2013. № 65

В статье рассматриваютcя вопросы предварительного качественного и количественного анализа напряжёно-деформированного состояния пакета полимерного слоистого композиционного материала в нерегулярных зонах типовых конструкций планера самолёта.
Разработана математическая модель деформирования произвольного пакета композиционного материала, основанная на теории слоистого материала и общей теории упругости, учитывающая межслоевые взаимодействия.
Математическое описание модели заключается в построении систем уравнений равновесия и совместности деформаций для каждого слоя композита и межслоевого пространства, заполненного связующим. Решение этих систем проводится для конкретных типовых случаев нагружения различных нерегулярных зон путём наложения граничных условий и условий связи систем уравнений.

Ключевые слова: композиционный материал, напряжённо-деформированное состояние, нерегулярная зона, межслоевой сдвиг

Первоначально графические процессоры создавались для выполнения графических эффектов и обработки визуальных сцен. Сейчас производители предоставляют средства разработчиков для выполнения задач общего назначения. В этой статье рассматривается возможность использования вычислительной мощности видеокарт в молекулярной динамике. Показано, что использование графических процессоров сокращает время моделирования с нескольких дней до нескольких минут, при этом потребляя меньшую мощность.

Ключевые слова: графические процессоры, видеокарты nVidia, молекулярно-динамическое моделирование, наноматериалы, фуллерены

В работе приведена методика расчета остаточных температурных напряжений и деформаций, возникающих в кессонных композитных конструкциях после технологического процесса. В работе впервые исследуются вопросы поводок при температурном воздействии на объемных конструкциях интегральной схемы.

Ключевые слова: композиционный материал, температурные деформации, погиби, кессон, интегральная конструкция

В статье рассмотрено решение задачи чистого изгиба балки прямоугольного сечения из сплава Д16Т при постоянной температуре, нагруженной постоянным изгибающим моментом. Проводится исследование данной конструкции на ползучесть и длительную прочность. Численный расчет задачи проводится с использованием уравнений энергетического варианта теории ползучести, а также метода продолжения решения по параметру и наилучшей параметризации. Приводится сравнение двух методов решение задачи по результатам численного расчета, а также сравнение полученных численных решений с экспериментальными данными.

Ключевые слова: ползучесть, разрушение, удельная энергия рассеяния, параметр поврежденности, величина изгиба балки, метод продолжения решения по параметру, наилучшая параметризация, наилучший параметр, обыкновенные дифференциальные уравнения

Цели работы — построение динамической модели вертолёта, моделирование режимов эксплуатации изделия, определение требований к компонентам динамической модели, изучение и опробование технологий моделирования и исследования изделий средствами ANSYS и MSC.ADAMS. Динамическая модель вертолёта представлена большой сборкой основанной на технологии модальных компонент. Режимы эксплуатации смоделированы переходным процессом. Получены графики внутренних силовых факторов в узлах динамической модели, смоделированы колебания и движение изделия и его взаимодействие с аэродромом, приобретены знания, практические опыт и навыки разработки компонент и динамической модели изделия, определены направления дальнейших работ, получено представление о технологиях моделирования в среде ANSYS и MSC.ADAMS.

Ключевые слова: динамическая модель, вертолёт, фюзеляж, шасси, модальная компонента, большая сборка, переходный процесс, посадка, технология моделирования

Защита от ударных перегрузок в авиации представляет собой актуальную задачу. В работе рассматриваются ударные перегрузки, возникающие при аварийной посадке. Учет антропометрии конкретного пилота в системах защиты позволяет улучшить эргономичность рабочего места и переносимость ударных перегрузок. Эргономическая индивидуализация на базе адаптивных ложементов позволят улучшить переносимость ударных перегрузок благодаря формированию и поддержанию оптимальной силовой формы позвоночника и равномерному распределению усилий по площади контакта. На основе этих принципов рассматриваются активные системы защиты от ударных перегрузок на базе адаптивно-индивидуальных панелей. Такие системы формируют рациональное положение тела и надежно сохраняют эту позу в момент удара, обеспечивают рациональное приложение и дозированную передачу ударных сил на скелетно-мышечную систему пилота.

Ключевые слова: эргономическая адаптивность, ударные перегрузки, аварийная посадка, защита от ударных перегрузок, кресло, шлем

В работе рассмотрено смещение аэродинамического фокуса самолета по направлению потока при его выходе на сверхзвуковые скорости в заданном диапазоне чисел Маха [М<5], влияние такого смещения на устойчивость, управляемость и маневренность самолета. В работе предложены методы снижения негативных последствий, связанных со смещением фокуса, а так же способ сохранить заранее заданную степень устойчивости, либо неустойчивости самолета.

Ключевые слова: аэродинамика, аэродинамический фокус самолета, устойчивость самолета, управляемость самолета, маневренность самолета, сверхзвуковой диапазон скоростей, самолет с передним горизонтальным оперением

Рассмотрена задача восстановления траектории маневрирующего ЛА при наличии ограничений на вектор ускорения на отдельных участках траектории. Разработан метод перехода от минимаксной постановки задачи оценивания к проблеме обобщенного линейного программирования с ограничениями в виде линейных матричных неравенств. Для численного определения гарантирующих оценок использованы средства системы MATLAB.

Ключевые слова: модель наблюдения, задача минимаксного оценивания, гарантирующая оценка, эллипсоидальные ограничения, задача полуопределенного программирования

На основе наблюдений за типичной формой в плане крыльев у птиц и анализа возможного положительного влияния вихрей на аэродинамику крыла предложено использование треугольного выступа для крыльев современных гидросамолетов.
С применением программного комплекса по вычислительной гидродинамике ANSYS Fluent 14.5 (номер лицензии 670351) выполнена серия численных расчетов по определению суммарных аэродинамических коэффициентов и моделированию картины течения в окрестности крыла. Подтверждено положительное влияние треугольных выступов на аэродинамику крыла гидросамолета.

Ключевые слова: гидросамолет, крыло птицы, треугольный выступ, уравнения Навье-Стокса осредненные уравнением Рейнольдса, модели турбулентности, аэродинамические коэффициенты

В статье представлены результаты работы малого космического аппарата научно-экспериментального назначения «Михаил Решетнёв» созданного в ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва».

Ключевые слова: малый, космический, аппарат, экспериментальный, научный, мир, результаты, исс, мка, юбилейный

Рассматривается комплексный подход к эксплуатации регенерационных систем обеспечения газового состава. Подход включает пять составляющих: сбор информации, методики эксплуатации, идеология управления, ручные операции и подключение дополнительного оборудования. Каждая составляющая комплексного подхода проиллюстрирована примерами эксплуатации систем на борту Международной космической станции, главным образом, Российской системы генерации кислорода «Электрон-ВМ».
Описан коэффициент получения информации о параметрах системы и предложена модель сбора информации о ее работе.

Ключевые слова: эксплуатация, комплексный подход, международная космическая станция, регенерационная система обеспечения газового состава, система генерации кислорода «электрон-вм», коэффициент получения информации, микропримеси

Рассмотрены преимущества применения неинвазивных методов исследования клеточного состава крови в условиях космического полета. Проанализированы пути расширения функциональных возможностей ультразвуковой медицинской аппаратуры. Разработаны математическая имитационная модель исследуемой среды, а также модель формирования амплитудного спектра ультразвукового сигнала, на основании исследования которых предложен ряд требований к аппаратной части оборудования и представлен вариант методики.

Ключевые слова: анализ крови, космический полет, неинвазивность, ультразвуковая диагностика, математическая модель, амплитудный спектр

Целью данной работы является разработка автоматизированного программного комплекса для полного анализа функционирования систем ДЗЗ как на этапе проектирования, так и на этапе эксплуатации спутниковых систем.
Первым этапом работы являлась разработка концепции автоматизированного программного комплекса, а также разработка программного обеспечения для различного вида анализа систем ДЗЗ. На данном этапе был разработан интерфейс программы, разработаны модули с различными моделями для оценки эффективности функционирования, а так же произведена отладка работы программного комплекса.
Вторым этапом работы было проведение анализа функционирования спутниковой различных спутниковых систем. Был проведён подробный анализ функционирования 3-х спутниковых систем ДЗЗ.
Результатом выполненной работы является программный комплекс, позволяющий проводить моделирование функционирования спутниковых систем ДЗЗ, а также результаты анализа некоторых систем ДЗЗ.
Статья подготовлена с использованием результатов научных исследований, проводимых авторами при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 11-08-01278-а).

Ключевые слова: космические системы, дистанционное зондирование Земли, орбитальные группировки, параметрический анализ, моделирование, оптимизация, программный комплекс, анализ эффективности

В статье рассматриваются вопросы контроля за воздействием на ионосферу мощного электромагнитного излучения, вырабатываемого наземными нагревными стендами. Предлагается построение спутниковой системы для мониторинга стенда HAARP как самого мощного и технически оснащенного из них. Приводятся результаты, показывающие, что на базе высокоэллиптических орбит невозможно построить универсальную систему прямого квазинепрерывного мониторинга стенда HAARP. Делается вывод о потенциальной возможности решения поставленной задачи при условии использования низких орбит либо установки на находящихся на высокоэллиптической орбите спутниках радиолокатора.

Ключевые слова: ионосфера, стенды нагрева ионосферы, спутниковая система мониторинга, высокоэллиптическая орбита

Рассматривается новый тип космических излучателей, основанных на явлении радиационного охлаждения капельной пелены рабочего тела, распространяющейся в космическом пространстве между генератором капель и каплесборником. Исследуются энергетические характеристики капельных холодильников — излучателей. Рассчитывается зависимость максимальной тепловой мощности, отводимой космическим капельным холодильником – излучателем, от внешних параметров.

Ключевые слова: капельный холодильник – излучатель, тепловая мощность

При создании турбокомпрессоров важной задачей является прогнозирование вибронапряженности рабочих лопаток ещё на этапе проектирования, с целью минимизации рисков разрушения в работе, вследствие высокого уровня динамических напряжений, вызванных неравномерностью газового потока. На данный момент большинство существующих методов прогнозирования возможности резонанса в лопатках ГТД основано на эмпирическом опыте и некоторых допущениях. Для оптимизации процесса прогнозирования уровня вибронапряжений необходим более универсальный вычислительный метод, тесно связывающий газодинамику и прочность. Одним из таких методов является Fluid-Structure Interaction (FSI).
В данной работе разработана методика определения уровня вибронапряжений с применением программного комплекса ANSYS Workbenchv.14, а также выполнено сравнение экспериментальных данных с результатами, полученными вычислительным методом.

Ключевые слова: ГТД, вибронапряжение, Fluid-Structure Interaction (FSI), нестационарность, спектральный анализ, диаграмма Кэмпбелла, частотная диаграмма

Нестационарное численное моделирование течения газа в турбомашинах требует наличия значительных вычислительных ресурсов и представляется проблематичным, особенно в условиях промышленных предприятий, где сроки выполнения задач жестко регламентированы. В данном случае приходится прибегать к различного рода допущениям в постановке задачи (изменение числа лопаток, геометрическое или газодинамическое масштабирование, переход к двухмерной постановке), которые могут привести к погрешностям на этапе проектирования, т.к. не позволяют корректно смоделировать нестационарное взаимодействие венцов с разным числом лопаток.
В данной работе представлены результаты нестационарного численного моделирования пространственного течения сжимаемого газа в 1½ модельной ступени турбины Aachen (статор-ротор-статор) с использованием новых подходов, реализованных в решателе ПК ANSYS CFX v.14, которые позволяют при физическом моделировании минимального числа межлопаточных каналов получить решение для полной расчетной области в 360^о. Также выполнена верификация данных методов по результатам нестационарного эксперимента и сравнение результатов расчетов с результатами моделирования полной расчетной области.

Ключевые слова: нестационарное течение, турбомашина, лопаточный венец, ротор-статор взаимодействие, преобразование профиля, преобразование времени, преобразование Фурье, 3D моделирование

Проведено исследование возможности использования существующих инженерных методик расчета (ИМР)[1,2,3] оценки теплового состояния камер сгорания жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) больших тяг применительно к ракетным двигателям малой тяги (РДМТ). Выполнено сравнение результатов расчета РДМТ, работающего на газообразном кислороде и газообразном метане, полученных моделированием процессов в ANSYSCFX, и результатов расчета по известным методикам. Даны рекомендации по внесению корректировок в методику расчета теплового состояния камеры сгорания ЖРД для дальнейшего использования этой методики в расчетах РДМТ.

Ключевые слова: ракетный двигатель малой тяги, газообразный кислород и газообразный метан, инженерная методика расчета, численное моделирование, соотношение компонентов, пристеночный слой, завесное охлаждение, температура продуктов сгорания

Проводится анализ двух методов исследования колебательных процессов в системе РДТТ: 1. с распределенными параметрами; 2. представлением системы РДТТ в виде дискретных масс с упругодиссипативными связями. В прикладном пакете MatCad реализованы алгоритмы нахождения собственных частот РДТТ с помощью метода дискретных масс и с распределенными параметрами. Также проведен анализ собственных колебаний цилиндрической оболочки и жестко скрепленного с ней заполнителя.

Ключевые слова: собственная частота колебаний, автоколебательная система, РДТТ, метод дискретных масс, метод с распределенными параметрами

В статье детально описываются усталостные поломки лопаток компрессоров. Установлено, что все лопатки ГТД разрушаются в четко ограниченных зонах, что свидетельствует о наличии общих закономерностей динамического нагружения лопаток. Методика позволяет определить зоны возникновения и последующего развития усталостных трещин до окончательной поломки.

Ключевые слова: компрессор высокого давления, авиадвигатель, лопатки компрессора, усталостные поломки, форма колебаний, максимальные номинальные напряжения

Приведен общий принцип работы и краткая история создания многоконтурных прямоточных камер сгорания на твёрдом топливе. Предложен алгоритм применения программного комплекса ANSYS для создания экспериментальной установки, способной моделировать рабочий процесс в двухконтурной камере сгорания ракетно-прямоточного двигателя.

Ключевые слова: газовая горелка с принудительной подачей воздуха, регулируемая камера смешения, двухконтурный, ракетно-прямоточный, ANSYS Fluid Flow (CFX)

Приводятся результаты отработки технологии изготовления элементов ионных двигателей: куполообразных перфорированных электродов ионных двигателей из углерод-углеродного композиционного материала и керамических разрядных камер. Экспериментально показано, что характеристики высокочастотных ионных двигателей слабо зависят от замены материала газоразрядной камеры.

Ключевые слова: конструкционные материалы ионных двигателей, электроды, композитный материал «углерод-углерод», газоразрядная камера, керамические материалы

Предложена методика нахождения сил и напряжений в зонах контакта тел качения с жёстким колесом, сепаратором и диском волнообразователя волновой передачи с телами качения. Проведён анализ зависимости напряжений в наиболее нагруженных зонах передачи от её геометрических параметров. Даны рекомендации по проектированию передачи на основе проведённого анализа.

Ключевые слова: волновая передача с телами качения, силовой расчёт волновой передачи с телами качения, распределение напряжений в волновой передаче с телами качения, контактная прочность

В статье представлены результаты разработки алгоритма автоматического управления маневренным летательным аппаратом на этапе стыковки заправочной штанги с конусом дозаправки. Для синтеза контура управления использованы частотные подходы, наблюдатели состояния и элементы теории L1 адаптивного управления. Авторы уделили особое внимание разработке математических моделей аэродинамики, источников информации, поведения конуса, элементов системы управления летательным аппаратом, провел математическое моделирование с использованием этих моделей и сравнил с результатами аналогичных исследований, доказав работоспособность алгоритма и приемлемость полученных результатов.

Ключевые слова: комплексная система управления, дозаправка топливом в воздухе, контактирование, спутный след, наблюдатель состояния

Рассмотрены результаты моделирования нейросетевой системы стабилизации по каналу тангажа летательного аппарата на внеатмосферном участке траектории полета. Дается обоснование практической возможности построения интеллектуальных систем управления движением летательных аппаратов на основе теории нейронных сетей. Предложена модернизация рассмотренного алгоритма.

Ключевые слова: управление, полёт, сложный объект, нейронная сеть, нейросетевой регулятор

Представлен метод сжатия телеизмерений с использованием бинарного арифметического кодирования, созданный для аппаратуры контроля внешней среды, функционирующей на космических аппаратах ГЛОНАСС-М. На основе характеристик метода предложены перспективы его использования в широком спектре измерительных задач.

Ключевые слова: телеметрия, измерения, бинарное арифметическое кодирование, контекст сжатия, аппаратура контроля внешней среды, космический аппарат

В статье рассматриваются вопросы методологии подготовки моделей объектов производственной системы для проведения имитационного моделирования. Отмечены особенности инженерного подхода к построению имитационных моделей. Уделено внимание программным продуктам, применяемым для имитационного моделирования производств машиностроительных предприятий.

Ключевые слова: имитационное моделирование, производственный процесс, системы имитационного моделирования, сетевая модель

Разработаны математические модели отказов бортовых систем космического аппарата. Используя логико-вероятностные методы исследования работоспособности сложных технических систем и статистические данные по отказам, разработан алгоритм для оценки производительности съемки с учетом показателей надежности космической системы наблюдения.

Ключевые слова: алгоритм, математическая модель, частичные отказы, космический аппарат наблюдения

Рассмотрены недостатки систем авионики, построенных по архитектуре «федерация блоков LRU, связанных между собой посредством сложного интерфейса». Приведены оценки затрат на техническую эксплуатацию таких систем. Показаны преимущества систем авионики, подсистемы которых построены на платформах ИМА, взаимно независимых и связанных между собой только своими входами и выходами. Рассмотрены архитектура и принципы синтеза таких систем. Приведена архитектура унифицированной отказоустойчивой платформы интегральной модульной авионики, разработанная автором.

Ключевые слова: система, авионика, интерфейсно-вычислительный тракт, архитектура, платформа ИМА, унифицированный, техническая эксплуатация, затраты, эксплуатация, избыточность

В статье раскрывается понятие компрометирующей информации, рассматриваются варианты интерпретации включения в информацию о системе компрометирующей ее информации. Для каждого случая оценивается уязвимость системы.

Ключевые слова: автоматизированная система, уязвимость системы, компрометирующая информация, информационное поле, энтропия

В статье описаны методы формирования информативных признаков изображений. Проведен сравнительный анализ методов и обоснован выбор признакового описания изображений. Исследована устойчивость признакового метода к типовым искажающим факторам, возникающим при съемке с борта беспилотного летательного аппарата (БЛА). Обосновано использование совместного анализа изображений видимого и инфракрасного диапазонов.

Ключевые слова: представление изображения, ключевые признаки изображения, инфракрасные (ИК) изображения, идентификация подвижных объектов

В статье приводится описание вычислительного устройства, которое используется для эмуляции работы микросхем памяти, расположенных на наземном отладочном комплексе (НОК), предназначенном для ускорения процесса отладки устройств на основе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС). Рассматривается общий принцип работы, структурная схема разрабатываемого устройства, выполняемые функции и возможные походы к их реализации.

Ключевые слова: наземный отладочный комплекс, универсальный блок управления, эмулятор, ПЛИС, массив запоминающих устройств, маршевые тесты

Представлена модель широкополосного поляризатора для систем спутниковой связи с поляризационным уплотнением, в которой реализованы уменьшение частотной зависимости дифференциального фазового сдвига и уменьшение возбуждения волн высших типов, показаны результаты расчетов и измерений.

Ключевые слова: широкополосный поляризатор, системы спутниковой связи, волновод круглого сечения, диэлектрическая пластина, результаты моделирования и измерений

В данной работе исследуется возможность разработки малогабаритных, невыступающих антенн для применения на космических аппаратах. В ходе исследования был сделан выбор в пользу микрополосковых (печатных) антенн. Для практического применения данного типа антенн был рассмотрен вариант создания новой антенной системы космического аппарата «Ионосфера».

Ключевые слова: микрополосковая антенна, космический аппарат, космос, вибраторная антенна

В статье рассматривается решение задачи селекции "полезных" сигналов на фоне неоднородной подстилающей поверхности, адаптации системы под особенности поверхности охраняемой территории. Решение основано на применении радиолокационной станции (РЛС) с программируемым формированием сигналов и перестраиваемой временной диаграммой.

Ключевые слова: радиолокация, неоднородная подстилающая поверхность, цифровая обработка сигнала

В статье представлен новый подход к расчету размера контактных площадок многослойных печатных плат авионики и другой ответственной техники, позволяющий определить вероятность появления ослабленных соединений в условиях реального производства. Предложена новая форма контактной площадки, позволяющая увеличить трассировочное пространство печатной платы. Приведен пример расчета минимального размера контактной площадки при заданных параметрах выхода годных по предложенной методике.

Ключевые слова: геометрическая стабильность, базовый материал, печатная плата, межслойные соединения, система базирования, контактные площадки

Представлена методика разработки многослойных бронезащитных конструкций для обеспечения требуемого уровня защищенности объекта от воздействия стрелкового оружия калибром до 12.7мм. Рассмотрены механизмы поглощения энергии удара различными материалами, в том числе композиционными. Методика позволяет проводить мероприятия по весовой оптимизации брони.

Ключевые слова: композиционные материалы, бронезащита, комбинированные структуры, летательные аппараты, вооружение

В статье представлена математическая модель зависимости поправки на усадку стеклотекстолита от таких параметров как толщина стеклоэпоксидного основания и толщина медной фольги. Показано применение данной математической на этапе технологической подготовки производства многослойных печатных плат.

Ключевые слова: геометрическая стабильность, базовый материал, печатная плата, фольгированный диэлектрик, технологическая подготовка производства

Акцентировано внимание на актуальности проблемы повышения конкурентоспособности авиационного двигателестроения. Рассмотрены теоретические вопросы определения конкурентоспособности авиационных двигателей (АД), сформулированы основные подходы к ее оценке. Уточнено содержание процедур алгоритма выявления конкурентных свойств конкретного объекта (АД) с учетом его особенностей.

Ключевые слова: конкурентные преимущества, авиационные двигатели, оценка их конкурентоспособности

В статье проводятся анализ и оценка мирового космического рынка и приведены возможные пути его развития. Рынок производителей ракетно-космической техники предполагает высокий уровень конкуренции, постоянно возрастающую сложность и расширение производственных процессов, вследствие этого были рассмотрены и предложены возможные стратегии развития производства.

Ключевые слова: промышленные предприятия, экспортный потенциал, ракетно-космическая техника, анализ рынка, конкурентоспособность