Аннотации и ключевые слова

Механика

Попов И. П.

Определены резонанс и антирезонанс сил, резонанс и антирезонанс скоростей. Резонансы возникают при сочетаниях параллельного соединения элементов и источника силы, либо последовательного соединения и источника скорости. Антирезонансы возникают при сочетаниях параллельного соединения и источника скорости, либо последовательного соединения и источника силы. Существуют устройства, в удовлетворительном приближении способные выполнять функции источников силы и источников скорости. Источником гармонической скорости может выступать привод с кривошипно-кулисным механизмом и маховиком с большим моментом инерции. Источником гармонической силы может выступать шток пневмоцилиндра, полость которого сообщается с полостью другого пневмоцилиндра, диаметр которого неизмеримо выше, чем у первого, а поршень совершает гармонические колебания. Особое значение учет колебаний приобретает в ракетной отрасли. В авиации борьба с виброперегрузками несущего винта и изгибными аэроупругими колебаниями крыла самолета являются жизненно важными мероприятиями.

Ключевые слова: источник силы, источник скорости, последовательное соединение, параллельное соединение, резонанс, антирезонанс

Лазарев С. И., Ломакина О. В., Хорохорина И. В., Кочетов В. И.

Статья посвящена аналитическим исследованиям напряженно-деформированного состояния различных вариантов конструкций фланца баромембранного аппарата плоскокамерного типа, работающих под трансмембранным давлением. Предложена рациональная конструкция фланца с точки зрения прочности и жесткости. Приводится сравнение аналитических и численных методов решения, полученное методом конечных элементов (МКЭ), подтверждающее правильность выбора расчетной схемы и метода расчета торцевого фланца баромембранного аппарата плоскокамерного типа.

Ключевые слова: аппарат, фланец, расчетная схема, напряжение, перемещение, мембрана

Сысоев Е. О., Добрышкин А. Ю., Сысоев О. Е., Журавлева Е. В.

Целью работы является разработка различными способами, в том числе и экспериментальным, математической модели колебаний тонкостенной цилиндрической оболочки при равномерном температурном воздействии на основе вариационной формулировки задачи. В строительстве широко используются выразительные высокоэффективные конструкции зданий и сооружений в виде тонкостенных цилиндрических оболочек. Учитывая, что все здания и сооружения испытывают действия внешних сил, вызывающих вынужденные колебания и температурные воздействия, которые изменяют модуль упругости конструкционного материала, что не учитывается при проектировании. Во избежание техногенных катастроф необходимо выполнять расчеты конструкций зданий и сооружений на частотные характеристики, при динамическом изменении температур изменение модуля упругости материала тонкостенной цилиндрической оболочки влияет на динамику частотных характеристик колебаний конструкций. Существующие модели для расчета колебаний тонкостенных цилиндрических оболочек не учитывают такие изменения, поэтому требуется разработка новых математический и их экспериментальная проверка. Параметры новой теоретической основы подтверждаются на реальной уменьшенной модели конструкции, и производится сопоставление экспериментальных и теоретических данных. В статье описана новая расчетная модель колебаний тонкостенной цилиндрической оболочки при повышенной температуре на основе вариационной постановке задачи. Проведена экспериментальная проверка полученной математической модели и определен диапазон её применения.

Ключевые слова: тонкостенная цилиндрическая оболочка, вынужденные колебания, расчетная модель, экспериментальные исследования, вариационная формулировка задачи

Блинков Ю. А., Иванов С. В., Могилевич Л. И., Попов В. С., Попова Е. В.

В данной статье исследуются продольные волны деформации в соосных упругих оболочках с мягкой кубической нелинейностью, содержащих вязкую несжимаемую жидкость, как между ними, так и во внутренней оболочке. Учтено влияние, конструкционного демпфирования материала оболочек как в продольном, так и в нормальном направлениях и окружающей внешнюю оболочку среды на амплитуду и скорость волны. При этом необходимо использовать численные методы. В данной работе получена математическая модель в виде системы уравнений, которая исследуется численно с помощью разностной схемы Кранка-Николсона. При отсутствии влияния жидкости внутри оболочки, конструкционного демпфирования в продольном направлении и окружающей упругой среды, скорости и амплитуды волн, имеющихся в оболочках, не меняются. Движение происходит в отрицательном направлении оси абсцисс. Это означает, что найденная нелинейная добавка к скоростям волн в линейном приближении (скорости звука) уменьшает скорости волн и они становятся дозвуковыми. Результат вычислительного эксперимента в этом случае совпадает с точным решением, следовательно, разностная схема и система обобщенных модифицированных уравнений Кортевега – де Вриза – Бюргерса (МКдВ-Б) адекватны. Наличие влияния инерции движения жидкости во внутренней оболочке приводит к уменьшению скорости волн деформации, а наличие окружающей внешнюю оболочку упругой среды приводят к увеличению скорости. Вязкостное напряжение жидкости во внутренней оболочке и конструкционное демпфирование материала оболочек в продольном направлении приводят к уменьшению амплитуд волн. Конструкционное демпфирование в нормальном направлении увеличивает амплитуду волны на постоянную величину волну и уменьшает ее скорость.

Ключевые слова: волны деформаций, упругие соосные цилиндрические оболочки, вычислительный эксперимент, вязкая несжимаемая жидкость

Локтева Н. А., Иванов С. И.

Ключевые слова: пластина Кирхгофа-Лява, акустическая среда, гармоническая волна, произвольные граничные условия, функции влияния

Радиотехника и связь

Кулыгин С. В., Казачков В. О., Кочкаров А. А.

В работе рассмотрены перспективные вопросы использования оборудования для определения местоположения автотранспорта на основе глобальных навигационных спутниковых систем для модернизации сетей платных дорог и улучшения качества систем мониторинга. Представлено и обосновано инженерное решение оптимизации пунктов регистрации транспортных средств, позволяющее устранить заторы на въездах и/или выездах и снизить стоимость проезда за счет снижения затрат на необходимую для функционирования инфраструктуру.

Проведен анализ электронных систем сборов оплаты проезда, а также ключевых автоматизированных информационных систем на примере «ЭРА-ГЛОНАСС» и систем мониторинга транспортных средств, установленных на транспортных средствах для приема кодовых сигналов от глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS с целью определения местоположения. Сформулирован перечень мероприятий для реализации улучшенной системы взимания платы, включающий: установку точек доступа на въездах и выездах, создание специальных центров обработки данных, разработку машинного кода и перепрошивку (обновление) ранее выпущенных устройств.

Для верификации предложенного решения проведен расчет трафика, передающегося от транспортных средств на базовую станцию стандарта GSM, в будни и выходные/праздничные дни на основе системы массового обслуживания М/М/1.

Ключевые слова: «ЭРА-ГЛОНАСС», система мониторинга транспортных средств, платная дорога, системы массового обслуживания

Бахтин А. А., Волков А. С., Солодков А. В., Баскаков А. Е.

В настоящее время научное сообщество в сфере связи и телекоммуникаций сосредоточено на разработке сетей мобильной связи пятого поколения, особенностью которых является повышенная скорость передачи данных – до 10 Гбит/с.

Важным требованием к сетям пятого поколения является обеспечение гибкости их архитектуры для функционирования разного рода приложений, для реализации которого также возможно применение технологий программно-конфигурируемой сети SDN и виртуализации сетевых функций NFV.

В рамках данной работы предложена модель организации сегмента сети под управлением протокола OpenFlow и формат пакетов с учетом возможностей по управлению уровнем передачи данных. Получены характеристики задержки и пропускной способности смоделированного сегмента сети, которые демонстрируют преимущество SDN сетей при использовании предложенного формата управляющих пакетов.

Ключевые слова: мобильная связь, программно-определяемая сеть, 5G, SND, C-RAN, OpenFlow, OEPC, NG network

Сенцов А. А., Ненашев В. А., Иванов С. А., Турнецкая Е. Л.

В работе рассматривается задача совмещения радиолокационного изображения, сформированного бортовой аппаратурой малого летательного аппарата, и цифровой географической карты местности с учетом высот в режиме реального времени. Для решения данной задачи в работе используются методы корреляционно-экстремального совмещения изображений, методы высокоточного бортового мониторинга, методы совмещения и обработки изображений. Для реализации системы оперативного отображения актуальной локационной информации, получаемой радиолокационной аппаратурой с бортов малых ЛА, требуется выполнить совмещение радиолокационных и топографических (оптических) изображений в единое информационное поле. Для этого необходимо найти соответствующее функциональное преобразование в целях наложения актуальных данных, сформированных в режиме реального времени, на географическую карту. Полученные результаты могут быть использованы для актуализации топографических карт земной поверхности, для экологического мониторинга зон повышенного внимания, а также для реализации автономной навигации летательных объектов при проведении оперативных поисково-спасательных операций в зонах чрезвычайных ситуаций и катастроф природного и техногенного характера.

Ключевые слова: радиолокационное изображение, цифровая карта местности, совмещение изображений, малый летательный аппарат, локационная информация, режим реального времени

Информатика, вычислительная техника и управление

Корнилов А. В., Корчагин К. С., Лосев В. В.

Статья посвящена разработке новых и совершенствовании существующих методов и средств анализа обработки информации в авиационных навигационных системах. В частности, представлен анализ результатов разработки и исследования теоретических и прикладных методов обработки информации в составе комплексной измерительной навигационной системы (КИНС).

С учетом имеющихся ограничений и предъявляемых к КИНС требований по уровню точности и функциональности, проведен синтез структуры системы, определены основные информационные связи между источниками информации. Проведен анализ возможного информационного взаимодействия, по результатам которого выбраны необходимые методы и разработаны алгоритмы, направленные на повышение качества системы за счет снижения погрешности измерения пилотажно-навигационных параметров:

– алгоритм автономной компенсации погрешности гироскопов;

– метод комплексирования информации от инерциальных и барометрических датчиков;

– метод комплексирования информации от инерциальных датчиков и спутниковой навигационной системы.

Приведены результаты исследований предлагаемых подходов с помощью средств математического и полунатурного моделирования, а также путем наземной отработки опытного образца КИНС.

Ключевые слова: спутниковая навигация, инерциальная навигация, комплексирования информации, фильтр Калмана, инерциально-спутниковый режим, баро-инерциальный режим, волновой твердотельный гироскоп

Пантелеев А. В., Каранэ М. С.

В статье рассматривается решение задачи о стабилизации спутника с помощью алгоритма поиска оптимального программного управления, основанного на применении разложений по системам базисных функций и мультиагентного метода условной оптимизации. В частности, в качестве базисных функций используются кусочно-постоянные, кусочно-линейные, квадратичные и кубические сплайны, а в качестве мультиагентного метода используется гибридный мультиагентный метод интерполяционного поиска. Этот метод предложен для оптимизации функций многих переменных и основан на построении интерполяционных кривых Безье, Катмулла–Рома и В-сплайнов на основе информации о положении агентов, образующих текущую популяцию, и решении задачи одномерной параметрической оптимизации для реализации исследующего и фронтального поиска, а также использовании идей роевого интеллекта и миграционных алгоритмов. На основе предложенных алгоритмов разработано программное обеспечение и исследована его эффективность при решении задачи стабилизации положения спутника, управляемого двигателями. Проведен сравнительный анализ влияния выбора базисной системы и параметров интерполяционного метода на точность решаемой прикладной задачи.

Ключевые слова: оптимальное программное управление, мультиагентные алгоритмы, оптимизация, программное обеспечение, стабилизация спутника

Ермаков П. Г., Гоголев А. А.

Серьезной проблемой современных беспилотных летательных аппаратов массой менее 500 кг является их низкая надежность ввиду существенных ограничений на массу информационно-управляющего комплекса, что в свою очередь ведет к применению микроэлектромеханических (МЭМС) датчиков, обладающих существенными уходами и дрейфами [1]. В данной статье приводится сравнительный анализ раздельной и слабосвязанной схем комплексирования на основе данных имитационного моделирования инерциально-измерительного модуля VN-100T и навигационных алгоритмов с целью повышения точности и надежности информационно-управляющего комплекса беспилотного летательного аппарата (БЛА).

Ключевые слова: имитационное моделирование, беспилотный летательный аппарат, навигационная система, раздельная схема комплексирования, слабосвязанная схема комплексирования, фильтр Калмана

Таныгин М. О., Алшаиа Х. Я., Митрофанов А. В.

В статье рассмотрена проблема оценки трудоёмкости процедур определения источника поступающих информационных блоков. Определены зависимости между характеристиками информационных систем, размерами полей служебной информации и числом элементарных операций, выполняемых при идентификации источника, сформировавшего пакет данных. Показано, что в рабочих диапазонах сложность реализации рассматриваемого метода определения линейно зависит от числа идентифицируемых приёмником источников.

Ключевые слова: обработка данных, приёмник сообщений, сложность алгоритма, быстродействие, математическое моделирование

Борзов Д. Б., Кошелев М. А., Соколова Ю. В.

Статья посвящена исследованиям, способствующим повышению быстродействия реконфигурируемой системы реального времени, путём создания методики и алгоритма распределения массива вычислительных задач. Методы исследования работы основаны на определениях теории множеств, графов, теории вероятности и математической статистики. С их помощью была создана математическая модель и система критериев реконфигурируемой вычислительной системы реального времени, построенной на беспроводном протоколе, позволяющая выполнять размещение задач по мин-максной оценке времени. А также предложен алгоритм размещения задач в вычислительном комплексе, позволяющий увеличить производительность системы за счёт сокращения времени передачи данных. В результате полученная система дала выигрыш по времени примерно в 2,5 раза. Полученная модель может найти применение в распределённых вычислениях.

Ключевые слова: алгоритм, беспроводной протокол, многопроцессорная система, реконфигурируемая вычислительная система

Никулин В. С., Хижняков Ю. Н., Южаков А. А.

Рассматривается применение нейронного управления на базе RBF-сети при разработке виртуального адаптивного измерителя вредных веществ на основе расчета коэффициента камеры сгорания с целью снижения выхода вредных веществ в процессе горения, адаптивного расхода окислителя и адаптивного расхода топлива гомогенного коллектора для регулирования температуры продуктов горения за камерой сгорания.

Ключевые слова: газотурбинный двигатель, камера сгорания, измеритель вредных веществ, функция Гаусса, RBF-сеть, адаптивный нечеткий регулятор

Князев А. С.

В работе показана актуальность использования авиасимулятора X-Plane в качестве среды для проведения исследований. Для взаимодействия с X-Plane использована отечественная среда моделирования SimInTech, ничем не уступающая импортным аналогам. Для примера рассмотрен блок-субмодель «Демпфер», описана его работа и рассмотрены его элементы. Описан механизм взаимодействия проекта в SimInTech с авиасимулятором X-Plane. С использованием примитивных блоков в SimInTech возможна реализация (воспроизведение) схем различных авиационных систем. Приведены ссылки на документацию, содержащую подробные инструкции для использования SimInTech и Х-Plane.

Ключевые слова: SimInTech, авиасимулятор, X-Plane, демпфер

Агаев Ф. Г., Асадов Х. Г., Асланова А. Б.

Статья посвящена оптимизации и синтезу многофункциональных беспилотных летательных аппаратов с учетом воздействия шумов. Сформирована и решена задача оптимизации функционирования многофункционального БПЛА последовательно осуществляющего функции: а) доставки груза на заданную точку и b) проведения разведки в окрестностях этой точки в условиях применения локальной радионавигационной системы (псевдоспутников). Сформирован функционал цели в виде интеграла математического ожидания и извлекаемого количества информации в проводимой разведке. В результате оптимизации функционирования БПЛА на относительно малых расстояниях получена оптимальная функциональная зависимость вероятности вывода БПЛА на заданную точку от величины дистанции полета БПЛА.

Ключевые слова: БПЛА, оптимизация, навигационная система, функционал цели, многофункциональность, количество информации

Зульфугарлы П. Р.

Одним из основных недостатков БПЛА считается ограниченность их энергообеспеченности. Этот недостаток вызывает необходимость в оптимальном распределении энергобаланса БПЛА путем оптимального выбора траектории полета и порядка коммуникации. Вместе с тем, конечной продукцией разведывательных БПЛА является объем собранной информации в течение осуществляемого полета. Главным выводом из вышеизложенного является то, что БПЛА должен работать в энергоинформационно – эффективном режиме функционирования. Целью настоящей работы является разработка методики вычисления оптимальных режимных параметров, обеспечивающих энергоинформационно – эффективный режим функционирования БПЛА. Предлагаемая методика базируется на представлении БПЛА в виде кибер – физической системы, питаемой от электрического аккумулятора (батареи) и предусматривает проведение двухступенчатой оптимизации режима функционирования БПЛА.

Ключевые слова: БПЛА, энергообеспеченность, киберфизическая система, оптимизация, энергоинформационный критерий, эффективность

Ефанов В. В., Закота А. А., Гунькина А. С.

Проведен анализ двух подходов (позиционного и позиционно-скоростного) косвенного определения параметров движения целей на основе анализа ее угловых положений. При этом выявлено, что методы, основанные на данных подходах, в настоящее время практически не используются. Предложена математическая модель косвенного определения параметров движения воздушной цели на основе описания процесса сближения объектов в виде систем линейных уравнений, соответствующих различным вариантам ситуационной обстановки при сближении. Проведена оценка точности определения параметров движения цели на основе применения метода итераций. Показан процесс подготовки системы линейных уравнений к процессу итераций. Проведена оценка скорости сходимости системы уравнений, описывающих процесс сближения объектов при различных значениях входных параметров.

Ключевые слова: косвенное определение параметров воздушной цели, точностные характеристики, алгоритмы определения параметров движения целей

Мингалев С. В., Казимарданов М. Г.

В статье рассматривается проблема моделирования распыла топлива в пневматических форсунках методом объема жидкости с динамическим дроблением сетки на границе раздела без использования моделей турбулентности на сетках, чье разрешение недостаточно для описания поведения мелких капель. Такой подход позволяет получать результаты, которые затем подтверждаются на испытаниях и используются для доводки камер сгорания, однако обоснование его требует определения влияния размера ячейки расчетной сетки на результаты. Именно такое исследование описано в настоящей статье, в которой сравниваются результаты, полученные в результате моделирования распыла топлива на сетках с разным разрешением. Было найдено, что при уменьшении размера ячейки сетки полученные из расчета значения угла распыла почти не меняются, а диаметры капель уменьшаются более чем в четыре раза.

Ключевые слова: пневматическая форсунка, вычислительная механика, моделирование, камера сгорания, авиационный двигатель, метод объема жидкости

Голяков А. Д., Ричняк А. М.

В статье проведено исследование отказоустойчивости оптико-электронной навигационной системы автономного космического аппарата. Исследование выполнено методом математического моделирования на примере оптико-электронной навигационной системы, содержащей два астродатчика, построитель вертикали, высотомер и вычислитель.

Ключевые слова: космический аппарат, бортовая оптико-электронная навигационная система, отказоустойчивость, воздействующие факторы, единичный отказ составной части системы

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2021

Вход