2016. Т. . № 91

Механика

Механика деформируемого твердого тела

Денисов С. Л., Медведский А. Л.

В работе предложен гибридный численно-аналитический метод расчёта отклика и долговечности авиационных конструкций типа изотропных металлических пластин, подвергающихся широкополосному акустическому воздействию при различных видах пространственного распределения акустического поля по поверхности пластины. Рассматриваются следующие модели пространственного распределения акустического поля: полностью коррелированное поле, поле с конечными масштабами корреляции, дельта-коррелированное поле и диффузное поле. Проводится сравнение среднеквадратичных напряжений и долговечности, вычисленных с помощью гибридного метода, с точным решением, полученным для свободно-опёртой по периметру пластины. Сравнение результатов вычислений демонстрируют высокую степень согласования расчётов, однако проявляют существенную зависимость от пространственной структуры акустического поля, формы частотного акустического спектра и числа учитываемых форм колебаний.

Ключевые слова: пространственная корреляционная функция, взаимная корреляционная функция, изотропные пластины, акустическая прочность, акустическая долговечность

Хохлов А. В.

Исследуются возможности подключения к линейному определяющему соотношению вязкоупругости критериев разрушения для описания разрушения при ползучести и длительной прочности. Выведены уравнения теоретических кривых длительной прочности, порождённых соотношением с произвольной функцией ползучести в сочетании с деформационным критерием разрушения, а также — с двумя семействами интегральных критериев, учитывающими историю деформирования. Каждое из двух построенных семейств непрерывно и монотонно зависит от вещественного параметра и включает деформационный критерий как предельный случай; критерии первого семейства всегда дают большее время разрушения, чем деформационный, критерии второго семейства — меньшее, а различие можно сделать как сколь угодно малым, так и большим (параметр регулирует глубину памяти и даёт дополнительную возможность настройки на данные испытаний). Аналитически изучены общие свойства теоретических кривых длительной прочности, порождённых этими критериями разрушения, и их зависимость от функции ползучести и параметра критериев, показано, что они адекватно отражают типичные качественные свойства экспериментальных кривых вязкоупругопластичных материалов.

Ключевые слова: вязкоупругопластичность, ползучесть, критерии разрушения, средняя скорость ползучести, время разрушения, кривые длительной прочности

Механика жидкости, газа и плазмы

Гидаспов В. Ю.

Приводятся результаты численных исследований воспламенения и детонации горючей смеси дисперсных частиц бора с воздухом. Разработана упрощенная физико-математическая модель процесса. Дисперсные частицы считаются двухкомпонентными и состоящими из бора и оксида бора, учитываются процессы плавления и испарения материала, а также поверхностная реакция образования оксида бора. Несущий газ является многокомпонентным, находящимся в состоянии термодинамического равновесия, при этом учитывается наличие в продуктах сгорания мелкодисперсных частиц бора, оксида бора и нитрида бора. Расчетным путем определены структура и минимальная скорость распространения стационарной детонационной волны и максимальная скорость потока при стационарном горении. Показано, что вычисленные в волнах параметры асимптотически стремятся к своим равновесным значениям.

Ключевые слова: численное моделирование, металлизированные топлива, химические реакции, фазовые переходы, горение, детонации

Скороход Е. П.

Физико-химическая радиационная плазмодинамика стремительно развивающая область науки, находящая применение при решении задач двигателестроения ракетно-космической отрасли. При проведении математического моделирования процессов в установках и устройствах, где «рабочим телом» является плазма, необходимы справочные данные констант различных плазмохимических реакций. В кулоновском приближении рассчитаны фотоионизации возбужденных состояний атома Хе сечения.

Ключевые слова: плазма ксенона, сечения фотоионизации Хе, метод квантового дефекта

Ларина Е. В., Крюков И. А., Иванов И. Э.

Работа посвящена численному моделированию с использованием моделей турбулентности, включающих дифференциальное уравнение для турбулентной вязкости. Проведены верификационные расчеты для автомодельных течений в дозвуковой струе и пограничном слое. Получено хорошее согласие с экспериментом (для струи) и аналитическими решениями (для пограничного слоя). Проведено численное моделирование сверхзвуковых струйных течений в нерасчетных случаях и сравнение с экспериментальными данными для различных моделей турбулентности. Использовались k-ε-μt, k-ε-μt(Λ), νt-92 и Spalart‑Allamaras модели турбулентности.

Ключевые слова: трехпараметрическая модель турбулентности, сверхзвуковая осесимметричная недорасширенная и перерасширенная струя, пограничный слой

Авиационная и ракетно-космическая техника

Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов

Шевцов С. Н., Сибирский В. В., Чигринец Е. Г.

Разработано математическое обеспечение для построения эмпирических моделей зависимости показателей качества крепежных отверстий в лонжероне лопасти несущего винта вертолета Ми-28 от режимов обработки с использованием методологии численной идентификации параметров регрессионных уравнений первого порядка. Выполнено построение, обучение и проверка адекватности группы нейронных сетей для прогнозирования качества отверстий в армированном стеклопластике, и проведено сопоставление результатов прогноза полученных сетей и соответствующих линейных моделей.

Ключевые слова: сверление армированного стеклопластика, расслоения, искусственные нейронные сети, метод сопряженных градиентов

Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов

Макаров И. К.

Представлены результаты оценки достоверности расчета в программе ANSYS параметров напряженно-деформированного состояния упругой консоли крыла самолета с подкрыльевым авиационным средством поражения с учетом интерференции между ними при сверхзвуковых скоростях полета. Оценка выполнена путем сопоставления результатов расчета с данными летного эксперимента.

Ключевые слова: сверхзвуковой полет, аэродинамическая интерференция, напряженно-деформированное состояние, упругое крыло, расчетный комплекс ANSYS, достоверность

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

Исаев А. И., Майрович Ю. И., Сафарбаков А. М., Ходацкий С. А.

Известно множество проектов пульсирующих воздушно реактивных двигателей (ПуВРД) реализующих при своей работе цикл Гемфри [1]. В основном все проекты направлены на обоснование конструкции импульсной камеры сгорания. При проектировании ПуВРД не уделено должного внимания процессу образования топливовоздушной смеси (ТВС), хотя этот процесс определяет полноту сгорания, а как следствие и количество вредных выбросов, к которым в последнее время предъявляются всё более жесткие требования [2]. В процессе организации топливовоздушной смеси необходимо создать объемную циркуляционную зону, чтобы распространить её на весь объем камеры сгорания. Существующие способы организации циркуляционных зон не обеспечивают их большой объем. При проектировании импульсной камеры сгорания необходимо управлять течением в её проточной части таким образом, чтобы достичь как можно большего объема циркуляционных зон.

В работе решается научная задача по обеспечению процесса смесеобразования в импульсной камере сгорания.

Основной целью работы является организация процесса импульсного горения ТВС.

Научная новизна работы заключается:

– в обосновании конструкции импульсной камеры сгорания;

– в разработке технологического процесса организации топливно-воздушной смеси в проточной камере сгорания с импульсной подачей топлива и ее горения;

– в разработке методики расчета параметров газовой среды в процессе импульсного горения ТВС в импульсной камере сгорания.

Ключевые слова: завихритель, импульсная камера сгорания, фронтовое устройство, топливовоздушная смесь, циркуляционные зоны

Кровяков В. Б., Романов А. А., Коротеев А. Ю., Ялпаев А. А.

В работе представлены проблемы и направления совершенствования технологических процессов очистки рабочих полостей жидкостных систем и агрегатов воздушных судов, разработанная высокоэффективная технология гидроимпульсной очистки. Дан анализ применяемых и перспективных методов и средств контроля уровня загрязненности рабочих полостей, определены направления повышения объективности контроля и предложены пути их решения.

Ключевые слова: промышленная чистота, очистка, промывка, жидкостная система, агрегат, рабочая полость, контроль

Болховитин М. С., Боровиков Д. А., Ионов А. В., Селиверстов С. Д.

В работе представлены результаты разработки малоразмерных газотурбинных двигателей. Основной акцент сделан на созданный экспериментальный стенд для двигателей такого класса. Приведена общая схема стенда, гидравлическая и электрическая схемы, подробно описаны системы стенда. Приведены данные, полученные при запусках двигателей.

Ключевые слова: малоразмерный газотурбинный двигатель, центробежный компрессор, экспериментальный стенд

Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов

Мулин П. В., Березуев А. В.

Рассматривается способ формирования сигнала на мнемоническом индикаторе для режима ручного управления тягой корабельного самолета при заходе на посадку. В его основе — комплексирование сигналов отклонения скорости полета, отклонения угла атаки и нормальной составляющей перегрузки без запаздывания в тракте управления, позволяющее скорректировать динамические характеристики контура управления тягой по углу атаки, сделать их аналогичными управлению по отклонению скорости полета и за счет этого упростить летчику задачу удержания самолета в допустимой зоне изменения угла атаки в условиях действия ветровых возмущений.

Ключевые слова: управление тягой, угол атаки, мнемонический индикатор, корабельный самолет

Инновационные технологии в аэрокосмической деятельности

Пчельникова-Гротова О. Н., Мин М. Т.

Проведен расчет гарантированного среднемесячного прихода солнечной радиации на территории Мьянмы. Исследовано влияние угла наклона приемника солнечной радиации на приход солнечного излучения и выбран оптимальный угол наклона приемника.

Ключевые слова: возобновляемые источники энергии, солнечная радиация, фотоэлектрическая установка

Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы

Приборы навигации

Тювин А. В., Афонин А. А., Сулаков А. С.

Рассматриваются вариант бесплатформенного спутниково-инерциального навигационно-гравиметрического комплекса, избыточная структура его датчиков первичной информации и усовершенствованные функциональные алгоритмы работы, обеспечивающие возможность достижения достаточной точности векторных гравиметрических измерений, определения параметров ориентации и навигации. Цель достигается путем применения функционально-избыточных блоков инерциальных датчиков, а также с помощью оценивания и коррекции погрешностей инерциальной и спутниковой составляющих комплексной системы непосредственно в процессе гравиметрической съемки.

Ключевые слова: бесплатформенный гравиинерциальный комплекс, функционально-избыточный блок, оптимальное оценивание, векторные гравиметрические измерения, функциональный алгоритм

Антонов Д. А., Жарков М. В., Кузнецов И. М., Лунев Е. М., Пронькин А. Н.

В статье предложен вариант комплексирования инерциальной навигационной системы (ИНС) и системы определения параметров ориентации и навигации на базе фотограмметрической обработки изображения искусственных наземных ориентиров (ФС) для использования на этапе посадки беспилотного летательного аппарата (БПЛА). Представлены математические модели погрешностей ИНС и фотограмметрической системы, необходимые комплексной обработки информации. Приводятся результаты имитационного моделирования для анализа работоспособности и основных характеристик предложенных технических решений.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, инерциальная навигационная система, фотограмметрия, комплексная обработка информации, система посадки

Информационно-измерительные и управляющие системы

Лебедев Г. Н., Михайлин Д. А., Румакина А. В.

Рассмотрена задача идентификации неизмеряемых параметров полета, к которым относятся ветровые возмущения и масса оставшегося топлива, что оказывается необходимой информацией для контроля безопасности и управления полетом. Предложена многоступенчатая процедура оценивания, согласно которой на начальных ступенях оценивания используются менее точные, но более простые устройства, а более сложные элементы подключаются по мере необходимости.

Сформирован скомплексированный двухступенчатый идентификатор бокового ветра, состоящий из блока оценки порыва ветра, блока оценки его установившегося значения и блока логического переключения с одной оценки на другую, при использовании апериодической фильтрации в первом случае и модифицированного фильтра Калмана во втором.

Наиболее точный способ косвенной оценки установившегося состояния ветра обеспечивается с помощью идентификатора, использующего операцию прогноза оптимального фильтра Калмана. В целях исключения переменных коэффициентов идентификатора и обеспечения разгрузки бортового вычислителя предложено «заморозить» наиболее значимые для оценивания коэффициенты матрицы поправок оптимального фильтра Калмана, а остальные коэффициенты обнулить.

Согласно предложенному принципу многоступенчатой идентификации на каждой ступени используется разный состав датчиков — для ситуации начала действия ветра более полезными являются данные спутниковой навигации, а группа бортовых датчиков — акселерометры, датчик воздушной скорости, быстрее других реагирующих на изменение ветра, а для установившегося значения — другие, контролирующие реакцию самого летательного аппарата на действия в основном постоянной составляющей ветра.

Ключевые слова: многоступенчатая идентификация, комплексирование сигналов, параметры полета, оценка ветровых возмущений

Елисеев В. Д., Евдокимчик Е. А., Котельникова А. В., Чемоданов В. Б.

Рассматривается оригинальный способ формирования астатических систем управления динамическими объектами с неопределенными параметрами на основе специального класса робастных систем, называемых модально-инвариантными. Приведен пример синтеза астатической системы и показана возможность уменьшения ее чувствительности к неопределенности параметров объекта.

Ключевые слова: астатическое управление, модально-инвариантные системы

Радиотехника и связь

Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

Тихомиров А. В., Омельянчук Е. В., Семенова А. Ю.

В статье рассмотрена возможность повышения частотной избирательности фильтров нижних частот без ухудшения линейности фазовой характеристики. Фильтры с аппроксимацией группового времени замедления имеют худшую избирательность, чем фильтры с аппроксимацией амплитудно-частотной характеристики, что приводит к необходимости использования дополнительных фильтров нижних частот, ухудшающих равномерность группового времени замедления в полосе пропускания фильтра. Предложено решение, заключающееся в комбинации фильтра нижних частот с линейной фазовой характеристикой с режекторными звеньями, нули которых располагаются вне полосы пропускания. На примере фильтра Бесселя пятого порядка при использовании его для фильтрации компонент спектра импульсных сигналов показано, что предлагаемое решение позволяет обеспечить выигрыш в подавлении неосновных лепестков спектра импульсного сигнала при сохранении равномерности группового времени замедления.

Ключевые слова: частотная избирательность, линейная фазовая характеристика, фильтры нижних частот, режекторные фильтры

Добычина Е. М., Снастин М. В., Обухов А. Е., Харалгин С. В.

Антенна на борту летательного аппарата должна соответствовать определенным требованиям: иметь небольшие размеры, не ухудшать его аэродинамических свойств, работать в тяжелых климатических условиях. Волноводно-щелевая антенная решетка была разработана и измерена в безэховой камере. Результаты испытаний хорошо согласуются с результатами, полученными моделированием и соответствуют требованиям технических условий.

Ключевые слова: Безэховая камера, сканер ближнего поля, диаграмма направленности антенны, коэффициент усиления антенны

Радиолокация и радионавигация

Ананенков А. Е., Марин Д. В., Нуждин В. М., Расторгуев В. В., Соколов П. В.

В статье рассмотрена актуальная проблема наблюдения малоразмерных БЛА, совершающих полет на малых высотах и в пределах мегаполиса, с помощью РЛС малой дальности, способной объективно и независимо контролировать движение БЛА. Приводятся результаты натурных испытаний макета РЛС малой дальности по наблюдению БЛА и экспериментально полученные оценки ЭПР наблюдаемых БЛА.

Ключевые слова: обнаружение БЛА, РЛС малой дальности, сверхкороткоимпульсная радиолокация, селекция движущихся целей

Тимошенко А. Г., Тепляков И. М., Кузнецов В. С., Солодков А. В.

В статье описывается проблема создания локационной системы на базе устройств носимой радиосвязи, с добавлением нового функционала без изменения аппаратной составляющей системы связи. Был предложен метод обеспечения энергетической скрытности устройств радиосвязи, работающих в режиме радиолокации и определяющих локальные координаты целей. Проведен расчёт, который показал, что при условии использования симплексных кодов с базой 4096 в качестве расширяющей псевдослучайной последовательности можно обеспечить энергетическую скрытность на уровне −20 дБ при вероятности обнаружения цели не ниже 0,9 и вероятности ложного детектирования около 10-6. Проведен расчёт параметров обнаружения цели и определена погрешность цели.

Ключевые слова: системы связи, радиолокация, энергетическая скрытность, обнаружение цели, корреляционные функции

Информатика, вычислительная техника и управление

Системный анализ, управление и обработка информации

Михненко Н. К., Вахромеев П. В., Ктитров С. В.

Рассматривается задача определения оптимального наряда сил и средств для проведения поисково-спасательных работ при допущении, что производится учет только авиационных средств и на каждую зону поиска может быть назначено только одно воздушное судно. Приводится математическая постановка задачи. Для ее решения предлагается двухэтапный метод, причем на каждом этапе требуется решение целочисленной задачи линейного программирования. Разработан и теоретически обоснован алгоритм, позволяющий при определенных условиях уменьшить размерность задач. Для решения задач предлагается использовать симплекс-метод.

Ключевые слова: поисково-спасательные работы, псевдобулевая задача линейного программирования, унимодулярность матриц

Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Бусурин В. И., Казарьян А. В., Коробков В. В., Йин Н. В.

Предложена скорректированная математическая модель преобразователя угловых скоростей на основе оптического туннельного эффекта (ОТЭ). Рассмотрено влияние угла падения излучения, начального зазора и радиуса оптического пятна на характеристики преобразователя угловой скорости, построенного на основе оптического туннельного эффекта, для первого и второго режима кольцевого резонатора.

Ключевые слова: преобразователь, угловая скорость, оптический туннельный эффект, кольцевой резонатор, математическая модель

Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Загребаев А. М., Рамазанов Р. Н.

В работе рассматривается один из аспектов оптимизации режимов эксплуатации атомных электростанций в условиях форс-мажорных обстоятельств. Предполагается, что станция состоит из нескольких энергоблоков с ядерными реакторами, находящимися на разных этапах кампании. Предлагается постановка и решение оптимизационной задачи по выбору наилучшего временного сдвига между перегрузками ядерных реакторов, позволяющего максимально быстро выйти на номинальную мощность после остановки электростанции по форс-мажорным обстоятельствам. В задаче учитывается, что момент наступления форс-мажорных обстоятельств — случайная величина, поэтому минимизируется среднее время выхода энергоблока на номинальную мощность.

Ключевые слова: атомная электростанция, ядерный реактор, водо-водяной энергетический реактор, форс-мажорные обстоятельства, задача оптимизации, йодная яма, компенсация ксенонового отравления

Вычислительные машины, комплексы и компьютерные сети

Васильев С. В., Демчук В. А.

Приводится алгоритм оптимального распределения ресурсов интегрированной вычислительной системы летательного аппарата на этапе проектирования для обеспечения функциональной устойчивости системы в условиях воздействия дестабилизирующих факторов. Определены возможные стратегии распределения ресурсов. Приведены результаты практической реализации алгоритма с учетом зависимых функциональных отказов.

Ключевые слова: интегрированная вычислительная система летательного аппарата, функциональная устойчивость, функциональный отказ, деградация, мультиграф

Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Точилова О. Л.

Работа посвящена разработке новых технологий обработки статистических данных, получаемых при моделировании движения изделия ракетной техники в соответствии с полной математической моделью для большого числа случайно реализовавшихся наборов допусков, каждому из которых соответствует свой переходный процесс. Описана новая методика, позволяющая автоматизировать процесс частотно-временного анализа большого числа нестационарных сигналов. Работа основана на использовании вейвлетного и вейвлет-пакетного преобразований одномерных сигналов для получения их частотно-временных представлений и их дальнейшем анализе с заданными параметрами. Приведён пример использования разработанной методики для выявления вариантов сочетания допусков, находящихся на границе устойчивости, при которых в соответствующих им переходных процессах присутствуют колебания с превышением заданных значений по частоте, амплитуде и длительности. Перечислены основные результаты использования разработанной методики для корректировки параметров алгоритмов стабилизации.

Ключевые слова: статистическое моделирование, обработка данных, моделирование движения, переходный процесс, частотно-временной анализ, вейвлет-анализ, вейвлеты Добеши, алгоритм стабилизации

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2017

Вход