2022. № 126

Механика

Попов И. П.

Механические колебания широко распространены в разнообразных технологических процессах. Особое значение учет колебаний приобретает в авиационной и ракетной отраслях. Синтез монореактивного гармонического осциллятора производится на основе трех предпосылок. Первое. Осциллятор состоит из двух одинаковых по массе грузов. Второе. Грузы совершают синусоидальные перемещения. Третье. Суммарная энергия осциллятора со временем не изменяется. В монореактивном (m-m) гармоническом осцилляторе инертные элементы могут совершать свободные синусоидальные колебания, которые сопровождаются трансформацией кинетической энергии инертного элемента в кинетическую же энергию другого инертного элемента. В положении, при котором энергия первого инертного элемента равна нулю. При этом энергия второго элемента имеет максимальное значение. В следующий момент времени первый элемент приобретает ускорение за счет кинетической энергии второго элемента, скорость которого начинает уменьшаться.

Ключевые слова: маятник, колебания, энергообмен, монореактивный, фаза, перемещение, скорость, ускорение

Сафонов А. И.

Рассматриваются движения периодической по времени гамильтоновой системы с двумя степенями свободы в окрестности тривиального равновесия, устойчивого в линейном приближении. Предполагается, что в системе реализуется двойной (основной и комбинационный) резонанс третьего порядка или значения параметров близки к резонансным. Для случая, когда имеется резонансная расстройка по одной из частот линейных колебаний системы, исследуется вопрос о существовании и числе резонансных периодических движений в малой окрестности равновесия, проанализированы условия их устойчивости в линейном приближении. Проводится сравнение результатов со случаем точного резонанса.

Ключевые слова: гамильтонова система, двойной резонанс третьего порядка, устойчивость в линейном приближении, периодические движения

Авдюшкин А. Н.

Рассматривается плоская эллиптическая ограниченная фотогравитационная задача трёх тел, т.е. исследуется движение тела малой массы под влиянием как гравитационных сил, так и сил светового давления, действующих со стороны двух массивных тел, которые движутся по известным кеплеровским орбитам. Предполагается, что движение всех трех тел происходит в одной плоскости. В данной задаче существует частное решение, описывающее движение тела малой массы, при котором оно находится на отрезке между притягивающими центрами в так называемой коллинеарной точке либрации L1.

В данной работе исследуется задача об устойчивости коллинеарной точки либрации в случае малого эксцентриситета орбит массивных тел. Система уравнений возмущенного движения записана в гамильтоновой форме. Установлено, что в данной системе возможны как основной, так и комбинационный параметрические резонансы, приводящие к неустойчивости L1.

Методом малого параметра в явном виде получена нормальная форма квадратичной части функции Гамильтона уравнений возмущенного движения. Это позволило свести линейную задачу об устойчивости L1 к эквивалентной задаче об устойчивости линейной автономной системы с нормализованным гамильтонианом. На основе этой автономной системы были найдены явные выражения, определяющие границы областей параметрического резонанса и получены условия устойчивости L1 в линейном приближении.

Ключевые слова: гамильтоновы системы, устойчивость положения равновесия, коллинеарные точки либрации, методы нормализации гамильтониана

Мартиросов М. И., Хомченко А. В.

Проведено численно-экспериментальное исследование поведения четырёхстрингерной плоской панели из полимерного композиционного материала (ПКМ) при низкоскоростном ударном воздействии.

Проведена валидация численного эксперимента по результатам натурных испытаний. Результаты валидации показали, что максимальная площадь расслоения в результате удара отличается не более, чем на 11%.


Ключевые слова: полимерные композиционные материалы, улепластик, плоская четырёхстрингерная панель, ударное воздействие, численное исследование, эксперимент

Юй Ч., Темнов А. Н.

Разработан алгоритм определения параметров механического аналога малых колебаний жидкости в условиях микрогравитации на основе метода конечных элементов. В данной работе предложен маятник со спиральной пружиной для моделирования свободных колебаний жидкости. Маятник моделирует воздействие массовой силы, а воздействие силы поверхностного натяжения учитывается спиральной пружиной. Из решения задачи о собственных колебаниях капиллярной жидкости выведены выражения параметров механического аналога. При этом дана количественная оценка влияния числа Бонда и объёма заполнения сосуда жидкостью на значения параметров механического аналога. Из результатов следует, что с повышением числа Бонда масса колеблющейся жидкости и собственные частоты увеличиваются, а жёсткость спиральной пружины и длина маятника уменьшаются.

Ключевые слова: микрогравитация, механический аналог, тороидальный сосуд, сила поверхностного натяжения, метод конечных элементов

Кутыш И. И.

Представлены новые результаты исследований сходимости тригонометрических рядов Фурье (далее ТРФ или просто рядов) с коэффициентами Фурье, построенными различными методами.

Используя понятие квадрата относительной нормы, детально проанализирована возможность аналитического представления заданной функции рядом и установлено, что причиной расходимости ТРФ при достаточном увеличении его степени является возникновение эффекта Гиббса, то есть колебания ряда относительно своей функции.

Показано, что при оценке сходимости ТРФ к его функции в качестве независимой переменой относительной нормы вместо текущего значения степени ряда k целесообразно использовать текущее значение обобщенной переменной , которая позволяет получить более общие результаты.

Установлено, что свойства ТРФ полностью определяются методами построения их коэффициентов Фурье.

Предложены методы построения сходящихся и равномерно сходящихся ТРФ и исследована сходимость этих рядов к своим функциям.

Построенные равномерно сходящиеся ТРФ сопоставлены с известными рядами Филона и Ланцоша.

Даны рекомендации по построению такого ТРФ, который обеспечивает равномерную сходимость к своей функции f(x) и корректное нахождение его первых производных, свободных от эффекта Гиббса.

Ключевые слова: расходимость тригонометрических рядов Фурье, эффект Гиббса, коэффициенты Фурье, степень ряда, узлы аппроксимации, нормированная функция, скорость сходимости ряда Фурье, квадрат относительной нормы, обобщенная переменная, равномерно сходящийся тригонометрический ряд Фурье, укороченный тригонометрический ряд Фурье с разложением только по синусам, квадратурная формула.

Аверьянов И. О., Зинин А. В.

Рассматривается возможность использования параметров Родрига-Гамильтона вместо кинематических соотношений, используемых при интегрировании уравнений движения, в задаче о приземлении объекта с системой амортизации [1]. Представлен алгоритм реализации рассматриваемого метода, для подтверждения достоверности и устойчивости которого проводится исследование собственного вращательного движения объекта. Для апробации разработанного алгоритма приведено решение о неравномерном приземлении объекта с системой амортизации, приводящему к его опрокидыванию.

Ключевые слова: пневматический амортизатор, пневмоамортизатор, система мягкой посадки, десантируемая техника, модель надёжности процесса приземления, статистическое моделирование, вертикальная посадка, параметры Родрига-Гамильтона, кватернион

Лебедев Е. Л., Репин А. О.

В работе представлен способ контроля качества сборки шарикоподшипниковых опор силовых гироскопических комплексов, функционирующих в условиях вакуумного пространства, с помощью оценивания величины зазора подшипника по параметрам сигналов акустической эмиссии.

От качества операции регулировки шарикоподшипниковых опор зависит способность подшипника выдерживать нагрузки, а также сопротивляться негативным факторам вакуумного пространства. Тенденции к уменьшению массогабаритных характеристик космических аппаратов, снижает эффективность существующих способов контроля качества сборки регулировки. В данной статье представлены результаты экспериментального исследования использования акустико-эмиссионного метода контроля и резонансного, при неподвижном состоянии механических узлов, для оценивания качества регулировки шарикоподшипниковых узлов.

Ключевые слова: акустическая эмиссия, радиальный зазор, момент инерции, коэффициент трения, модуль упругости, напряжение, шарикоподшипник

Гончаров П. С., Копейка А. Л., Бабин А. М.

В статье представлена методика экспериментального моделирования воздействия излучения плазмы электрического ракетного двигателя (ЭРД) на солнечные элементы (СЭ). Описана используемая лабораторно-экспериментальная база и порядок проведения испытаний. Приведены соотношения для расчета коэффициентов деградации электрических характеристик солнечных элементов.

Ключевые слова: излучение, плазма, электрический ракетный двигатель, солнечный элемент, космический аппарат, коэффициент деградации

Ша М., Сунь И.

Когда летательный аппарат (ЛА) проходит через зону дождя на большой скорости, при воздействии дождевой каплеударной эрозии поверхность ЛА повреждается или отслаивается [1,2]. Несмотря на то, что капли дождя малы по размеру и массе, их многократное попадание на поверхность ЛА приведет к снижению прочности материала, ухудшению физико-механических свойств и, таким образом, повлияет на функциональность конструкционных материалов, в результате приводит к повреждению обтекателя, элементов теплозащит, руля направления и поверхности покрытия конструкции, соответственно изменяется геометрия поверхности конструкции самолета, что серьезно снижает безопасность полета. На базе легко-газовой пушки первого уровня для испытания материала на дождевую эрозию была построена одноструйная ударная платформа. Одноструйно-ударного испытания с различными скоростями и диаметрами было проведено на композитном ламинате с матрицей из углеродного волокна и смолы. Результаты показывают, что типичная морфология повреждения композитного материала при действии одиноструйной воды выглядит следующим образом: поверхность удара вогнута, центр практически не поврежден, вокруг него формируется кольцеобразная зона повреждения, в основном состоит из ударения смолы, растрескивания матрицы и не большого разрыва волокна. Внутренние повреждения состоят из растрескивания матрицы и межслойного расслоения. Размер повреждения имеет типичную анизотропию, а продольный размер больше поперечного, с увеличением скорости и диаметра струи, размеры поверхностного кольцевого повреждения и внутреннего повреждения увеличиваются как наружу, так и площадь кольцевого повреждения и внутреннего расслоения также увеличивается. Взаимодействие сжатия и разгрузки давления гидравлического удара, сдвига боковой струи и волны напряжения является основным механизмом одноструйного ударного разрушения для композитов.

Ключевые слова: жидкостно-твердое воздействие, водяная струя, композиционный материал, каплеударная эрозия

Седельников А. В., Орлов Д. И., Сердакова В. В., Николаева А. С.

В работе рассматривается влияние температурных деформаций панели солнечной батареи при выходе малого космического аппарата из тени Земли на параметры его вращательного движения. Получены зависимости возмущающего момента от температурного удара. Оценено возникающее из-за этого возмущения угловое ускорение. Результаты работы могут быть использованы при анализе возможностей транспортировки космического мусора с помощью тросовых систем.

Ключевые слова: температурный удар, панель солнечной батареи, малый космический аппарат, тросовая система, космический мусор

Поляков П. О., Шестеркин П. С.

В различных промышленных сферах применяются демпфирующие материалы, подходящие по своим свойствам для конкретных условий работы. Использование демпфирующих лент один из существующих способов повышения демпфирующих свойств материалов. В настоящий момент для современных тонкостенных конструкций возникает необходимость разработки более совершенных моделей расчета, для которых должны быть достаточно полно отражены реальные условия работы конструкций, с учетом механических свойств материала, из которого изготовлены ее элементы. Существенное влияние на динамическую напряженность элементов тонкостенных конструкций имеют демпфирующие свойства материалов, из которых они изготовлены, а также амплитуды их колебаний. Улучшение демпфирующих свойств является одним из методов увеличения сроков службы элементов конструкций подверженных циклическому нагружению в процессе эксплуатации. Для гашения колебаний в разных диапазонах частот, которые возникают в условиях внешнего воздействия, а также от весовых характеристик системы, зависит выбор оптимальных видов демпфирующих покрытий. В данной статье исследуется влияние демпфирующей ленты марки 3М на динамические характеристики консольной балки и моделирование этого процесса. и моделирование этого процесса. Представлены результаты численного моделирования свободных колебаний алюминиевой балки-пластины без демпфирующих слоев и с наклеенными на лицевые поверхности ленты с демпфирующими свойствами (трехслойные балки). Для численного моделирования моделей пластин всех исследуемых размеров с демпфирующей лентой, была применена симуляция колебательного процесса аналогично физическому испытанию. Построена конечно-элементная модель пластины с сеткой. Определены динамические характеристики трехслойных балок. Установлена зависимость изменения коэффициента демпфирования от амплитуды для образцов с и без демпфирующих лент для разных амплитуд, получена амплитудно-частотная характеристика, логарифмический декремент затухания, коэффициент демпфирования и собственная частота образцов без демпфирующего слоя и с его участием.

Численное моделирование проводилось с целью сравнения экспериментальных результатов динамических характеристик консольной балки без демпфирующего слоя и с ними.

Ключевые слова: демпфирующая лента, трехслойная балка, собственные частоты, логарифмический декремент

Радиотехника и связь

Диняева Н. С., Кравцов С. Б., Крумляков С. О., Бенкалюк Г. А.

В работе рассматривается разработка специального устройства — стенда для заправки жидким теплоносителем плоских тепловых трубок, а также метода их заправки, основанного на регулируемом перетекании под действием гравитации охлаждающей жидкости во внутреннем пространстве тепловых трубок (ТТ).

Охлаждающая жидкость (ОЖ), применяемая для заливки в тепловые трубки, предварительно обрабатываться — из нее удаляются растворенные газы. Дегазация охлаждающей жидкости производится с целью минимизации процесса окисления внутренних металлических частей корпуса и испарительной капиллярно-пористой структуры (ИКС) ТТ.

С целью повышения эффективности процесса заправки опытных партий тепловых трубок, сокращения материальных и временных затрат предложено специальное устройство — заправочный стенд, объединяющий в единый технологический цикл все технологические операции, которые осуществлялись раздельно.

Дегазация осуществляется методом ультразвуковой (УЗ) кавитации в специальной емкости, установленной в УЗ ванне, являющийся составной частью заправочного стенда.

Реализация данной разработки позволяет получить полезный результат, который состоит в:

-экономии трудозатрат за счет сокращения количества технологических операций и конструктивных особенностей установки;

-повышении надежности герметизации ТТ связанной с возможностью визуального контроля за всем технологическим циклом заправки;

-увеличении глубины дегазации ОЖ, что в свою очередь влияет на продление срока службы заправленных ТТ;

-снижение вероятности выхода из строя РЛС за счет увеличения надежности системы охлаждения ППМ АФАР;

-возможности производства в сжатые сроки опытных партий ТТ для дальнейших исследований.

Ключевые слова: тепловые трубки, заправочный стенд, ультразвуковая дегазация, заправка теплоносителем, приемопередающий модуль, охлаждающая жидкость

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

В работе рассматривается разработка специального устройства — стенда для заправки жидким теплоносителем плоских тепловых трубок, а также метода их заправки, основанного на регулируемом перетекании под действием гравитации охлаждающей жидкости во внутреннем пространстве тепловых трубок (ТТ).

Охлаждающая жидкость (ОЖ), применяемая для заливки в тепловые трубки, предварительно обрабатываться — из нее удаляются растворенные газы. Дегазация охлаждающей жидкости производится с целью минимизации процесса окисления внутренних металлических частей корпуса и испарительной капиллярно-пористой структуры (ИКС) ТТ.

С целью повышения эффективности процесса заправки опытных партий тепловых трубок, сокращения материальных и временных затрат предложено специальное устройство — заправочный стенд, объединяющий в единый технологический цикл все технологические операции, которые осуществлялись раздельно.

Дегазация осуществляется методом ультразвуковой (УЗ) кавитации в специальной емкости, установленной в УЗ ванне, являющийся составной частью заправочного стенда.

Реализация данной разработки позволяет получить полезный результат, который состоит в:

-экономии трудозатрат за счет сокращения количества технологических операций и конструктивных особенностей установки;

-повышении надежности герметизации ТТ связанной с возможностью визуального контроля за всем технологическим циклом заправки;

-увеличении глубины дегазации ОЖ, что в свою очередь влияет на продление срока службы заправленных ТТ;

-снижение вероятности выхода из строя РЛС за счет увеличения надежности системы охлаждения ППМ АФАР;

-возможности производства в сжатые сроки опытных партий ТТ для дальнейших исследований.


Ключевые слова: прием радиосигналов, цифровая модуляция, предыскажение, клиппирование, пик-фактор, OFDM, PAPR

Хазов А. С., Ортиков М. Ю., Гусев С. Н.

Пространственные и временные изменения параметров среды распространения электромагнитных волн оказывают существенное влияние на качественные характеристики радиолокационных изображений, получаемых с помощью космических радиолокаторов с синтезированной апертурой антенны: приводят к ухудшению разрешающей способности и контраста радиолокационного изображения, а в ряде случаев к его полному разрушению.

В статье представлены результаты моделирования влияния атмосферных искажений на значение разрешающей способности в P- и X-диапазонах частот в процессе цифровой обработки радиолокационной информации, и рассмотрены значения флуктуаций атмосферных искажений, при которых синтез радиолокационного изображения затруднителен. Предложена методика оценивания разрешающей способности космического радиолокатора с синтезированной апертурой антенны, позволяющая определить поправку к наклонной дальности с учетом совместного влияния искажений тропосферы и ионосферы на этапе формирования опорной функции по азимуту. Учет рефракции электромагнитных волн и коррекция наклонной дальности реализованы с использованием показателя преломления среды и метода приближения геометрической оптики.

Рассмотренная в работе методика позволяет компенсировать влияние атмосферных искажений и повысить качество получаемого радиолокационного изображения.


Ключевые слова: дистанционное зондирование Земли, радиолокатор с синтезированной апертурой антенны, атмосферные искажения, радиолокационное изображение

Детков А. Н.

На основе статистически эквивалентного дискретного представления непрерывных моделей векторов состояния и наблюдения решена задача оптимальной линейной фильтрации отсчётов непрерывного векторного марковского случайного процесса с учётом известных статистических характеристик аддитивного марковского коррелированного шума. При синтезе алгоритма фильтрации использован метод разностных измерений. Представлена структура аналого-цифрового преобразования и цифрового фильтра. Влияние ширины полосы спектральной плотности окрашенного шума измерений на точность дискретной и аналоговой фильтрации непрерывного гауссовского марковского случайного процесса обсуждается на простом примере.

Ключевые слова: непрерывный случайный процесс, оптимальная дискретная фильтрация, коррелированный шум, метод разностных измерений

Информатика, вычислительная техника и управление

Ибрагимов Д. Н., Берендакова А. В.

В статье рассматривается линейная двумерная дискретная система управления с ограниченным управлением. Требуется найти предельное множество 0 управляемости, то есть множество тех начальных состояний, из которых можно перевести систему в начало координат за конечное число шагов посредством выбора допустимого управления. Сформулирована теорема о необходимых и достаточных условиях ограниченности предельного множества 0-управляемости, доказано, что структура предельного множества 0-управляемости может быть найдена, если известны собственные векторы и собственные значения матрицы системы. В случае ограниченных асимптотических множеств управляемости в ряде лемм найдены их эффективные с вычислительной точки зрения оценки в виде полиэдров, а в случае неограниченных — точное описание структуры множества. Построено предельное множество 0-управляемости для прикладного примера — твёрдого тела (аэростата), подвешенного на струне и способного совершать вращательные движения.

Ключевые слова: дискретная двумерная система управления, множество управляемости, ограниченный полиэдр, выпуклый многогранник, выпуклый компакт

Павлов А. Н., Умаров А. Б., Кулаков А. Ю., Гордеев А. В.

Особую важность в настоящее время при разработке и эксплуатации малых космических аппаратов (МКА) приобретают вопросы обеспечения требуемой степени автономности и живучести, а также повышения эффективности функционирования МКА в различных условиях обстановки. Актуальность решения указанных задач для малых космических аппаратов наблюдения вызвана, с одной стороны, особенностями орбиты, на которых функционирует данный тип аппаратов, с другой стороны, отсутствием возможности своевременного управления при возникновении нештатных ситуаций на борту МКА. Для обеспечения автономности и живучести малого космического аппарата необходимо, чтобы он находился в работоспособном состоянии максимальное время или оперативно восстанавливал свою работоспособность. То есть необходимо иметь возможность изменять (перестраивать) структуру (структуры) МКА в различных условиях обстановки с целью поддержания требуемого уровня работоспособности. Широкое распространение на практике при решении задач обеспечения надежности, живучести, катастрофоустойчивости и отказоустойчивости сложных технических объектов (СТО) в рамках развиваемой в настоящее время теории управления структурной динамикой получил такой вариант управления структурами СТО как реконфигурация.

В настоящей статье предложен метод решения задачи планирования структурно-функциональной реконфигурации в условиях неизвестной циклограммы задействования режимов функционирования СТО на примере системы управления движением и навигации (СУДН) МКА дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Проведен вычислительный эксперимент на примере МКА ДЗЗ «Аист-2Д».


Ключевые слова: циклограмма функционирования, «слепая» и структурно-функциональная реконфигурация, параметрический геном, сложный многорежимный объект

Соколова Ю. В., Леун Е. В., Примаков П. В., Самойлов С. Ю.

Статья посвящена мультипроцессорным системам. Описывается подход загрузки процессоров, который возможно применить в системах реального времени, т.е. таких систем, которые реагирует на события в среде вне системы или в рамках требуемых временных ограничений. Поэтому в этой статье предлагается метод, основанный на планировании загрузки процессоров в многопроцессорных системах, что повышает производительность мультипроцессорных систем и увеличивает коэффициент готовности.

Ключевые слова: мультипроцессорная система, планирование, загрузка, высокая готовность, назначение, метод, алгоритм, расписание

Мохов А. И., Кислинский В. Г., Алексейчук А. С.

В статье рассматривается рекомендательная система, основанная на сессиях — взаимодействиях вида «пользователь-объект», которые происходят в течение некоторого времени — и производится сравнение подходов к построению рекомендаций с ранжированием и без него. В работе рассматриваются парные критерии для задач ранжирования, а также методы подбора кандидатов на основе векторных представлений для объектов (товаров). В ходе исследования была разработана рекомендательная система и ПО для сравнения оценки двух и более подходов к задаче рекомендации. Для оценки модели используются метрики качества, применяемые в задачах ранжирования и построения рекомендаций. Приведены результаты сравнения алгоритмов обучения ранжированию на реальных данных.

Ключевые слова: обучение ранжированию, машинное обучение, рекомендательная система, метрики ранжирования, CatBoost

Денискина Г. Ю.

Рассмотрена задача разработки и реализации CAD/CAM/CAE-системы для изготовления конструкций из волокнистых композиционных материалов методом 3D-печати. Приведены общая организация системы и назначение её функциональных модулей. Показаны преимущества разработанного математического и программного обеспечения системы для создания цифровых двойников, позволяющих создавать управляющие программы и проводить виртуальное моделирование процесса 3D-печати при изготовлении изделий сложной геометрической формы, определять рациональные схемы армирования печатных композитных конструкций и оптимальные режимы печати.

Ключевые слова: CAD/CAM/CAE-системы, композиционные материалы, 3D-печать, цифровые двойники, вейвлет-анализ

Будаев Г. А., Данилов Д. А., Конотоп О. И.

Данная работа посвящена исследованию кинематической ошибки в агрегатах следящих систем с механическими передачами. В качестве объекта исследования был рассмотрен Т-редуктор закрылка трансмиссии механизации крыла. Для определения кинематической точности объекта исследования использовались методы численного моделирования. Были назначены допуски форм и размеров компонентов редуктора, построена электронная модель с учетом наиболее неблагоприятного вероятного сочетания полей допусков, присвоены характеристики материала, назначены силы, ограничения и граничные условия, проведен анализ полученных результатов. Существует множество методик решения данной задачи. Аналитические методы и методы с применением 3D моделирования позволяют определить кинематическую ошибку на ранних этапах проектирования, однако не являются автоматизированными. Экспериментальные методы расчета обладают наибольшей точностью, но их невозможно провести на ранних стадиях разработки проекта. Метод численного моделирования позволяет избавиться от недостатков аналитических методов. Для исследованной системы было составлено основное уравнение динамики, которое было решено при помощи HHT интегратора, основанного на α-методе. Сопряжение между поверхностями твердых тел модели задано при помощи контактной силы. В первом варианте расчета корпус редуктора был зафиксирован в пространстве, остальные тела получили ограничения передвижения в плоскости, перпендикулярной плоскости вращения соответствующих валов. Во втором варианте ограничение передвижения в плоскости получили только внешние кольца подшипников и их втулки, так как в реальной конструкции они зафиксированы в осевом направлении. Из-за возможности смещения осей валов в угловых направлениях и возможности осевого перемещения значительно увеличилась кинематическая ошибка. На стадии разработки компоновочной схемы определено значение кинематической точности редуктора. Полученное значение удовлетворяет требованиям точности работы трансмиссии механизации крыла. Назначенные допуски размеров и форм не являются завышенными или грубыми и возможны к применению на других одноступенчатых конических редукторах, используемых в трансмиссии механизации крыла.

Ключевые слова: кинематическая ошибка, редуктор, зубчатая передача, допуск, численное моделирование

Голяков А. Д., Ричняк А. М., Фоминов И. В.

В работе представлены результаты применения научно-методического подхода синтеза адаптивной системы автономной навигации космического аппарата и приведены результаты исследования точности определения параметров навигации космического аппарата в условиях влияния возмущающих факторов, приводящих к метрологическому отказу бортовых измерительных приборов. Для оценивания погрешностей измерения навигационных параметров космического аппарата принята автономная система навигации, где в качестве первичной навигационной информации используются зенитные расстояния двух навигационных звезд и высота полета космического аппарата над поверхностью Земли. Приведены результаты для случая, когда измерения бортовых измерительных приборов содержат случайные погрешности, распределенные по экспоненциальному закону. Показано, что возмущающие факторы космического пространства приводят к росту характеристик случайных погрешностей бортовых измерительных приборов и, как следствие, к росту погрешностей навигации космического аппарата. Исследование выполнено путем имитационного моделирования процесса решения навигационной задачи с учетом воздействия на бортовые средства измерений навигационных параметров возмущающих факторов. Полученные результаты могут быть использованы для обоснования адаптивных и реконфигурируемых систем, позволяющих автономно определять параметры орбиты космического аппарата в условиях возмущающих факторов космического пространства.

Ключевые слова: космический аппарат, система автономной навигации, адаптивная система навигации, оценивание точности навигационных параметров, возмущающие факторы космического пространства, случайные погрешности измерений, имитационное моделирование

Минаков Е. П., Александров М. А., Вербин А. В.

Ввиду особенностей орбитального движения астероидов, сближающихся с Землёй, значительная доля их либо в принципе не может быть обнаружена с помощью средств мониторинга, находящихся на поверхности Земли, либо обнаружение может произойти слишком поздно. Отсутствие влияния атмосферы на средства оптического наблюдения обуславливает преимущества расположения средств обнаружения астероидов на поверхности Луны. В данной статье проводится исследование по одному из возможных способов их стационарного расположения — равномерному распределению с касающимися зонами видимости. Предложен алгоритм, позволяющий на основе исходных данных об угле раствора и предельной дальности обнаружения опасных космических объектов налунными средствами оценить их потребное количество.

Ключевые слова: Луна, астероид, средство обнаружения астероида, зона обзора, зона обнаружения, рубеж обнаружения астероидов, сферический треугольник

Джавадов Н. Г., Асланова А. Б.

С появлением дронов возникла возможность использования беспилотных летательных устройств для исследования загрязненности атмосферы аэрозолем, различными газами и водными парами. Для этих целей до сих пор широко используется метод радиометрических зондов, работающих в режиме вертикального подъема. Вместе с тем, успешное выполнение указанной функции с помощью БПЛА зависит от ряда факторов, одним из которых является ограниченность времени их полета. Так, например, типичное время полета мультироторных батарейных дронов составляет 20÷50 минут. Одним из направлений решения данной проблемы является использование системы гибридной водородной топливной ячейки (FCHS), содержащей топливную ячейку и электрическую батарею Исследован вопрос об использовании дрона, снабженного водородной ячейкой системы гибридного энергопитания и электрическими батарейками, для исследования вертикального профиля атмосферы.

Решена задачи нахождения оптимальной зависимостей энергии системы энергопитания и потребляемой мощности от высоты, при которых, с учетом ограничения на среднюю по высоте потребляемой мощности, время полета может быть сведена к минимуму. Такая минимизация времени полета объясняется необходимостью устранения влияния изменений в атмосфере на общий результат исследования структуры атмосферы.

С учетом полученного решения, а также известной зависимости потребляемой мощности дрона от массы, ускорения свободного падения, плотности воздуха и площади диска пропеллера получена формула для вычисления массы в оптимальном режиме. Показано, что в оптимальном режиме условие постоянства массы обеспечивается в том случае если энергия системы энергоснабжения будет расти по экспоненциальному закону. В случае отсутствия такого роста для реализации изложенного оптимального режима полета рекомендован режим сброса отработанных батареек.


Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, атмосфера, оптимизация, энергопитание, водородная топливная ячейка

Гусейнов Г. А., Зульфугарлы П. Р., Абдуррахманова И. Г.

Задачи проведения измерений с относительно высоким временным и пространственным разрешением с помощью БПЛА могут быть успешно выполнены при осуществлении точного геореференцирования их положения, т. е. привязки фотограмметрических приборов к какой-либо координатной системе. Различают непрямое и прямое геореференцирование. При непрямом геореференцировании учитываются реальные координаты наземных контрольных точек (GCP) и они сравниваются с результатами измерения этих точек на изображениях. При прямом геореференцировании осуществляется непосредственное использование известных объектов на изображении. Однозначное определение оптимальной плотности размещения GCP в RTK GPS системах не представляется обоснованным, т. к. при этом учитывается суммарное влияние как технических факторов, так и метеорологических факторов (водяные пары, давление, температура). В настоящей статье предлагается способ учета влияния такого общего фактора. Определение такого обобщенного фактора и предположение о том, что величина этого фактора непостоянна в пространстве позволяет сформулировать и решать оптимизационную задачу вычисления оптимальной зависимости плотности размещения GCP от указанного обобщенного показателя. Проанализирована точность прямого геореференцирования БПЛА в зонах с различными климатическими условиями. Сформулирована и решена оптимизационная задача нахождения таких показателей геореференцирования измерительных приборов по x и по y как плотность размещения GCP (контрольных точек) и пьедестал экспоненциальной зависимости погрешность геореференцирования от количества установленных контрольных точек. Показано, что если допустить наличие аналитической зависимости количества контрольных точек по трассе полета от величины указанного пьедестала то минимум среднеинтегральной величины относительной погрешности референцирования достигается при наличие обратной логарифмической зависимости количества контрольных точек от высоты вышеотмеченного пьедестала.

Ключевые слова: геореференцирование, беспилотный летательный аппарат, измерения, оптимизация, контрольные точки

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2022

Вход