2017. Т. . № 95

Механика

Теоретическая механика

Юдинцев В. В.

Рассматривается пространственное движение механизма Йo-Йo. Разработана математическая модель пространственного движения механизма с учётом сложного пространственного движения тела – носителя. На численных примерах продемонстрирована возможность использования предложенной схемы для замедления вращения космического мусора перед его стыковкой с космическим буксиром.

Ключевые слова: угловая скорость, стабилизация, тросовая система, механизм Йо-Йо, пространственное движение, космический мусор

Соколов С. В.

В работе рассмотрен интегрируемый случай Адлера–ван Мёрбеке. Указана наиболее удобная для анализа форма дополнительного интеграла. Приведена возможная механическая интерпретация рассматриваемого случая. Рассмотрена связь с несколькими классическими интегрируемыми задачами механики. Обсуждаются условия физической реализуемости механической модели.

Ключевые слова: интегрируемые гамильтоновы системы, механическая интерпретация, уравнения Эйлера

Механика жидкости, газа и плазмы

Кузнецов М. М., Кулешова Ю. Д., Решетникова Ю. Г., Смотрова Л. В.

Даны строгая формулировка и строгое обоснование необходимых и достаточных условий высокоскоростной поступательной неравновесности в аналитической бимодальной модели ударной волны для бинарной смеси газов. Этот вид неравновесности наиболее существенно проявляется в так называемом эффекте «перехлёста». В этом эффекте, как показано в численных исследованиях, концентрация пар молекул с большими относительными скоростями по сравнению с их тепловыми внутри фронта ударной волны значительно превосходит её значение в поступательном равновесии за волной. Приведены также аналитические оценки этого эффекта, учитывающие наличие внутренних степеней свободы у молекул тяжелого компонента в рэлеевской смеси газов.

Ключевые слова: кинетический, уравнение, неравновесный, смесь газов, ударная волна

Щукин А. В., Хабибуллин И. И., Ильинков А. В., Такмовцев В. В.

Экспериментально показано, что высокоэффективная, но технологически сложная схема интенсификатора теплообмена – двухполостная диффузорная выемка (ДДВ) может быть заменена на однополостной аналог диффузорной выемки с одной самоорганизующейся крупномасштабной вихревой структурой (СКВС). Однако уровень разрежения в области эпицентра СКВС у такой выемки, свидетельствующей об интенсивности массообмена, более низкий, чем у ДДВ. С целью его повышения, обоснована необходимость оптимизации предложенной технологичной однополостной диффузорной выемки отрывного типа по углу ее установки относительно направления основного потока.

Ключевые слова: визуализация, выемка, турбулентный поток, коэффициент давления, самоорганизующаяся крупномасштабная вихревая структура, технологичность

Пожалостин А. А., Гончаров Д. А.

Рассматриваются параметрические колебания жидкости, заполняющей цилиндрический сосуд. Показана возможность возбуждения малых симметричных колебаний в системе с демпфированием. Методом Ван дер Поля определяется численное значение коэффициента модуляции, определяются границы зоны неустойчивости.

Ключевые слова: параметрические колебания, жидкость, демпфирование, коэффициент модуляции

Кули-Заде М. Е., Скороход Е. П.

Многоуровневая физико – химическая кинетика в настоящем остаётся актуальной как для общих теоретических вопросов спектроскопии низкотемпературной плазмы, так и для оптической диагностики в рамках радиационной плазмодинамики, в частности, для отладки режимов конкретных устройств, где «рабочим телом» является плазма ксенона. При составлении кинетических уравнений необходимы многочисленные радиационные константы (коэффициенты Эйнштейна).
Приведены вероятности радиационных ( d – p) переходов иона ксенона. Радиальные интегралы рассчитывались в кулоновском приближении по методу Бейтса – Дамгаард, а также по методу Хартри – Фока – Слетера. Угловые зависимости для этих методов проводились в приближении LS – связи и в рамках промежуточного типа связи.

Ключевые слова: моделирование кинетических процессов плазмы Xe, вероятности радиационных переходов ХеII, коэффициенты Эйнштейна иона ХеII, оптическая диагностика, плазменная струя двигателя холловского типа

Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

Благодырёва О. В.

Представлены математические модели аэроупругих колебаний крылатой ракеты, разработанные на основе метода Ритца и метода конечных элементов (МКЭ). Крыло ракеты рассматривается как упругая балка, работающая на изгиб с поперечным сдвигом и на кручение, а корпус и стабилизатор ракеты считаются абсолютно жёсткими. Аэродинамические нагрузки определяются на основе квазистационарной теории плоско-параллельного обтекания поперечных сечений крыла. Расчёты произведены в программной среде «WolframMathematica 8».

Ключевые слова: аэроупругие колебания, флаттер, метод Ритца, метод конечных элементов, моделирование колебаний летательного аппарата

Гнездилов В. А., Гришанина Т. В., Нагорнов А. Ю.

Представлен новый подход для решения геометрически нелинейной задачи статического деформирования плоской стержневой системы. Каждый стержень системы, работающий на растяжение и изгиб и жестко соединенный в узлах с другими стержнями, рассматривается как конечный элемент. Его большие перемещения в составе конструкции характеризуются четырьмя неизвестными координатами концов стержня (узлов, которые он соединяет) и тремя обобщенными координатами, две из которых представляют относительные углы поворота его концов и третья — амплитудное значение формы потери устойчивости защемленного на концах стержня. Таким образом, достаточно точно описывается прогиб стержня с подвижными узлами при его возможной потере устойчивости.

Уравнения статически нелинейной деформируемой системы под действием сил и моментов, приложенных в узлах, получаются на основании принципа возможных перемещений. Эти уравнения решаются численно с использованием метода Ньютона. Рассмотрен пример расчета.

Ключевые слова: стержневые системы, геометрически нелинейное деформирование, большие перемещения, потеря устойчивости

Авиационная и ракетно-космическая техника

Аэродинамика и процессы теплообмена летательных аппаратов

Гарипова Л. И., Батраков А. С., Кусюмов А. Н.

Проводится моделирование двумерного нестационарного обтекания осциллирующего профиля NACA23012. Аэродинамические характеристики определяются с помощью решения осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье – Стокса в нестационарной постановке (URANS) с применением k-ω SST модели турбулентности. Учет нестационарности обтекания осциллирующего профиля приводит к существенному изменению его аэродинамических характеристик, а, следовательно, и балансировочных углов винта в сравнении со стационарной постановкой задачи.

Ключевые слова: вычислительная аэродинамика (CFD), URANS моделирование, балансировочные углы винта

Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов

Клягин В. А., Петров И. А., Шкурин М. В.

В статье приведен анализ размещения бортового радиоэлектронного оборудования (БРЭО) на боевых самолетах второй половины XX века по способу установки для различных классов и даты первого полета. Результаты показывают, что для всех классов из рассмотренных ЛА подавляющее число блоков компонуется на стеллажах. Одиночно смонтированы в среднем ~ 9,5% компонентов. Лишь для 2 из исследованных 35 типов преобладает точечный монтаж. Также прослеживается ряд закономерностей, например: на аппаратах меньшей размерности несколько выше относительное количество блоков с одиночной установкой. На основании работы сделан вывод, что для разработки методики автоматизированной компоновки целесообразно представлять размещение БРЭО в виде плоскостей.

Ключевые слова:

Нго К. Т., Соленая О. Я., Ронжин А. Л.

Рассматривается проблема увеличения времени работы беспилотных летательных аппаратов в автономных миссиях. Проанализированы подходы заряда или замены бортовых аккумуляторов на сопровождающей роботизированной платформе. Имеющиеся прототипы сервисных роботизированных платформ отличаются сложностью внутренних механизмов, скоростью обслуживания, алгоритмами совместной работы платформы и летательного аппарата при посадке и обслуживании аккумулятора. Целью данного исследования является разработка многофункционального механизма соединения мультикоптера с наземной роботизированной платформой, осуществляющей функции их транспортировки и технического обслуживания. По результатам проведенного анализа составлена классификация существующих систем, установленных на роботизированных платформах, для обслуживания аккумуляторов.

Ключевые слова: беспилотные летательные аппараты, БЛА, мультикоптеры, аккумуляторы, беспроводная зарядка, подвижная платформа, коллаборативные роботы

Ребров С. Г., Голубев В. А., Голиков А. Н.

Рассмотрены этапы разработки лазерного зажигания топлива кислород-керосин применительно к ракетной технике. Приведены варианты конструкций и параметры систем лазерного зажигания для запальных устройств (ЗУ), ракетных двигателей малой тяги (РДМТ), модельных установок и камер сгорания (КС) ракетных двигателей (РД), а также особенности их использования, включая характеристики лазеров и параметры топливных смесей, обеспечивающие надежное зажигание топлива различного состава. Целью проведенных работ была разработка единых рекомендаций по внедрению лазерного зажигания на крупноразмерные камеры сгорания многокамерных двигательных установок и отработка данных рекомендаций в ходе проведения испытаний системы зажигания штатных КС ракетных двигателей РД107/РД108 первой и второй ступеней ракеты-носителя «Союз».

Ключевые слова: лазерное зажигание, оптический пробой, камера сгорания, ракетный двигатель

Долгушев В. Г., Ионов В. А., Кун Н. В., Матвеенко А. М.

В работе приводится обоснование развития и совершенствования централизованных бортовых гидросистем самолетов. Рассматриваются преимущества и недостатки централизованных и комплексных гидросистем. Приведены результаты расчетных исследований параметров блоков питания гидросистем с различными уровнями давления, использующих стальные и титановые трубопроводы.

Ключевые слова: гидросистема, автономный рулевой привод, адаптивность, форсировка давления, отказобезопасность, шасси, управление, самолет

Борисов Е. А., Леонтьев В. А., Новак В. Н.

В данной работе рассмотрена новая концепция скоростного несущего винта одновинтового вертолёта и проведён анализ влияния его конструктивных особенностей на аэродинамические характеристики.

Ключевые слова: углы атаки лопасти, собственная частота махового движения, срыв потока, втулка несущего винта

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

Минин Н. В.

В статье рассматриваются особенности термодинамических процессов и проработка конструкции нового типа реактивного малоразмерного двигателя с мембранным свободнопоршневым нагнетателем топливной смеси, в котором ее часть используется для внутреннего охлаждения теплонапряженных подвижных узлов двигателя и получения работы сжатия компрессора мембранного типа.

Разработана схема новой энергоустановки с двойным осевым выхлопом с эжекторным усилителем тяги, проведены тепловой и термодинамический расчеты по расчетной методике автора, а также вычислены основные конструктивные размеры двигателя.

Решен вопрос охлаждения поршневого узла всем расходом топливной смеси двигателя, что привело к частичной регенерации тепла в цикле, снижению удельного расхода топлива и увеличению высотности.

Ключевые слова: тепловые процессы, пульсирующий воздушно-реактивный двигатель, свободнопоршневой нагнетатель

Контроль и испытание летательных аппаратов и их систем

Афанасьев В. А., Монахова В. П., Мухина С. Д., Версин А. А., Назырова О. Р., Болховитин М. С.

В работе представлены результаты разработки аэродинамической трубы для определения действительных аэродинамических характеристик приемников полного и статического давлений и направления воздушного потока. Приведены расчеты основных элементов аэродинамической трубы: дозвукового сопла, ресивера и диффузора. Разработана конструкциякоординатного устройства для закрепления приемников давлений и система автоматизированного управления, сбора и отработки получаемой информации приградуировке приемников давления.

Ключевые слова: градуировочный стенд, приемники давлений, сопло, ресивер, диффузор, координатное устройство

Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов

Константинов М. С., Мин Т.

Ключевые слова: космический аппарат, геостационарная орбита , оптимальная траектория, характеристическая скорость

Лунев Е. М., Неретин Е. С., Будков А. С.

Исследуются алгоритмы траекторного управления для осуществления полета по маршруту, удовлетворяющего концепции четырехмерной зональной навигации (4D-RNAV). Рассматриваемая концепция позволяет увеличить интенсивность воздушного движения, эффективность использования воздушного пространства, а так же экономить время в пути и топливный ресурс. Разработана модель, реализующая данную концепцию.

Ключевые слова: летательный аппарат, зональная навигация (4D-RNAV), траекторное управление, моделирование, стабилизация бокового движения, управление в продольном канале

Инновационные технологии в аэрокосмической деятельности

Сыпало К. И., Медведский А. Л., Бабичев О. В., Казаринов Г. Г., Кан А. В.

В статье предложена методология создания демонстраторов технологий в авиастроении, основанная на гармонизации и использовании существующей системы национальных стандартов. Рассмотренный подход позволяет алгоритмизировать процесс создания демонстраторов технологий и, таким образом, сократить временные затраты на изготовление финальной продукции.

Ключевые слова: демонстратор технологий, шкала уровня готовности технологий, комплексный научно-технологический проект, проблемно-ориентированный проект, технологический проект, научно-технический задел

Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы

Приборы и методы измерения по видам измерений

Котельников В. А., Котельников М. В., Филиппов Г. С.

Детально исследованы нелинейные эффекты — краевой и концевой — возникающие при работе плоских пристеночных и изолированных зондов в потоке разреженной плазмы. Предложена оригинальная методика проведения зондового эксперимента и обработки результатов с использованием охранных электродов.

Ключевые слова: зондовая диагностика, концевой эффект, краевой эффект, разреженная плазма, плотная плазма

Приборы и методы измерения

Вернигора Л. В., Пичхадзе К. М., Сысоев В. К.

Оптические нaблюдения космических aппaрaтов (КA) является одним из основных методов нaблюдения КA и измерения их хaрaктеристик.

Успешное рaзвитие технологии полупроводниковых источников излучения, позволило получить высокоэффективные лaзерные диоды с высоким уровнем мощности при мaлых мaссогaбaритных пaрaметрaх, которые позволяют создaвaть системы оптических мaяков нa основе тaких приборов для нaвигaции космических aппaрaтов.

В первую очередь это оптические мaяки, устaновленные нa посaдочных плaнетных стaнциях, тaких кaк «Лунa-Глоб» / «Лунa-Ресурс-1» (a в будущем — нa спускaемых нa поверхность Мaрсa). Устaновкa тaких мaяков позволит локaлизовaть местоположение посaдочных стaнций с высокой точностью с помощью оптических телевизионных средств космических aппaрaтов и нaземных стaнций нaблюдения, a при подключении к рaдиоизотопному источнику энергии использовaть их кaк мaяки для последующих лунных экспедиций.

Для решения зaдaчи проектировaния оптических мaяков для космических экспедиций в стaтье описывaется создaнный aлгоритм выборa полупроводникового источникa светa:

  1. Излучение мaякa должно уверенно регистрировaться приемной оптической системой: определение необходимой мощности излучaтеля (выбор мощности излучaтеля обуслaвливaется чувствительностью приемной нaземной оптической системы, рaсстоянием до КA, углом излучения источникa светa и конечно временем экспозиции); выбор полупроводникового источникa светa, позволяющего создaвaть мaлорaсходящиеся пучки светa, что необходимо для передaчи этого излучения нa большие рaсстояния; определение необходимого спектрa излучения полупроводниковым источником светa (допускaется широкий выбор спектрa излучения полупроводниковым источником светa для системы космос-космос, в случaе системы КA-Земля выбор спектрa излучения обуслaвливaется свойствaми aтмосферы); временнaя инерционность оптического мaякa не должнa превышaть чaстотную хaрaктеристику приемной aппaрaтуры, что необходимо для кодировки сигнaлa.

  2. Оптический мaяк должен обеспечивaть эксплуaтaцию в условиях космического полетa: миниaтюрные мaссa-гaбaритные пaрaметры, долгий срок службы, рaдиaционнaя стойкость, способность рaботaть от низкого нaпряжения, вибростойкость, высокaя эффективность.

Результaты aнaлизa использовaлись для выборa излучaтелей, применяемых в оптических лaзерных мaякaх, рaзрaботaнных в проектaх «Лунa-Глоб» и «Лунa-Ресурс-1».

Ключевые слова: космические aппaрaты, нaвигaция, мaяки, лaзеры

Радиотехника и связь

Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

Заковряшин А. И.

Предложен способ построения функций принадлежности параметров радиоэлектронной аппаратуры по экспериментальным данным, рассмотрены три типа полей допусков, сформулированы требования к функциям принадлежности параметров, разработана процедура построения функций принадлежности параметров с различными типами полей допусков, приведены примеры построения.

Ключевые слова: радиоэлектронная аппаратура, типы полей допусков параметров, требования к функциям принадлежностей, построение функций принадлежностей параметров для различных типов полей допусков, примеры

Антенны, СВЧ-устройства и их технологии

Куликов С. В., Гудаев Р. А., Михалченков А. А., Зеленков А. В., Викулова Ю. М.

В статье на основе предложенного способа увеличения разрядки полос согласования, усовершенствована методика синтеза широкополосных согласующих устройств СВЧ для комплексных нагрузок, позволяющая обеспечить максимальную разрядку полос согласования за счёт применения неоднородных ступенчатых шлейфов.

Ключевые слова: согласующее устройство, шлейф

Информатика, вычислительная техника и управление

Системный анализ, управление и обработка информации

Рыбников С. И., Нгуен Т. Ш.

Выполняется аналитическое конструирование активной системы демпфирования изгибных аэроупругих колебаний крыла, оптимальной по расширенному вариативному критерию обобщенной работы. Расширением функции штрафа учитывается работа управляющих сил на перемещении управляемого объекта, совместное варьирование энергетических членов функции штрафа обеспечивает встречное управление уровнем демпфирования колебаний объекта и связанных с управлением энергозатрат.

Ключевые слова: аэроупругость, колебания, активное демпфирование, аналитическое конструирование оптимальных регуляторов (АКОР), функция штрафа, энергозатраты

Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Смирнов К. К.

В статье рассматривается задача обеспечения прослеживаемости качества интегральных структур при проведении функционального контроля сверхбольших интегральных схем (СБИС) в условиях производства. Для решения данной задачи разработан оригинальный специализированный программный комплекс, обеспечивающий указанную прослеживаемость и осуществляющий обработку, анализ и представление результатов. Описана структура и функциональные возможности комплекса, приведены примеры выполнения анализа результатов измерений, полученных в условиях производства интегральных структур.

Ключевые слова: микросхемы, прослеживаемость, испытание микросхем, программное обеспечение, функциональный контроль

Астапов В. Ю., Хорошко Л. Л., Джоздани М. С., Хорошко А. Л.

Статья посвящена актуальной проблеме — определению оптимальных режимов воздействия деформирующего усилия, необходимого при отработке технологии формообразования сложного профиля конструкций окантовок деформированием листовой заготовки давлением импульсного магнитного поля, а также моделированию этого процесса. Процесс магнитно-импульсной штамповки позволяет концентрировать деформирующее листовую заготовку воздействие в заданных параметрах и в требуемой зоне, но требует тщательной отработки технологических режимов. Разработаны рекомендации по определению требуемых энергосиловых параметров процесса формообразования листовых заготовок, обеспечивающие максимальную эффективность процесса, что сокращает число технологических операций, сложность и сроки изготовления оснастки и эксплуатации оборудования. Моделировалось перемещение образца и его деформирование по матрицам, имеющим различные формы профилей.

Ключевые слова: листовые окантовки замкнутой формы, сложные переходные профили, магнитно-импульсное деформирование, высокоскоростное пластическое формообразование, системы автоматизированного проектирования, твердотельная модель, трехмерное моделирование

Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

Ефимов А. И., Ильин В. Н.

В данной статье описывается методология определения формы объемных объектов по данным, полученным из видеоряда камеры и области её применения. Также затронуты методы предварительной обработки изображения, особенности поиска ключевых особенностей и их описания по сравнению с поиском на плоских объектах. Отдельно рассмотрено применение полученных данных для расширения сферы использования дополненной реальности и увеличения реалистичности конечного изображения. Кроме того описаны открывающиеся возможности стереометрии по одному видеопотоку и отмечены дальнейшие шаги по улучшению рассмотренных методик.

Ключевые слова: компьютерное зрение, анализ формы объекта, дополненная реальность, визуальное распознавание объектов

Системы автоматизации проектирования

Денискин Ю. И., Дубровин А. В., Подколзин В. Г.

На основе требований стандартов в области информационной поддержки жизненного цикла изделий, менеджмента качества и статистического управления качеством проведен семантический анализ основополагающих терминов и определений, а также выполнено функциональное моделирование процессов жизненного цикла машиностроительной продукции. Описаны разработанные средства информационной поддержки интегрированного управления качеством на основе программно-методического комплекса «1С:Машиностроение 8.2».

Ключевые слова: управление качеством процессов, жизненный цикл инновационной продукции, менеджмент качества

Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Подаруев В. Ю.

Приведено краткое описание программного кода, основанного на методе Галеркина с разрывными базисными функциями (РМГ) высокого порядка точности. Обсуждаются основные черты метода, такие, как реконструкция консервативных переменных, аппроксимация конвективных, диффузионных и источниковых членов, Гауссовы квадратуры, учет кривизны поверхности, преобразования координат при помощи «серендиповых» элементов. Приводятся примеры, демонстрирующие работоспособность кода и качество получаемых результатов.

Ключевые слова: разрывный Метод Галеркина, базисные функции, высокий порядок, суперкомпьютер, верификация, валидация, крыло с механизацией

Красинский А. Я., Ильина А. Н., Красинская Э. М., Рукавишникова А. С.

В статье решается задача стабилизации продольного движения планетохода — однозвенного мобильного манипулятора на четырех радиально деформируемых колесах. Подвижное звено манипулятора должно удерживать на постоянной высоте от поверхности рабочий инструмент для обеспечения съемки или сканирования местности. Управляющим воздействием является дополнительное напряжение на якоре двигателей постоянного тока. Для данной модели с использованием избыточных координат и уравнений в форме М.Ф. Шульгина построена математическая модель, учитывающая сложную нелинейную геометрическую связь. На основе ранее разработанного метода с помощью комплекса программ, написанного в системе MATLAB, найдены возможные значения параметров стационарного движения и линейное управление, стабилизирующее систему до асимптотической устойчивости по всем переменным. Построены графики переходных процессов. Продемонстрирована практическая реализуемость метода решения задач устойчивости и стабилизации голономных систем со сложными нелинейными связями.

Ключевые слова: геометрические связи, избыточные координаты, уравнения М.Ф. Шульгина, стабилизация, стационарное движение, манипулятор

Лисов А. А., Чернова Т. А., Горбунов М. С.

Разработаны математические модели деградационных процессов электротехнических устройств для оценки и прогнозирования их технического состояния и остаточного ресурса. Предложено выполнять оценку режимов безотказной работы электротехнических устройств и их остаточного ресурса по деградационному отклонению характеристического параметра. Использование такого предложения упрощает моделирование, снижает объём вычислений. Для типовых моделей нелинейных деградационных процессов и характеристик устройств приведены примеры прогноза достижения предельного состояния и проведен расчёт остаточного ресурса в эксплуатации.

Ключевые слова: имитационно-рекуррентный подход к моделированию деградационных процессов, метод наименьших квадратов, типы нелинейных функций деградационного изменения характеристических параметров, остаточный ресурс, достижение предельного состояния

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2017

Вход