2018. № 101

Механика

Теоретическая механика

Герасимов К. В., Зобова А. А.

Рассматривается движение экипажа с омни-колесами (роликонесущими) по инерции по абсолютно-шероховатой плоскости. Масса каждого ролика предполагается ненулевой, контакт между роликами и плоскостью – точечным, проскальзывания нет. Опорная плоскость горизонтальна. Конфигурация экипажа симметрична. Между сменами роликов в контакте, решаются уравнения движения в лаконичной форме Я.В. Татаринова. При переходе колес с одного ролика на другой производится мгновенное наложение дифференциальной связи. При этом учитывается инерция роликов, ставится и решается задача теории удара. Показана однозначная разрешимость задачи теории удара в этом случае, найдено изменение полной механической энергии системы. Численно получены решения, совмещающие гладкие участки и смены роликов в контакте с опорной плоскостью.

Ключевые слова: омни-колесо, массивные ролики, неголономная связь, лаконичная форма уравнений движения Я.В. Татаринова, теория удара, мгновенное наложение дифференциальной связи

Механика деформируемого твердого тела

Коровайцева Е. А.

На примере формулировки задач модального анализа предлагается введение трех простейших канонических форм, позволяющее структурировать изложение алгоритмов решения задач и обоснованно минимизировать их круг. Для базового алгоритма, подразумевающего применение метода начальных параметров, предлагается использование интегрального подхода к контролю точности решения задачи. Эффективность применения данного подхода проиллюстрирована на примере решения задач анализа собственных изгибных колебаний шарнирно опертой балки и колебаний цилиндрической оболочки. Проанализированы отличия результатов решения данных задач различными методами, как реализованными в авторской программе, так и встроенными в математические пакеты.

Ключевые слова: краевые задачи, модальный анализ, метод начальных параметров, сопряженные уравнения

Егоров А. В.

Построена объемная конечно-элементная модель деформирования гибкого неоднородного стержня при осевом сжатии. В программном комплексе ANSYS на основании модального анализа определены возможные формы колебаний и собственные частоты и проведено их сравнение с формами и частотами однородного стержня.

Из расчетов напряженно-деформированного состояния неоднородного стержня в программном комплексе LS-DYNA в динамической постановке найдены поперечные перемещения (прогибы) продольно нагруженного стержня, имеющего малые технологические отклонения, которые заданы в виде вкладышей с отличными от основного стержня модулями упругости. Рассмотрены два случая: жесткие и мягкие вкладыши. Потерю устойчивости стержня устанавливали по величине прогибов. Сравнение с критической силой Эйлера показало, что найденная критическая нагрузка превышает ее на 21 %, что можно считать верхней оценкой, так как вкладыши были взяты малого объема и составляли 0,8 % по отношению к объему стержня. При допущении об отсутствии разрушения стержня установлен процесс его формоизменения, связанный с большими перемещениями, и указан момент времени достижения в верхнем тонком слое на выпуклой поверхности изогнутого стержня предельной деформации.

Ключевые слова: неоднородный стержень, сжатие, устойчивость, модальный анализ, метод конечных элементов, напряженно-деформированное состояние

Механика жидкости, газа и плазмы

Голубев Е. С., Мугла Д. Р., Барзов А. А., Сысоев Н. Н.

Рассматривается сравнительная результативность различных научно-прикладных подходов к изучению ультраструйных гидрофизических технологий. На конкретном примере определения оптимальной длины сопла, формирующего режущую абразивно-жидкостную струю, показана возможность эффективного построения аппарата вероятностного моделирования. Приведены результаты решения этой задачи имитационным моделированием методом Монте-Карло, дополненного прямыми экспериментальными исследованиями. Намечены перспективы развития предложенного подхода в сфере анализа ультраструйных гидрофизических технологий.

Ключевые слова: ультраструйные технологии, акустическая эмиссия, метод конечных элементов, ультраструя, фокусирующее гидроабразивное сопло, абразив, гидроабразивная обработка, фокусирующая трубка

Савицкий Д. В., Аксёнов А. А., Жлуктов С. В.

В работе представлена комплексная математическая модель, описывающая течение горячей смеси газов около летательного аппарата (ЛА), унос массы с поверхности ЛА, влияние продуктов абляции на процессы, протекающие в газовой фазе около ЛА, прогрев теплозащитного покрытия (ТЗП) и изменение формы поверхности ЛА. Моделируется обтекание образца углеродного ТЗП аргоновой плазмой. Условия соответствуют эксперименту, проведённому в ОИВТ РАН. Предполагается, что основным механизмом абляции (уноса массы) является сублимация. Расчёты проводятся в программном комплексе FlowVision. Приводятся результаты численного моделирования. Проводится сравнение численных результатов с экспериментальными данными.

Ключевые слова: гиперзвуковой летательный аппарат, теплозащитное покрытие, плазма, абляция, сопряжённый теплообмен, уравнения Навье-Стокса, численное интегрирование, метод расщепления по физическим процессам

Константинов С. Г.

Представлены результаты численного 3D-моделирования свободного падения твёрдого шара в воду с последующим погружением. Расчётным путём определены аэрогидродинамические характеристики шара, траектория и скорость погружения. Получены картины распределения суммарной скорости в расчётной области, а также показана визуализация процесса формообразования каверны в воде по мере погружения шара с гидрофобными свойствами. Проведено сравнение результатов численного моделирования погружения шара в воде с экспериментальными данными. Реализованный метод может применяться для определения динамических характеристик гидросамолётов и вертолётов способных приводняться и осуществлять перемещение по поверхности воды.

Ключевые слова: аэрогидродинамические характеристики шара, численное моделирование, метод RANS, модель VOF, модель 6DOF

Хатунцева О. Н.

Ранее в работе [1], на основе уравнений Навье-Стокса, в которых учтено производство энтропии за счет стохастических возмущений, для задачи Хагена-Пуазейля были аналитически получены два решения: одно из которых, соответствует ламинарному режиму течения, второе – турбулентному. Они имеют небольшое отличие непосредственно у стенки трубы. Это обстоятельство позволило в данной работе аналитически, с помощью метода описания «разрывных» функций [2], найти минимальное значение числа Рейнольдса, при котором возможен переход от ламинарного к турбулентному режиму течения. Оно равно, примерно, 1970.

Ключевые слова: турбулентность, задача Хагена-Пуазеля, ламинарно-турбулентный переход, критическое число Рейнольдса, метод «разрывных» функций

Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

Добрянский В. Н., Рабинский Л. Н., Радченко В. П., Соляев Ю. О.

В работе представлена методика моделирования деформируемых тонкостенных каналов охлаждения, применяемых в системах терморегулирования мобильных радиолокационных станций (РЛС). Решена задача об определении ширины зоны контакта между деформируемыми каналами, имеющими плоскоовальное сечение, и охлаждаемыми поверхностями нагревающихся приемо-передающих модулей активных фазированных антенных решеток (ППМ АФАР), с учетом действующего внутри каналов гидростатического давления, геометрии сечений каналов и зазоров между охлаждаемыми модулями. Решение контактной задачи для цилиндрической не осесимметричной оболочки сведено к решению задачи о деформациях балки единичной ширины (контура поперечного сечения) для случая плоского деформированного состояния. Решение получено в неявном виде – ширина зоны контакта определяется, как корень полинома шестой степени. Исследована зависимость ширины зоны контакта от геометрических параметров модели (зазоров, размеров сечения) и действующего давления.

Ключевые слова: каналы охлаждения, оболочка плоскоовального поперечного сечения, ширина зоны контакта, системы терморегулирования

Авиационная и ракетно-космическая техника

Аэродинамика и процессы теплообмена летательных аппаратов

Глушков Т. Д., Митрофович В. В.

В статье описан процесс определения и анализа характеристик двух вентиляторов – крупномасштабной модели прототипа и аналогичного опытного образца, предназначенного для эксплуатации в системе охлаждения вертолета, который был изготовлен в соответствии с техническими и технологическими требованиями к конструкции вентилятора. Анализ полученных результатов показал, что аэродинамические параметры системы охлаждения с опытным образцом вентилятора на рабочих режимах значительно ниже расчетных величин, полученных для крупномасштабной модели. При анализе кинематических параметров потока в межлопаточных каналах было установлено, что на изменение аэродинамических характеристик вентилятора в значительной степени влияет повышенная величина радиального зазора между торцами лопаток входного направляющего аппарата, втулкой и корпусом вентилятора, а также в наличии на периферии этих лопаток сквозного паза, создающего возможность перетечек между корытцем и спинкой лопаток.

Ключевые слова: вентилятор, лопатки входного направляющего аппарата, перетекание потока, скос потока

Болсуновский А. Л., Бузоверя Н. П., Скоморохов С. И., Чернышёв И. Л.

Дано описание методики аэродинамического проектирования и результатов экспериментальных исследований двух скоростных крыльев тематических моделей дальнемагистральных самолётов (ДМС). Рассматривались два значения крейсерского числа Маха: достаточно освоенное в мировой практике М=0.85 и околозвуковое М=0.9. Крылья проектировались при помощи разработанной авторами методики аэродинамического проектирования, использующей прямые и обратные методы вычислительной аэродинамики, а также оптимизационные процедуры. Проектирование осуществляется в три этапа. На первом этапе выбирается начальная геометрия крыла по имеющимся данным от прототипов. На втором этапе она модифицируется путём решения обратной задачи с заданным благоприятным распределением давления на основном крейсерском режиме полёта. Заданное распределение давления выбирается проектировщиком так, чтобы минимизировать волновое (ослабить или даже ликвидировать скачки уплотнения), профильное (ослабить сильные градиенты давления и устранить отрывы) и индуктивное (обеспечить близкое к эллиптическому распределение нагрузки по размаху) сопротивление. Наконец, на третьем этапе включается процедура многорежимной оптимизации. Как и при проектировании предыдущих крыльев применялась трёхэтапная процедура аэродинамического проектирования [1], состоящая из этапа начального выбора геометрии, этапа решения обратной задачи и этапа многорежимной оптимизации. Испытания моделей проводились в большой трансзвуковой аэродинамической трубе (АДТ) ЦАГИ Т-106М. Показано, что разработанные крылья действительно обеспечивают достижение заданных крейсерских чисел Маха М=0.85 и М=0.9, соответственно, и могут быть рекомендованы для проработки компоновки перспективных дальнемагистральных самолётов.

Ключевые слова: аэродинамическое проектирование, скоростное крыло, дальнемагистральный самолёт, экспериментальные исследования модели самолета в аэродинамической трубе

Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов

Жаренов И. А., Кулеш В. П., Курулюк К. А.

Предложено применение оптического метода видеограмметрии для бесконтактных измерений полей распределенной остаточной деформации обшивки при нанесении ударных повреждений. Разработана методика измерений с использованием одной цифровой камеры.

Проведены испытания ряда типовых панелей авиационных конструкций из алюминиевого сплава. Показано, что среднеквадратическая погрешность измерений нормальных отклонений точек поверхности вмятин глубиной до 7 мм не превышала 0,01 мм.

Показано, что измерения с высокой плотностью точек методом ВГМ дают возможность определять форму, глубину и объем вмятины, что позволяет более полно верифицировать расчетную конечно-элементную модель ударного повреждения.

Ключевые слова: бесконтактные измерения, видеограмметрический метод, поля деформации, нормальные деформации, ударные повреждения

Трофимчук М. В., Кровяков В. Б., Березовский Д. В., Андреев М. В.

В работе представлены проблемы обеспечения боевой живучести воздушных судов военного назначения при воздействии на них средств дистанционного поражения. Дан анализ применяемых методов обеспечения боевой живучести объектов вооружения, военной и специальной техники. Предложена конструкция устройства защиты воздушных судов от механического воздействия поражающих элементов, которая может быть с большой степенью эффективности использована и для защиты других подвижных и неподвижных технических объектов.

Ключевые слова: поражающий элемент, бронезащита, устройство защиты, боевая живучесть, воздушное судно

Андреев Д. В.

В статье анализируется проблема обеспечения безопасности полётов вертолёта на этапе его проектирования, предлагается «концепция приемлемого риска».

Методологическую основу предлагаемой концепции составляет анализ отказобезопасности, который показывает способность системы (или вертолёта в целом) обеспечить безопасное завершение полёта в ожидаемых условиях эксплуатации при возникновении отказа на борту. Метод позволяет определять надёжность систем и вертолёта в целом, решать задачи по оптимизации архитектуры бортовых систем на стадии проектирования, определять периодичность и состав работ по техническому обслуживанию и ремонту вертолёта, служить основанием для определения систем на техническую эксплуатацию по состоянию и служить основанием для составления типовых минимальных перечней оборудования (ТМПО). Методика позволяет минимизировать технические риски на всех этапах жизненного цикла вертолёта – от этапа разработки до этапа эксплуатации серийных машин.

Приведена классификация последствий отказных состояний, описан процесс оценки устойчивости вертолета к отказам с использованием матрицы рисков, на примере показана возможность выбора оптимального варианта конструкции при проектировании по критериям отказобезопасности.

Ключевые слова: безопасность полётов, приемлемый риск, анализ отказобезопасности, этап разработки, жизненный цикл, надёжность, техническое обслуживание

Астапов В. Ю., Хорошко Л. Л., Дудков К. В.

В статье рассматриваются конструкция и технология изготовления аэродинамической модели космической головной части ракеты-носителя. Целью является создание перспективной конкурентоспособной аэродинамической модели космической головной части для ракет-носителей различного класса. Применение данной аэродинамической модели позволяет: повысить оперативность внесения изменений, уменьшить цикл изготовления, существенно понизить трудоемкость и себестоимость изготовления.

Ключевые слова: аддитивные технологии, 3Д-принтер, системы автоматизированного проектирования, аэродинамические модели, трехмерное моделирование, прототипирование

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

Батурин О. В., Колмакова Д. А., Попов Г. М., Матвеев В. Н.

В статье предлагается способ оценки моделей потерь, основанный на статистическом анализе отклонения данных расчета от экспериментальных. Показано, что данные отклонения подчиняются нормальному закону распределения и могут быть описаны величиной математического ожидания  и среднеквадратического отклонения  .

На основании статистического анализа результатов сравнения данных экспериментов с расчетами профильных потерь с помощью наиболее известных моделей, проведенного для 170 решеток осевых турбин, отражающих многообразие турбин авиационных ГТД, было установлено, что наилучшей моделью для описания профильных потерь является модель ЦИАМ. С вероятностью 95% она показывает отклонение от действительных значений потерь −8±84%.

На основании анализа природы профильных потерь и с применением методов математической оптимизации, опираясь на указанные статистические критерии, было предложено уравнение, которое позволяет определить профильные потери осевой турбины точнее, чем существующие моделей. С вероятностью 95% она показывает отклонение от действительных значений потерь 10±61%. При этом новое уравнение позволяет учесть большее число факторов влияющих на величину потерь.

Ключевые слова: осевая турбина, профильные потери, математическая статистика, модель

Нестеренко В. Г., Ревант Р. А.

Рассматриваются результаты расчётных исследований, полученных с использованием комплекса ANSYS CFX, с целью оптимизации конструктивной схемы и конфигурации трубчатой части воздухо-воздушных теплообменников.

Ключевые слова: воздухо-воздушный теплообменник, коэффициент теплопередачи, эффективность системы воздушного охлаждения

Абашев В. М., Киктев С. И.

Ключевые слова: стенка канала, сверхзвуковое течение, уравнения Навье-Стокса, отсечной клин

Хомовский Я. Н.

В прямоточных гиперзвуковых двигателях поперечное сечение газовоздушного канала может изменяться от прямоугольной формы до цилиндрической. Особое внимание было уделено определению напряжения в углах коробчатого сечения. Проведены расчёты концентрации напряжения в зависимости от изменяющегося внутреннего радиуса. На основании полученных результатов предложены рекомендации по раздельному рассмотрению влияния градиентов температур и силовых факторов.

Ключевые слова: камера сгорания, концентрация напряжения

Вовк М. Ю., Кулалаев В. В.

В статье проведён обобщённый анализ критериев нормальности распределения экспериментальных данных. По результатам анализа разработан новый "векторный" критерий нормальности распределения для расчётов на ЭВМ, который позволяет использовать ограниченный объем экспериментальных данных, что является существенным фактором при проведении испытаний газотурбинных двигателей. Предложенный новый критерий и методика оценок нормальности распределения экспериментальных данных имеет значительно меньший объем вычислений по сравнению с существующими методами. Приведен алгоритм и пример расчётов. Введенный «векторный» критерий нормальности может быть использован при создании прикладных программных глобальных комплексов автоматизированной обработки массивов на ЭВМ экспериментальных данных натурных испытаний любых типов энергетических систем.

Ключевые слова: критерий, модель, регрессивный анализ, закон нормального распределения, статистика, прикладная математика, выборка, алгоритм

Ребров С. Г., Голубев В. А., Лозино-Лозинская И. Г., Позвонков Д. М.

Приведены результаты экспериментальных исследований прямого лазерного зажигания топлива кислород-метан в камере сгорания (КС). При проведении испытаний крепление малогабаритного лазера осуществлялось на смесительную головку с осевым вводом излучения в камеру и фокусировкой излучения в объеме топливной смеси. Структура потока компонентов газообразного топлива определялась двухкомпонентными соосно-струйными форсунками, часто использующимися в современных жидкостных ракетных двигателях (ЖРД). По результатам проведенных работ определены основные условия, влияющие на процесс воспламенения кислородно-метановой смеси при осевом вводе лазерного излучения в камеру.

Ключевые слова: лазерное зажигание, камера сгорания, ЖРД, кислород-метан, осевой ввод

Легконогих Д. С., Голев И. М., Преображенский А. П., Зеленин А. Н.

В статье проведен анализ работ по созданию электроприводных агрегатов для самолетных и двигательных систем. Представлены направления электрификации газотурбинных двигателей, основными из которых являются замена механического и гидравлического привода двигательных агрегатов на электрический. Показано, что применение в системах газотурбинных двигателей электроприводных агрегатов сулит ряд преимуществ, связанных со снижением массово-габаритных параметров, повышением надежности, боевой живучести и других эксплуатационных свойств авиационных силовых установок. Однако эффективная реализация данных мероприятий требует решения некоторых проблемных вопросов по разработке бортовых источников электрической энергии с высокой удельной мощностью. Приведен обзор отечественных и зарубежных разработок электроприводных агрегатов для существующих и перспективных авиационных двигателей. Предложен один из возможных вариантов отказоустойчивой структурной схемы топливной системы двухдвигательной авиационной силовой установки с электроприводными топливными насосами. Данная структурная схема позволит осуществлять частичное или полное восстановление работоспособности топливной системы при возникновении эксплуатационных отказов, а также в случае боевых повреждений. Сделан вывод, что в настоящее время наиболее целесообразно применение электропривода для агрегатов относительно небольшой мощности. Для действительно массового внедрения электроприводных агрегатов в авиационные системы необходимо проведение дальнейших работ по оценке возможности, целесообразности и эффективности данных мероприятий.

Ключевые слова: силовая установка, газотурбинный двигатель, электроприводной агрегат, топливный насос, система автоматического управления

Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов

Глушков А. В., Улыбышев С. Ю.

В работе изложены возможности режима тактовой работы двигательной установки для эффективного решения задачи перемещения центра масс космического аппарата, а также управляемого вращения вокруг него. Рассматривается компоновка двигательной установки, состоящая из двух троек номинально равнотяговых жидкостных ракетных двигателей с противоположными направлениями результирующего вектора тяги, расположенных равномерно на окружности заданного радиуса. Указанное конструктивное решение позволяет эффективно расходовать топливо для перемещения центра масс в пространстве, а совместно с режимом тактовой работы, примененном для управления двигательной установкой, обеспечивает высокую точность выдачи импульса. При переориентации космического аппарата данный алгоритм позволяет совершать развороты и наведение выбранной оси в заданное направление, при этом минимизируя суммарное приращение характеристической скорости, приводящее к линейному перемещению центра масс, а также парирование нарастания кинетического момента по всем трем центральным осям аппарата.

Ключевые слова: космический аппарат, двигательная установка, жидкостной ракетный двигатель, алгоритм управления, режим тактовой работы, средний уровень тяги, парирование накопления кинетического момента

Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы

Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы

Гилязов М. Р., Нагулин К. Ю., Гильмутдинов А. Х.

Разработан быстродействующий гальванометрический сканатор для лазерного технологического оборудования. Гальво представляет из себя сопряжение металлического ротора и статора, состоящего из постоянных магнитов, статорных пластин специальной формы и катушки.

Сканатор обеспечивает угол отклонения лазерного луча в диапазоне ±22,50 с максимальной частотой 285 Гц. Путем численного моделирования произведена оценка динамических характеристик сканатора. Посредством анализа затухающих колебаний оценена резонансная частота гальво.

После чего проведена оптимизация управляющего сигнала с помощью ПИД-регулирования подаваемого тока. Критерием оптимальности выступила максимальная линейность движения ротора сканатора. Изучено изменение магнитного потока в процессе осцилляции. Оценено время установления амплитуды вынужденных колебаний ротора (0,02 с).

Ключевые слова: гальво-сканатор, лазерная обработка, управление, численное моделирование

Зиновьев Ю. С., Мишина О. А., Глущенко А. А.

Представлен обзор перспектив развития оптических телескопов наземного и космического базирования за рубежом и в России. Рассмотрены результаты проводимых в настоящее время работ по применению наземных телескопов контроля космического пространства, разработанных в США, и по созданию крупных космических телескопов с управляемыми составными (сегментными) апертурами, которые разрабатываются кооперацией ряда стран во главе с NASA. Анализируются принципы построения телескопов с синтезируемой апертурой, а также результаты создания в России широкоугольных наземных многоканальных телескопов высокого временного разрешения, позволяющих регистрировать быстропеременные (транзинтные) во времени и пространстве космические явления.

Ключевые слова: оптические телескопы, проницающая способность, звездная величина, дальность телескопа, разрешающая способность, телескоп с синтезированной апертурой, быстропеременные (транзиентные) оптические явления

Радиотехника и связь

Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

Васильева А. В., Седов Д. П.

Ключевым фактором при выборе системы посадки современных космических кораблей является одно требование – необходимость обеспечения многоразового использования спускаемого аппарата. Простая парашютная система с посадкой на твердую землю не способна замедлить корабль в необходимой степени, потому как сложно создать посадочные амортизаторы, которые выдержат нагрузку и защитят корпус корабля от повреждений. Кроме того, из-за непогашенной боковой скорости и при сильном ветре капсула может заваливаться на бок. Для учёта боковой скорости и углов наклона возвращаемого аппарата относительно поверхности необходимо использовать систему, обеспечивающую измерение соответствующих параметров.

Система радиовысотомерная входит в состав возвращаемого аппарата космического пилотируемого транспортного корабля и предназначена для измерения: текущей высоты спуска от 500 до 0,5 м, текущих составляющих вектора скорости центра масс, текущих углов наклона возвращаемого аппарата относительно подстилающей поверхности. Система радиовысотомерная отличается от разработанных ранее применением оригинальных технических решений, обеспечивающих выполнение требований технического задания по диапазону и точности измеряемых параметров, встроенному самоконтролю, показателям надежности, живучести и стойкости к внешним воздействиям.

Система радиовысотомерная представляет собой импульсный допплеровский измеритель параметров движения. В качестве антенной системы предлагается использовать многолучевую двухзеркальную антенну с девятью лучами.

Для обеспечения выполнения задачи посадки в случае отказов в системе используется двойное резервирование приёмопередающих модулей. Каждый модуль функционирует независимо и выполняет измерение параметров полёта. Использование информации всех приёмопередатчиков повышает точность измерения параметров.

В работе представлены основные принципы построения системы радиовысотомерной для измерений параметров движения возвращаемого аппарата. Приведены алгоритмы работы прибора и основные выражения для вычисления требуемых параметров. Разработана функциональная схема системы радиовысотомерной и предложены пути повышения надежности. Эффективность предложенных алгоритмов подтверждена посредством моделирования работы системы. Произведена оценка точностных характеристик системы радиовысотомерной, показавшая правильность выбранных методов.

Ключевые слова: система радиовысотомерная, возвращаемый аппарат, перспективная пилотируемая транспортная система, текущая высота, составляющие вектора скорости, углы наклона

Буренко Е. А., Нестеров С. В.

Рассмотрены вопросы, связанные с синтезом электрических частотно – избирательных фильтров. Указана необходимость перехода при проектировании от фильтров с катушками индуктивности к активным RC-фильтрам. Показана возможность компоновки фильтров из известных звеньев первого и второго порядков. Даны примеры реализации активных фильтров высокого порядка различного назначения по заданным частотным характеристикам, используя в том числе аппроксимацию на полиномах Лежандра и оптимально монотонную аппроксимацию.

Ключевые слова: синтез фильтров, активные RC-цепи, амплитудно – частотная характеристика

Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Кузнецов В. С., Волков А. С., Соковиков С. А.

В последнее время амплитудная фазовая модуляция начала использоваться в спутниковом стандарте DVB-S2. Преимущества данного метода несомненно превосходит ранее используемые методы модуляции.

Ведется разработка новых методов модуляции на основе амплитудной фазовой модуляции. Предлагается использовать вместе с многоуровневой фазовой модуляции в квадратуре амплитудно-импульсную модуляцию. Превосходство данного метода очевидны – увеличивается частотная эффективность сигнала в выходной полосе частот.

Проведено экспериментальное исследование OFDM ((Orthogonal frequency-division multiplexing) – сигнала, где в качестве первичной модуляции используется АФМ-АИМ модуляция с помощью программной реализации при различных уровнях отношения Ebit/N0.

Теоретические расчёты показывают увеличение частотной эффективности в выходной полосе частот до 16 бит/с/Гц (8 бит/отсчёт), что нереализуемо ни одним из известных методов модуляции. Эффективность OFDM определяется эффективностью первичной модуляции. С помощью АФМ-АИМ OFDM реализуется 8 бит/отсчёт, сохраняя пик-фактор на уровне QAM-16.

Для обеспечения качественной связи в среде, когда канал передачи мало влияет на распространение сигнала, приоритетным параметром является скорость передачи. Наибольшей скоростью обладает АФМ-АИМ (амплитудная фазовая модуляция – амплитудная импульсная модуляция). В средах с большими помехами и многолучевым распространением необходимо обеспечить меньше количества ошибок в ущерб скорости передачи, т.е. использовать QAM-16, QAM-64.

Ключевые слова: квадратурная амплитудная модуляция, фазовая модуляция, амплитудная импульсная модуляция, амплитудная фазовая модуляция, частотная эффективность, ортогональное частотное разделение, созвездие сигналов, дискретная модуляция

Информатика, вычислительная техника и управление

Системный анализ, управление и обработка информации

Гоголев А. А., Горобинский М. А.

Микробеспилотные летательные аппараты (микроБЛА) типа мультикоптер благодаря своей сравнительной компактности и возможности маневрировать в ограниченном пространстве способны осуществлять целевую задачу в условиях замкнутого пространства (помещениях). Современные комплексы микроБЛА используют в качестве основного канала навигационной информации приемник спутниковых навигационных систем (СНС) ГЛОНАСС/GPS, сигналы которого не проникают в помещения. В статье представлено решение задачи определения собственного положения в условиях замкнутого пространства на основе бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) и алгоритмов визуальной навигации по кодовым меткам при отсутствии сигналов ГЛОНАСС/GPS. Представленный аппаратно-программный комплекс позволяет определять собственное положение с помощью бортового вычислителя в режиме реального времени с точностью, составляющей около 10 сантиметров и составляющей 1/5 линейных размеров летательного аппарата.

Ключевые слова: фильтр Махони, навигационная система, беспилотный летательный аппарат, мультикоптер, квадрокоптер, кодовые метки, автономная навигационная система

Торрес Санчес К. Х., Воронцов В. А.

Приведен анализ проектных параметров малых автоматических спускаемых аппаратов по траектории баллистического спуска с учётом возмущающих факторов. Рассматривается влияние вероятностного характера внешних условий и проектных параметров на массовые характеристики малых космических спускаемых аппаратов. Проведен анализ особенностей выбора проектных параметров в экстремальных (наихудших) условиях и методом эквивалентных возмущений.

Ключевые слова: малый спускаемый аппарат, парашютные системы, метод эквивалентных возмущений

Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Елисеев С. О., Крюков Д. А.

В статье рассмотрены вопросы реализации и исследования системы криптографической генерации данных от источника сообщения к его получателю. Научная новизна исследования состоит в том, что представлен и обоснован алгоритм защищённого приёма-передачи данных явно не использующий ключей шифрования. Проведен анализ скорости генерации данных в зависимости от различных характеристик, определены пути повышения его эффективности, предложены методы предотвращения активных атак на алгоритм.

Ключевые слова: алгоритм Диффи-Хеллмана, асимметричное шифрование, безопасность данных, однонаправленные функции

Лебёдкин И. Ф., Молотков А. А., Третьякова О. Н.

В работе представлена математическая модель нагрева поверхности тела гауссовым пучком лазерного излучения для моделирования SLM процесса. Решена краевая задача теплопроводности с учетом фазовых переходов. Приведены расчёты в двух вариантах: при помощи программного комплекса ANSYS, где используется метод конечных элементов, и при помощи собственного программного обеспечения, где используется явная конечно-разностная схемы. Проведены анализ и сравнение полученных результатов с несколькими работами других авторов.

Ключевые слова: математическая модель, гауссов пучок, лазер, уравнение теплопроводности, фазовые переходы, численное решение

Курьянский М. К., Лолаев С. Г., Пащенко О. Б., Романова Т. Н.

В данной работе описан метод управления расходом топлива маневренного самолета с учетом следующих критериев: количество переключений между разными топливными баками, изменения координат центра тяжести в процессе расхода топлива, общий объем потребленного топлива. Предложен новый эвристический метод для решения поставленной задачи. На основе предложенного метода разработана программа, которая может быть использована как блок поддержки принятия решений в процессе проектирования топливной конфигурации маневренных самолетов.

Ключевые слова: комбинаторная оптимизация, многокритериальная оптимизация, расход топлива, топливная конфигурация

Методы и системы защиты информации, информационная безопасность

Бельтюков С. В., Филатов В. И., Борукаева А. О., Бердиков П. Г.

Для решения задачи обнаружения полезного сигнала на фоне шумов были исследованы характеристики многоканальных обнаружителей. Предложено использование рангового демодулятора для обеспечения высокой помехоустойчивости каналов связи. Для оценки данной характеристики были использованы результаты анализа многоканального обнаружителя. Из исследования зависимости эквивалентной вероятности ошибки на бит информации от отношения сигнал/шум делается вывод о преимущественном использовании рангового демодулятора. Для его использования предложена схема, реализующая вычисление взаимных рангов. Представлены расчетные формулы: вероятности ошибки, вероятности суммарного ранга в сигнальном канале и совместной вероятности шумовых рангов с учетом распределения огибающей для случая общей ранжировки массива из kM отсчетов огибающей. А также представлены зависимости вероятности ошибки на бит информации для рангового демодулятора.
Делается вывод о том, что ранговый демодулятор с общей ранжировкой по всему массиву отсчетов имеет лучшие показатели помехоустойчивости.

Ключевые слова: сигнал, помехоустойчивость, ранговый демодулятор, многоканальный обнаружитель, отношение сигнал/шум, вероятность ошибки, огибающая

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2017

Вход