2026. № 148

Механика

Назаренко Ю. Б., Маришкин В. В.

В статье рассматривается влияние наклона диска от плоскости нормальной к оси вала ротора на динамику роторов и на увеличение опорных реакций. Углы наклона дисков имеют место при наличии допусков при посадке дисков на ротор, так и в процессе эксплуатации двигателей под действием таких факторов как температура, пластические деформации, неравномерность механических свойств. Для оценки собственных частот колебаний при их теоретическом определении составляются системы уравнений Лагранжа для каждой сосредоточенной массы ротора равенства инерционных сил при совершении ею колебательного процесса и сил упругого сопротивления.  Динамические уравнения равновесия Лагранжа для вращающего ротора при синхронной прецессии рассматривают равновесие центробежных сил и гироскопических моментов силам упругого сопротивления вала. Критические частоты роторов зависят от гироскопических моментов дисков, которые определяются частотами вращения, углами поворота дисков при изгибе вала и моментами инерции дисков. При наличии гироскопических моментов дисков резонансные частоты роторов при критических частотах их вращения повышаются в сравнении с собственными частотами колебаний неподвижного ротора, так как эти моменты противодействуют прогибу вала. Определяя прогиб вала при нулевом моменте инерции и точечной массе диска на частоте вращения ротора, равной частоте собственных колебаний эталонного ротора находим необходимый угол наклона диска, когда может реализоваться резонанс вращающего ротора на частоте собственных колебаний эталонного ротора. Критическая круговая скорость ротора при наклоне диска будет меньше, чем диска без наклона.

Ключевые слова: ротор; вал; подшипниковая опора; центробежная сила; гироскопический момент

Елисеев А. В., Кузнецов Н. К.

Рассматриваются задачи оценки, формирования и коррекции динамических состояний технических объектов, моделируемых механическими колебательными системами. Исследование ориентировано на разработку математических моделей вибрационных стендов для испытаний длинномерных конструкций, критически важных для аэрокосмической техники, таких как лонжероны и лопасти вертолетов. На основе методов структурного математического моделирования, теории колебаний и элементов теории автоматического управления разработана структурная математическая модель стенда с двумя вибровозбудителями. Модель, редуцированная до четырех степеней свободы путем учета жестких сочленений, позволяет анализировать динамику системы. Ключевым результатом является демонстрация возможности реализации режимов одновременного динамического гашения колебаний в двух точках установки возбудителей путем варьирования коэффициента связности между внешними гармоническими воздействиями. Установлено, что сближение частот динамического гашения с собственными частотами системы приводит к специфическим формам колебаний, исключающим резонансные явления. Полученные результаты открывают возможность оптимизации параметров вибрационных стендов для эффективных испытаний сложных аэрокосмических конструкций, где сам испытуемый образец может выполнять функцию динамического гасителя колебаний, что повышает достоверность и безопасность испытаний.

Ключевые слова: структурное математическое моделирование; механическая колебательная система; передаточная функция; режимы динамического гашения колебаний; вибрационный стенд; режимы одновременного динамического гашения колебаний по двум координатам; динамический гаситель колебаний

Тушавин Н. А.

В статье исследуется динамическое поведение тонкой прямоугольной ортотропной пластины в мембранном состоянии при воздействии произвольного нестационарного температурного поля. Рассматривается линейная термоупругая постановка задачи для пластины постоянной толщины при жёстком защемлении и шарнирном опирании по контуру. Учитываются ортотропия упругих характеристик материала и анизотропия температурного расширения. Показано, что в отличие от шарнирного опирания, жёсткое закрепление полностью препятствует плоским перемещениям границы, вследствие чего температурные деформации оказываются стеснёнными, а равномерный нагрев может вызывать внутренние мембранные напряжения. Получена система дифференциальных уравнений движения в плоскости пластины для компонент перемещений средней поверхности. Сформулированы соответствующие начальные и граничные условия. Для прямоугольной области предложен аналитический подход на основе разложения искомых функций по тригонометрическим рядам, позволяющий свести исходную краевую задачу к системе обыкновенных дифференциальных уравнений по времени. Показано, что характер динамического отклика существенно зависит от пространственной неоднородности температурного поля, скорости его изменения во времени, а также от соотношения между упругими и температурными параметрами ортотропного материала. Полученные соотношения могут быть использованы при расчёте теплонагруженных элементов конструкций из композиционных и анизотропных материалов.

Ключевые слова: ортотропная пластина; термоупругость; мембранное состояние; динамика пластин; температурное поле; шарнирное опирание; жёсткое защемление; анизотропия; собственные функции

Егорова М. С., Тушавина О. В.

В работе представлена обобщенная динамическая модель пористой градиентной среды, построенная на основе вариационного подхода. На основе вариационного принципа сформулирован лагранжиан, включающий кинетическую и потенциальную энергии.  Получено уравнения движения и уравнение пористости, содержащие одиннадцать физических постоянных. Семь из них описывают статические свойства (классические и градиентные модули упругости, параметры пористости и их взаимодействие), четыре – инерционные характеристики матрицы и пор, а также динамическое взаимодействие., 
Установлены асимптотические зависимости частоты от волнового числа в длинноволновой и коротковолновой областях, выявлены условия существования волн и диапазоны «запирания» (непрозрачности) среды. Показано, что в общем случае среда демонстрирует сложное дисперсионное поведение с чередованием зон прозрачности и непрозрачности, что имеет принципиальное значение для прогнозирования поведения пористых материалов при динамических нагрузках.

Ключевые слова: пористая среда; градиентная теория упругости; динамическая модель; волны пористости; дисперсия волн; уравнения движения, вариационный принцип; классификация волновых процессов; эффект «запирания»; микроструктура.

Ми Л., Лурье С. А.

В традиционных моделях механики накоплением поврежденности на упругой стадии часто пренебрегают. Однако оно изменяет свойства материалов и становится значимым при длительной эксплуатации, особенно в концентраторах напряжений при статических и циклических нагрузках. В данном исследовании разработана вариационная модель накопления поврежденности материалах, которая учитывает взаимное влияние друг на друга уровня напряжений и эффектов деградации свойств материалов. Модель описывает эволюцию поврежденности и в целом физически нелинейное поведение материалов. Модель поврежденности строится путем введения скалярного параметра поврежденности (скалярной функции поврежденности), который отражает связь макроскопической деградации механических свойств материала с полями микроскопических дефектов, являющимися физической причиной роста поврежденности. Вариационная модель вводиться путем расширения списка аргументов для плотности потенциальной энергии, использования принципа локального равновесия и линейного закона деградации механических свойств. В результате формулируется математическая модель деформирования материала с учетом деградации свойств, включающая систему разрешающих уравнений и граничных условий. Предлагаемая модель неявно учитывает степень деградации механических свойств от напряженного состояния, и наоборот, учитывает влияние процесса роста поврежденности материала (деградацию свойств) на поля напряжений. В данной работе для построения решения сформулированной нелинейной краевой задачи предлагается использовать итерационный метод приближенного решения, аналогичный методу упругих решений. 
Модель роста поврежденности при нагружении реализуется на одномерной тестовой плоской задаче для стержня, где концентрация напряжений задается через переменность геометрических параметров. Сравнение решений частных тестовых задач с методом конечных элементов (МКЭ) подтверждает сходимость и предложенного подхода и его высокую точность. Показано, что в зоне концентрации напряжений имеет место значительная деградация модуля упругости, при этом параметр поврежденности изменяется нелинейно при линейной изменяемости амплитуды внешней нагрузки.

Ключевые слова: модель поврежденности; параметр поврежденности; модель деградации; вариационный метод; математическая модель; итерационный метод решения.

Бакулин В. Н.

В статье отмечено, что благодаря высоким показателям изгибной жесткости, весовой эффективности, тепловой защиты, звукоизоляции, вибропоглощения и многих других важных характеристик актуальным является применение трехслойных оболочек в авиационной, ракетно-космической и другой современной технике. 
В связи с большими возможностями и перспективностью применения трехслойных оболочек в современной технике развиваются теории и модели расчета напряженно-деформированного состояния (НДС) трехслойных оболочек. 
В статье представлен обзор теорий и рассмотрены особенности расчета напряженно-деформированного состояния трехслойных оболочек. Основное отличие моделей для  исследования трёхслойных элементов конструкций от однородных состоит в стремлении как можно более точно учесть реальное распределение перемещений и напряжений по толщине пакета. В точной постановке заполнитель должен рассматриваться как трехмерное тело. Однако решение уравнений трехмерной теории упругости сопряжено с большими математическими трудностями. Этим вызвано возникновение и развитие приближенных моделей для расчёта трехслойных оболочек и пластин, в которых применяются определенные упрощения о работе заполнителя. В статье рассмотрено историческое развитие теорий и различных  допущений при  расчете напряженно-деформированного состояния в слое заполнителя и несущих слоях  трехслойных оболочек.
Отмечено, что несмотря на актуальность, проблема исследования напряженно-деформированного состояния в общем случае нерегулярных трехслойных оболочек, в том числе оболочек вращения двойной кривизны, особенно с прямоугольными в плане сквозными и несквозными вырезами, недостаточно изучена из-за математических трудностей при получении решения таких задач. Это привело к необходимости в соответствии с подходом, предложенным и разработанным автором статьи, привлечения метода конечных элементов для построения моделей послойного анализа. 
Приведен алгоритм построения конечно-элементной модели моментных несущих слоев трехслойных нерегулярных оболочек вращения двойной кривизны. 
Проведено сравнение результатов, полученных с помощью построенной модели несущих слоев, с известными аналитическим и численными решениями. 
Кратко изложен подход к построению  конечно-элементной модели слоя заполнителя и модели послойного исследования напряженно-деформированного состояния в общем случае нерегулярных трехслойных оболочек вращения двойной кривизны, позволяющих учесть отмеченные выше важные особенности трехслойных оболочек и получить на основе этих моделей решения задач по моделированию напряженно-деформированного состояния трехслойных оболочек, ослабленных  прямоугольными в плане сквозными и несквозными  вырезами.

Ключевые слова: трехслойные оболочки вращения двойной кривизны; моментные несущие слои; заполнитель; напряжённо-деформированное состояние; конечно-элементная модель.

Полилов А. Н., Татусь Н. А., Шиаюнг Т.

В статье приводится математическое обоснование возможности проектирования специальной структуры армирования профилированных композитных элементов с заданной формой прогиба, что может быть применено при создании конструкций космического базирования. В качестве примера изложен способ обеспечения требуемой линии прогиба при изгибе нагруженной концевой силой консольной балки, у которой ширина и высота сечений изменяются вдоль продольной оси балки по степенным законам. Условие равнопрочности в балке типа «констэра» с постоянной площадью поперечного сечения при этом может не выполняться, но важны другие два свойства: сохранение числа волокон в каждом сечении и возможность обеспечения при выбранном виде нагружениия заданной формы изгиба нейтральной линии. 

Ключевые слова: композитный материал; аддитивная технология; низкомодульный и высокопрочный стеклопластик; 3D принтер; профилированная балка; космическая конструкция; жесткость; прочность; заданная форма прогиба.

Попов В. С., Попова А. А., Орлова А. А., Попова М. В.

В работе осуществлена разработка и исследование математической модели для изучения динамики взаимодействия параллельных жестких стенок двух узких каналов, имеющих общую стенку, с заполняющими их пульсирующими несжимаемыми жидкостями. Рассмотрен случай, когда верхняя стенка первого канала неподвижная, а его нижняя стенка имеет упругий подвес и является верхней стенкой второго канала, нижняя стенка которого также имеет упругий подвес. Стенки на упругих подвесах могут перемещаться в направлении нормали к их поверхности. Движение жидкости в первом канале возбуждается за счет ее взаимодействия с вибрирующими стенками канала. Движение жидкости во втором канале происходит за счет заданных на его торцах статического перепада давления и гармонически пульсирующего давления. При этом давление на торцах первого канала считается постоянным и равным начальному статическому уровню давления в рассматриваемых каналах. При разработке модели принимали во внимание вязкость жидкостей, различие их физических свойств и изучали установившиеся колебаниях стенок каналов. Для описания сложной совокупности разнородных тел рассматриваемой колебательной системы использован подход Лагранжа при записи уравнений движения жестких тел и подход Эйлера для уравнений динамики жидкостей, а также осуществляли согласование данных подходов при записи условий на границах контакта жестких тел и вязкой жидкости. В результате сформулирована математическая модель в виде нелинейной краевой задачи математической физики, включающей в себя: обыкновенные дифференциальные уравнения динамики двух стенок рассматриваемых каналов, уравнения в частных производных динамики вязких жидкостей, дополненные граничными условиями на торцах каналов и на границах контакта жидкости и стенок, а также выражения для сил, действующих со стороны жидкостей на стенки каналов. Проведен асимптотический анализ построенной модели, для этого предложен комплекс безразмерных переменных и выделены малые параметры исследуемой колебательной системы. Рассматривали динамику жидкости в рамках гидродинамической смазки и применяли метод возмущений, что позволило осуществить линеаризацию модели и определить гидроупругие отклики стенок каналов в виде амплитудных и фазовых частотных характеристик. На заключительном этапе проведено численное исследование полученных гидроупругих откликов, позволившее определить особенности гидроупругих колебаний в рассматриваемой системе. Показано наличие двух резонансных частот колебаний стенок, а также существование для каждой из стенок антирезонанса. Проведена оценка влияния изменения величины зазора каналов и вязкости жидкости на подавление колебаний стенок каналов. 

Ключевые слова: математическое моделирование; вычислительный эксперимент; колебания; вязкая жидкость; жесткая стенка на упругом подвесе.

Радиотехника, вычислительная техника, приборостроение и связь

Назаров А. В., Лийн Е. А., Чан Т. Х.

Несмотря на обилие систем автоматизированного проектирования печатных плат, ни одна из них не содержит эффективных инструментов автоматического размещения компонентов, удовлетворяющего специфическим требованиям, предъявляемым к радиоэлектронным средствам авиационной и ракетно-космической техники. В таких изделиях критически важны минимальная масса и габариты, высокая надёжность, а также строгое ограничение суммарной длины межсоединений для обеспечения требуемых электрических характеристик и электромагнитной совместимости. Обычно системы для решения этой задачи используют интерактивные методы размещения. В результате время проектирования возрастает, а решение остаётся далёким даже от квазиоптимального. Причинами сложившейся ситуации являются факториальная сложность задачи и её большая размерность (число элементов n > 100). Дело осложняется ещё и тем, что вычислительная сложность расчёта суммарной длины связей для каждого из N вариантов размещения насчитывает n2 умножений, что доводит число вычислительных операций до (n2 × n!) / 2. В работе предлагается модификация классического метода Монте Карло, позволяющего за приемлемое время получить квазиоптимальное размещение элементов печатных плат, соответствующее жёстким требованиям, характерным для бортовой аппаратуры. Ключевым отличием предложенного подхода является связь между этапом проектирования и производственной реализацией: минимизация суммарной длины связей напрямую влияет на сокращение времени сборки, снижение числа переналадок оборудования и повышение коэффициента загрузки производственных ресурсов. Это позволяет уже на стадии проектирования количественно оценивать производственную эффективность компоновки и выбирать такие варианты размещения, которые максимизируют вероятность выполнения сменно-суточного задания в условиях мелкосерийного приборостроительного производства. Проведено сравнение эффективности предложенного алгоритма с известными алгоритмами размещения других алгоритмов на конкретных примерах. Результаты показывают, что модифицированный метод Монте-Карло обеспечивает сокращение суммарной длины связей почти в 2,2 раза по сравнению с классическим подходом. Работа также демонстрирует потенциал интеграции в агентно-ориентированные системы проектирования, что делает её актуальной для современных производственных и исследовательских задач.

Ключевые слова: система автоматизированного проектирования; автоматическое размещение элементов на печатной плате; метод статистических испытаний; минимизация суммарной длины связей; NP-полная задача; оптимизация производственных процессов.

Рубцов А. Ю.

Представлена разработка конструктивного решения многослойной печатной платы, предназначенной для работы в составе электронной аппаратуры аэрокосмического назначения. Плата содержит силовые электрорадиоэлементы, требующие поддержания стабильного теплового режима для обеспечения надежной работы всей системы, для обеспечения облегченного теплового режима работы в ее структуру интегрирован металлический сердечник из алюминиево-магниевого сплава, выполняющий функцию локального теплоотвода. Проведено математическое моделирование тепловых процессов, позволившее оценить распределение температур и влияние сердечника на снижение теплового режима работы электрорадиоэлементов (силовых компонентов). Моделирование показало снижение максимальной температуры силовых компонентов более чем на 25°С. При этом использование интегрированного теплоотвода приводит к формированию выраженного температурного градиента по поверхности печатной платы, что обусловлено локализацией отвода тепла от зон наибольшего тепловыделения. Для подтверждения расчетных данных были проведены экспериментальные исследования, которые подтвердили эффективность предложенного конструктивного решения. Полученные результаты демонстрируют надежность и стабильность теплового режима, а также подтверждают возможность использования данного подхода при разработке электронной аппаратуры для аэрокосмической техники.

Ключевые слова: печатная плата; тепловое моделирование; теплоотвод; космический вакуум; АМг2-М; тепловой режим.

Мартиросов В. Е., Егоров В. В., Золотенкова М. К.

В данной обзорной статье рассматриваются вопросы цифровой передачи данных с использованием в качестве каналов связи сетей электропитания. Такие системы передачи данных относятся к классу технологий PLC (Power Line Communications). Наиболее широко системы PLC связи применяются на объектах промышленных предприятий и в зданиях жилого сектора при организации автоматизированных систем контроля и учета энергоресурсов (электричества, тепловой энергии, водоснабжения и др.). В бортовых сетях электропитания эти технологии могут применяться при организации удаленного доступа к разнесенным бортовым системам с целью контроля и автоматизированного управления их параметрами, в том числе и в условиях интенсивной радиоэлектронной борьбы. Из гражданских применений можно также отметить возникший в 2000-х годах всплеск развития PLC технологий при построении концепции так называемого «умного дома». 
В силу разнородности решаемых с привлечением PLC технологий задач в дальнейшем рассмотрении ограничимся классом PLC систем связи, применяемых при передаче данных по стандартным сетям электропитания 0,4 кВ. Цель данной работы – исследовать отмечаемые в научно-технической литературе проблемы недостаточной надёжности и устойчивости цифровой связи в используемых на практике PLC системах.
В статье проведён всесторонний обзор научно-технической литературы и проанализирован ряд известных типовых технических решений, направленных на увеличение скорости и помехоустойчивости PLC систем. Для PLC системы связи, выполненной на базе сети электропитания многоэтажного корпуса, проведены исследования помеховой обстановки в регламентированном международными стандартами диапазоне рабочих частот. В процессе исследований были выявлены нелинейные свойства PLC канала связи, выполненного на типовой сети электропитания, которые существенно влияют на качество и устойчивость передачи по ней информационных данных. Их учёт обязателен при выборе вида модуляции и способа передачи цифровых данных в целом.

Ключевые слова: PLC; стандарты проводной связи; импульсные сетевые помехи, виды модуляции; помехоустойчивость связи.

Егоров А. Д.

Рассмотрены вопросы учета взаимодействия излучателей испытуемой линейной антенной решетки и зондирующего устройства при измерении амплитудно-фазового распределения вдоль раскрыва линейной антенной решетки. Показано, что использование расчетной модели, построенной в САПР электродинамического уровня, позволяет выбрать взаимное положение излучателей, обеспечивающих их минимальное рассогласование на основе результатов численного эксперимента. Оценена избирательность различных типов зондирующих устройств. Приведено сравнение результатов численного моделирования и измерений.

Ключевые слова: линейная антенная решетка; амплитудно-фазовое распределение; электродинамическое моделирование; зондирующее устройство.

Баранников И. А., Ищенко Е. А., Проскурин Д. К., Пастернак Ю. Г., Федоров С. М.

В статье рассматривается методика расчета микрополоскового фильтра нижних частот, основанного на использовании преднамеренного гантелеобразного дефекта. Она основывается на расчетных формулах, полученных посредством регрессионного анализа и описывающих соотношения между геометрией дефекта, параметрами подложки и частотами полюса затухания и среза. Предлагаемая методика позволяет значительно сократить время проектирования подобных фильтров за счет упрощенных расчетов и сокращения времени выбора оптимальных размеров геометрии структуры. Частотные пределы применимости методики лежат от 1.33 ГГц до 12.1 ГГц для полюса затухания и от 0.64 ГГц до 6.87 ГГц для среза. Точность методики подтверждается статистическими характеристиками полученных формул: для полюса затухания коэффициент детерминации составил 0.975, а среднее квадратическое отклонение – 0.0686; для частоты среза те же характеристики равны 0.961 и 0.0376 соответственно. В работе приводится пример расчета конструкции фильтра на частоту 6 ГГц.

Ключевые слова: фильтр нижних частот; структуры преднамеренных дефектов заземления печатных плат; гантелеобразный дефект; регрессионный анализ.

Мартынов Д. Н., Василевский А. А., Павлов С. В., Башмаков К. К.

При дистанционном зондировании Земли в режиме тандемной бистатической сьемки требуется синхронизация двух космических аппаратов. При этом они могут находится в произвольном положении относительно друг друга. Следовательно, необходимо использовать антенны с эллиптической поляризацией и широкой диаграммой направленности. Целью работы является проектирование антенны круговой поляризации с широкой диаграммой направленности (порядка 180 градусов) в S–диапазоне частот.
Проведен перенос рабочей частоты антенны из Х-диапазона в S-диапазон с последующей модернизацией полученной конструкции. Произведено проектирование антенны с последующим электродинамическим расчётом в системе автоматического проектирования CST Microwave Studio. Измерены радиотехнические параметры изготовленной антенны. Проведено сравнение радиотехнических характеристик электродинамической модели и изготовленной антенны.
Получены результаты, свидетельствующие о возможности создания антенны эллиптической поляризации с широкой диаграммой направленности в S-диапазоне. Произведено сравнение электродинамической модели и изготовленной антенны. Сравнение показало соизмеримость рассчитанных и измеренных радиотехнических характеристик антенны. 


Ключевые слова: широкая диаграмма направленности; антенны космических аппаратов; эллиптическая поляризация; резонатор; метод электродинамического подобия; электродинамическое моделирование; радиолокатор с синтезированной апертурой; бистатический режим; метод «вышки»; измерение радиотехнических характеристик; метод двух антенн.

Глушак Е. В., Мишин Д. В.

Данная статья посвящена разработке и исследованию математической модели управления качеством обслуживания (QoS) и соблюдением соглашений об уровне сервиса (SLA) в гибридных IoT-сетях, включающих туманные и облачные сегменты, с учётом специфики авиационной отрасли. В современных условиях цифровизации авиационных систем и широкого внедрения Интернета вещей (IoT) возникает необходимость обеспечения высокой надёжности, минимальных задержек и гарантированной пропускной способности передачи данных, что критично для безопасности и эффективности авиационных операций.
В работе предложена комплексная математическая модель, учитывающая распределённую архитектуру IoT-сети, параметры интенсивности генерации данных IoT-устройствами, вычислительные мощности туманных узлов и облачного центра, а также сетевые задержки передачи данных. Модель базируется на теории массового обслуживания (M/M/1 очередь) для оценки времени обработки пакетов и включает ограничения по ресурсам, требованиям QoS и SLA.
2
Целью является минимизация суммарной задержки при одновременном соблюдении заданных параметров качества и пропускной способности.
Методология исследования включает численное моделирование с использованием программных средств Python, где для пяти IoT-устройств, двух туманных узлов и облака были заданы реальные параметры нагрузки, задержек и требований QoS/SLA. На основе эвристического алгоритма распределения нагрузки определялось оптимальное обслуживание каждого устройства, что позволило оценить эффективность предложенной модели.
Результаты численного эксперимента показали значительное улучшение ключевых показателей. Среднее снижение задержек составило около 40-45%, а увеличение пропускной способности — порядка 20-30% по сравнению с отсутствием оптимизации. Все устройства удовлетворяли требованиям QoS и SLA, что подтверждает практическую применимость модели для авиационных IoT-систем.
В заключении отмечается актуальность разработанной модели для авиационной отрасли, где критически важна оперативность и надёжность обработки данных. В дальнейшем планируется расширение модели с учётом динамических изменений нагрузки, интеграция механизмов безопасности и конфиденциальности, а также разработка адаптивных алгоритмов управления в реальном времени. Экспериментальная проверка и внедрение модели в реальные авиационные системы станут важным этапом дальнейших исследований.
Представленная работа вносит значительный вклад в развитие технологий управления QoS и SLA в гибридных IoT-сетях, способствуя повышению безопасности и эффективности авиационных информационных систем.

Ключевые слова: интернет вещей; качество обслуживания; соглашение об уровне обслуживания; туманные вычисления; облачные вычисления; оптимизация; нагрузка.

Информатика, моделирование и управление

Родионов В. С., Балакирев Н. Е., Фадеев М. М.

. В аэрокосмических системах множество измерительных систем и систем контроля, ориентированных на сбор информации в реальном времени, предполагают фиксацию (и обработку) больших потоков данных, представляющих волновые процессы, в виде дискретных значений амплитуд, по которым можно вскрыть сущность проявления (реализации) тех или иных физических процессов в соответствующих метриках в виде функций (моделей) их поведения и, в тоже время, существует тенденция выделения некоторого набора характеристик, по которым можно судить об информационной сущности тех или иных фрагментов потока. Аналитически важна информационная сущность, которая строится из элементов, рассматриваемых через понятие «информационное содержание», реализуемое в рамках структуризации и, в то же время, это информационное содержание реализуется и проявляется через конкретный участок значений амплитуд в рамках общего потока. Структуризация предполагает определенную потерю некоторых значений амплитуд, разделяя весь поток на существенные и в определенных рамках несущественные значения амплитуд. При обработке потока данных существенные значения, на которых основывается структуризация, фиксируются, а также добавляется значение отсчетов до следующего существенного значения. Промежуточные теряемые значения являются как раз несущественными переменными их возможно восстановить. В этом случае возникает вопрос каким способом можно восстановить эти значения, которые будут отличаться от исходных, и как это может повлиять на информационное содержание. При сохранении информационного содержания для потока в структурном виде в условиях ограниченной пропускной способности телеметрических каналов, а также жёстких требований к вычислительным ресурсам бортовых систем структурное представление позволяет использовать его при передаче потока данных при значительном сокращении объем трафика, что является весьма актуальным решением при передаче данных. Сравнение проводилось по критериям среднеквадратичного отклонения восстановленных амплитуд и сохранения воспринимаемого информационного содержания.
Целью работы является разработка методов восстановления несущественных значений амплитудных сигналов после структуризации и проверке сохранения информационного содержания на примере восстановления звукового сигнала. 
В работе предложены критерии определения допустимых значений, которые ограничивают круг применяемых методов восстановления несущественных значений, и предложены несколько таких методов восстановления, сохраняющих информационное содержание.

Ключевые слова: звуковой поток; структуризация; синтез амплитуд; восстановление промежуточных значений; характерные точки; аппроксимация; табличные методы; топологическая структура; информационное содержание; восприятие речи.

Сназин А. А., Шевченко В. И.

Генерация аэродинамических профилей с помощью генеративных моделей представляет интерес как инструмент ускорения проектирования, однако её практическая ценность определяется не только визуальной правдоподобностью синтезируемых форм, но и способностью модели воспроизводить структуру распределения реальных профилей. Цель работы состояла в оценке того, насколько генеративно-состязательная сеть способна синтезировать профили, сохраняющие ключевые геометрические характеристики обучающей выборки и разнообразие допустимых форм. Для этого использована GAN, обученная на наборе четырёхзначных профилей NACA, представленных в виде дискретизированных координатных векторов. Качество генерации оценивалось по распределениям максимальной толщины, положения максимальной толщины и площади профиля, а также по метрикам разнообразия, расстоянию Вассерштейна и проекциям данных в пространствах PCA и t-SNE. Установлено, что качество генерации является неравномерным по пространству форм. Модель удовлетворительно воспроизводит центральную область распределения и основные диапазоны геометрических параметров, однако хуже описывает крайние области пространства форм, сглаживает характерные пики распределений и допускает появление некорректных образцов. Такая закономерность указывает на то, что генератор в основном концентрируется на наиболее типичных усредненных формах, и не учитывает полную геометрическую изменчивость скрытого пространства. Полученные результаты показывают, что при оценке генеративных моделей для аэродинамического проектирования необходимо учитывать не только реалистичность отдельных профилей, но и полноту покрытия пространства допустимых конфигураций.

Ключевые слова: аэродинамический профиль; генеративно-состязательные сети; метод главных компонент.

Алексеева В. В.

В статье представлена аналитическая модель цифрового преобразователя угла повышенной информационной надежности, основанная на применении M-последовательностей и циклических кодов Боуза–Чоудхури–Хоквингема с вычислениями в поле Галуа. С помощью предложенного метода решается ключевая задача прецизионной измерительной техники (авиационной и космической) — совмещение высокой помехоустойчивости с минимальными массогабаритными характеристиками. В отличие от кодовых шкал, требующих выделения отдельных дорожек для размещения корректирующих считывающих элементов, использование псевдослучайной кодовой шкалы позволяет интегрировать коррекцию ошибок в существующую структуру шкалы. Ключевым элементом подхода является построение порождающего полинома циклического корректирующего кода в поле Галуа, обеспечивающего оптимальное соотношение избыточности и корректирующей способности. Данная работа является развитием методов кодирования Хэмминга, обеспечивающих исправление однократных ошибок, и расширяет их для коррекции произвольного числа ошибок при минимальном кодовом расстоянии. Результаты моделирования подтверждают работоспособность модели для 5…16 разрядности включительно, что соответствует периодам М-последовательности в 31…65535 символов.

Ключевые слова: коррекция ошибок; псевдослучайная кодовая шкала; цифровой преобразователь угла; БЧХ коды; поле Галуа; циклические коды; алгоритм Берлекэмпа — Мэсси

Селезнева А. Е.

В настоящей статье представлены результаты исследования влияния оцифровки адаптивной системы автоматического управления с эталонной моделью на качество ее работы. В качестве объекта управления рассмотрен канал тангажа беспилотного аппарата самолетного типа. Принцип действия адаптивной системы с эталонной моделью заключается в вычислении управляющего воздействия, исходя из разницы между реальным состоянием объекта управления и состоянием эталонной модели. В качестве эталонной модели предлагается применить модель, разработанную с помощью частотного метода синтеза. Для проведения оцифровки разработанной системы, выполняются следующие действия: определяется структура системы, выявляются блоки системы, для цифрового и аналогового исполнений, производится оцифровка для каждого из блоков, предназначенных для цифрового исполнения.

Ключевые слова: система автоматического управления; адаптивная система автоматического управления; эталонная модель; цифровая система автоматического управления

Занин К. А., Дмитриев В. И.

В статье рассматривается стохастическая численно-аналитическая методика оценки средней периодичности наблюдения многоспутниковой орбитальной группировки. Отмечается, что орбитальное построение современных группировок наблюдения отличается от традиционного. Для улучшения периодичности наблюдения заданных районов космические аппараты располагаются на наклонных, а не солнечно-синхронных орбитах как ранее. Известные аналитические методы оценки параметров орбитальных группировок основаны на аналитических оценках повторяемости трассы при условии изомаршрутности. Для группировок на разнотипных орбитах обычно применяется численное статистическое моделирование. Одним из направлений, позволяющих получить аналитические оценки, является разработка стохастических методик. Численность современных орбитальных группировок наблюдения достигает десятков и сотен космических аппаратов, что позволяет применять для их моделирования методы теории вероятности. Аналитические оценки по сравнению с численными позволяют установить качественную взаимосвязь между параметрами орбитального построения, количеством аппаратов и периодичностью наблюдения. Разработанная методика основана на аналитических зависимостях частоты попадания в полосу захвата и плотности вероятности распределения космических аппаратов от широты, долготы и наклонения орбиты. Получена оценка плотности распределения вероятности наблюдения в зависимости от наклонения, высоты орбиты, полосы захвата и количества космических аппаратов. Показано, что применение орбит с различным наклонением позволяет улучшить периодичность наблюдения в заданном широтном поясе. Методика позволяет найти наилучшее распределение орбитальных плоскостей по наклонениям и количеству космических аппаратов для организации наблюдения с высокой периодичностью в заданном регионе. Приводится пример оценки периодичности наблюдения для группировки типа World View Legion. Показана сходимость оценок с результатами численного статистического моделирования.

Ключевые слова: стохастическая модель; космическая система оптико-электронного наблюдения; многоспутниковая орбитальная группировка; плотность вероятности; количество космических аппаратов; орбитальное построение; наклонение плоскости орбиты; показатели эффективности; периодичность наблюдения; широтный пояс

Асадов Х. Г., Мехтиев М. А., Алиева Х. С.

Сформулирована методика эмпирической калибровки радиометрической аппаратуры беспилотных летательных аппаратов для идентификации некоторого подкласса объектов на земной поверхности, для которых справедливо определённое ограничительное условие в заданном диапазоне длин волн. Принимается, что для объекта указанного подкласса известно эмпирическое регрессионное уравнение, пригодное для радиометрической калибровки. Признаком обнаружения или идентификации такого объекта является достижение целевым функционалом минимума при заданном ограничительном условии. Если при удовлетворении ограничительного условия целевой функционал достигает минимума, то это означает обнаружение или идентификацию искомого объекта. Предложен метод обнаружения или идентификации объектов некоторого подкласса, базирующийся на результатах радиометрической калибровки объектов указанного подкласса и регрессионном уравнении, справедливом для данного подкласса объектов.
При этом искомый объект считается идентифицированным, если функционал безусловной вариационной оптимизации достигает минимума при вычисленном аналитическом выражении для первичных цифровых отсчетов в зависимости от длины волны.

Ключевые слова: БПЛА; радиометрия; измерения; калибровка; идентификация объектов

Голубев А. С., Иламанова В., Нгуен М. З., Сошников Д. М., Хиленко А. А.

Предложен комплексный подход к противодействию беспилотным летательным аппаратам, охватывающий все этапы обработки: обнаружение, классификацию, отслеживание и прогнозирование траектории. На этапе обнаружения проведено сравнительное исследование современных архитектур нейронных сетей (YOLOv8, YOLOX, SSD), где модель YOLOX показала наивысшую точность с mAP50=0,964. Для классификации типов БПЛА использованы сверточные нейронные сети, обеспечившие точность до 91,35%. На этапе отслеживания оптимальным признан алгоритм CSRT, демонстрирующий устойчивость к перекрытиям и изменению освещения. Для прогнозирования траектории наилучшие результаты показала полиномиальная регрессия со средней ошибкой 1,27%. Созданные тестовые датасеты и выполнено дообучение моделей с использованием аугментации данных. Результаты могут быть применены в системах мониторинга и защиты воздушного пространства. В работе рассмотрены традиционные и современные методы обнаружения БПЛА, включая радиочастотные, акустические и оптические подходы. Проведён анализ существующих решений и их ограничений. Разработана методология исследования, включающая создание специализированных датасетов, обучение и тестирование моделей. Эксперименты выполнены в среде Google Colab с использованием GPU NVIDIA Tesla T4. Программная реализация осуществлена на Python 3.9 с библиотеками PyTorch и OpenCV 4.8.0. Полученные результаты подтверждают эффективность предложенного подхода в реальных условиях.

Ключевые слова: объектов; отслеживание; прогнозирование траектории движения; YOLO; CSRT; OpenCV

Титеев А. М.

Работа посвящена проблеме автоматизации тестирования пользовательских интерфейсов современных веб-приложений, где сохраняется разрыв между требованиями на естественном языке и автоматизированными проверками, а «ложноположительные» тесты создают иллюзию качества. Особенно остро проблема стоит в авиакосмической отрасли при тестировании интерфейсов для контроля телеметрии и предполётного планирования, где ошибки визуализации критичны, а специалисты по автоматизации дефицитны. Предложена трёхэтапная методология автоматической генерации верифицированных UI-тестов на основе спецификаций на естественном языке с применением большой языковой модели Llama 3.3 70B и фреймворка Playwright. На первом этапе формируется структурированная UI-спецификация, доступная нетехническим экспертам. На втором — генерируются классы Page Object, инкапсулирующие логику взаимодействия. На третьем — создаются тестовые сценарии с многоуровневой верификацией, включающей проверку синтаксиса, компилируемости, надёжности выполнения и прироста тестового покрытия. Ключевым элементом является мутационное тестирование посредством перехвата DOM-событий, позволяющее неинвазивно вносить дефекты в интерфейс и проверять способность теста их обнаружить. В результате разработаны критерии многоуровневой фильтрации, отсеивающие нестабильные и ложноположительные тесты, и метод мутационного тестирования, не требующий модификации исходного кода приложения.

Ключевые слова: автоматизация тестирования; UI-тесты; большие языковые модели; генерация тестов; мутационное тестирование; Page Object Model; Playwright

Самсонов К. С., Медведь В. С., Кулик П. В.

Современные высокотехнологичные планирующие летательные аппараты предъявляют высокие требования к тактико-техническим, весовым и эксплуатационным характеристикам, а также к показателям надёжности, качества и ремонтопригодности. Повышение весовой эффективности конструкций достигается прежде всего за счёт применения новых материалов с высокими удельными физико-механическими характеристиками. Использование полимерных композиционных материалов, преимущественно углепластиков, позволяет снизить массу конструкции летательного аппарата до 40–50 %, а также формировать элементы с заданными прочностными и жёсткостными характеристиками.
Одним из перспективных направлений снижения массы несущих поверхностей большого размаха является создание цельнокомпозиционных конструкций с высоким коэффициентом армирования. Целью работы является разработка и расчётно-экспериментальное исследование конструкции цельнокомпозитной консоли крыла перспективного летательного аппарата, изготовленной из отечественных материалов.
В работе проведён анализ аэродинамических нагрузок, действующих на несущую поверхность, и выполнено численное моделирование конструкции в программном комплексе ANSYS. Разработанная конечно-элементная модель позволила определить напряжённо-деформированное состояние конструкции при действии эксплуатационных нагрузок. Максимальные расчётные перемещения составили 156,33 мм. Экспериментальные исследования, выполненные на полноразмерном образце консоли крыла, показали максимальные перемещения 161,17 мм. Сравнение результатов расчётов и испытаний показало их высокую сходимость: относительная погрешность составила около 3 %

Ключевые слова: High-Performance Computing решения; летательный аппарат; композиционный материал; расчётно-экспериментальные исследования; HPC

Пилькевич П. В., Спеваков А. Г., Спевакова С. В.

В статье рассматриваются способы формирования новых правил обнаружения в условиях развивающегося центра мониторинга инцидентов с целью ускорения реагирования на опасные происшествия в контуре предприятия авиационной отрасли. Научная новизна заключается в применении нового метода конвертации правил обнаружения формата Sigma в формат, поддерживаемый плагином Opensearch Alerting. Практическая ценность заключается в возможности поддержки унифицированного формата правил обнаружения, что способствует быстрой актуализации центра мониторинга с современными практиками обнаружения. Проведено исследование плагина Opensearch Alerting, отвечающего за поддержку правил обнаружения. Анализ структуры сущностей плагина показал широкий функционал и высокий порог входа для начала разработки. Была определена ключевая составляющая центров мониторинга – правила обнаружения инцидентов и процесс их непрерывной разработки, в связи с чем сформирована таблица с возможными источниками данных для разработки новых правил. В ходе сравнительного анализа установлен самый эффективный источник данных – открытые репозитории с правилами в формате Sigma. На примере Sigma-правила, включающего в себя сложные функциональные элементы, было установлено соответствие сущностей в структуре правил двух форматов – Opensearch Alerting и Sigma. В результате установления соответствия, был разработан универсальный шаблон в формате Jinja2 для бесшовной конвертации Sigma-правил в правила Opensearch Alerting.

Ключевые слова: информационная безопасность; мониторинг безопасной разработки; SIEM-системы; обнаружение инцидентов; корреляция событий; правила обнаружения Opensearch

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2026

Вход