2011. № 43

Рассмотрены проблемные вопросы эффективной модернизации космической системы дистанционного зондирования Земли (КС ДЗЗ) и создания модификаций космических аппаратов (КА). Сформулирована основная задача поиска рациональных проектных решений КС ДЗЗ с учетом развития (модернизации) техники в планируемый период. Приведена логическая схема расчлененного исследования основной задачи и определены её главные задачи. Исследования, проводимые с использованием разработанных методических основ, позволяют количественно оценить характеристики альтернативных вариантов КС ДЗЗ, найти их рациональные значения, установить закономерности развития техники и технологий.

Ключевые слова: космическая система; дистанционное зондирование Земли; модернизация; планируемый период; проектное решение.

Дано описание мембранного фильтра-разделителя и принципа разделения газожидкостного потока с помощью полупроницаемых перегородок и влагоудерживающих материалов, на основании которого в ОАО «НИИхиммаш» разработана двухступенчатая схема сепарации для систем обеспечения жизнедеятельности космических станций. В качестве предварительной ступени сепарации работает мембранный фильтр-разделитель. Он создан для условий постоянно возрастающей загрязненности конденсата при длительных полетах и нестабильности его поступления в систему с целью увеличения ресурса второй ступени сепарации – разделителя на никелевых пористых трубках. В настоящее время мембранный фильтр-разделитель успешно работает на МКС с 1 сентября 2009 года. Отечественные системы регенерации с двухступенчатыми статическими сепараторами превосходят зарубежные по ресурсу, надежности, энергопотреблению, качеству отсепарированного конденсата.

Ключевые слова: система водообеспечения; мембранная технологи;, влагопоглощение; сепарация жидкости; статическая сепарация; гидрофильная мембрана..

Одной из основных проблем, которые ограничивают выполнение межпланетных полетов, является гарантирование надежности функционирования бортовых систем при длительном автономном полете, а также их безопасность. Данная проблема не до конца изучена, поэтому требуется получить ответы на серию новых вопросов, которые отличают межпланетную экспедицию от орбитального полета сопоставимой продолжительности (1.5 – 2 года). Главная цель проекта «МАРС-500» – изучение системы “человек – окружающая среда” в условиях длительной изоляции и во время моделирования главных особенностей Марсианского полета (большая длительность и автономия пилотируемого, изменение условий коммуникации с Землей – ограничения по скорости передачи информации и потребляемым ресурсам).

Ключевые слова: системы жизнеобеспечения; длительный космический полет; имитационное моделирование; тренажеры систем; аппаратно-программный комплекс; нештатная ситуация.

В работе проводится анализ пространственного движения развертываемой тросовой системы, состоящей из базового космического аппарата и спускаемой капсулы. Задача рассматривается с учетов вращения концевых тел относительно своих центров масс. Капсула и космический аппарат рассматриваются как твердые тела, совершающие угловое движение под действием момента от силы упругости троса. Трос к капсуле крепится не строго на оси динамической симметрии, а с некоторым малым смещением, которое определяет статическую асимметрию капсулы. Тензор инерции капсулы отличен от динамически-симметричного, причем данные малые отклонения характеризуют ее динамическую асимметрию. Трос развертывается по заранее заданному закону.

Ключевые слова: Спускаемая капсула; асимметрия; космическая тросовая система; вращательное движение; тросовая система координат.

Рассматриваются механизмы образования ионизованной среды вокруг геостационарного космического аппарата – собственной внешней ионосферы (СВИ), и генерации основного компонента СВИ - вторичной плазмы в выхлопной плазменной струе бортового электроракетного двигателя. Описаны методы компьютерного моделирования основных эффектов негативного воздействия СВИ, таких, как эрозионное, силовое, загрязняющее воздействие, оптические помехи, влияние на радиосвязь, и представлено программное обеспечение, разработанное совместно сотрудниками ЦНИИмаш и МАИ и позволяющее решать основной спектр задач, связанных с определением параметров СВИ и ее воздействия на КА.

Ключевые слова: космический аппарат; собственная внешняя атмосфера; ионосфера; электрический реактивный двигатель, программа расчёта

Предложен критерий выбора мест установки радиаторов охлаждения (РО) на поверхности космических аппаратов (КА) наблюдения, который учитывает относительное время воздействия Солнца на РО, сложную пространственную геометрию панелей РО и изменения углов Солнца в процессе орбитального полёта и программных разворотов КА при целевом функционировании. Разработаны соответствующие математические модели, алгоритм и программное обеспечение.

Ключевые слова: космический аппарат; радиатор охлаждения; геометрия радиатора; зоны установки; критерий выбора; освещение Солнцем; среднесуточное время; затенение корпусом; моделирование полёта; имитация разворотов; программное обеспечение

Основной вклад в весовую сводку теплозащиты верхних ступеней ЛА вносит аэродинамический тепловой поток к головному обтекателю. Выявленные общие закономерности в процессах на поверхности головных обтекателей ЛА и сферически затупленных моделях, представленных в работах исследователей по ламинарно-турбулентному переходу режима течения в пограничном слое, были использованы для поиска факторов влияния на уменьшение тепловых потоков к поверхности ЛА. Показано, что главным фактором влияния на уменьшение тепловых потоков является высота поверхностной шероховатости на звуковой линии на сферическом скруглении ГО. Проведенный анализ показал, что оптимальной и предсказуемой является концепция использования марок ТЗП, не подвергающихся уносу в условиях полета. Проведена оценка влияния на теплообмен и толщину теплозащиты поверхностных напыляемых покрытий, обеспечивающих уменьшение стартовых температур конструкции баков и сухих отсеков, изменяющих условия обтекания вследствие меньшей высоты поверхностной шероховатости, а также положительно влияющих на термостойкость верхних слоев ТЗП.

Ключевые слова: пограничный слой; тепловой поток; турбулентно- ламинарный переход; сферически скругленные модели; поверхностная шероховатость; термопара; калориметрический датчик; напыляемое покрытие.

Использование лазерной системы воздушного базирования для борьбы с космическим мусором и поддержания орбит низкоорбитальных космических аппаратов обладает рядом особенностей по сравнению с наземной системой, поскольку позволяет существенно увеличить длительность и диапазон углов взаимодействия системы с объектом. В то же время, работа подобной системы подвержена влиянию дестабилизирующих факторов воздушного полета, что особенно важно при решении задачи коррекции орбиты низкоорбитального ИСЗ для обеспечения безопасности процесса передачи энергии на энергоприемник.. В статье рассматриваются и формулируются основные требования и производится оценка потенциальных возможностей ЛСПЭ воздушного базирования для решения двух вышеуказанных задач.

Ключевые слова: лазеры; космический мусор

В статье изложены основные вехи создания отечественной космической замкнутой газотурбинной установки коллективом сотрудников Московского высшего технического училища имени Н.Э. Баумана, возглавляемым В.Л. Самсоновым. Сформулированы решаемые при этом проблемы. Описаны основные достижения в разработке установок и их критических узлов. Представлены направления дальнейших исследований.

Ключевые слова: замкнутая газотурбинная установка; космический аппарат; рекуператор; холодильник-излучатель; солнечный концентратор; тепловой приемник-аккумулятор; центробежный компрессор, центростремительная турбина, синхронный генератор.

В статье приведены результаты работы по исследованию течения газа в лабиринтных уплотнениях и определению значения аэродинамической силы при движении ротора на стационарном режиме в условиях круговой прецессии. Газодинамические расчеты проводились в программном комплексе ANSYS-CFX. Рассматривались модели лабиринтного уплотнения с равномерным зазором по окружности и модели, имитирующие эксцентриситет. Получены картины течения газа, определены аэродинамические циркуляционные силы для различных эксцентриситетов. Разработана методика моделирования течений в лабиринтных уплотнениях сложной конфигурации.

Ключевые слова: лабиринтное уплотнение; вычислительная гидродинамика; аэродинамические силы

В статье приведены результаты моделирования сложного теплообмена выходного устройства (ВУ) стенда для испытания газогенератора авиационного двигателя в сравнении с данными экспериментальных замеров температур. Также в статье приводятся результаты подбора модели спектральных свойств газа, позволившего существенно повысить точность расчёта, несмотря на объективную сложность моделируемого течения, характеризующегося высокими скоростями газа и неравномерностью потока в целом. Все расчёты были осуществлены в коммерческом пакете вычислительной газодинамики ANSYS CFX, попутно излагаются особенности расчёта в данном программном комплексе. Статья полезна специалистам и исследователям в области теплообмена, использующим ANSYS CFX.

Ключевые слова: излучение; сложный теплообмен

В работе предложены устройство и принципы работы измерительного комплекса двигателей сверхлегких летательных аппаратов. Представлены результаты стендовых замеров двигателя Ротакс 912.

Ключевые слова: система контроля двигателя, диагностика, контроллер, сверхлегкий летательный аппарат, двигатель внутреннего сгорания.

Состав изделия по сути является основной информацией об изделии. Вокруг него вы-страиваются остальные данные об изделии. Для управления составом изделия в системе должна храниться информация о входящих в него компонентах, а также об исполнениях и конфигурациях, данные об отношениях между изделием и составляющими его сборками, а также между сборками всех уровней и деталями. Все это позволяет пользователю организо-вать просмотр всех данных об изделии, включая документы для любого входящего компо-нента. Для лучшего управления конфигурацией изделия должен быть реализован функцио-нал управления изменениями изделия.

Ключевые слова: PLM система; состав изделия; конфигурация

Излагается новый подход к формированию избыточности внешнетраекторных измерений и их статистической обработке в задачах динамической фильтрации данных инерциальных и неинерциальных, прежде всего, спутниковых навигационных систем. Подход ориентирован на применение в интегрированных системах управления (ИСУ) динамическими объектами, в том числе, с необратимым характером процессов управления. На основе теории функций влияния построены аналитические зависимости погрешностей оценок от ошибок инерциальных и неинерциальных измерений, возмущений динамики, различных настроечных параметров. Показана связь между оцениванием на основе предлагаемого подхода и фильтром Калмана. Теоретические результаты составили основу новой разновидности метода динамической фильтрации, ставшей фундаментом бортового математического обеспечения корректируемой инерциально-спутниковой системы управления космических средств выведения. Обсуждаются результаты первых применений такой ИСУ при управлении разгонным блоком “Фрегат” в миссиях выведения им КА “Метеор-М”, КА “Globalstar-2”.

Ключевые слова: спутниковая и инерциальная навигация; терминальное управление; сопряженная система; летные испытания

Рассматриваются вопросы и примеры математического моделирования радиолокатора с синтезированной апертурой (РСА) с использованием двух моделей. Имитационная модель РСА предназначена для отработки алгоритмов пространственно-временной обработки и формирования радиолокационного изображения (РЛИ). Комплекс смешанного моделирования предназначен для имитации, в том числе и в реальном масштабе времени, РЛИ, соответствующих РЛИ, полученных при реальных работах РСА, и используется для отработки алгоритмов обнаружения и распознавания и взаимодействия РСА со смежными системами.

Ключевые слова: радиолокатор; синтезированная апертура; моделирование; согласованная обработка; радиолокационные изображения; имитация.

В статье рассмотрены особенности построения сверхширокополосных радиолокаторов, разработанных в Научно-исследовательском Центре сверхширокополосных технологий Московского авиационного института (НИЦ СШП МАИ) и предназначенных для непрерывного наблюдения и контроля помещений и территорий, связанных с несанкционированным проникновением или перемещением людей, в том числе неподвижных людей (по движению грудной клетки) и людей, находящихся за оптически непрозрачными преградами (стены, растительность, туман, дым). Приведены примеры практического использования таких радиолокаторов.

Ключевые слова: сверхширокополосный радиолокатор; обработка двух квадратур; доплеровский радиолокатор; фазовое детектирование; цифровая обработка сигналов.

В работе описана конечно-элементная модель, позволяющая рассчитывать напряжения и деформации при фрикционной сварке. Приведен пример практического применения модели для определения оптимальных параметров режима сварки.

Ключевые слова: фрикционная сварка; сварка трением с перемешиванием; трехслойные панели; тепловые процессы; остаточные деформации; компьютерное моделирование.

В статье приведены результаты исследования коррозионной стойкости образцов циркониевого сплава Э-110 с покрытием нанесенным методом микродугового оксидирования (МДО) на различных режимах. Показаны преимущества метода МДО перед методами ионного плазменного осаждения. Рассмотрен механизм и физико-химические принципы плазменного электролиза циркониевого сплава Э-110. А также представлена автоматизированная установка МДО «МАИ-2». Полученные результаты применимы для использования, как в космических ядерных энергоустановках, так и в ядерных энергоустановках наземного базирования.

Ключевые слова: плазмоэлектролиз; микродуговое оксидирование; циркониевые сплавы; защита; ядерные энергетические установки; коррозионная среда; наводороживание.

В статье рассматриваются актуальные проблемы использования результатов космической деятельности в отраслях народного хозяйства. Эти проблемы рассматриваются в контексте инновационной деятельности на примере одного из сложнейших на сегодняшний день наукоемких проектов РФ- МКС. Анализируются основные инструменты инновационной деятельности и перспективы их использования в космической отрасли.

Ключевые слова: инновация, коммерциализация, инновационный вызов, услуга космической деятельности, диверсификация, конверсия, коммерческая эффективность.

В данной статье рассматривается проблема высокой степени морального и физического износа основных производственных фондов российских промышленных предприятий. Проведен обзор возможных источников финансирования обновления основных производственных фондов и проанализированы наиболее популярные источники внешнего финансирования – кредит и лизинг. Разработана модель принятия решения при обновлении основных производственных фондов, позволяющая учесть максимальное количество факторов.

Ключевые слова: износ, обновление производственных фондов, кредит, лизинг, интеграция, модель принятия решения

Предлагается методика определения деформаций крыльев на ранних стадиях проектирования, основанная на использовании математической модели тела переменной плотности. Приводятся результаты параметрических исследований крыльев с различными геометрическими параметрами, выполненные с использованием специального программного продукта, связывающего аэродинамический расчет и расчет деформаций. Показано, что учет деформаций на ранних стадиях проектирования может дать существенное снижение массы конструкции.

Ключевые слова: крыло; деформации; аэродинамическая нагрузка; тело переменной плотности; оптимизация; прогноз

Аварийное покидание воздушного судна является одной из важных задач обеспечения безопасности полетов. Дополнение реальной демонстрации аварийной эвакуации компьютерным моделированием существенно сократит затраты средств и времени на специальные сертификационные заводские испытания. Математическая модель с высокой степенью точности имитирует процесс аварийной эвакуации людей, и в конечном итоге может дополнить сертификационные демонстрации, к тому же может быть использована для имитации в широких пределах аварийных ситуаций, что не может быть воспроизведено на самолете при жестких ограничениях, установленных для сертификационной демонстрации.

Ключевые слова: аварийное покидание; компьютерное моделирование, эвакуация; авиационные правила; интеллектуальные агенты; психологические состояния

В данной статье рассмотрен один из подходов к решению задачи планирования полета группы беспилотных летательных аппаратов, для наблюдения за территориально распределенными точечными, линейными и площадными целями. Данный подход основан на представлении задачи планирования, как задачи транспортной маршрутизации с загрузкой и ее дальнейшей декомпозиции на подзадачи. На основании такого подхода разработан многофазный алгоритм решения задачи планирования полета группы беспилотных летательных аппаратов.

Ключевые слова: распределение целей; планирование полета; генетический алгоритм; задача транспортной маршрутизации; беспилотный летательный аппарат.

Рассмотрена задача определения траектории движения ЛА по измерениям дальности и направляющих косинусов с учетом эллипсоидальных ограничений на параметры кинематической модели. На основе минимаксного подхода и методов двойственной оптимизации разработан итерационный алгоритм вычисления оценок неизвестных параметров. Эффективность разработанной методики продемонстрирована на ряде численных примеров.

Ключевые слова: кинематическая модель движения; измерительное средство; минимаксная оценка; эллипсоидальные ограничения; двойственная задача.

В статье представлен алгоритм работы ассистирующей системы сельскохозяйственного вертолета, позволяющей регистрировать сведения авиахимической обработки и выдавать летчику данные об оптимальной траектории движения на гонах в зависимости от текущего состояния ветра. Также представлены результаты экспериментального полета сельскохозяйственного вертолета с такой системой, работающей в режиме регистратора.

Ключевые слова: авиахимические работы, снос химиката, карта поля, качество опрыскивания.

В статье рассматриваются особенности конструкции хвостовой части фюзеляжа самолетов интегральной компоновки. Рассматриваются влияние параметров формы поперечного сечения на выбор рациональной схемы силовых шпангоутов.

Ключевые слова: конструкция; шпангоут; нагрузка; масса; параметры.

В статье рассмотрены основные особенности самолётапалубного базирования и конструкции крыла со стыком складывания. Дан анализ опыта создания палубных самолётов и на его основе составлена классификация типовых способов конструктивного исполнения складываемых агрегатов. Определены факторы, влияющие на прирост массы складываемого крыла. Предложена методика расчёта веса отсека крыла со стыком складывания, проведен анализ влияния отдельных элементов конструкции на прирост массы агрегата в целом.

Ключевые слова: крыло; стык складывания; масса; палубный самолёт; ось складывания.

Рассматривается задача анализа и синтеза автоматической системы стабилизации бокового движения беспилотного летального аппарата (БЛА) типа «бесхвостка» при движении по ВПП в процессе посадки. Особенностью рассматриваемого типа БЛА является собственная неустойчивость, и, как следствие, ограниченность области устойчивости замкнутой системы ввиду наличия ограничений на управление. Проводится определение границ предельной области устойчивости. Для стабилизации бокового движения относительно осевой линии ВПП применяются статические регуляторы с переменными коэффициентами, полученные с помощью линейных матричных неравенств. Представлены результаты математического моделирования с использованием полной математической модели движения БЛА.

Ключевые слова: БЛА, автоматическая посадка, ограничение на управление, неустойчивый объект управления, посадочный пробег

Рассматривается информационная технология формирования исследовательских компетенций студентов технических вузов, основанная на математическом моделировании закономерностей управляемого развития научных способностей молодежи.

Ключевые слова: исследовательские компетенции, вуз, математическая модель, управление, информационная система