Аннотации и ключевые слова

Рассматривается процесс уборки пассивной верхней ступени ракеты активным космическим аппаратом, состоящий из трех этапов: захват объекта гарпуном, разматывание троса, буксировка. Для снижения угловой скорости вращения объекта используется ударный импульс от гарпуна. Предложены алгоритм определения положения точки захвата на поверхности объекта и закон управления тягой буксира в ходе разматывания троса, обеспечивающие безопасную буксировку. В качестве примера использования предлагаемого подхода выполнено численное моделирование уборки верхней ступени ракеты Ariane 4. Результаты работы могут быть использованы для планирования будущих миссий по уборке космического мусора с низких околоземных орбит.

Ключевые слова: космический мусор, гарпун, захват, относительное движение, тросовая буксировка

Элементы конструкций летательных аппаратов часто могут быть сведены к расчетной схеме, элементы которой подвержены большим перемещениям при малых деформациях. Современным удобным и эффективным методом решения задач, описываемых такой расчетной схемой, является метод конечных элементов. В данной работе предложена модель геометрически нелинейного конечного элемента оболочки для описания неограниченно больших поворотов. Описание больших поворотов проводится с применением вектора Эйлера и тензора поворота.

Для конечного элемента получены аналитические соотношения для матрицы касательных жесткостей и вектора узловых сил на примере четырёхузлового конечного элемента. Корректность полученных соотношений подтверждается решением тестовых задач с помощью разработанного элемента и сравнением полученных результатов с результатами, полученными другими методами.

Ключевые слова: вектор Эйлера, тензор поворота, большие перемещения, большие повороты, матрица касательной жесткости, конечный элемент, теневой элемент

В работе представлено сопоставление результатов расчета прогибов в некоторой точке вязкоупругой пластины, полученных в рамках классической теории тонких пластин Кирхгоффа, с результатами аналогичного расчета, основанного на уточненной теории типа С. П. Тимошенко для пластин средней толщины. При расчетах рассматривается поперечное импульсное нагружение прямоугольной однородной изотропной вязкоупругой пластины, шарнирно опертой по ее контуру. Учет внутреннего вязкого трения на основе модели Кельвина–Фойгта для пластин Кирхгоффа осуществлялся с использованием известного подхода, использующего дифференциальные операторы.

В работе предложен новый подход к анализу переходных процессов в вязкоупругом континууме, вызванных нестационарными силовыми возмущениями, основанный на интегральных преобразованиях и теореме Эфроса. Этот подход использует сглаживающий линейный интегральный оператор и может быть применен для любых решений задач, в том числе авиационной и ракетно-космической отрасли, полученных в рамках теории упругости и представленных в виде интегралов Дюамеля.

Ключевые слова: нестационарное нагружение, вязкоупругая пластина, теория пластин Кирхгоффа, уточненная теория Тимошенко, внутреннее вязкое трение, модель Кельвина-Фойгта, теорема Эфроса

Статья посвящена исследованиям колебаний пологих разомкнутых оболочек с присоединённой массой. Проведен теоретический анализ теорий колебаний разомкнутой цилиндрической оболочки и изогнутой пластины. Расчет оболочки производился с использование асимптотических методов решения дифференциальных уравнений, аппроксимации Паде. Получены аналитические зависимости между частотой колебаний оболочки и параметром волнообразования цилиндрической разомкнутой оболочки. Выполненные исследования проверены с помощью экспериментальных исследований. Для этих целей создана специальная испытательная установка, изготовлены испытательные образцы, разработана программа экспериментальных исследований. Уточнение математических моделей и изучений колебаний оболочек необходимо для уменьшения наступления резонансных эффектов и предотвращению аварий. Полученное решение с помощью рекурсивной теории возмущений имеет хорошее совпадение с экспериментальными данными и более пригодно при расчетах колебаний разомкнутых цилиндрических оболочек при значении параметра волнообразования больше 0,4.

Ключевые слова: тонкостенная оболочка, собственные колебания, присоединенная масса, эксперимент

Исследованы эффективные подходы к исследованию задачи на собственные значения в области гидродинамической устойчивости для уравнения Орра-Зоммерфельда. Для получения спектра собственных значений рассматривается метод коллокации (псевдоспектральный), основанный на полиномах Чебышева. Этот метод очень эффективен, так как он создает матрицы, которые имеют небольшую размерность и обычно являются хорошо обусловленными. Использована арифметика с произвольным числом значащих цифр. Определено дисперсионное соотношение волн Толлмина-Шлихтинга на профиле скорости развитого турбулентного пограничного слоя в зависимости от параметров задачи (например, числа Рейнольдса).

Ключевые слова: метод коллокации, полиномы Чебышева, несжимаемая вязкая жидкость, турбулентный пограничный слой, уравнение Орра-Зоммерфельда, волны Толлмина-Шлихтинга

Рассматривается течение водородо-воздушной горючей смеси в канале переменного сечения, представляющего собой два последовательно расположенных сопла Лаваля. Считается, что входной сверхзвуковой поток тормозится и сжигается в детонационной волне, которая реализуется внутри канала. Ниже по потоку продукты сгорания разгоняются до сверхзвуковых скоростей. Получены стационарные решения для случая химически неравновесных течений. Путем численного моделирования квазиодномерных течений многокомпонентного реагирующего газа показано, что детонационная волна устойчива в расширяющемся канале и неустойчива в сужающемся. Для рассматриваемой формы канала численно определен диапазон начальных скоростей потока, при котором реализуется устойчивая стационарная детонационная волна.

Ключевые слова: численное моделирование, канал переменного сечения, детонационные волны, стационарное течение, прямая задача теории сопла, неравновесные химические превращения

Тропические циклоны относятся к наиболее разрушительным стихийным бедствиям на Земле, вызывающим многочисленные человеческие жертвы и разрушения инженерных сооружений в районах, подвергшихся их воздействию. Отсутствие, в настоящее время, адекватной модели процессов зарождения и развития тропических циклонов не позволяет разработать стратегию успешной борьбы с этими стихийными бедствиями.

В данной статье рассматривается физическая модель динамики мощных тропических циклонов как результат воздействия атмосферного электричества на первоначальный воздушный вихрь. Показана возможность создания модельной физической установки для исследования этого сложного природного явления на основе магнитогидродинамической модели протекающих процессов.

Ключевые слова: атмосферное электричество, магнитогидродинамическое вращение, Z- и Ѳ-пинч, теория подобия магнитной гидродинамики, критерии подобия

В работе представлены результаты экспериментальных и расчетных исследований обтекания модели малоразмерного аппарата нормальной схемы в диапазоне чисел Рейнольдса Rе=2÷8x10⁵. Экспериментальные исследования проведены в аэродинамической трубе Т-102 ЦАГИ на полной модели и на комбинации «фюзеляж-крыло» с учетом и без учета оперения и с акцентом на эффективность органов управления. Расчетное исследование выявило существенную роль ламинарно-турбулентного перехода в виде «ламинарного пузыря» на верхней поверхности крыла по всему его размаху. Визуализация обтекания показала возможности улучшения локальной аэродинамики модели. В расчете и эксперименте было достигнуто удовлетворительное согласие основных силовых и моментных характеристик полной конфигурации для докритических углов атаки.

Ключевые слова: аэродинамика, малоразмерный летательный аппарат, поле течения, ламинарно-турбулентный переход

В статье рассматривается соединение с не контактирующими фланцами, которое герметизируется за счёт установки в узел Z-образного уплотнения. Ставится вопрос о необходимости получения метода расчёта данного уплотнения на прочность и жёсткость. Проводится теоретическое исследование, в рамках которого рассматриваются теория осесимметричной деформации колец К.Б. Бицено и метод переменных параметров упругости И.А. Биргера с целью их совмещения. Таким образом, осуществляется вывод основных зависимостей метода расчёта на прочность и жёсткость Z-образного уплотнения, деформируемого упруго-пластически при затяжке соединения. В итоге, решение исследовательской задачи, охватывая довольно узкий спектр типов конструкций, имеет высокий потенциал дальнейшего применения в аналогичных задачах, где также требуется рассчитать напряжённо-деформированное состояние осесимметричного профилированного кольца, которое деформируется упруго-пластически. При этом главным достоинством представленных приёмов расчёта является их относительная упрощённость за счёт того, что упруго-пластическая задача полностью решается методами теории упругости, что унаследовано из упомянутого выше метода переменных параметров упругости.

Ключевые слова:

Разработан вариант уточненной теории расчета напряженно-деформированного состояния (НДС) цилиндрических оболочек из пьезоматериалов. Математическая модель построена на основании применения уравнений трехмерной теории упругости, а также повышения степени полиномов, аппроксимирующих искомые перемещения по нормальной координате, на два порядка по отношению к классической теории типа Кирхгофа-Лява. С помощью принципа Лагранжа получены уравнения равновесия оболочек и соответствующие краевые условия при действии только электрического поля. Решение сформулированной краевой задачи основано на преобразовании Лапласа.

Ключевые слова: цилиндрическая оболочка, пьезоматериал, электроупругость, уравнения трехмерной теории упругости, напряженно-деформированное состояние, вариационный принцип Лагранжа, краевая задача, преобразование Лапласа

Экспериментально подтверждена концепция снижения до допустимого уровня вибронагруженности элементов конструкции космического комплекса от возмущений устройствами с подвижными массами применением магнитожидкостной системы виброзащиты с регулируемой упруго-демпфирующей характеристикой.

Ключевые слова: виброзащитная система, магнитная жидкость, вибронагруженность, космический комплекс

Процесс разработки современных радиоэлектронных средств связи и навигации предъявляет к оборудованию требования многофункциональности и высокой помехозащищённости. Высокие показатели в данной области могут быть достигнуты за счёт устранения потерь мощности, искажений и нестабильностей, вносимых элементами аналоговой части антенной системы путём перехода от аналоговых средств и методов к цифровым на наиболее ранних этапах обработки сигналов в полотне антенной решётки. В фазированных антенных решётках (ФАР) данный процесс привёл к появлению нового вида антенных устройств – цифровых антенных решёток (ЦАР). Проектирование ЦАР представляет собой сложный комплексный процесс, связанный, как с разработкой аналоговой части устройства, так и с разработкой схемы цифровой обработки сигнала (ЦОС), осуществляющей цифровое диаграммообразование (ЦДО). ЦАР состоит из антенных каналов, представляющих собой антенный элемент, подключённый к приёмопередающему модулю (ППМ). ППМ ЦАР включает в себя аналоговую часть фильтрации и усиления входного/выходного сигнала, а также модули аналого-цифрового (АЦП) и цифро-аналогового (ЦАП) преобразования. Процесс разработки ЦАР включает в себя разработку антенного элемента, выбор параметров аналоговой части, а также построение как цифровой, так и аналоговой части ППМ. Кроме этого, процесс разработки должен включать в себя построение схемы и разработку алгоритма ЦДО, обеспечивающих требуемые характеристики быстродействия и направленности в заданных частотных диапазонах. В работе рассмотрен один из вариантов реализации алгоритма ЦДО, обеспечивающий расширение полосы частот за счёт компенсации эффектов углочастотной чувствительности. Кроме этого в статье приведён анализ современной элементной базы, способной обеспечить реализацию данного алгоритма.

Ключевые слова: цифровое диаграммообразование, цифровые антенные решётки, антенные решётки, углочастотная чувствительность луча, лучеформирование

Децентрализованные мобильные сети MANET (MobileAd-hocNetwork) – радиосети с топологией без базовых станций способные к самоорганизации. Работа посвящена исследованию улучшений характеристик сетей MANET. Главным образом рассматривается концепция двухранговой сети MANET. Предполагается, что преобразование одноранговой сети MANET к двухранговой топологии даст улучшение работы сети в части таких параметров, как пропускная способность и средняя задержка.

Разработанная имитационная модель двухранговой топологии позволяет достичь выигрыша в среднем на 15-30% по сравнению с классическим представлением сетей MANET в параметрах пропускной способности и средней задержки сети. Основываясь на результатах работы модели, можно сделать выводы о целесообразности улучшения качества связи посредством внедрения двухранговой топологии в сети MANET.

Ключевые слова: MANET, протоколы маршрутизации, двухранговые сети, adhoc

В статье приведена методика обнаружения прямолинейной траектории аэродинамической цели. Раскрыты вопросы по оптимизации процесса обнаружения траектории цели в пространстве с применением блочного метода Хафа. Приведены результаты математического моделирования.

Ключевые слова: наземно-космическая многопозиционная радиолокационная система обнаружения аэродинамических целей, траектория, преобразование Хафа

В работе рассматривается создание системы мониторинга угловых координат источников радиоизлучения, на базе цифровой фазированной антенной решетки с применением метода классификации множественных сигналов. В результате исследования получен пеленгационный рельеф пространства, с помощью которого можно оценить угловое местоположение источников радиоизлучения. Также в процессе работы выполнена оценка разрешающей способности данной системы.

Ключевые слова: сверхразрешение, радиоизлучение, мониторинг, угловые координаты, пеленгационный рельеф, антенная решетка, помеха

В статье рассматривается методический аппарат оценивания характеристик обнаружения фотометрического канала оптико-электронной системы наземного базирования ГЕОДСС. Оценка проводится по эталонным объектам, находящимся на геостационарной орбите. Учитывается неравномерность квантовой эффективности фотоприемного устройства (ФПУ) по рабочему спектральному диапазону. Рассмотрена возможность работы телескопа в полосах Джонсона. Приводятся основные выражения для расчета как интегрального отношения сигнал/шум, так и в полосах Джонсона.

Ключевые слова: оптико-электронная система наземного базирования, характеристики обнаружения, квантовая эффективность, полосы Джонсона, космические объекты, звездная величина

В статье рассмотрен метод обнаружения и определения параметров маневра космического аппарата (КА) проведенного на интервале времени между смежными этапами его контроля измерительными средствами контроля космического пространства (ККП). На основе результатов имитационного моделирования проведено оценивание результативности его применения при обнаружении и определении параметров маневров низкоорбитальных КА находящихся на околокруговых орбитах.

Ключевые слова: контроль космического пространства, маневр, космический аппарат, параметры движения, траекторные измерения

В статье рассмотрена проблема унификации технологического оборудования ракет-носителей семейства «Союз», заключающаяся в том, что в процессе модернизации появилась большая номенклатура оборудования космодромов и модификаций ракет-носителей, но при этом в настоящее время между ними не предусмотрена совместимость, т.е. более новая модификация ракеты-носителя не может подключиться к технологическому оборудованию космодрома предыдущего поколения. В рамках решения данной проблемы в области оборудования для измерения уровня заправки, в статье предложен универсальный емкостный датчик уровня заправки с компенсационной секцией для космодрома «Восточный» и схема его подключения, а также проведен анализ дополнительных погрешностей емкостных датчиков.

Ключевые слова: ракета-носитель, емкостной датчик, измерение уровня топлива

В статье приведен алгоритм процесса подгонки пленочных структур в виде резисторов путем их обработки высокочастотным факельным разрядом. Пленочные структуры входят в состав микросборок с нерегулярной структурой, на базе которых реализовано устройство контроля и управления бортовым комплексом обороны. Алгоритм обеспечивает высокую точность расчетов для заданных конструктивных параметров и может быть использован для автоматизации процесса подгонки элементов микросборок и решения задачи управления данным операционным технологическим процессом. Разработана программа определения оптимальной величины зазора между электродом и подгоняемым элементом на языке LabVIEW. При разработке алгоритма и программы расчета была использована математическая модель процесса факельной подгонки пленочных элементов микросборок. Приведены результаты расчетов.

Ключевые слова: бортовой комплекс обороны, микросборка с нерегулярной структурой, пленочный элемент, подгонка, факельный разряд, вычислительный алгоритм, программа расчета

В работе предлагается подход к решению многоклассовой задачи распознавания образов в геометрической постановке на основе построения выпуклых оболочек и определения выпукло отделимых множеств (ВО-множеств). Достоинством предлагаемого метода является единственность получаемого решения и однозначность отнесения каждой точки исходного пространства к одному из классов. Также в подходе единственным образом осуществляется фильтрация исходных данных на предмет выбросов. Вычислительные эксперименты с использованием разработанного подхода проводятся на академических примерах и на тестовых данных публичных библиотек.

Ключевые слова: классификация, распознавание образов, алгоритм, решающее правило, выпуклая оболочка, выпукло отделимое множество

Рассматриваются средства статистического анализа работы систем дистанционного обучения, направленные на адаптацию процесса формирования индивидуальных заданий пользователя с целью создания его индивидуальной траектории обучения и контроля компрометации ответов. Используются средства квантильного анализа и известные логистические модели вероятности правильного ответа пользователя на задание, используемые для пересчета уровня сложности заданий на основе статистики ответов пользователей.

Ключевые слова: обучающая система, статистический анализ, обратная связь, компрометация ответов

В статье описана реализация и опыт применения имитационной модели маршрутизатора высокоскоростной коммуникационной сети Ангара, предназначенной для построения на её основе многопроцессорных вычислительных систем с высокой масштабируемостью производительности.

Проведённые с использованием имитационной модели исследования позволили отработать основные решения по микроархитектуре маршрутизатора, алгоритмы работы его составных частей, формат пакета, основные операции, алгоритмы маршрутизации и арбитража, провести оптимизацию архитектурных параметров маршрутизатора, в том числе базовых соотношений по пропускным способностям, связности сети, размерам буферов памяти, сбалансировать пропускные способности составных частей маршрутизатора и осуществить верификацию заказной СБИС. По результатам имитационного моделирования был сформирован окончательный технический облик маршрутизатора, реализованный в заказной СБИС и сетевом оборудовании Ангара на её основе.

Полученный опыт может быть использован при создании перспективных образцов сетевого оборудования.

Ключевые слова: имитационное моделирование, коммуникационная сеть

Изложена методика применения численного моделирования аэродинамики для определения вращательных производных по крену летательного аппарата (ЛА) при значениях углов атаки −5°...90°. Моделируется обращенное движение ЛА, вектор скорости набегающего потока и вектор угловой скорости вращения коллинеарны. Численное моделирование (CFD-моделирование) аэродинамики базируется на решении методом контрольных объемов уравнений Навье-Стокса, осредненных по Рейнольдсу и замыкаемых моделью турбулентности k-ε Realizable. Для CFD-моделировании процессов ламинарно-турбулентного перехода вблизи поверхности ЛА в настоящей работе используются пристеночные функции типа Enhanced Wall Treatment.

Результаты определения стационарных коэффициентов аэродинамических сил и моментов ЛА по данным CFD-моделирования хорошо согласуются с результатами экспериментов с масштабной моделью ЛА в аэродинамической трубе. Значения вращательной производной коэффициента момента крена, полученные по результатам численного моделирования и по результатам экспериментов, также хорошо согласуются при большинстве значений углов атаки ЛА. Рассогласование значений производных боковой силы и момента рыскания по угловой скорости крена, полученных разными методами, обуславливается соответствующими аэродинамическими возмущениями и погрешностями измерений при их экспериментальном определении. В качестве направления дальнейших исследований рассматривается воспроизведения в CFD-моделировании условий эксперимента в аэродинамической трубе: конструкции крепления модели, оценка согласованности частоты регистрации экспериментальных данных с частотой вращения модели и частотой вихреобразования. В целом, результаты исследования показывают, что CFD-моделирование позволяет определять не только стационарные коэффициенты аэродинамических сил и моментов, но и их вращательные производные по угловой скорости крена, однако для верификации различных подходов к моделированию вращения представляется актуальным проведение дополнительных экспериментов.

Ключевые слова: силы и моменты аэродинамические, компоненты угловой скорости, вращательные производные, CFD-моделирование

Наряду с развитием расчетных методов для исследования прочностных характеристик элементов конструкций самолетов [1], широко используется натурный эксперимент, воспроизводящий реальное воздействие птицы на конструкции самолета при столкновении в полете. Данная статья посвящена исследованию характеристик градового выстрела и решению траекторной задачи неуправляемого полета твердого тела произвольной формы, для натурных испытаний опытных и серийных авиадвигателей на стойкость при помощи стендов имитирующих попадание птиц или града.

Ключевые слова: натурные испытания, градовый выстрел, траекторная задача, птицестойкость, градостойкость

В связи с бурным развитием авиационной и ракетной техники, значительным усложнением конструкции летательных аппаратов (JIA) и увеличением стоимости их создания возрастает значение эффективности ранних этапов проектирования, когда выбираются основные конструктивные характеристики аппарата и определяются номинальные параметры его движения.

В процессе производства JIA различного вида возможно возникновение малых асимметрий, а также малых эксцентриситетов тяги для ЛА, имеющих двигательные установки, из-за технологических погрешностей изготовления компонентов аппарата и их сборки.

В статье рассматриваются алгоритмы номинальных и возмущенных параметров движения баллистического летательного аппарата при оперативном изменении целеуказаний в полете. Данные алгоритмы основываются на математической модели движения летательного аппарата, которая в свою очередь позволяет обеспечить достижения подвижной точки цели при условии оперативного изменения целеуказаний.

Ключевые слова: баллистический летательный аппарат, алгоритм расчета, наведение

В статье предлагается усовершенствованная модель и алгоритм оценки эффективности преодоления гиперзвуковым летательным аппаратом противоракетной обороны с учетом противодействия авиационного комплекса. Для оценки эффективности преодоления предложена соответствующая модель действия авиационного комплекса противоракетной обороны. Обоснована постановка матричной игры между гиперзвуковым летательным аппаратом и противоракетой авиационного комплекса с заполнением матрицы эффективности для последующего выбора наиболее эффективной с точки зрения преодоления противоракетной обороны траектории полета. Актуальность разработанной модели и алгоритма подчеркиваются тем, что они могут быть использованы для моделирования процесса преодоления и оценки эффективности преодоления гиперзвуковым летательным аппаратом противоракетной обороны с учетом противодействия авиационного комплекса при любом варианте.

Ключевые слова: гиперзвуковой летательный аппарат, авиационный комплекс, модель оценки эффективности

В статье рассматривается проблема решения линейной системы уравнений с нечеткой прямоугольной матрицей и нечеткой правой частью, описываемых с помощью нечетких треугольных чисел в форме отклонений от среднего значения. Предлагается метод, использующий более точную формулу для произведения нечетких чисел, справедливую при отсутствии допущения о малости разброса около среднего значения, а также аппарат нахождения псевдорешений систем линейных уравнений. Приведены примеры, иллюстрирующие применение предложенного метода.

Ключевые слова: нечеткие числа, полностью нечеткая линейная система уравнений, треугольные числа, псевдообратная матрица, псевдорешение

Опыт создания и эксплуатации сложных искусственных систем позволяет говорить о несовершенстве современных инструментальных программных средств, широко применяемых в таких системах, в том числе, для решения задач контроля данных системы планирования и управления работой аппаратуры космического аппарата, управления ее жизненным циклом. Рассматриваемая в данной статье проблемная область содержит большое число составляющих, их свойств и связей, образующих сложные структуры. Подлежащие обработке и контролю данные имеют сложную организацию и большой объем. Кроме того, проблемная область изменчива во времени. Современные инструментальные программные средства, позволяющие разработчикам программного обеспечения допускать семантические ошибки, не соответствуют сложности проблемной области.

На практике, их применение обеспечивает лишь фрагментарное покрытие проблемной области. Отсюда – трудности контроля данных системы планирования и управления, трудности управления ее жизненным циклом. Важнейшие для практического применения программно-технических средств проблемы верификации и безотказности, в общем случае, продолжают оставаться нерешенными.

Ключевые слова: автоматизированная система, космический аппарат, система планирования и управления. логика предикатов, логическое программирование, программно-технические средства, стандартизация, интеллектуализация