2025. № 143

Механика

Васькова В. С., Родников А. В.

Изучается один из энергонезависимых способов перемещения космического аппарата (КА) вдоль троса, концы которого закреплены на космических станциях, двигающихся по одной гелиоцентрической орбите. В качестве источника относительного ускорения КА используется солнечный парус (СП), трос считается невесомым, нерастяжимым, постоянно натянутым и рассматривается как геометрическое ограничение. В этом случае движение КА в плоскости орбиты осуществляются по дуге эллипса с фокусами в точках закрепления троса. Строится закон управления наклоном СП к направлению солнечных лучей, позволяющий перемещать КА за минимально возможное время между двумя произвольными точками описанного эллипса, более удаленными от Солнца, чем станции. Движение КА начинается с нулевой относительной скоростью, до некоторой точки переключения оно продолжается с максимально возможным относительным ускорением, далее происходит максимально быстрое замедление и КА достигает конечной точки с нулевой относительной скоростью. Описывается программный код, позволяющий вычислять скорость, ускорение, силу натяжения троса в любой точке траектории КА, а также определяющий положение точки переключения в зависимости от эксцентриситета эллипса, коэффициента отражения солнечного паруса и координат начальной и конечной точек перемещения.

Ключевые слова: солнечный парус, космическая тросовая система, гелиоцентрическая орбита, односторонняя связь, программный код

Вятлев А. П.

Работа посвящена исследованию динамического нагрева элементов терморегулирующих покрытий (далее – ТРП) под действием поля температур. Элементы ТРП класса «солнечный отражатель» монтируются на сотопанели теплообменников космических аппаратов (далее – КА) и являются составными частями пассивной системы обеспечения теплового режима (далее – СОТР) КА. Элементы ТРП имеют многослойную структуру и представляют собой пластины с подложкой из прозрачного оптического радиационно-стойкого стекла (далее – ПОРС) с отражающим, защитным, и в некоторых случаях, при необходимости защиты поверхности КА и его приборов от статического электричества, электропроводным покрытиями. Основная задача элементов ТРП – обеспечение защиты КА от чрезмерного влияния электромагнитного Солнечного излучения (далее – ЭМИ), одновременного отвода избыточного тепла в окружающее космическое пространство, поддержание необходимого теплового режима в определенном температурном диапазоне и при наличии электропроводного слоя и эквипотенциальной поверхности элемента ТРП – сброс статической энергии. Преимущественно работа ТРП осуществляется в безвоздушной среде, свободной от вещества – вакууме, вследствие чего, можно сделать вывод об отсутствие конвективного метода способа передачи тепловой энергии. Исходя из этого, основные способы осуществления терморегуляции достигаются благодаря применению ТРП с необходимыми характеристиками поглощения солнечного излучения As и коэффициентом излучения (черноты) внешних поверхностей КА и его составных частей. В данной работе проведен тепловой расчет образца элемента ТРП, температурное поведение которого смоделировано теплопроводящим трехслойным элементом. Решение проводится на основе преобразования Лапласа по времени с последующем обращении с помощью таблиц и вычислением интеграла свертки.
В результате проделанной работы представлена зависимость температурных полей исследуемого образца по времени в различных координатах, показаны температурные поля по толщине пакета в различные моменты времени, приведены распределения тепловых потоков по времени и координате, а также произведен сравнительный анализ с экспериментальными данными. 

Ключевые слова: ТРП, СОТР, терморегулирующие покрытия, солнечный отражатель, интегральное преобразования Лапласа, динамический нагрев

Нгуен Т. Л.

В последние годы аддитивные технологии уверенно входят в практику промышленного производства металлических изделий, предлагая широкие возможности для создания деталей сложной формы, обладающих высокими эксплуатационными характеристиками. Наибольшее распространение получили процессы, основанные на использовании концентрированных источников энергии — лазерного и электронно-лучевого нагрева, обеспечивающих высокоточечный локальный нагрев материала с последующим послойным формированием изделия. Аддитивные технологии применяются в таких высокотехнологичных отраслях, как авиация, космонавтика, автомобилестроение, медицина, а также в производстве энергетического и специального оборудования.
Одним из ключевых факторов, определяющих качество получаемых изделий, является температурное поле, возникающее в процессе термического воздействия. Пространственно-временное распределение температуры влияет на скорость охлаждения, формирование микроструктуры, уровень остаточных напряжений, наличие деформаций и трещинообразование. Таким образом, моделирование тепловых процессов представляет собой важный этап в анализе и оптимизации технологий селективного лазерного плавления и других методов послойного выращивания.
В представленной работе рассмотрена трехмерная нестационарная задача теплопроводности с подвижным источником теплового потока, моделирующим лазерное воздействие на поверхность полупространства. Для решения задачи использован принцип суперпозиции и метод функций влияния. Разработан численно-аналитический алгоритм, включающий дискретизацию по времени и пространственным координатам, позволяющий получать точные и устойчивые результаты. Получены распределения температурных полей во времени и пространстве при произвольной траектории движения источника. Эти данные могут быть использованы для оценки тепловых эффектов, возникающих при различных режимах аддитивного производства и для оптимизации технологических параметров

Ключевые слова: 3D печать, выборочное лазерное плавление, аддитивное производство, сосредоточенная нагрузка, подвижная нагрузка, тепловой поток, функция влияния.

Харин Н. В.

Современные методы неразрушающего контроля широко применяются для анализа структуры материалов. Наиболее информативным подходом остается рентгеновская компьютерная томография. Несмотря на преимущества, рентгеновский компьютерный томограф имеет ограничения: невозможность сканирования высокоплотных материалов из-за артефактов, а также отсутствие решений для исследования внутренних изменений в реальном времени под внешней нагрузкой. Существующие установки для механических испытаний в сочетании с РКТ обладают рядом недостатков. В данной работе предложена автоматизированная оснастка для испытаний на сжатие, интегрируемая с РКТ.

Ключевые слова: рентгеновская компьютерная томография, автоматизированная оснастка, неоднородные структуры

Рыжков М., Пыхалов А. А., Зеньков Е. В.

При случайном повреждении обшивки и других деталей планера самолета в зоне крепежных точек необходимо производить ремонт для восстановления прочности (равнопрочности) конструкции, где одним из эффективных методов, в этом случае, является использование специальной втулки – бужа. На сегодняшний день в отечественной практике отсутствуют данные о влиянии представленного метода ремонта на усталостную и статическую прочность конструкции.
В работе представлены результаты сравнения экспериментального исследования и численного моделирования по установке ремонтных втулок для деталей из алюминиевого сплава. Определялись различные виды деформаций образца – пластины с отверстием – при установке в него втулки различными способами: охлаждение втулки в жидком азоте и её запрессовка. Также, на основе натурного эксперимента и конечно-элементного (КЭ) моделирования с решением контактной задачи, показано, что при различных способах установки втулок, таких как запрессовка и установка после охлаждения в жидком азоте, возникает различное локальное напряженно-деформированное состояние (НДС) в зоне отверстия. На основании этого можно сделать предположение о том, что при различном начальном НДС в конструкции будет различное влияние ремонтной втулки на усталостную прочность.

Ключевые слова: механика твердого деформированного тела, контактная задача, буж, система VIC-3D, коэффициент концентрации напряжений

Рагулин И. А.

В данной статье описываются результаты численного моделирования гребного винта, работающего в условиях кавитации в кавитационной трубе. Моделирование проводилось при трех различных нагрузках на винт. Результаты подтверждаются экспериментами, проведенными в кавиатационной трубе. В качестве объекта исследования в работе рассматривается международный тестовый винт PPTC, разработанный и исследованный в Потсдамском бассейне. Диаметр винта составляет 25 см, а скорость вращения составляла 25 оборотов в секунду. Интегральные характеристики, размер каверн и их развитие в следе за гребным винтом сравниваются с экспериментальными данными.
Численное моделирование проводилось в CFD пакете Ansys Fluent с помощью гибридного RANS/LES метода SBES, который является развитием предыдущих RANS/LES методов, таких как DDES или IDDES. В области RANS используется низкорейнольдсовская модель турбулентности k-ω SST. Для решения многофазного течения выбрана модель смеси. Кавитация моделировалась с помощью модели Schnerr-Sauer. Построена расчетная сетка размерностью 77 миллионов ячеек. Сетка построена в программе Ansys Fluent Meshing и имеет комбинированный тип ячеек из многогранников и кубов. Для лучшего описания течения вблизи концевых вихрей и осевого вихря проводилась адаптация сетки по параметру q-критерия.
Результаты CFD хорошо согласуются с экспериментальными данными, относительные погрешности коэффициента полезного действия винта раны 1%, 5.5%, 7% для поступи J=1.019; J=1.253; J=1.408 соответственно.  Относительные погрешности гидродинамических характеристик винта увеличиваются с ростом поступи. Сравнение образующихся каверн также показывает хорошее совпадение результатов моделирования с экспериментом, на режиме с низкой нагрузкой используемая модель кавитации недостаточно точно описывает течение кавитации, что приводит к бо́льшим погрешностям, чем на режимах с высокой нагрузкой. Для увеличения точности численного моделирования рекомендуется использовать более сложные модели кавитации, а также использовать более подробные расчетные сетки. 

Ключевые слова: гребной винт, численное моделирование, моделирование кавитации, модель турбулентности k-ω SST

Щербаков М. Е., Калайдин Е. Н., Щербаков Е. А.

В модели Б.В. Дерягина, учитывающей межфазный переход от жидкости к газу, в поверхностном слое капли формируется молекулярный / расклинивающий слой толщины〖 h〗_m, компенсирующий адсорбцию газа внутрь поверхностного слоя жидкости. Для этой модели определено условие равновесия капли, включающее в себя как среднюю, так и гауссову кривизну поверхности Гиббса; капли для определения которых необходимо учитывать энергию формирования расклинивающего слоя и его упругую энергию будем называть каплями малого размера; впервые определяется связь длины Толмена и толщины расклинивающего слоя, характеризующих степень адсорбции газа в жидкость; уточняется длина Толмена для капель с малым радиусом кривизны. В рамках интегрального подхода из равенства нулю первой вариации функционала полной энергии капли в модели, учитывающей расклинивающую энергию получена зависимость косинуса угла смачивания капли малого размера от радиуса пятна прилипания; сравнение вычислений угла смачивания капли малого размера для различных моделей, учитывающих поверхностный слой подтверждает вывод о нелинейном уменьшении угла смачивания при уменьшении размера капли. Получена связь растекания капли малого размера от размера капли. Чем меньше капля, тем больше степень растекания. Для капель в условиях невесомости и капель размера меньше 10 нм разность давлений не зависит от положения точки внутри капли и равна значению множителя Лагранжа вариационной задачи для функционала полной энергии капли, включающего слагаемые соответствующие расклинивающей энергии поверхностного слоя и его упругой энергии.

Ключевые слова: функционал полной энергии капли, расклинивающая энергия, модель Дерягина, функционал Уиллмора, условие равновесия капли, угол смачивания капли, нанокапля, ранжирование полной энергии капли, длина Толмена, зависимость коэффициента поверхностного натяжения от размера капли, капля малого размера, растекание капли, множитель Лагранжа, поверхность Гиббса, поверхностный слой, упругая энергия, капля в условиях невесомости, формула Юнга-Лапласа

Никитченко Ю. А., Сергеева Н. И.

В работе представлена физико-математическая модель течения смеси газов в плоском канале с поглощающими стенками. Рассматривается смесь двух газов, один из которых конденсируется на поверхности канала. Расчетная область канала разбита на две подобласти: в пристеночной, кинетической области решается модельное кинетическое уравнение многоатомных газов, в остальной, гидродинамической области – система уравнений двух температурной модели. Проведенные расчеты показали, что примерно на пятистах длинах свободного пробега молекулы происходит почти полная конденсация компонента. На участке интенсивной конденсации скорость обоих компонентов уменьшается (эффект диффузора), затем возрастает.

Ключевые слова: неравновесные течения, смеси газов, течение газа в плоском канале

Радиотехника, вычислительная техника, приборостроение и связь

Седельников А. В., Чугунков Е. В., Танеева А. С.

В работе представлен процесс реализации самодиагностики информационно-измерительной системы малого космического аппарата, входящей в состав системы управления движением. Повышенный уровень шума измерителей угловой скорости может оказывать существенное влияние на качество решения задач ориентации и стабилизации космического аппарата. В данной работе проведена имитация движения и оценка точностных характеристик измерителей угловой для МКА типа «Аист». Далее проведено моделирование калибровки информационно-измерительной системы с использованием эталонного средства измерений в виде звёздного датчика. Затем проведена оценка точности определения угловой скорости вращения малого космического аппарата с помощью измерителей угловой скорости. Показана эффективность предлагаемого подхода. 

Ключевые слова: самодиагностика, измеритель угловой скорости, задача ориентации, малый космический аппарат, шум средства измерений

Егорова Е. Д., Ищенко Е. А., Медведев А. Е., Пастернак Ю. Г., Проскурин Д. К., Федоров С. М.

В работе рассматривается конструкция частотно-сканирующая антенная система радиолокатора, которая построена на основе дифракционной антенной решетки эшелетт, которая формирует отражающую поверхность в антенной системе. Полученная антенная система позволяет реализовать частотное сканирование лучом в азимутальной плоскости, а также путем изменения амплитудно-фазового распределения в угломестной. В работе приводится две основные конструкции антенной системы на основе формирующей решетки эшелетт – когда в роли линий возбуждения применяется десять решеток на основе диско-стержневых линий; когда для возбуждения применяется линия в виде высокочастотного эшелетта. В работе приводятся конструкции антенной системы, а также картины диаграмм направленности антенной системы при изменении частоты работы антенной системы. Применение конструкции на основе системы эшелетт позволило обеспечить широкий диапазон рабочих частот, а также обеспечить малые размеры радиолокационной антенны. Полученная антенна обладает высокой разрешающей способностью, а также высоким уровнем коэффициента направленного действия, что позволяет ее эффективно применять для обнаружения высокомобильных малых объектов, как беспилотные летательные аппараты. В статье приводится моделирование основных характеристик антенны, а также демонстрируется частотное сканирование основным лучом антенной системы.

Ключевые слова: радиолокационная антенна, частотное сканирование, антенная решетка, дифракционная решетка

Безуглов А. А., Гаврилов К. Ю.

Разработана методика оценки достоверности статистического моделирования параметров метеорологических явлений (МЯ) при цифро-натурных испытаниях радиолокационных комплексов (РЛК). Поскольку математическое моделирование позволяет существенно сократить сроки испытаний метеорологических РЛК (МРЛК), то вопрос о достоверности его результатов становится весьма актуальным.
Предложенная методика оценки достоверности состоит из двух этапов. На первом этапе с помощью правила Томпсона оценивается достоверность результатов экспериментов, полученных как при натурных испытаниях, так и при статистическом моделировании. При этом недостоверные результаты экспериментов отбраковываются, т.е. удаляются из дальнейшего анализа.
На втором этапе вычисляется оценка достоверности результатов статистического моделирования МЯ путем проверки гипотезы об идентичности распределения вероятностей двух выборок – выборки на основе моделирования и выборки на основе натурных испытаний. Проверка данной гипотезы выполняется на основе критерия согласия Колмогорова-Смирнова.
В работе приводится пример анализа цифро-натурных испытаний, соответствующих результатам статистического моделирования и натурных экспериментов. Описаны условия проведения натурных испытаний МРЛК, а также виды и параметры исследуемых МЯ. Показано, какие результаты экспериментов подлежат отбраковке и насколько справедлива гипотеза об идентичности двух выборок при заданном уровне значимости.

Ключевые слова: метеорологический радиолокационный комплекс, цифро-натурный эксперимент, метеорологические явления, статистическое моделирование, критерий согласия

Купряшкин И. Ф.

Статья посвящена оценке возможности использования уязвимости нейросетевой системы обработки радиолокационных изображений к состязательным атакам для повышения эффективности средств активного противодействия радиолокационным системам обзора земной поверхности. В качестве нейросетевой системы обработки рассмотрены сверточные сети и сети-трансформеры при различном сочетании гиперпараметров. В качестве воздействия рассмотрена ретрансляционная помеха, обеспечивающая формирование ложной точечной отметки на радиолокационном изображении. Установлено, что возможна реализация эффективной One-Pixel-атаки, обеспечивающей энергетический выигрыш на один-два порядка по сравнению с традиционным воздействием, однако условием этого является наличие точных сведений об архитектуре нейронной сети, используемой для обработки изображений, и точных сведений о характеристиках радиолокационной станции и местоположении ее носителя в момент съемки.

Ключевые слова: нейронная сеть, состязательная атака, радиолокационное изображение

Айрапетов А. М., Пименов В. А.

Ключевые слова:

Болгак А. В., Ватутин Э. И.

В данной статье рассмотрены сферы применения матричных вычислений. Приведено описание подходов к выполнению операции умножения матриц. Рассмотрены основные методы оптимизации обработки матриц на программном и аппаратном уровне. Рассмотрены основные виды цифровых устройств, в основу работы которых положен принцип параллельно-конвейерной обработки информации. Предложено систолическое устройство для быстрого умножения квадратных бинарных матриц размером n × n, отличительной особенностью которого является конвейеризация операции чтения данных из специализированной многопортовой памяти. Выполнена оценка аппаратной сложности предложенного устройства, а также ее сравнение с аппаратной сложностью устройства-прототипа на базе систолических структур. Полученные результаты показали, что устройство для умножения бинарных матриц с конвейеризацией операции чтения данных из специализированной многопортовой памяти обладает в 5,5 – 8,8 раз большей аппаратной сложностью по сравнению с устройством-прототипом в зависимости от размера матрицы n при снижении времени обработки бинарных матриц размером n < 2000 до 200 раз, что является целесообразным для практической реализации предложенного устройства с использованием FPGA или ASIC.

Ключевые слова: умножение матриц, оценка аппаратной сложности, многопортовая специализированная память, специализированные вычислительные средства, систолические вычислительные средства

Информатика, моделирование и управление

Суранов Я. С., Уманский А. О., Мурашов Ю. В., Образцов Н. В.

Развитие вычислительных систем и программного обеспечения позволяет значительно повысить точность прогнозирования аэродинамических характеристик летательных аппаратов. В данной работе представлена связанная модель, объединяющая эффекты диэлектрического барьерного разряда (ДБР) и вычислительной гидродинамики (CFD) для анализа летно-технических характеристик аэродинамического профиля. Исследование выполнено на примере профиля NACA 23012. Численные расчёты проводились с использованием программных комплексов COMSOL Multiphysics и ANSYS CFX, где математическая модель базируется на стационарных (RANS) и нестационарных (URANS) уравнениях Рейнольдса. В работе проведён сравнительный анализ различных моделей и валидации на основе экспериментальных данных. Особое внимание уделено интеграции модели ДБР с CFD, что позволяет учесть активное управление потоком за счёт плазменных актуаторов и сдвига точки отрыва, демонстрируя перспективность их применения.

Ключевые слова: аэродинамический профиль, аэродинамика, диэлектрический барьерный разряд, ДБР, плазменные актуаторы

Пантелеев А. В., Турбин Н. В., Тучков Н. А., Талья Р. Л., Ахмедов И. А.

В работе предложен алгоритм и программное обеспечение для автоматического обнаружения и анализа поперечных микротрещин в слоистых композитных материалах по последовательности томографических изображений. Актуальность задачи обусловлена влиянием микротрещин на эксплуатационные и механические характеристики композитов, а также сложностью их выявления традиционными методами неразрушающего контроля. Предложенный двухэтапный алгоритм включает первичный анализ отдельных томографических срезов, основанный на комбинации методов фильтрации, адаптивной и простой бинаризации, выделения границ, серии морфологических преобразований и алгоритма Сузуки для поиска контуров. Этот этап нацелен на идентификацию потенциальных областей трещин и их отделение от межслойных включений путем анализа и "вычитания" горизонтальных паттернов из вертикальных. Вторичный анализ направлен на уточнение и отслеживание трещин по последовательности срезов. Этот этап включает формирование последовательностей областей трещин, заполнение пропущенных элементов в этих последовательностях путем усреднения координат, коррекцию размеров областей с использованием метода простого скользящего среднего, проверку линейности смещения трещин с помощью аппроксимации полиномом второго порядка c применением метода наименьших квадратов, объединение разрозненных последовательностей, описывающих одну трещину, и добавление ранее неидентифицированных, но релевантных областей в существующие траектории на основе предсказанного положения. Сформированное программное обеспечение принимает на вход последовательность изображений микроструктуры композита. Результатом работы является матрица с координатами верхнего левого угла, высотой и шириной идентифицированных трещин для каждого проанализированного изображения, а также выходные изображения с визуализированными областями трещин. Предложенный процесс позволяет автоматизировать процесс контроля качества и исследования внутренней структуры композитных материалов.

Ключевые слова: композитный материал, растрескивание, компьютерная томография, фильтрация, бинаризация, морфологические преобразования

Королев А. В., Королев А. А., Авдонин К. А.

В статье представлено математическое моделирование процесса полирования алмазоподобного PVD покрытия деталей вращения методом крацевания. Актуальность исследования обусловлена широким применением алмазоподобных покрытий в автомобильной, аэрокосмической, электронной промышленности и медицине, где требуется снижение трения, износа и коррозии деталей, работающих в экстремальных условиях. Основной проблемой является достижение низкой шероховатости поверхности, так как традиционные методы полирования работают с низкой производительностью и недостаточной эффективностью. Разработанная модель описывает механизм массового скалывания микронеровностей хрупкого покрытия под воздействием ударов металлических нитей полировального инструмента. В работе приведена формула для расчёта величины скола вершины микронеровности, учитывающая массу, геометрические и механические характеристики металлической нити, а также параметры микрорельефа и скорость удара. Микроскопический профиль покрытия аппроксимируется синусоидой, что позволяет определить радиус округления вершин микронеровностей и связать его с параметрами шероховатости поверхности. Анализируется схема полирования с вращением детали и инструмента, что позволяет рассчитать число ударов по каждой вершине микронеровности и их влияние на снижение шероховатости в процессе обработки. Модель учитывает изменение интенсивности ударов по мере уменьшения высоты микронеровностей, что отражает динамику процесса полирования. Выполненное компьютерное моделирование подтвердило сложность механизма хрупкого разрушения микронеровностей, обусловленную взаимодействием теорий удара, хрупкого разрушения и контакта твёрдых тел. Полученные результаты позволяют глубже понять процесс крацевания и эффективно управлять технологией полирования алмазоподобных покрытий для достижения заданных параметров микрорельефа и повышения производительности.

Ключевые слова: алмазное покрытие, полирование, шероховатость поверхности, поликристаллический алмаз, PVD-покрытие

Стельмах С. Ф., Есипов Е. Н., Михайлов В. А., Демидова Н. С.

В статье обоснована актуальность разработки способа сравнения ракет-носителей, исходя из широкого спектра их эксплуатационных характеристик и разнообразия решаемых целевых задач. Представлены основные методы сравнительного анализа объектов, процессов и явлений. Показано, что метод комплексной оценки обладает определенным перечнем преимуществ для решения задачи выбора наиболее предпочтительного средства выведения космических аппаратов. На основе метода комплексной оценки разработан способ сравнения средств выведения космических аппаратов, позволяющий сделать вывод о ракете-носителе, обладающей оптимальным набором стоимостных, технических и эксплуатационных характеристик для решения целевой задачи. На конкретном примере ракет-носителей среднего класса на основе представленного способа произведены расчеты величин их комплексных оценок с целью принятия решения о выборе средства выведения.

Ключевые слова: ракета-носитель, сравнительный анализ, критерий, метод комплексной оценки, характеристика, экспертная оценка

Осипов Н. А., Мусиенко А. С.

Рассматривается применение методов проверки статистических гипотез для уменьшения объема выборочного контроля при проведении контрольных испытаний элементов космических средств и получения более достоверного решения о годности партии. Основным преимуществом предлагаемого подхода является возможность учета результатов предыдущих испытаний изделий-аналогов, подобных изделий и изделий, имеющие подобные составные части. Приводится реализация данного подхода при проведении выборочного контроля, предлагается методика обработки статистических данных на основе проверки статистических гипотез о свойствах распределения вероятностей, лежащего в основе наблюдаемых явлений.

Ключевые слова: контрольные испытания, планы выборочного контроля, риск потребителя, статистическая гипотеза, статистический тест

Иноземцев А. А., Плешивых А. С., Саженков А. Н., Первадчук В. П., Ламанова Н. Г., Васкецов И. А.

В статье представлены результаты натурных испытаний адаптивного наблюдателя на базе фильтра Язвинского в системе турбореактивного двухконтурного двигателя пятого поколения большой тяги 35 тс.

Для проведения исследований создана и отлажена математическая модель адаптивного наблюдателя с последующей интеграцией в информационно-измерительное стендовое оборудование. Адаптивный алгоритм формирования информационной избыточности включает алгоритм идентификации математической модели САУ ТРДД и алгоритм оптимального наблюдателя, генерирующего оптимальные оценки параметров вектора выхода САУ ТРДД в реальном масштабе времени. Программный код апробированного адаптивного наблюдателя создан на языке С++ и его размер составил 38 Кб. Частота опроса параметров информационно-измерительной системой стенда составляет 10 Гц.

Работа проведена на современном, специализированном и аттестованном оборудовании, работающем в реальном масштабе времени. Для обеспечения безопасности испытаний двигателя апробация метода выполнялась в наблюдательном режиме, т.е. без возможности управления адаптивным наблюдателем системами стенда и двигателя.

Оцениваемые при помощи адаптивного наблюдателя вектор выхода системы автоматического управления двигателя включает следующие двигательные параметры: частота вращения ротора компрессора низкого давления nВ, частота вращения ротора компрессора высокого давления nК, давление воздуха за компрессором высокого давления РК, температура газа за турбиной низкого давления ТТ.

Проверка алгоритмического метода резервирования на основе фильтра Язвинского подтвердила возможность работы в составе электронных агрегатов САУ и К ТРДД с приемлемыми показателями точности в статике. Максимальное смещение не превышает |0.008| % на исследованных установившихся режимах работы.

Экспериментальная проверка алгоритмического метода резервирования на базе фильтра Язвинского выполнена в авиадвигателестроении РФ впервые.

По результатам испытаний сформированы направления дальнейших исследований, которые предусматривают исследование адаптивного наблюдателя на динамических режимах работы турбореактивного двухконтурного двигателя (приёмистости, сбросы, встречные приемистости, уход на второй круг) и при физических отказах датчиков двигательных параметров: частота вращения ротора компрессора низкого давления nВ, частота вращения ротора компрессора высокого давления nК, давление воздуха за компрессором высокого давления РК, температура газа за турбиной низкого давления ТТ на входе в расчетный алгоритм.

Ключевые слова: авиационный двигатель, двигатель-демонстратор технологий, электронный регулятор двигателя, алгоритмическое резервирование, математическая модель, отказоустойчивость, оптимальный наблюдатель, фильтр Калмана, фильтр Язвинского

Шаблий А. Д.

В настоящей статье рассматривается решение оптимизационной задачи поиска распределения функционала с целью уменьшения стоимости заявленных комплектаций программного обеспечения. Для достижения цели рассматриваемая предметная область описана в виде графа. Описано два решения задачи на графе: математическая формализация с последующей формулировкой задачи линейного программирования и применение генетического алгоритма. Сформулирована и подтверждена экспериментально гипотеза относительно условий применения того или иного метода решения. Сделан вывод о перспективе дальнейшего исследования с целью применения на практике с задействованием реального проекта с открытым исходным кодом полученных теоретических результатов.

Ключевые слова: оптимизационная задача, графовая модель, задача линейного программирования, линеаризация, генетический алгоритм

Хорсик И. А., Шатовкин Р. Р.

Обоснована актуальность задачи разработки архитектуры организации взаимодействия бортовых программных систем беспилотных летательных аппаратов в группе и с пунктом управления в условиях нестабильного информационного обмена при отсутствии ретрансляторов. Определены состав распределенной системы «группа беспилотных летательных аппаратов под управлением пункта управления» и принадлежность ее элементов уровням иерархии, а также целевые и коммуникативные функции элементов системы. С учетом этих особенностей проведена постановка и исследованы существующие подходы к решению обозначенной задачи. На основе результатов исследования разработана архитектура организации взаимодействия бортовых программных систем беспилотных летательных аппаратов в группе и с пунктом управления, основанная на их представлении в виде узлов распределенной иерархической системы доминантного типа, учитывающая целевые и коммуникативные функции этих узлов на различных уровнях рассматриваемой системы, условия и особенности применения группы беспилотных летательных аппаратов в горной местности, а также обоснованные требования к организации взаимодействия, отличающаяся тем, что представляет собой сервис-ориентированную архитектуру с кластерным разбиением групп беспилотных летательных аппаратов согласно реализуемому функционалу и одноранговым представлением взаимодействия узлов внутри кластера разведывательных беспилотных летательных аппаратов-не лидеров, что позволяет обеспечить организацию устойчивого взаимодействия в условиях нестабильного информационного обмена при отсутствии ретрансляторов.

Ключевые слова: группа беспилотных летательных аппаратов, пункт управления, нестабильный информационный обмен, бортовая программная система, архитектура организации взаимодействия

Третьяков А. В., Пискунова О. И.

В работе исследуются контуры стабилизации и управления малогабаритного самолета в продольной плоскости на участках взлета и посадки в условиях воздействия ветрового возмущения с интенсивностью, характерной для приземного слоя атмосферы. Исследование проведено с помощью методик: частотного синтеза и моделирования численным методом, с использованием моделей ветрового воздействия: ветрового угла атаки и линейной скорости ветра, полученной на основе экспериментальных измерений ветра приземного слоя. Приводятся рекомендации по выбору параметров системы управления самолета.

Предложенные методики могут быть использованы при исследовании характеристик устойчивости и управления процессами балансировки самолета на участках взлета и посадки в проектных и учебных целях.

Ключевые слова: стабилизация самолета, модель ветра, запасы устойчивости, метод Д-разбиения, фильтр Калмана, быстрое преобразование Фурье

Бебешко А. С.

В условиях современной обстановки, когда в каждом вооруженном конфликте крайне важно присутствие военно-воздушных сил, сохранение жизни высококвалифицированных военных специалистов, в частности боевых лётчиков, является актуальной задачей. Она требует принципиально новых решений с внедрением технологий из разных научных, высокотехнологичных отраслей развития авиации.

Ранее в иностранной технической литературе появлялись сведения о попытках разработки системы, где основным принципом является спасение и вывод из зоны, занятой противником лётчика на катапультируемом кресле. Однако эти работы были прекращены, предположительно, по причине слишком больших массогабаритных характеристик ракетного ускорителя для катапультируемого кресла. В данной работе предлагается новое решение проблемы спасения лётчика.

В настоящее время в сети Интернет активно обсуждается проблема предотвращения гибели летчиков в боевых условиях после катапультирования [1].

Однако до сих пор эта проблема не имела четкого научного обоснования и детального исследования. В этой работе предложен научно обоснованный путь решения данной проблемы. 


Ключевые слова: катапультирование, управляемый планирующий парашют, спасение лётчика, ракетный ускоритель, винтомоторная группа

Лийн Е. А., Борисова Е. В.

 В статье рассматриваются вопросы использования элементов системы массового обслуживания (СМО) в математическом моделировании производственных процессов. Представлен метод имитационного моделирования, направленный на анализ загрузки производственного оборудования, выявление узких мест и оптимизацию потоков материалов. Разработан подход, основанный на введении суперэлементов, позволяющий адаптировать модель к изменяющимся условиям производства. Осуществлено моделирование на примере процессов изготовления печатных плат, как одного из важных технологических этапов производства авиационной и ракетно-космической техники. Проведён анализ влияния ключевых параметров системы на производственную эффективность. Полученные результаты могут быть использованы для цифровизации и оптимизации производственных процессов в высокотехнологичных отраслях. 

Ключевые слова: имитационное моделирование, оценка эффективности производства, система массового обслуживания, диаграмма состояний, цифровая трансформация

Пилькевич П. В., Спеваков А. Г., Калуцкий И. В.

В статье предложена модель доставки и развёртывания новых элементов программного обеспечения, которая заключается в предварительном анализе всех событий в исходной итерации разработки с целью принятия решения системой мониторинга о возможности внедрения разработанных элементов в инфраструктуре. Проведён анализ имеющихся технологических стеков, в рамках которого был определён наиболее подходящий для решения данной задачи. Проанализированы аспекты производительности предлагаемой модели и оценены риски и преимущества её внедрения.

Ключевые слова: информационная безопасность, цикл разработки ПО, DevSecOps, мониторинг безопасной разработки, SIEM-системы, обнаружение инцидентов DevSecOps

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2025

Вход