2024. № 138

Механика

Волков Е. В.

Рассматривается плоская круговая ограниченная задача четырёх тел в следующей постановке. Тело малой массы движется под действием сил гравитационного притяжения трёх притягивающих тел, взаимодействующих друг с другом по закону всемирного тяготения. Притягивающие тела располагаются в треугольных точках либрации, т.е. движутся по круговым орбитам, образуя равносторонний треугольник. Движение всех четырёх тел происходит в одной плоскости. Предполагается, что выполнено достаточное условие линейной устойчивости точек либрации (условие Рауса), а массы двух притягивающих тел равны. В данной постановке ограниченная задача четырёх тел допускает частные решения, описывающие положения относительного равновесия тела малой массы во вращающейся вместе с притягивающими телами системе координат. В окрестности устойчивых положений относительного равновесия возможны периодические движения тела малой массы.
В данной работе рассматривается задача об орбитальной устойчивости периодических движений тела малой массы, рождающихся из устойчивого положения относительного равновесия. В предположении о малости амплитуды данных периодических движений выполнено аналитическое исследование их орбитальной устойчивости в линейном приближении. При помощи метода малого параметра построены явные асимптотические выражения для границ области параметрического резонанса. Результаты аналитического исследования хорошо согласуются с результатами численного исследования, проведённого ранее в работе [9].

Ключевые слова: задача четырёх тел, периодические движения, орбитальная устойчивость

Калягин М. Ю., Рабинский Л. Н., Шумская С. А.

Работа посвящена исследованию полиимидного пенопласта с разной пористостью. Подобные материалы широко применяются в различных сферах авиастроения, судостроения, приборостроения и транспортного машиностроения. В особенности они хорошо зарекомендовали себя в качестве вспененного заполнителя при изготовлении многослойных деталей и элементов техники, в которой используются композиционные материалы. В работе рассматривался акримид полученный по технологии вспенивания на основе поли(мет)акрилимида с разной плотностью. Были получены образцы с различной пористостью. Проведено исследование микроструктуры акримида. Определен размер пор и их распределение по объему. Проведены испытания на 3-х точечный изгиб, по результатам которых были получены значения модуля упругости и предела прочности.

Ключевые слова: пористость, акримид, испытание на изгиб, модуль упругости

Киреенков А. А., Оконечников А. С., Феоктистова Е. С.

Данная статья рассматривает особенности постановки контактных задач с мембраной и их решения в нестационарной постановке. Основное внимание посвящено рассмотрению осесимметричных задач, однако, алгоритм решения разрабатывался с точки зрения общих подходов, что позволяет использовать его и для решения плоских задач. Стоит отметить, что осесимметричные задачи все же будут иметь ряд отличительных особенностей по сравнению с плоскими задачами. Введены гипотезы, на основании которых базируется алгоритм решения. Представлены графики изменения во времени контактного давления и интенсивности сосредоточенных нагрузок на краях штампа при сверхзвуковом этапе взаимодействия.

Ключевые слова: нестационарный контакт, жесткий штамп, мембрана, прогиб мембраны, область контакта, функция влияния

Цвик Л. Б., Зеньков Е. В., Маломыжев Д. О.

Рассматриваются образцы для оценки конструкционной прочности материалов, разрушение которых может быть осуществлено на типовых одноприводных испытательных машинах. Представлен анализ напряженно-деформированного состояния (НДС) лабораторных образцов, имеющих вид усеченных круговых дисков, с концентраторами напряжений в виде канавок. Показано, что усечение диска по двум симметрично расположенным хордам позволяет в относительно широких пределах изменять вид НДС (соотношение величин главных напряжений), возникающего в образце в его рабочей зоне, а также интенсивность напряжений в этой зоне.  Осуществлено численное решение задач линейной теории упругости для образцов с различной степенью усечения рассматриваемых дисков, а также с различными значениями геометрических параметров профиля канавок-концентраторов. Соответствующий анализ деформирования дисков показал, что предлагаемые лабораторные образцы позволяют моделировать вид и уровень НДС различных конструктивных элементов машин и механизмов, в том числе высоконагруженных элементов летательных аппаратов и двигателей, используемых в ракетно-космической технике. Указанное обстоятельство существенно расширяет возможности оценки конструкционной прочности материалов уже на стадии лабораторных исследований используемых материалов. Для конструкционной углеродистой стали Ст45 осуществлено экспериментальное разрушение рассматриваемых дисковых образцов, подтвердившее для этой стали определяющее влияние вида НДС на локализацию очагов разрушения изготовленных из неё высоконагруженных конструктивных элементов. Результаты таких испытаний могут быть использованы как для экспериментальной оценки конструкционной прочности материала таких элементов, так и для построения уравнений его предельного состояния, соответствующих заданному уровню и виду НДС.

Ключевые слова: лабораторный образец, напряженно-деформированное состояние, конструкционная прочность, вычислительное моделирование, вариантные исследования, локализация очага разрушения

Богомолова А. Д., Пальчиков Д. С.

Настоящая работа посвящена экспериментальному исследованию роста повреждений в полимерном композиционном материале (ПКМ) в условиях циклического нагружения (сжатия). Рассмотрены 4 категории повреждений и различные механизмы разрушения, которые следуют поочередно. Сначала на первом этапе происходит растрескивание матрицы внутри всех слоёв от действия растяжения по границе раздела матрица-волокно. На втором этапе происходит расслаивание композита на отдельные слои под действием межслоевого сдвига. При достижении максимума нагрузки начинают рваться волокна. На четвертом этапе происходит разрушение образца. Циклическими испытаниями образцов из ПКМ с повреждениями получены зависимости размера повреждения и остаточной прочности от количества циклов нагружения. Показано применение методов неразрушающего контроля (ультразвуковая дефектоскопия) для измерения размеров повреждений в ПКМ. Результаты данных исследований использовались для формирования подхода к оценке допустимого уровня повреждений для деталей из ПКМ. Предлагаемый подход основан на анализе изменения остаточной прочности углепластика с повреждением в зависимости от количества циклов нагружения. Так же изучено влияние влаги на прочность ПКМ с повреждением и произведено сравнение результатов и определена скорость роста повреждений внутри материала.

Ключевые слова: полимерный композиционный материал (ПКМ), прочность, повреждения, циклические испытания на сжатие

Шевченко А. В., Муравицкая Л. А.

В статье представлены особенности получения аэродинамических характеристик типовых беспилотных летательных аппаратов, полученных в результате численного моделирования и экспериментальных исследований, проведенных в дозвуковой аэродинамической трубе. Для представленных случаев и условий наблюдается удовлетворительная сходимость результатов.

Ключевые слова: летательный аппарат, аэродинамические характеристики, аэродинамическая труба, экспериментальные исследования

Исмагилов Ф. Р., Вавилов В. Е., Мустаев Э. И., Уразбахтин Р. Р., Кильметов Р. А.

Проведена оценка эффективности методики определения аэродинамических характеристик воздушного винта для беспилотного летального аппарата. На первом этапе методики производится создание твердотельной модели геометрии движителя средствами 3D сканирования и CAD-систем. На втором этапе полученная модель геометрии используется в трехмерном численном моделировании, основанном на решении осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса в CFD-пакете программ. Оценка эффективности методики осуществлялась по критериям точности и трудоемкости посредством валидации на основе общедоступных данных. Максимальное и минимальное отклонения расчетных значений от экспериментальных на всем исследованном диапазоне частот вращения воздушного винта по моменту сопротивления составили соответственно 8,229 и 0,295%. Аналогично, максимальное и минимальное отклонения по тяге исследуемого движителя составили соответственно 7,658 и 3,306%.

Ключевые слова: аэродинамические характеристики, численное моделирование, 3D сканирование, воздушный винт, валидация, беспилотный летательный аппарат

Лаптев И. В., Цырендоржиев Э. С.

Термокаталитические жидкостные ракетные двигатели малой тяги широко используются в качестве двигателей коррекции. Несмотря на все преимущества двигателя, связанные с его эффективностью, двигатель обладает рядом особенностей, которые осложняют его разработку и эксплуатацию. Одной из этих особенностей является отсутствие контура охлаждения, который бы позволил отводить тепло, быстро накапливающееся в конструкции двигателя при некоторых режимах его работы.
Ещё одной особенностью является непосредственно явление фильтрационного горения жидких монотоплив, используемое для формирования рабочего тела в сверхзвуковом сопле. Обеспечение стационарного фронта разложения или фронта, движущейся с низкой скоростью, камере сгорания является нетривиальной задачей и требует комплексной экспериментальной отработки. Проведение такого рода исследований осложняются оптической непроницаемостью пористой среды. К тому же при работе на стендовых установка следует учитывать, что некоторые штатные компоненты, используемые для данных типов двигателей, являются токсичными соединениями.
Вышеперечисленные причины и современный тренд на создание цифровых двойников изделий обуславливают необходимость в создании компьютерной модели, позволяющей облегчить и ускорить этап проектирования изделия.
В данной работе описана компьютерная модель теплового состояния термокаталитического ракетного двигателя малой тяги на жидком монотопливе на базе пакета программ «ЛОГОС». Предложенная модель учитывает кондуктивный перенос тепла по конструкции двигателя, фильтрационное горение жидкого монотоплива в камере сгорания, а также конвективный теплообмен между продуктами разложения монотоплива и элементами конструкции двигателя. Используемая модель фильтрационного горения на основе двухуровневых полунеявных разностных схем реализована в виде авторского модуля. Предложены способы ускорения вычислений за счёт использования одномерных моделей и эмпирических методик для отдельных процессов.
Проведено сравнение данных, полученных по результатам компьютерного моделирования, с результатами натурных испытаний двигателя.

Ключевые слова: жидкостной ракетный двигатель малой тяги, модель теплового режима, фильтрационное горение, компьютерное моделирование, сопряженный теплообмен

Сназин А. А., Шевченко В. И.

Проведен численный анализ обтекания цилиндрического тела с иглой сверхзвуковым потоком на основе метода моделирования крупных вихрей (Large Eddy Simulation, LES). В представленных численных и экспериментальных исследованиях получена уточнённая структура возвратного течения в зоне рециркуляции при обтекании тела с передней срывной зоной. Показано, что применение LES-метода привело к повышению согласованности результатов моделирования с экспериментальными данными во всей области течения.

Ключевые слова: сверхзвуковой поток, вихреразрешающие методы, экспериментальные исследования

Радиотехника, вычислительная техника, приборостроение и связь

Ватутин М. А., Зубков А. В., Бутырин А. В.

Проведен анализ возможности применения адаптивных акселерометров. Представлена схема построения маятникового акселерометра, изменение коэффициента преобразования которого происходит за счет введения в схему регулируемого источника тока обратного преобразователя. Исследовано влияние разброса параметров радиоэлементов, входящих в состав источника тока, на стабильность генерируемого тока. Предложены схемотехнические решения по созданию управляемого источника тока – переключаемого диапазонного и плавно регулируемого.

Ключевые слова: адаптивный акселерометр, бесплатформенная инерциальная навигационная система, автоколебательный режим, обратный преобразователь, источник стабильного тока

Гусейнов О. А., Фатуллаев А. А.

Энергопитание беспилотных летательных аппаратов является важнейшей проблемой в решении задачи повышения эффективности таких систем. При этом как перспективные, так и современные решения в области энергопитания должны быть привязаны реальным конструктивным особенностям устоявших типичных вариантов построения беспилотников.
Ограниченность времени полетов мультикоптеров остается одним из важных проблем, ждущих своего решения и аналитические методы позволяют успешно решать некоторые задачи проектирования мультикоптеров. Целью настоящей статьи является определение оптимальной взаимосвязи между объёмом, используемым типа батарейки и количеством тяговых двигателей постоянного тока.
Вышеуказанная задача может быть поставлена и решена в прямом и обратном виде. Обратная постановка вышеуказанной задачи формулируется следующим образом: При какой взаимосвязи между емкостью батареи и потребляемым током коптера достигается экстремальное время разряда батареи. При этом должны быть соблюдены такие требования к системе электропитания дронов как (а) малый вес, и (b) высокая эффективность работы. Сформулирована и решена задача выбора батареи для коптеров с различным количеством двигателей постоянного тока, при котором время разряда батареи достиг бы экстремальной величины. При этом предполагается наличие множества батарей с различной энергоемкостью.
Выявлен нежелательный порядок выбора батарейки для мультикоптеров, у которых ток потребления пропорционален количеству имеющихся в них двигателей, при котором среднее время разряда по всему множеству коптеров может достигнуть минимума. Дана рекомендация избегать такого распределения имеющегося энергоресурса по множеству мультикоптеров.

Ключевые слова: мультикоптер, энергоемкость, оптимизация, двигатель постоянного тока, время полета

Старостин Н. П., Чернодаров А. В.

Рассматривается задача оптико-визирной коррекции бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС) при отсутствии или ухудшении спутниковой информации. Оценивается возможность применения для этой цели оптико-электронных средств, входящих в состав систем дистанционного управления летательными аппаратами. Такое управление реализуется человеком-оператором по каналу передачи видео изображения земной поверхности без использования радиолокационных средств. Представлены алгоритмы формирования оптико-инерциальных наблюдений при визировании наземных ориентиров с известными и неизвестными координатами. Результаты математического моделирования подтвердили достаточно высокую потенциальную точность оптико-инерциального позиционирования с обобщенным фильтром Калмана в контуре оценивания ошибок БИНС.
Ключевые слова: дистанционно пилотируемый летательный аппарат, инерциальная навигационная система, глобальная навигационная спутниковая система, оптико-электронная система, обобщенный фильтр Калмана.

Ключевые слова: дистанционно пилотируемый летательный аппарат, инерциальная навигационная система, глобальная навигационная спутниковая система, оптико-электронная система, обобщенный фильтр Калмана

Белихин Е. Н., Щелков Д. А.

В статье рассматривается орбитальная группировка системы космической триангуляции. Введены понятия продольной и поперечной составляющих погрешности вычисления расстояния между двумя космическими аппаратами данной группировки. Представлены аналитические зависимости погрешности определения положения наблюдаемого объекта от продольной и поперечной составляющих. Получены значения погрешностей определения расстояния до наблюдаемого объекта при различных взаимных расположениях космических аппаратов-наблюдателей. Сделаны выводы о степени влиянии отдельных параметров орбитальной группировки на итоговую точность измерений.

Ключевые слова: космическая триангуляция, погрешность измерений, наблюдение за космическими объектами

Мелёшин Ю. М., Хасанов М. С., Карпов В. Н., Лялин К. С.

В работе представлена архитектура радиолокационной станции непрерывного излучения с многоканальным входом и многоканальным выходом (MIMO РЛС) на базе сигналов с непрерывной линейной частотной модуляцией (ЛЧМ, FMCW), в которой ортогональность сигналов на передающих антенных элементах обеспечивается за счет разработанного алгоритма знакопеременного формирования и обработки ЛЧМ сигналов. Предложено два способа формирования и обработки сигналов в такой системе. Показана возможность формирования виртуальной антенной решетки и пространственной селекции целей с использованием разработанной системы.

Ключевые слова: MIMO, линейно-частотная модуляция, виртуальная антенна решетка, радиолокатор

Стакозов А. О., Темченко В. С.

В статье представлены результаты калибровки, реализуемые на основе численного моделирования многоэлементной активной фазированной антенной решетки (АФАР), состоящей из линейных излучателей, предназначенной для работы в современных радиотехнических системах в составе спутников систем, реализующих дистанционное зондирование Земли, корабельных комплексах морского базирования, авиационных комплексах, включающих управляемые летательные аппараты, использующие системы связи, радиолокации, радионавигации, госопознавания и радиоэлектронной борьбы. Результаты моделирования калибровки линеек ППМ АФАР полученных на основе предложенного метода, который основан на использовании на известных характеристиках калиброванной эталонной (бездефектной) антенны, полностью совпадающей с размещением и типом излучателей на апертуре аттестованной ФАР. Указанный подход позволяет определить техническое состояние тестируемой АФАР на основе сравнения с эталонной ФАР, включающее оценку согласования распределительной схемы питания, характеристик аттенюаторов и фазовращателей, определение неисправных приемопередающих модулей (ППМ) тестируемой АФАР с коррекцией характеристик элементов и узлов. Решение задачи калибровки предложенным методом позволяет повысить точность калибровки за счет снижения влияния характеристик зонда-регистратора (ЗР) при измерения поля в ближней зоне указанных АФАР. Разработанная программа моделирования приведена в Приложении 1 позволяет учитывать амплитудные и фазовые ошибки для произвольного распределения излучателей как для линейной ФАР, так двумерной ФАР с произвольной формой апертуры, а также позволяет учитывать ошибки ЗР при проведении измерений в БЗ.

Ключевые слова: методы калибровки фазированной антенной решетки, результаты численного моделирования, точность калибровки, зонд-регистратор

Шевелев С. С., Борзов Д. Б., Добрица В. П.

Реконфигурируемая модульная асинхронная система включает в себя арифметико-символьный процессор, специализированные вычислительные модули и систему коммутаций для выполнения арифметических и логических операций, а также обработку информации в символьной форме. В системе используются специализированные модули для создания параллельных ветвей вычислений с функциональной специализацией устройств. Вычислительные системы с перестраиваемой структурой базируются на микропроцессорных модулях, обрабатывающие строки символов, логические и числовые значения. Представлен информационный граф вычислительной системы с перестраиваемой структурой, структурные и функциональные схемы, алгоритмы для построения специализированных модулей, осуществляющие различные операции, такие как арифметические и логические операции, поиск и замена в словах. Также было создано программное обеспечение для моделирования работы арифметико-символьного процессора, специализированных вычислительных модулей и систем коммутаций. В результате был разработан арифметико-символьный процессор, специализированные вычислительные модули и системы коммутаций, реализующие вычислительную модульную систему с перестраиваемой структурой. Арифметико-символьный процессор выполняет основные арифметические и логические операции, а специализированные модули могут использоваться в качестве аппаратных средств в арифметических и поисковых системах. Перестраиваемая структура обеспечивает высокую производительность системы за счет адаптации к вычислительным процессам и задачам, а открытость системы позволяет создавать системы различной производительности путем изменения количества модулей.

Ключевые слова: информационный граф, вычислительная система, специализированные вычислительные модули, сумматоры, вычитатели, логические операции

Усатюк В. С., Егоров С. И., Ватутин Э. И., Чернецкая И. Е.

Функциональность и надежность беспилотных летательных аппаратов во многом определяется используемым каналом передачи данных. Данные, в том числе видео, должны надежно передаваться в реальном времени с большой скоростью на возможно большее расстояние. Для этого необходимо применение продвинутых систем коррекции ошибок и шифрования. В контексте разработки таких систем возникает необходимость построения помехоустойчивых кодов с заданными свойствами, важнейшим из которых является минимальное кодовое расстояние.
Для оценки минимального расстояния кода в статье предложен новый метод поиска cлов малого веса в линейном блочном двоичном, тернарном кодах на основе геометрии чисел с использованием семейства эвристик. Метод предусматривает выполнение следующих этапов: 1) вложение (Каннана) кода в решетку; 2) приведение базиса решетки; 3) ортогонализация базиса решетки методами QR-разложения; 4) поиск кратчайшего вектора в решетке по методу Каннана-Финке-Поста (КФП). Количество отличных от нуля компонент найденного вектора равняется искомому весу кодового слова, дающему оценку кодового расстояния.
Быстродействие предложенного метода поиска слов малого веса определяется быстродействием метода поиска кратчайшего вектора КФП. Быстродействие последнего значительно увеличивается с применением эвристик. В качестве эвристик использовались следующие: Гауссово отсечение веток; экстремальное отсечение веток, основанное на замене гиперсферы Гауссовой эвристики телом пересечения цилиндров; эвристики округления, основанные на сведении задачи поиска кратчайшего вектора к задаче поиска ближайшего вектора с использованием алгоритма Бабаи и эвристики плотности.
Предложенный метод имеет высокое быстродействие при решении задач приближенной оценки кодового расстояния. Этот метод на задаче поиска слова малого веса 228 продемонстрировал 3172.9 кратное ускорение по сравнению с алгоритмом Брауэра-Циммермана, реализованном в пакете MAGMA V2.22-3. Кодовое слово малого веса 212 было найдено на основе предложенного метода за 4 147 201 секунд с использованием процессора Intel 7700K 64 ГБ и видеокарты 1070 8 ГБ. Нахождение этого кодового слова позволило занять первое место в международном конкурсе поиска слов малого веса, проводимом Французским национальным центром научных исследований (CNRS), Национальным институтом исследований в области цифровых наук и технологий (Inria, Paris) и Национальным исследовательским институтом математики и информатики в Нидерландах (CWI).

Ключевые слова: Геометрия чисел, помехоустойчивый код, оценка кодового расстояния, поиск кратчайшего вектора, поиск кратчайшего базиса, наиполнейшие решетки, вложение Каннана

Информатика, моделирование и управление

Эзрохи Ю. А., Каленский С. М.

В статье проанализированы основные особенности представления смесителя потоков первого и второго контуров в математической модели двухконтурного турбореактивного двигателя с общим соплом (ТРДДсм). Показаны недостатки общепринятого подхода к моделированию смесителя, основанного на условии полного перемешивания.
Предложен новый подход к доработке математической модели смесителя выполненного двигателя с привлечением расчетно-экспериментальных данных, соответствующих конкретному рассматриваемому варианту устройства, и описывающий неполное смешение потоков. Статья носит методический характер.

Ключевые слова: математическая модель двигателя, смесительное устройство, смешение потоков газа

Стельмах С. Ф., Астанков А. М., Суворов А. Н., Демидова Н. С.

В статье рассмотрена статистика повторных пусков возвращаемых блоков многоразовых ракет-носителей Falcon 9 FT. Проанализирована динамика изменения времени подготовки возвращаемых ракетных блоков к последующим пускам. Предложен способ расчета времени подготовки возвращаемых ракетных блоков к повторным пускам на основе t-распределения Стьюдента с использованием гамма-функции Эйлера на примере статистики пусков ракет-носителей Falcon 9 FT. Проведена валидация выполненных с помощью предлагаемого способа расчетов величин временных интервалов с имеющимися статистическими данными.

Ключевые слова: ракета-носитель, последующий пуск, возвращаемый ракетный блок, период подготовки, динамика, временной интервал, гамма-функция Эйлера

Гусев П. Ю., Таволжанский А. В., Поцебнева И. В.

В данной работе рассматривается проблема выбора необходимого набора характеристик для прогнозирования временного ряда. Предлагается метод решения этой задачи на основе корреляционной матрицы. По подготовленным данным строится корреляционная матрица, после чего для каждой переменной формируется список, упорядоченный по убыванию модуля степени корреляции. Затем происходит обучение моделей линейной регрессии и сравнение качества прогнозов для различных наборов переменных из отсортированного списка. Далее осуществляется сравнение для различных значений времени дискретизации, для определения оптимального значение для каждой переменной. Для применения рассмотренного алгоритма была использована информация с реального объекта – автоклавной установки для производства композитных элементов авиатехники.

Ключевые слова: предиктивная аналитика, машинное обучение, линейная регрессия, автоклавная установка

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

Исследована возможность оценивания параметров движения некооперируемого орбитального объекта на геостационарной орбите на основе его визирования бортовым оптико-электронным измерительным средством на фоне звездного неба и лазерным дальномером сервисного космического робота, находящегося в одной орбитальной позиции с некооперируемым орбитальным объектом.

Ключевые слова: некооперируемый орбитальный объект, сервисный космический робот, геостационарная орбита, бортовое оптико-электронное измерительное средство, лазерный дальномер

Аверьянов И. О.

Дается описание математической модели объект-парашют, расширяющей область применения разработанной в [1]-[2] на случай введения парашютной системы каскадного типа в действие и позволяющей получить решение задачи многоступенчатой баллистики для грузов, десантируемых парашютным способом.

Ключевые слова: парашютное приземление, многокупольная парашютная система, многокаскадная парашютная система, статистическое моделирование процесса десантирования, процесс приземления, система объект-парашют

Ермаков П. Г.

В текущей работе рассматривается задача счисления высоты беспилотного воздушного судна (БВС) вертолетного типа на этапе осуществления посадки. В качестве корректора высоты воздушного судна предложено использовать лазерный высотомер (ЛВ). Представлено описание функциональной схемы вертикального канала бортовой интегрированной навигационной системы БВС вертолетного типа. Была проведена верификация предложенного алгоритмического обеспечения счисления высоты БВС вертолетного типа при посадке на основе обработки данных летных экспериментов опытного образца.

Ключевые слова: бесплатформенная инерциальная система на базе МЭМС, лазерный высотомер, фильтр Калмана

Петров И. А., Прошкина Н. А., Стрелков В. В.

Потенциально доступные объемы информации о полете и тенденция их многократного увеличения в ближайшие годы говорят об актуальности и важности развития новых подходов к исследованию проблем обеспечения безопасности полетов, которые базируются на анализе информации с использованием методов машинного обучения (МО). Достоверность результатов такого анализа в значительной степени определяется качеством предобработки первичной полетной информации и подготовленных массивов для непосредственного применения методов МО. Массивы данных формируются под конкретную прикладную задачу, которую предполагается решать.
В настоящей работе рассматриваются вопросы формирования выборки полетов и массивов данных для их последующего анализа с использованием методов МО применительно к задаче прогнозирования координаты точки приземления самолета на взлетно-посадочной полосе (ВПП). Весь процесс подготовки данных разделен на отдельные этапы, каждый из которых подробно обсуждается и иллюстрируется результатами обработки реальных полетных данных.
В работе использованы записи параметров полетов пассажирского самолета в условиях эксплуатации на маршрутной сети одной из авиакомпаний, архивы METAR, справочные данные об аэродромах посадки и номинальных технических характеристиках воздушного судна.
Показано, что работа по формированию выборки полетов и массивов данных для исследования посадки самолета с использованием методов МО является очень трудоемкой, но необходимой частью в рамках реализации перспективного подхода к исследованию проблем безопасности полетов.

Ключевые слова: безопасность полетов, машинное обучение, прогнозирование, полетная информация, выборка полетов, массив данных, посадка, координата точки приземления

Зюзин А. В., Захаров А. С., Перлов А. Ю., Тимошенко А. В.

В статье показано, что при решении задач высокоточного сопровождения космических аппаратов при воздействии деструктивных факторов применение зондирующих сигналов радиолокационной станции (РЛС) сигналов как правило не достигает своей теоретически обоснованной эффективности.
Показано, что точностные характеристики режима сверхразрешения определяются полосой рабочих частот, шириной спектра применяемых зондирующих сигналов, неравномерностью амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) приемной системы РЛС, а также требованиями к зондирующим сигналам. Приведена взаимосвязь точностных характеристик РЛС с деструктивными факторами, АЧХ приемного тракта, отношением сигнал/шум, амплитудно-фазовым распределением, в том числе определяющих работу РЛС в режиме сверхразрешения.
Обоснована необходимость оперативного учета возможностей РЛС по применению сигналов для работы в режиме с повышенным разрешением по результатам анализа всей совокупности деструктивных факторов: как внешних (реальный космический фон, авроральные помехи, пассивные и активные (шумовые и имитирующие помехи), так и внутренних деструктивных факторов (тепловые процессы и тепловые флюктуации, искажения при формировании зондирующих сигналов и др.).
Для управления сигналами в интересах повышения качества обработки принимаемой информации разработана методика на основе комплексного показателя в интересах повышения качества работы в режиме сверхразрешения. Благодаря выстроенным связям можно оперировать большим объемом данных о сигналах при этом тандемно вычисляя информацию о динамике деструктивных воздействий. На основе уравнения Фоккера-Планка получена начально-краевая задача по расчету плотности распределения вероятности воздействия деструктивных факторов на аппаратуру, решение которой позволяет оценить необходимость смены сигнала. Представлено решение начально-краевой задачи расчета плотности вероятности воздействия деструктивных факторов, а также расчет риска выбора неоптимального сигнала на примере линейно-частотно модулированного сигнала и сигнала Костаса.
Проведен демонстрационный эксперимент, поэтапно показывающий работу интеллектуального модуля по нахождения плотности вероятности воздействия деструктивных факторов и расчет риска выбора неоптимального сигнала.
Приведено распределение плотности вероятности воздействия деструктивных факторов для разных моментов времени с использованием различных типов зондирующих сигналов. Определена зависимость риска выбора неоптимального сигнала от времени для ЛЧМ-сигнала и сигнала Костаса.
В статье представлены основные положения комплексной методики для управления сигналами РЛС мониторинга космического пространства в режиме сверхразрешения, отличительной особенностью которого является оперативная оценка деструктивных факторов совместно.

Ключевые слова: Уравнение Фоккера-Планка, радиолокационная станция, деструктивные факторы, антенная решетка

Чупина Е. С., Ярославцева М. М., Абдурашидов Т. О.

Для защиты конструктивных элементов от набегающего потока, при старте ракеты космического назначения, предлагаются специальные защитные решётки. В данной работе было рассмотрено влияние решёток на изменение параметров газодинамического потока при проходе через ячейки решётки.
Целью работы является выбор конструкции решётки, которая может обеспечить снижение газодинамических нагрузок на оборудование, установленное на кабель-заправочной башне. В работе представлены варианты конструкции решёток с различным коэффициентом проницаемости.
Проведено численное моделирование с использованием сеточных методов расчета потока. В программе, реализующей численный метод расчёта газового потока, на основе 3D модели, была построена блочно-структурированная сеточная модель, состоящая из прямоугольных элементов. При моделировании рассмотрено несколько расчетных случаев для различных скоростей и температур набегающего потока.
Информация…об изменении параметров потока, проходящего через решетку, считывалась на контрольных точках на различных расстояниях от решётки. По результатам проведенных расчетов были получены зависимости потерь давления от режима течения через решётки различной конфигурации. Предложена мостовая конструкция, позволяющая снизить газодинамические нагрузки на быстроразъёмные соединения до допустимых уровней.
Результаты расчета взаимодействия газовых струй с решётчатым настилом являются исходными данными для последующего прочностного анализа решётчатых конструкций.
В работе приводится мультидисциплинарный подход к определению облика конструкции защитной решётки. Рассмотрены вопросы прочности изделия при циклическом газодинамическом воздействии на решётку. Получена диаграмма циклического деформирования элемента решётки при циклическом газодинамическом воздействии.
Используя результаты комплексного моделирования, разработана мостовая рама для защиты разъёмных соединений при помощи ранее предлагаемых решёток. Данная конструкция показывает наилучшую сопротивляемость газодинамическому воздействию, чем сплошной настил. Результаты данной работы могут использоваться при проектировании решётчатых конструкций для защиты любого другого объекта наземной космической инфраструктуры, подверженного газодинамическому воздействию.

Ключевые слова: газодинамика, сверхзвуковые струи, численное моделирование, защитные решётки, прочность, конструкция, компьютерное моделирование

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

Вход