны взаимосвязи риска, угрозы и уязвимости объекта защиты, приведены факторы, влияющие на величину риска и степень защиты объекта.

Ключевые слова: авиационная безопасность, риск, управление риском, уязвимость, фактор риска

Трохов Д. А., Туркин И. К.

В данной статье анализируется текущая ситуация с созданием глобальных систем мониторинга морской поверхности с помощью высотных разведывательных беспилотных летательных аппаратов. В статье приведены подходы к рациональному алгоритму формирования облика беспилотного летательного аппарата воздушной разведки на море с учетом весовых и тактических критериев. В статье затрагивается важность показателя разрешения целевой аппаратуры видовой разведки. Даны рекомендации к составу целевой аппаратуры обеспечивающей необходимое разрешение на местности. Проведены результаты оценки эффективности оптического канала типовой целевой нагрузки по критерию вероятности распознавания объекта разведки и бортовой радиолокационной станции по критерию дальности обнаружения.

Ключевые слова: морская разведка, беспилотный летательный аппарат, целевая аппаратура, проектирование, проектные параметры

Космическая техника и технология

Мельников В. М., Матюшенко И. Н., Чернова Н. А., Харлов Б. Н.

Даётся анализ состояния разработок по крупногабаритным космическим конструкциям для различных приложений. На примерах перспективных проектов, выполненных в США, Японии и России, показаны особенности каркасных и бескаркасных конструкций и преимущества центробежных конструкций. Обсуждаются технические аспекты подготовки и проведения планируемого космического эксперимента «Знамя СБ» с центробежной конструкцией солнечной батареи.

Ключевые слова: космическая солнечная электростанция, центробежные волоконные лазеры, солнечная накачка, микроволновое излучение

Аэрокосмическое двигателестроение

Окорокова Н. С., Пушкин К. В., Севрук С. Д., Фармаковская А. А.

Приведены результаты исследований по разработке энергоустановок на основе механически перезаряжаемых воздушно-алюминиевых (ВА) химических источников тока (ХИТ), для которых, учитывая их высокие энергомассовые, экономические и эксплуатационные характеристики, целесообразно создание функционального типоразмерного ряда ЭУ. Для варианта модульного типоразмерного ряда рассмотрены схемы базовых модулей и дана оценка энергомассообмена и потерь энергии в энергоустановках различных схем. Рассчитаны основные характеристики базовых модулей энергоустановок на основе ВА ХИТ.

Ключевые слова: химический источник тока, типоразмерный ряд, энергоустановка, базовый модуль

Новиков И. Н., Абросимова Е. А.

В работе рассматривается математическая модель расчета и проектирования камер сгорания вихревого противоточного типа (КСВП). В основе методики расчета интегральных характеристик положены уравнения, описывающие процессы, происходящие в камере сгорания (КС). Моделью для теоретического исследования осуществления рабочего процесса сжигания топлива взято устройство, выполненное в виде двухступенчатой КС. Данная модель позволяет определить геометрию КСВП и параметры продуктов сгорания на выходе из камеры.

Ключевые слова: машиностроение, воздушно-реактивные двигатели

Формалев В. Ф., Колесник С. А.

В работе приведена комплексная физико-математическая модель, алгоритм и описание программного комплекса по определению теплового состояния блока охлаждаемых ракетных микродвигателей, используемых для управления космическими аппаратами. Изложен метод численно-аналитического решения сопряженных задач теплообмена в гидрогазодинамических каналах и трехмерной нестационарной теплопроводности в многосвязных областях. Предложен метод погружения с использованием метода дробных шагов численного решения сопряженных задач теплообмена и теплопроводности в многосвязных областях с негладкими границами. Разработан и описан программный комплекс по модульному принципу на языке ФОРТРАН. Получены и проанализированы результаты по тепловым потокам в охлаждаемых каналах и газодинамическом сопле, а также трехмерные нестационарные температурные поля.

Ключевые слова: микроракетные двигатели, охлаждаемы каналы, теплогазодинамическое течение, теплопроводность, сопряженный теплообмен, численный метод расщепления, метод погружения, газодинамические параметры, трехмерные нестационарные температурные поля, программный комплекс

Системы управления и навигации

Кишко Д. В.

В статье представлен анализ алгоритмов вторичной обработки сигналов для одного из возможных вариантов построения локальной радионавигационной системы с малыми базами. Исследованы характеристики точности оценки координат летательным аппаратом (ЛА) в рассматриваемой радионавигационной системе для нескольких типов алгоритмов: одномоментного метода наименьших квадратов (МНК), расширенного фильтра Калмана (РФК) и сигма-точечного фильтра Калмана (СТФК). Рассмотрено влияние ухода часов приемника на точность определения координат. Сделаны выводы о качестве работы анализируемых алгоритмов.

Ключевые слова: нелинейная фильтрация, определение координат, локальные радионавигационные системы, UKF, сигма-точеный фильтр Калмана, EKF, расширенный фильтр Калмана

Тин П. Ч.

Решается задача определения весовых коэффициентов параметрического критерия оптимальности в линейной форме, когда известны ограничения в виде линейных равенств и примеры выбора лучших решений прямой задачи линейного программирования найдена процедура определения координат ближайших вершин и формирования матрицы данных без использования строк целевой функции, что определяет основу предложенного обратного симплекс-метода.

Ключевые слова: безопасность полета, линейное программирование, обратная задача параметрической оптимизации

Приборостроение

Кологов А. В., Резник Ю. О., Соловьев В. Н., Ушаков А. Н., Царьков К. А.

Предлагается решение задачи создания отраслевого течеискателя нового поколения. С учетом особенностей отраслевого течеискательного оборудования разработан опытный образец мобильного течеискателя, определен его состав и принцип работы. Приведены пневмосхема течеискателя и характеристики масс-спектрометра, входящего в его состав, а также результаты измерений и расчет функциональной зависимости потока гелия от парциального давления гелия.

Ключевые слова: течеискатель, масс-спектрометрия, вакуумирование

Техническая кибернетика. Информационные технологии. Вычислительная техника

Простов Ю. С., Тюменцев Ю. В.

Предлагается метод, который позволяет при определённых условиях применять неадаптивные нейросетевые модели для решения кусочно-постоянной задачи анализа независимых компонент. В основе метода лежит реализация механизма детектирования изменений в условиях решаемой задачи и автоматизация процесса переобучения нейронной сети непосредственно во время решения задачи. Кратко рассмотрен вопрос целесообразности использования предлагаемого механизма вместо чисто адаптивных нейросетевых моделей. На примере конкретной нейронной сети дано обоснование работоспособности метода и продемонстрированы результаты численного моделирования.

Ключевые слова: нейронные сети, адаптивность, анализ независимых компонент

Радиотехника. Электроника. Телекоммуникационные системы

Ушкар М. Н.

В статье рассматривается концепция автоматизации системного проектирования информационных радиосистем (ИРТС), построенных по модульному принципу. Методология предлагаемой концепции проектирования основана на интеграции различных специализированных САПР в единый маршрут проектирования Основным результатом работы является маршрут автоматизации системного проектирования, основанный на интеграции специализированных САПР, что позволяет широко использовать в проекте модули высокой производственной готовности.

Областью применения полученных результатов являются информационные, радиотехнические, электронные и другие системы, в основе построения которых лежит модульный принцип.

Ключевые слова: автоматизация системного проектирования, информационные радиотехнические системы, модульный принцип построения, сети Петри, модули высокой производственной готовности

Гусейнов А. Б., Низов Д. Е.

В статье дана постановка задачи и структурно-логическая схема анализа проектных решений по снижению заметности воздухозаборных устройств (ВЗУ) на базе комплексного технико-экономического критерия на этапе формирования облика ЛА. Сформирована матрица альтернативных технических решений и их проектных параметров. Изложен методический подход оценки эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) ВЗУ.

Ключевые слова: облик летательного аппарата, турбореактивный двигатель, воздухозаборное устройство, заметность, эффективная поверхность рассеяния

Майоров Д. А., Шемяков А. О.

Вскрыты и описаны факторы, вносящие дополнительные искажения в импульсную характеристику воздушного объекта, формируемую из отраженной пачки с поимпульсной перестройкой несущей частоты. Исследована степень проявления этих факторов в структуре импульсной характеристики в зависимости от положения момента опорного времени и взаимного положения рассеивающих центров между собой в продольном направлении. Оценены величины возникающих искажений импульсных откликов. Выработаны рекомендации по снижению влияния исследованных негативных факторов.

Ключевые слова: частотная характеристика, импульсная характеристика, сигналы с перестройкой частоты, импульсный отклик

Закиров Р. Г.

Проанализированы различные методы поиска неисправностей в бортовом радиоэлектронном оборудовании — метод «время-безотказность», информационный метод, метод дихотомии. В целях повышения эффективности алгоритма поиска места отказа в радиоэлектронной системе предлагается использовать методы оптимизации функций (метод золотого сечения и метод Фибоначчи). Показаны преимущества предложенных методов в построении алгоритмов поиска места отказа в бортовом радиоэлектронном оборудовании.

Ключевые слова: система диагностики, многозвенная система, ряд Фибоначчи, дихотомический метод, оптимизация, алгоритм

Экономика и менеджмент

Захаренко Е. Г.

В статье рассмотрены вопросы оценки и основные методы управления проектными рисками при организации разработки и опытного производства наземных автоматизированных комплексов управления космическими аппаратами на предприятиях ракетно-космической промышленности.

Ключевые слова: наземный автоматизированный комплекс управления космическими аппаратами, проектные риски, страхование

Агеева Н. Г., Ребий Е. Ю.

Целью в работе является формирование модели процесса управленческих изменений в инновационной деятельности по созданию авиатехники, с учетом оценки и выбора инновационных идей, включая систему критериев инновационной привлекательности проектов и критериев выбора потенциальных соисполнителей в научно-инновационной сети, позволяющих ускорить процессы проектирования, сократить временной цикл разработки новой авиатехники, повысить качество проектов.

Модель процесса управленческих изменений инновационной деятельности на ранних этапах цикла создания авиационной продукции основана на системном и координационно-ориентированном подходах с использованием робастного портфельного моделирования (Robust Portfolio Modeling, RPM).

Результатом исследования являются: основные этапы оценки и выбора проектов, управленческие процедуры формирования процесса выбора потенциальных научно-инновационных сетей, инструментарий их реализации, система взаимосвязей между основными этапами цикла создания авиационной продукции.

Ключевые слова: инновации, этапы жизненного цикла, процессы управления, системный подход, робастное портфельное моделирование, научно-инновационные сети, стратегия, предприятия

Чумаков Д. М.

В статье проанализированы современные тенденции развития аддитивных технологий (Additive Manufacturing — AM), применяющихся в аэрокосмической промышленности (АПК) США и Европы. Исследуются исторические аспекты внедрения АМ-технологий в авиационную и ракетно-космическую промышленность (АП и РКП) для изготовления гражданской и военной техники (ГТ и ВТ). Рассматриваются различные методы создания технологий, используемые конструкционные материалы и применение их в производстве. Оцениваются и сравниваются с традиционными способами обработки технологические и экономические показатели произведенной продукции. Даются рекомендации для изучения инновационных технологий в рамках российской промышленности.

Ключевые слова: АМ-технологии, 3D принтер, аэрокосмическая промышленность, авиадвигателестроение, авиационная и космическая техника

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2017

Вход