2016. № 89

Механика

Теоретическая механика

Скоробогатых И. В.

Изучается задача о движении относительно центра масс спутника, состоящего из осесимметричных твёрдой и деформируемой частей, в случае, когда его центр масс обращается по круговой орбите вокруг притягивающего центра. В работе показано, что происходит захват системы в положение устойчивого равновесия, в котором ось симметрии спутника направлена по радиусу—вектору центра масс.

Ключевые слова: притягивающий центр, осесимметричный спутник, линейная теория вязкоупругости, эволюция вращательного движения

Бардин Б. С., Чекина Е. А.

Исследуется задача об устойчивости резонансного вращения динамически симметричного твердого тела относительно его центра масс на эллиптической орбите. Резонансное вращение представляет собой плоское движение, при котором за время, равное двум периодам обращения центра масс по орбите, твердое тело совершает в абсолютном пространстве три оборота вокруг своей экваториальной оси инерции, направленной по нормали к плоскости орбиты. В работах [3,4,5] был проведен строгий анализ устойчивости данного резонансного вращения с учетом плоских возмущений. В работе [6] для спутника с неравными моментами инерции исследовалась устойчивость резонансного вращения с учетом как плоских, так и пространственных возмущений.

В данной работе решается неисследованная ранее задача об устойчивости резонансного вращения для динамически симметричного спутника, при этом учитываются как плоские, так и пространственные возмущения. Анализируя линеаризованные уравнения возмущенного движения, была найдена область значений эксцентриситета, где резонансное вращение неустойчиво. За границей этой области был проведен нелинейный анализ и найдены области устойчивости для большинства начальных условий, а также область формальной устойчивости.

Ключевые слова: Гамильтонова система, симплектическое отображение, нормальная форма, параметрический резонанс, спутник, устойчивость

Механика деформируемого твердого тела

Ершова А. Ю., Мартиросов М. И.

Композиционные конструкции внедряются в аэрокосмическую промышленность очень высокими темпами, начиная от небольших второстепенных деталей и заканчивая самыми важными системами. Эта тенденция связана в первую очередь с возможностями, которые открывает использование новых материалов, применение которых в аэрокосмической промышленности невозможно без значительного объема научно-исследовательских работ по изучению механических свойств этих материалов. В статье представлено экспериментальное изучение механических свойств нового вида зернистых композитов — литьевого искусственного камня (ЛИК), а именно, выбор оборудования для проведения эксперимента, разработка методики и проведение экспериментов по определению механических характеристик данного материала. Разработана методика определения параметров определяющих соотношений, принятых для описания установленной зависимости упругих характеристик от вида напряженного состояния.

В настоящее время данный материал используется в авиации и космонавтике, как легкий и нерадиоактивный отделочный материал.

Ключевые слова: экспериментальные исследования, упругие характеристики материала, полимерные композиционные материалы, зернистые композиты, литьевой искусственный камень

Механика жидкости, газа и плазмы

Никитин П. В., Тушавина О. В.

В работе проводится анализ уравнения баланса энергии в зоне взаимодействия высокоскоростного гетерогенного потока с твёрдой поверхностью. Задача решается аналитически и ставит своей целью раскрыть физическую сущность рода энергий, реализованных при взаимодействии сверхзвукового гетерогенного потока с плоской преградой. Необходимость решения такой задачи связана с изучением механизма удара «К-фазы» при формировании разнофункциональных покрытий на поверхностях конструкций высокоскоростными низкотемпературными гетерогенными потоками. При формировании качественных покрытий на поверхностях конструкций определяющую роль играет как температура частицы, так и температура поверхности в зоне удара. В этой связи одной из задач настоящей работы является определение уровней указанных температур.

Ключевые слова: гетерогенный поток, механизм удара, разнофункциональные покрытия, качественные покрытия

Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

Шакиртов М. М.

Рассматривается связь коэффициента асимметрии внешней нагрузки, действующей на конструкцию и характеристики цикла, которым нагружен материал образца в области, примыкающей к вершине трещиновидного дефекта. Численно исследовано нагружение пластины с таким дефектом знакопостоянным циклом с различными коэффициентами асимметрии. Показано, что, независимо от значения коэффициента асимметрии внешней нагрузки, в окрестности вершины трещиновидного дефекта реализуется симметричный цикл нагружения с нарастающей от цикла к циклу амплитудой. Скорость нарастания амплитуды тем меньше, чем ближе значение коэффициента асимметрии внешней нагрузки к единице.

Ключевые слова: трещиновидный дефект, циклическое нагружение, коэффициент асимметрии, пластическая зона, концентрации напряжений

Авиационная и ракетно-космическая техника

Аэродинамика и процессы теплообмена летательных аппаратов

Попов С. А., Гондаренко Ю. А.

В статье рассмотрены особенности создания математической модели влияния состояния отрывно-вихревого обтекания на аэродинамические характеристики самолета с внешними подвесками. В качестве объекта исследования выбран процесс обтекания воздушным потоком маневренного самолета в предельной по углу атаки области режимов полета. Показано влияние внешних подвесок на состояние отрывно-вихревого обтекания и аэродинамические характеристики самолета.

Ключевые слова: аэродинамические характеристики, отрывно-вихревое обтекание, математическая модель, внешние подвески

Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов

Арутюнов А. Г., Дыдышко Д. В., Кузнецов К. В.

В статье представлен краткий анализ истории возникновения и развития транспортных самолетов, описаны самолеты, которые можно считать наиболее характерными представителями машин данного класса. Приведены и проанализированы статистические данные по некоторым характеристикам транспортных самолетов, описаны основные отличительные черты транспортных самолетов, приведена их классификация.

Ключевые слова: транспортный самолет, грузовая рампа, десантирование грузов, грузовая кабина, уникальный негабаритный груз, генеральный груз, рамповый грузовой самолет, специальный транспортный самолет

Платонов И. М., Быков Л. В.

В данной работе представлено исследование влияния качества сеточной модели на точность определения местоположения ламинарно-турбулентного перехода в пограничном слое на стреловидном крыле NFL(2)-0415.

В процессе исследования определялось расстояние от передней кромки крыла вдоль хорды до места перемены значения параметра перемежаемости от 0 до 1 в зависимости от значения локального числа Рейнольдса .

Ключевые слова: стреловидное скользящее крыло, сеточная модель, игрек-плюс, ламинарно-турбулентный переход, перемежаемость

Вершков В. А., Крицкий Б. С., Махнев М. С., Миргазов Р. М., Требунских Т. В.

В работе описаны результаты численного моделирования внешней аэродинамики несущего винта вертолета. Полученные результаты сравнены с экспериментальными данными. Продемонстрировано удовлетворительное соответствие между результатами, полученными различными численными методами, и экспериментальными данными. Расчеты проводились в CFD (Computational Fluid Dynamics) программах FloEFD [1], которые решают осредненные по Рейнольдсу уравнения Навье-Стокса, и в программе RC-VTOL, основанной на нелинейной вихревой теории [2-7]. Полученные результаты были также сравнены с результатами численного моделирования, полученными в программе ANSYS Fluent [8] (Лицензия ЦАГИ № 501024).

Ключевые слова: несущий винт, аэродинамические характеристики, численное моделирование, CFD программы

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

Авдеев А. В., Метельников А. А.

Лазерные бортовые энергетические установки (ЛБЭУ) рассматриваются для решения задачи борьбы с фрагментами космического мусора (ФКМ) [1, 2, 3]. В работе проведен анализ требований, предъявляемых к ЛБЭУ, решающим подобные задачи. Предметом исследования является система ЛБЭУ — космический аппарат (КА) — ФКМ (объект воздействия). Объектом исследования являются тактико-технические характеристики (ТТХ) основных подсистем ЛБЭУ для борьбы с ФКМ. Целью работы является определение основных ТТХ ЛБЭУ для решения задачи борьбы с ФКМ.

Ключевые слова: космический мусор, бортовая лазерная силовая установка, DF-лазер

Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов

Матюшин М. М., Луценко Ю. С., Гершман К. Э.

В статье рассмотрены вопросы построения системы управления полетом космических аппаратов и группировок космических аппаратов. Главное внимание уделено вопросам качественного анализа органов управления полетом космическими группировками и синтеза их оптимальной структуры. Приведены возможные варианты структуры системы управления полетом космическими группировками, а также оптимальная структура органа управления полетом.

Ключевые слова: система управления, орган управления полетом космического аппарата и космической группировки, структура системы расчета параметров управления полетом, центр управления полетом, средства управления полетом

Баркова М. Е.

Рассмотрена методика выбора орбиты космического сегмента (КС) солнечной космической электростанции (СКЭС). Приведена модифицированная математическая модель движения (ММД) космического сегмента СКЭС, с учетом возмущающих факторов, в том числе связанных с трансляцией энергии. На основе полученных значений возмущающих факторов ММД КС СКЭС, сделана оценка точности ММД СКЭС.

Ключевые слова: солнечная космическая электростанции, космический сегмент солнечной космической электростанции, орбита космического сегмента солнечной космической электростанции, космический аппарат

Верещиков Д. В., Кузнецов А. Д.

Представлены результаты разработки способа адаптивного управления военно-транспортным самолётом (ВТС) при беспарашютном десантировании моногруза. Данный способ обеспечивает компенсацию возмущающего момента, вызванного изменением положения моногруза в грузовой кабине, что облегчает лётчику выдерживание заданной траектории полёта при десантировании. Реализация способа базируется на текущей идентификации аэродинамических характеристик ВТС рекуррентным методом наименьших квадратов.

Ключевые слова: адаптивный способ управления, десантирование моногруза, идентификация, рекуррентный метод наименьших квадратов

Евдокименков В. Н., Ким Р. В., Якименко В. А.

В статье рассмотрены методы оперативного контроля и послеполетного анализа действий летчика, в основе которых лежит использование индивидуально- адаптированной нейросетевой модели его деятельности, отражающей особенности управляющих реакций при выполнении типовых полетных режимов. Такие модели позволяют осуществлять прогноз точности приведения самолета в терминальную точку траектории на основе текущего вектора состояния. Структура и параметры нейросетевых моделей определяются на основе обработки данных предыдущих полетов, выполненных конкретным летчиком на конкретном самолете, и непрерывно уточняются по мере поступления новых данных. Приведены результаты апробации разработанных алгоритмов на примере обработки результатов выполнения посадки на аппаратно-программном симуляторе самолета МиГ-АТ.

Ключевые слова: модель летчика, контроль деятельности летчика, система поддержки действий летчика, нейронная сеть, многослойный персептрон

Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы

Приборы навигации

Вавилова Н. Б., Парусников Н. А., Субханкулова Г. А.

Рассматривается задача навигации автономного подводного аппарата (АПА). В качестве датчиков дополнительной навигационной информации используются гидроакустический датчик дальности до наводного маяка с известными координатами, лаг и глубиномер. Особенность работы в том, что, в отличие от традиционных методов навигации АПА, предполагается использование бескарданной инерциальной навигационной системы (БИНС) среднего класса точности. Задача навигации решается как задача коррекции БИНС при помощи внешней информации. Исследуются принципиальные возможности такого решения на основе ковариационного анализа с привлечением реальных данных.

Ключевые слова: бескарданная инерциальная навигационная система, инструментальные погрешности, фильтр Калмана

Тарыгин И. Е., Козлов А. В.

Рассматривается модификация разработанной ранее методики калибровки инерциальных измерительных блоков в сборе на одностепенных калибровочных стендах с горизонтальной осью вращения предусматривающая определение коэффициентов зависимости от производной температуры по времени одновременно другими параметрами модели погрешностей измерений инерциальных датчиков. Классические методы оценки параметров температурной зависимости подразумевают проведение отдельных экспериментов при постоянной температуре. Предлагаемая методика подразумевает оценку коэффициентов температурной зависимости одновременно с остальными параметрами модели погрешностей измерений инерциальных датчиков в эксперименте с изменяющейся температурой. При помощи ковариационного анализа исследована наблюдаемость новых коэффициентов в двух режимах калибровочного эксперимента: саморазогрев системы и управляемое изменение температуры в термокамере.

Ключевые слова: бескарданная инерциальная навигационная система, калибровка, температурные зависимости, инструментальные погрешности, фильтр Калмана, волоконно-оптический гироскоп

Матасов А. И., Тихомиров В. В.

В данной работе рассматривается одна из базовых задач калибровки бесплатформенных инерциальных навигационных систем — эксперимент с разворотом системы вокруг вертикальной оси. Целью калибровки в этой задаче является построение оценок для аддитивных постоянных составляющих погрешностей блока акселерометров и датчиков угловой скорости, которые при таком эксперименте оцениваются с необходимой точностью. Предлагается исследовать задачу калибровки в едином контуре, включающем разворот в активный участок эксперимента. Представлена формализация задачи и описаны результаты моделирования.

Ключевые слова: бесплатформенная инерциальная навигационная система, инструментальные погрешности, приборный трехгранник, выставка, фильтр Калмана

Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

Рыбин Ю. М., Агеев И. М., Бубнова М. Д., Шишкин Г. Г.

Экспериментально обнаружены долгопериодные флуктуации удельной электропроводности дистиллированной воды в условиях медленных изменений температуры. Показано, что эти флуктуации являются причиной вариаций значений температурного коэффициента проводимости воды в кондуктометрических водных преобразователях первичной информации.

Ключевые слова: кондуктометрические ячейки, водные датчики, температурный коэффициент электропроводности, долговременные флуктуации проводимости воды

Технология приборостроения

Степанова М. А.

При конструировании электронной аппаратуры в авионике большое внимание уделяется проблеме надежности соединений. Непаяные соединения появились как альтернатива паяным соединениям, вследствие невозможности применения пайки в некоторых случаях, а также из-за проблем, вызванных применением припоя. В статье рассмотрены соединения, выполняемые запрессовкой, которые нашли широкое применение в авионике. Описаны преимущества данного типа соединений, основы образования контакта. Дано описание эксперимента на воздействие температуры пайки на прессовое соединение.

Ключевые слова: непаяные соединения, печатные платы, авионика, соединения запрессовкой

Информационно-измерительные и управляющие системы

Кокуев А. А., Макаров К. В., Тимошенко А. В.

В статье проводится обоснование необходимости учета слепой зоны бортовых метеонавигационных радиолокационных станций в математической модели обнаружения зон конвективной облачности при осуществлении информационного обеспечения метеорологического мониторинга. Проводится анализ модели радиолокационной станции, выделяется критерий качества поиска — ширина зоны обнаружения одного летательного аппарата. Необходимость учета слепой зоны подтверждается численным моделированием.

Ключевые слова: информационное обеспечение, метеорологический мониторинг, бортовая метеонавигационная радиолокационная станция, слепая зона, зоны конвективной облачности

Радиотехника и связь

Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

Газизов Р. Р., Заболоцкий А. М., Белоусов А. О., Газизов Т. Т.

Показана актуальность исследования локализации максимумов сигнала вдоль многопроводных линий передачи печатных плат. Вычислены параметры шины печатной платы радиоприемного устройства системы автономной навигации. Выявлены и локализованы максимумы напряжения, превышающие амплитуду сигнала на входе в 1,2 и 2,7 раза, при изменении граничных условий и источников воздействия.

Ключевые слова: моделирование, печатная плата, локализация максимумов сигнала, электромагнитная совместимость, система автономной навигации

Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Клебанова И. В.

В статье дается описание функциональных возможностей автоматизированных систем управления горнотранспортными комплексами (АСУ ГТК) и приводятся основные требования к выбору беспроводных систем радиосвязи для обеспечения их эффективного функционирования в условиях горнодобывающего предприятий. На примере реализованных на практике проектов построения беспроводных сетей радиосвязи выявляются основные преимущества и недостатки современных систем широкополосной радиосвязи и оптимальные структура и состав беспроводной сети для надежной работы АСУ ГТК при добыче полезных ископаемых открытым способом.

Ключевые слова: системы широкополосной радиосвязи, мобильные объекты, ГЛОНАСС/GPS, автоматизированные системы управления, горнотранспортный комплекс, автоматизированные системы управления горнотранспортными комплексами, диспетчерский центр, точка доступа, MESH, карьер, открытые горные работы

Радиолокация и радионавигация

Матвеев А. М., Новиков С. В.

В статье представлен пример успешной кооперации Вузовской науки и предприятий реального сектора экономики, а именно разработки Московским авиационным институтом малогабаритной бортовой радиоэлектронной системы.

Указаны основные тактико-технические характеристики, исследована область применения данного изделия и намечены направления модернизации.

В результате в кротчайшие сроки для такого вида разработок, получен научно-технический задел и созданы прорывные технологии в области радиолокации.

Ключевые слова: высокотехнологическое производство, научно-технический проект, радиолокационная станция, инновация, предприятие радиоэлектронной промышленности

Агапов О. А.

В рамках адаптивного байесовского подхода проведен синтез алгоритма обнаружения полезного сигнала известного вида на фоне мощных гауссовских помеховых сигналов с известной межканальной корреляционной матрицей в многоканальных радиолокационных системах, работающих в полном поляризационном базисе. Произведен анализ эффективности алгоритма. Показано, что алгоритм позволяет обнаруживать сигналы на фоне помех, приходящих с того же направления, что и полезный сигнал.

Ключевые слова: полный поляризационный прием, полное поляризационное излучение, адаптивный байесовский подход, байесовский подход, помеха, корреляционная матрица, поляризация

Калашников В. Б.

В статье представлены результаты сравнения классических процедур обнаружения (оптимальных и квазиоптимальных) с процедурами обнаружения, учитывающими такой фактор неопределенности в принимаемых поляризационных каналах, как поляризационная матрица рассеяния (ПМР) объекта. Такие процедуры, рассматривающие ПМР как фактор неопределенности, были получены в работах [1] и [2]. В качестве моделей типичных объектов наблюдения рассматриваются конус и цилиндр, находящиеся в различных ракурсах. Для рассматриваемых процедур обнаружения вычисляются характеристики обнаружения, подлежащие сравнению. Оценка характеристик обнаружения выполняется с помощью метода Монте-Карло. На основе полученных результатов делается вывод об эффективности процедур обнаружения учитывающих априори неизвестную ПМР в сравнении с классическими процедурами обнаружения.

Ключевые слова: полный поляризационный анализ, поляризационная матрица рассеяния, оптимальное обнаружение, характеристики обнаружения, метод Монте-Карло, моделирование

Бородавкин Л. В., Бондаренко А. П.

Описан вывод уточненной формулы зависимости разностной частоты от дальности и радиальной скорости для корреляционно-фильтровой обработки сигнала с линейной частотной модуляцией. Уточненная формула обеспечивает привязку ко времени излучения сигнала и учет смещения цели за время облучения. Получено полное уравнение и проведена численная оценка слагаемых для параметров сигналов радиолокационных станций дальнего обнаружения. Рассмотрены практические свойства полученного уравнения. Предложен подход получения производных преобразований.

Ключевые слова: сигнал с линейной частотной модуляцией, эффект Доплера, допплеровская дисперсия

Информатика, вычислительная техника и управление

Системный анализ, управление и обработка информации

Немыченков Г. И.

Рассматривается задача синтеза оптимальных дискретных систем автоматного типа, описываемых рекуррентными включениями, которые служат математической моделью устройств управления в форме автомата с памятью. Она обобщает классическую задачу оптимального управления дискретными системами. Разработано программно-алгоритмическое обеспечение синтеза одномерных и двумерных систем автоматного типа. Анализ работы алгоритма проведен путем его применения для решения академических примеров, для которых известно аналитическое решение.

Ключевые слова: дискретная система, оптимальное управление, алгоритм синтеза оптимального управления

Заковряшин А. И., Кошелькова Л. В.

По результатам прогнозирования оценивается максимально допустимое время применения объекта по назначению, расчеты выполнены по выборкам малого объема, однотипные объекты ранжируются по остаточному запасу работоспособности.

Ключевые слова: допустимое время применения объекта по назначению, индивидуальное прогнозирование параметров по малой выборке, остаточный запас работоспособности, количественные оценки технических состояний

Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Бусурин В. И., Коробков В. В., Казарьян А. В., Пашков С. П., Наинг Т. Л.

Рассмотрено влияние дестабилизирующих факторов на характеристики четырехлучевого воспринимающего элемента и преобразователя ускорения на основе оптического туннельного эффекта; проведен анализ погрешностей такого преобразователя ускорения, показывающий возможность построения малогабаритного термостабильного устройства для систем управления и коррекции волновых гироскопов.

Ключевые слова: преобразователь, ускорения, четырехлучевой элемент, туннелирование, призма, температура, отражательная способность, поперечное ускорение, воздушное демпфирование

Вычислительные машины, комплексы и компьютерные сети

Брехов О. М., Балян А. В.

Широкое применение вычислительных сетей во всех сферах человеческой деятельности, в том числе в сферах, связанных с риском для жизни, таких как авиация, космонавтика и т.д., повышает необходимость обеспечения надежности и отказоустойчивости этих систем. И так как ошибок в функционировании столь сложных и распределенных систем избежать невозможно, следовательно, задача исследования их поведения под воздействием сбоев и отказов является актуальной.

В статье представлен метод многоуровневого внедрения неисправностей для анализа функционирования вычислительных сетей под воздействием сбоев и отказов. По сравнению с существующими методами анализа функционирования вычислительных сетей, где неисправности внедряются на определенном уровне сетевой модели, в данной работе предлагается внедрять сбои и отказы на всех уровнях модели и анализировать функционирование системы под их воздействием.

Ключевые слова: вычислительные сети, внедрение неисправностей, отказоустойчивость

Белкин В. Д.

Работа посвящена изучению принципов организации и функционирования беспроводной сенсорной сети (БСС) и созданию инструментария для её реализации. Для достижения цели ставятся задачи по созданию и настройке необходимого программного обеспечения для работы с семейством микропроцессоров MSP430 и разработке инструментария для работы с узлом EVB8871. Отдельная часть работы посвящена разработке стека протоколов для организации сети. В качестве примера применения результатов рассматривается проект разворачивания БСС на планетах и спутниках в целях мониторинга сейсмической активности небесных тел.

Ключевые слова: беспроводные сенсорные сети, сенсоры, датчики, радиопередача, встроенное программирование

Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Волков В. А., Кудрявцева И. А.

В статье рассмотрено численное решение задачи оценивания вектора состояния по результатам косвенных наблюдений на основе алгоритмов фильтра частиц двух типов: с использованием и без использования процедуры повторной выборки. К первой группе алгоритмов следует отнести Бутстреп фильтр частиц с остаточной повторной выборкой и Бутстреп фильтр частиц с улучшенной повторной выборкой. Вторая группа включает сигма-точечный фильтр частиц и Монте-Карло фильтр частиц. Приведены подробные алгоритмы моделирования. С использованием данных алгоритмов сформирован комплекс программ, позволяющий производить сравнительный анализ результатов моделирования для приведенных алгоритмов фильтрации. Проведены серии численных расчетов для различных модельных примеров. Получены и проанализированы результаты моделирования.

Ключевые слова: нелинейная фильтрация, фильтры частиц, бутстреп фильтр частиц с улучшенной выборкой, Unscented-преобразование, сигма-точечный фильтр частиц, Монте-Карло фильтр частиц

Морозов А. Ю., Ревизников Д. Л.

В статье рассматриваются вопросы численного решения систем ОДУ с интервальными начальными условиями. Описаны существующие интервальные методы, основанные на рядах Тейлора:- метод Мура, метод параллелепипедов и QR-метод Лонера. Предложены и апробированы подходы (модификации), улучшающие эффективность интервальных методов, основанных на рядах Тейлора.

Ключевые слова: интервальные методы рядов Тейлора, метод Мура, метод параллелепипедов, QR-метод Лонера, эффект обертывания (Мура), модель Лотки-Вольтерры, интервальные системы ОДУ

Кондрашин М. А., Арсенов О. Ю., Козлов И. В.

Рассматриваются подходы к разработке сложных распределенных систем моделирования для проведения вычислительных экспериментов с использованием современных методов и средств виртуализации и организации облачных вычислений. Приводится описание создаваемого во ФГУП ЦНИИмаш комплекса имитационного моделирования, где применяется данная технология.

Ключевые слова: имитационное моделирование, распределенная система, виртуализация, облачные вычисления

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2017

Вход