2013. № 66

Приводятся результаты численных исследований воспламенения и детонации горючей смеси дисперсных частиц магния с воздухом. Разработана упрощенная физико-математическая модель процесса. Дисперсные частицы считаются двухкомпонентными и состоящими из магния и оксида магния, учитываются процессы плавления и испарения материала, а также поверхностная реакция образования оксида магния. Несущий газ является многокомпонентным, находящимся в состоянии термодинамического равновесия, при этом учитывается наличие в продуктах сгорания мелкодисперсных частиц магния, оксида магния и нитрида магния. Расчетным путем определены структура и минимальная скорость распространения стационарной детонационной волны и максимальная скорость потока при стационарном горении. Показано, что вычисленные в волнах параметры асимптотически стремятся к своим равновесным значениям. Разработанные физико-математическая модель и вычислительные алгоритмы могут быть использованы при создании методик моделирования горения и детонации металлогазовых смесей в многомерной постановке.

Ключевые слова: численное моделирование, металлизированные топлива, химические реакции, фазовые переходы, горение, детонации

Решена задача о построении асимптотически устойчивых произвольно заданных программных движений гиростата переменной структуры. Решение получено синтезом активного программного управления, приложенного к системе, и стабилизирующего управления по принципу обратной связи. Управление построено в виде точного аналитического решения в классе непрерывных функций. Задача решена на основе прямого метода Ляпунова теории устойчивости с использованием функций Ляпунова со знакопостоянными производными.

Ключевые слова: гиростат, программное движение, знакопостоянная функция, функция Ляпунова, асимптотическая устойчивость

Предложена аналитическая модель расчета напряженно-деформированного состояния трехслойной балки. Соединительный слой моделируется двухпараметрическим упругим основанием, несущие слои рассматриваются как балки Тимошенко.

Ключевые слова: клеевое соединение, трехслойная балка, двухпараметрическое упругое основание, балка Тимошенко

Одной из основных задач проектировочного расчета является поиск рациональных конструктивных параметров будущей конструкции. Исходя из строения расчетных комплексов по методу конечных элементов, разрабатываются и систематизируются методы поиска рациональных конструктивных параметров применительно к задачам динамики конструкции. Рассматриваются расчеты с применением разработанных алгоритмов на примере моделирования напряженно-деформированного состояния крыльев самолетов и несущей системы вертолета.
При описании расчетных методов учитывается, что особенностью современных механических систем является применение в конструкции звеньев композиционных материалов. Кинематические характеристики определяются гибкостью такого звена.
Моделирование заданного режима полета с одновременным силовым анализом и анализом изменения деформаций гибких звеньев осуществляется как решение совместной задачи определения аэродинамической нагрузки, реализации уравнения закона управления электронной системы стабилизации и управления, а также задачи динамики движения механической системы.

Ключевые слова: математическая модель, численный эксперимент, кинематический анализ, силовой анализ, проектирование

Когнитивные технологии в информатике – это совокупность методов, алгоритмов и программ, моделирующих познавательные способности человеческого мозга для решения конкретных прикладных задач. Предложена методика расчета и проведены исследования расчета аэродинамических характеристик перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов. В частности, исследованы аэродинамические характеристики реальных компоновок гиперзвуковых летательных аппаратов по Российскому Проекту «Клипер» и Проекту USA «Falcon HTV-2». В работе представлены аэродинамические характеристики компоновок гиперзвуковых летательных аппаратов с помощью локального метода при различных числах Рейнольдса.

Ключевые слова: инженерная методика, аэродинамические характеристики гиперзвукового летательного аппарата, число Рейнольдса, аэродинамика в переходном режиме

В работе представлены результаты расчета аэротермодинамических характеристик типичного воздушно-космического аппарата (ВКА), полученные методом Монте-Карло на основе трех различных моделей взаимодействия молекул газа с поверхностью – Максвелла (Maxwell), Черчиньяни- Лампис — Лорда (Cercignani-Lampis-Lord, CLL) и Леннарда-Джонса (Lennard-Jones, LJ). С применением этих моделей исследована чувствительность коэффициентов теплопередачи в гиперзвуковом свободномолекулярном потоке. Представлены результаты расчета зависимости коэффициента теплопередачи на поверхности сферы с помощью локально-мостового метода. Методика и результаты могут быть использованы при создании современных перспективных ВКА.

Ключевые слова: аэротермодинамические характеристики, высотная аэродинамика, тепловой поток в переходном режиме, локально-мостовой метод

Введено понятие базового сплайна профиля, который позволяет аппроксимировать контур аэродинамического профиля с необходимой и достаточной геометрической точностью. Введено понятие аэродинамического сплайна профиля, который позволяет аппроксимировать контур аэродинамического профиля с точностью достаточной для задач аэродинамического проектирования.

Ключевые слова: профиль, сплайн, оптимизация, проектирование

Рассмотрен итерационный подход к решению задачи обеспечения аэроупругой устойчивости маневренного беспилотного летательного аппарата на этапе эскизного проектирования; описаны модели и методы, предназначенные для решения данной задачи; приведен пример.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, конструкция, система автоматического управления, флаттер, аэроупругая устойчивость

В работе рассмотрены особенности расчета интегрированной компоновки «планер-ГПВРД», характерной для гиперзвуковых летательных аппаратов.
Разработан алгоритм расчета стационарного режима полета. Алгоритм включает в себя расчеты как основных характеристик силовой установки, так и расчеты внешней аэродинамики ГЗЛА. Характеристики силовой установки и ее влияние на хвостовую часть ГЗЛА рассчитываются с помощью пакета вычислительной газодинамики Fluent в двумерной постановке. Внешняя аэродинамика в трехмерной постановке рассчитывается с помощью разработанного на кафедре Аэродинамики МАИ пакета «Ньютон».
Проведение расчета показало, что отклонение угла атаки ГЗЛА от крейсерского значения вызывает существенную нелинейность аэродинамических характеристик планера и значительное уменьшение тяги ГПВРД.

Ключевые слова: гиперзвуковой летательный аппарат, прямоточный воздушно-реактивный двигатель, аэродинамические характеристики, тяга двигателя, вычислительная газодинамика, CFD, интегрированная компоновка «планер-ГПВРД»

Рассматривается задача разработки алгоритмического и программного обеспечения Моделирующего комплекса, позволяющего формировать план сброса информации с тандема космических аппаратов (КА) на пункты приема информации (ППИ). Проводится анализ двух вариантов плана сброса информации, полученного в результате выполнения опорного плана съемки: в первом варианте информация с тандема сбрасывается только на наземные пункты приема информации; во втором варианте информация с тандема сбрасывается как непосредственно на ППИ, так и через спутник-ретранслятор (СР) на ППИ.
Результаты моделирования позволяют выбрать план сброса информации, при котором объем передаваемой информации будет максимальным.

Ключевые слова: космический аппарат, зоны радиовидимости, спутник ретранслятор, прогноз движения, план сброса, объем запоминающего бортового устройства, опорный план съемки

В проектной баллистике для сокращения объема вычислений за счет снижения до приемлемого уровня их точности используются специально разработанные приближенные методы расчета траекторий. В статье показано, что для задачи о движении ЛА на внеатмосферном активном участке траектории более эффективными оказываются численные методы интегрирования уравнений движения, которые при сопоставимом быстродействии существенно превосходят по точности известные приближенные методы. Получено аналитическое решение линеаризованных уравнений движения. Приведены численные методы, которые могут использоваться для приближенного решения уравнений движения с большим шагом интегрирования. Предложены алгоритмические приемы повышения скорости вычислений. Разработаны полуаналитические формулы для расчета производных от параметров движения по коэффициентам программы тангажа.

Ключевые слова: уравнения движения, внеатмосферный активный участок траектории, метод решения, точность, быстродействие

Представляются материалы по составлению общего и детального планов, разработанные автором для проведения ретрансляции и связи в Центре управления ретрансляцией и связью многофункциональной космической системы ретрансляции «Луч». Приводится методика оптимального планирования сеансов ретрансляции и связи.

Ключевые слова: ретрансляция, связь, планирование

На основе результатов экспериментальных исследований статистических характеристик собственного электромагнитного излучения стационарных плазменных двигателей холловского типа анализируются математические модели, применимые для феноменологического описания такого излучения. Проводится сравнительный анализ статистических характеристик сигналов, полученных экспериментально, с соответствующими характеристиками феноменологических моделей таких сигналов.

Ключевые слова: космическая связь, импульсные помехи, стационарные плазменные двигатели, математические модели

Приведены результаты оценки статической прочности рабочих лопаток турбинной ступени большой веерности для мощных паровых турбин с помощью программного комплекса ANSYS-WORKBENCH. Описаны и проиллюстрированы основные этапы расчетов. Результаты расчетов сопоставляются с данными известных методов.

Ключевые слова: прочность рабочих лопаток, статические нагрузки, растягивающие напряжения, изгибающие напряжения, предел прочности

В статье рассмотрены методы расчёта перемещений приводов манипуляторов при выполнении координатного позиционирования объекта на основе начальных и конечных координат трёх его точек. Приведены два примера: для 6-координатного манипулятора и для комплекса из трёх 3-координатных декартовых манипуляторов. Задача актуальна при выполнении монтажа сборочной оснастки и сборочно-стыковочных работ в самолётостроении.

Ключевые слова: позиционирование, манипулятор, координаты, расчёт перемещений, автоматизация

В статье рассматриваются вопросы разработки малогабаритного микроконтроллерного вычислительного модуля для современных систем и комплексов ориентации, навигации, гравиметрии и управления аэроморских динамичных подвижных объектов. Представлена общая концепция построения вычислительного модуля в составе бесплатформенного гравиинерциального навигационного комплекса (БГНК), принципиальная схема вычислительного модуля, описана структура программного обеспечения вычислительного модуля, намечен дальнейший вектор работ по его совершенствованию как в направлении расширения функциональных возможностей, так и в направлениях оптимизации процесса разработки устройства и обеспечения его соответствия требованиям международных авиационных стандартов. Приведены результаты работ по созданию прототипа вычислительного модуля БГНК.

Ключевые слова: микроконтроллер, вычислительный модуль, печатная плата, топология, программное обеспечение, операционная система реального времени, гравиметрия, ориентация, навигация, бесплатформенный гравиинерциальный навигационный комплекс

Рассматривается задача определения местоположения искусственного спутника Земли (ИСЗ) с применением глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) GPS и ГЛОНАСС. Для повышения точности навигации предлагается использовать модифицированный навигационный алгоритм, в котором, помимо измерений ГНСС, используется информация о модели движении ИСЗ в нецентральном гравитационном поле Земли.

Ключевые слова: спутниковая навигация, искусственный спутник Земли, космический потребитель, модифицированный фильтр Калмана, модель движения ИСЗ

В статье представлен новый подход к построению интегрированного информационно-измерительного управляющего комплекса беспилотного летательного аппарата. Рассматривается вариант комплекса, в состав которого входят система планирования полета и система автоматического управления беспилотным летательным аппаратом, а также бесплатформенный гравиинерциальный навигационный комплекс – основной источник ориентационной, навигационной и гравиметрической информации, как для работы системы управления, так и для реализации целевой функции полета – проведения автоматизированной векторной аэрогравиметрической съемки. Представлены функциональные и структурные схемы, математические модели и алгоритмы работы основных узлов комплекса.

Ключевые слова: бесплатформенный гравиинерциальный навигационный комплекс, функциональный алгоритм, гироскоп, акселерометр, спутниковая навигационная система, магнитометрическая курсовая система, аномалия, векторная гравиметрия, система планирования полета, система автоматического управления, нейросетевая система, оптимальная оценка, закон управления, автомат тяги

Задача заключается в разработке адаптивной системы управления антенной радиолокационной станции на базе классического пропорционально – интегрально – дифференциального (ПИД) регулятора с применением таких современных технологий управления, как нечёткое управление. Необходимость адаптивной настройки возникла в связи с тем, что классический регулятор обладает высокой чувствительностью к возмущениям входного сигнала, необходимостью ручной настройки параметров регулятора и, в связи с этим, необходимостью частой перенастройки регуляторов, а также невозможностью обеспечения оптимальных характеристик регулятора для процессов с нелинейностями или изменяющимися с течением времени параметрами.

Ключевые слова: система управления, управление антенной радиолокатора, адаптивная настройка регулятора, ПИД регулятор, адаптивная настройка ПИД регулятора, управление антенной РЛС, адаптивная система управления

Создан алгоритм на базе метода Галёркина для синтеза оптимальных траекторий в задачах управления квазилинейными стохастическими динамическими системами диффузионного типа с информационными ограничениями. Информационные ограничения системы выражаются в зависимости каждой компоненты стратегии управления от заранее оговоренного набора точно измеряемых компонент вектора состояния. В предыдущих работах был создан алгоритм синтеза стратегий оптимального управления с помощью численных методов. Здесь предлагается решение на основе базисных полиномов.

Ключевые слова: оптимальное управление, неполная обратная связь, метод Лагранжа, метод Галёркина, стохастическое дифференциальное уравнение Ито, плотность вероятности, спутник Земли

В работе приводятся результаты расчётов уровней кондуктивных электромагнитных помех в бортовых двухпроводных линиях связи и кабелях космических аппаратов, которые могут возникать при преднамеренных электромагнитных воздействиях.

Ключевые слова: электромагнитная помеха, электромагнитное поле, бортовой кабель, линия связи, космический аппарат

Рассматриваются аспекты разработки управляющего программного обеспечения устройства сопряжения, входящего в состав бортовой аппаратуры спутника. При разработке управляющей программы используется операционная система реального времени, основанная на стиле «классной доски». Отладка и тестирование программного обеспечения устройства сопряжения проводится с помощью имитатора внешних связей.

Ключевые слова: устройство сопряжения, спутник, управляющая программа, операционная система реального времени, стиль «классной доски», телеметрия, имитатор внешних связей

В статье рассмотрены теоретические основы моделирования тепловизионных изображений, формируемых оптико-электронными системами летательных аппаратов для их анализа, обработки и разработки алгоритмов распознавания. Предложен системный подход в решении задач формирования признакового пространства, распознавания целей на тепловизионных изображениях фоно-целевой обстановки и определения углового рассогласования между направлением на цель и линией визирования оптико-электронной обзорно-прицельной системы летательного аппарата.

Ключевые слова: математическая модель тепловизионного изображения, предварительная обработка изображения, сегментация изображения, выделение контуров объектов на изображении, распознавание изображения

На основе положений теории систем со случайной скачкообразной структурой разработан алгоритм сопровождения воздушной цели с использованием индикатора маневра, отличающийся повышенной точностью и помехоустойчивостью. В основу индикатора маневра положен фазоразностный метод измерения ускорения сближения по отраженным от цели сигналам.

Ключевые слова: бортовая радиолокационная станция, оптоэлектронная система, режим молчания, воздушная цель, линейная скорость

Рассмотрены некоторые особенности проектирования и трассировки волноводных трактов в фазированных антенных решетках наземных локационных станций. Предложена методика автоматизации процесса на основе метода топологической (гибкой) трассировки.

Ключевые слова: топологическая трассировка, волноводный тракт, фазированная антенная решетка, система автоматизированного проектирования

В статье предлагается новая количественная модель оценки эффективности стратегии (КМОЭС) предприятия, существенно расширенная по сравнению оригинальной моделью оценки эффективности, предложенной М. Хеллом, C. Видачиком и З. Гарачей (2009). По сравнению с оригинальной моделью, новая КМОЭС оказалась более приспособленной для оценки эффективности стратегии предприятий авиационной промышленности и была применена в процессе планирования стратегии компании ООО «ЭСТО-Вакуум», выпускающей вакуумно-технологическое оборудование для производства элементной базы авионики.

Ключевые слова: количественная модель оценки эффективности стратегии, задача оптимального распределения ресурсов, смешанная 0-1 ЗЛП, карта стратегии, сбалансированная система показателей

Статья посвящена разработке системы целевых показателей и критериев результативности процессов в рамках системы бюджетирования авиапредприятия. Рассмотрены принципы организации системы управления качеством авиапредприятия, определен механизм бюджетного управления с использованием системы ключевых показателей. Приведен пример выбора ключевых показателей для оценки результативности процессов в целях повышения его конкурентоспособности.

Ключевые слова: система управления качеством, бюджетирование, система целевых показателей, конкурентоспособность