2014. № 74

Дано решение задачи стабилизации двухзвенного механического манипулятора. Использованы новые результаты, полученные авторами для квазилинейных стохастических управляемых систем при наличии информационных ограничений. Ограничения выражаются в том, что каждая компонента вектора стратегии управления зависит от заранее заданного набора точно измеряемых компонент вектора состояния. Рассматривается алгоритм поиска субоптимального линейного регулятора с полиномиальными по времени коэффициентами. Такой алгоритм позволяет не только решать задачу стабилизации манипулятора, но и конструировать стратегии управления любыми другими системами указанного типа.

Ключевые слова: стохастическое оптимальное управление, квазилинейная динамическая система, неполная обратная связь, субоптимальное управление, двухзвенный манипулятор

Целью данной работы является проведение численных оценок параметров функционирования термоэмиссионной тепловой защиты (ТЭТЗ) элементов конструкции (ЭК) гиперзвукового летательного аппарата (ГЛА) при аэродинамическом нагреве. На основе полученных оценок можно сделать вывод о целесообразности интегрирования ТЭТЗ в состав ГЛА различных типов и назначений и определить возможные бортовые потребители генерируемой электрической энергии.

Ключевые слова: термоэлектронная эмиссия; электронное охлаждение; электрическая энергия; гиперзвуковой летательный аппарат; тепловая защита

В данной работе представлено краткое описание программного комплекса автоматизированных силовых и детальных расчетов прочности, разрабатываемого на протяжении ряда лет в отделе Разработки алгоритмов и программ отделения Прочности КБ ИЦ «ОАО «Корпорация «Иркут». Данный комплекс предназначен для сокращения времени, необходимого для проведения силовых и детальных расчетов типовой конструкции самолета. Благодаря высокому уровню автоматизации, цикл расчетов типовой конструкции сокращается до 36 часов. Регулярная часть конструкции планера самолета МС-21-300 (~60% всей конструкции) автоматизировано анализируются с помощью программного комплекса инженерными методами, а результаты расчета попадают в автоматизированный отчет.В основе расчета лежит глобальная модель самолета (GlobalFiniteElementModel – GFEM), которая является основным источником данных для расчетов прочности.

Ключевые слова: глобальная конечно-элементная модель, расчеты прочности, планер самолета, детальные расчеты

Предложена методика определения ошибки положения выходного звена динамических моделирующих стендов, построенных на основе карданного механизма и имеющих любое количество и произвольное расположение осей. Описана программа реализующая предложенную математическую модель для динамических стендов имеющих от 1-ой до 3-х осей подвижности. Проведены расчеты ошибок положения для основных кинематических схем динамических моделирующих стендов.

Ключевые слова: динамический моделирующий стенд, карданный подвес, ошибка положения, кинематическая точность

Задача динамики посадки остаётся одной из важнейших динамических задач расчёта самолёта, особенно в связи с тем, что большинство чрезвычайных ситуаций на воздушных суднах по-прежнему происходит во время взлёта и посадки. В работе представлена упруго-массовая математическая модель самолёта, описывающая деформацию планера и сложную работу амортизации. Разработанная программа для препроцессора MSC.Patranзначительно упрощает процесс построения и модификации модели, позволяет провести её оптимизацию. Смоделированы симметричные и несимметричные случаи посадки самолёта Ту-204СМ, приведено сравнение полученных результатов с экспериментальными данными.

Ключевые слова: самолёт, динамика посадки, упруго-массовая модель, амортизация, численные методы

В работе представлена методика стендовых ресурсных испытаний агрегатов, узлов, систем и натурной конструкции самолета — штурмовика, включающие испытания:

— нагрузками возникающими на основном полетном, «взлетно — посадочном» и наземном случаях нагружения;
— на остаточную прочность;
— створок и замков убранного положения шасси;
— узлов навески шасси при их функционировании;
— проводок управления рулями высоты и направления, элеронами.

По результатам проведенных испытаний выявлены значимые по условиям усталости элементы и узлы конструкции планера и шасси при воспроизведении эксплуатационного спектра переменных нагрузок. Определена длительность развития усталостных трещин и остаточная прочность поврежденной конструкции.
Проведенные испытания экспериментально подтвердили долговечность и остаточную прочность поврежденной конструкции самолета-штурмовика, что результаты испытаний позволили обеспечить парку самолетов безопасную эксплуатацию.

Ключевые слова: дефектоскопия, дифрактометр, нагружающее устройство, напряжение, объект испытаний, переменное нагружение, ресурсный стенд, тензометрия, усталость, фрактография

Цель данного проекта, минимизировать действие силы без пересмотра компоновки салона и исключить кивок головы.Для этого разработана концепция качественно новой системы обеспечения травмобезопасности, основанной на проекте конструкции пассажирского кресла с применением элементов с программируемой деформацией, а также системы защиты шеи с наполнителем из энергетического сорбента D3O, позволяющаяснизить показатели травмируемости пассажиров в случае аварийной жесткой посадки воздушного судна, исключив травмы шеи, и уменьшив нагрузки на верхние, средние и нижние отделы позвоночника.

Ключевые слова: травмобезопасность, программируемая деформация, система защиты шеи, минимизация воздействующей силы, энергетический сорбент, D3O

Предложена методика для оценки показателей целевой эффективности с учётом надёжности бортовых систем космического аппарата. Предложенная методика основана на имитационном моделировании целевого функционирования КА с использованием статистических данных по отказам бортовых систем.

Ключевые слова: космический аппарат, дистанционное зондирование Земли, показатели целевой эффективности, производительность съёмки

В статье приведена статистика пусков малых космических аппаратов нано-класса формата «CubeSat», включая 2013 год, сделан вывод о росте и значимости рынка пусковых услуг КА данного класса, описаны средства выведения, создаваемые в настоящее время в ФГУП ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» и предлагаемые к разработке для обеспечения миссий МКА формата «CubeSat». Подробно описаны предлагаемое пусковое устройство и транспортно-пусковой контейнер для МКА формата «CubeSat», сделаны выводы о возможности организации миссий по выведению КА данного формата с использованием новых организационно-технических приёмов и занятии нашей страной лидирующих позиций по обеспечению данной услуги.

Ключевые слова: малый космический аппарат, Cubesat, универсальная платформа, пусковое устройство, web-технологии, транспортно-пусковой контейнер

Представлены результаты разработки перспективной конструктивной схемы стационарного плазменного двигателя с полым магнитным анодом малой мощности для малых космических аппаратов (МКА), обладающего повышенными тяговыми параметрами и характеристиками. Исследованы параметры и характеристики двигателя новой схемы ПлаС-40 малой мощности до 650 Вт в различных режимах работы с напряжением разряда от 100 до 500 В. Определено влияние параметров конструкции и рабочего режима на стабильность работы и характеристики стационарного плазменного двигателя с полым магнитным анодом.

Ключевые слова: электроракетный двигатель (ЭРД), малый космический аппарат (МКА), стационарный плазменный двигатель с полым магнитным анодом

В работе представлены характеристики трех моделей высокочастотного (ВЧ) индуктивного ионного двигателя. Ускорение ионов осуществляется скачком потенциала двойного слоя, возникающего на выходе ионного двигателя. Были исследованы закономерности возникновения двойного слоя и возможности управления скачком потенциала двойного слоя. Для этого были испытаны модели ионного двигателя при  отсутствии и наличии внешнего магнитного поля различной конфигурации, с выходным каналом различного диметра и длины, а также с дополнительным электродом, формирующим емкостную ветвь разряда. Получено, что использование расходящегося магнитного поля, уменьшение диаметра выходного канала и увеличение его длины, также как и наличие емкостной составляющей разряда приводят к увеличению энергии ускоренных ионов. Исследованные модели двигателя позволяют получать пучок ускоренных ионов  с энергиями от 10 до 300эВ и ионным током от 0 до 250мкА/см2 при подводимой мощности менее 300Ватт.

Ключевые слова: электроракетные двигатели, ионные двигатели, высокочастотный, индуктивный разряд, геликоны, косые ленгмюровские волны

Целью данной работы являлось обоснование основных технических, конструкторских и технологических решений по реализации космического аппарата «Метеор-М» №3.
В соответствии с техническим заданием основное назначение этого КА – всепогодный и независимый от освещенности радиолокационный мониторинг с использованием бортового радиолокационного комплекса с активной фазированной антенной решеткой. Установка такой крупной и энергоемкой целевой аппаратуры накладывает определенные ограничения на выбор компоновки КА: обеспечение прочности и жесткости конструкции, центровка КА, а также осуществление маневров.
Учитывая отмеченные выше обстоятельства, для КА утверждена горизонтальная конструктивно-компоновочная схема на основе восьмигранной углепластиковой призмы.
Заложенные в данную компоновку требования и реализуемые технические решения позволяют строить на ее основе унифицированную космическую платформу нового поколения. Таким образом, эта космическая платформа должна стать базовой для разработки очередного поколения спутников дистанционного зондирования Земли в ОАО «Корпорация «ВНИИЭМ».

Ключевые слова: космическая платформа, космический аппарат, стрингерно-шпангаутная силовая конструкция, углепластиковый цилиндр, Мировой океан

Предложен новый СВЧ-метод и устройство оперативного высокоточного контроля авиационного топлива и специальных жидкостей в полевых условиях в составе передвижных лабораторий, а также в стационарных лабораторных условиях при совокупном анализе их физико-химических параметров.
Оригинальность и новизна предложенного метода заключаются в повышении точности и оперативности контроля параметров авиационного топлива путем применения в информативных целях изменения режима работы волноводной линии передачи, а также эффектов взаимодействия полей бегущих электромагнитных волн СВЧ диапазона с жидкими диэлектриками и магнитодиэлектриками.

Ключевые слова: авиационное топливо, СВЧ-метод, волновод, электрофизические параметры

Рассмотрены наиболее распространенные методы подготовки топлив. Предложен альтернативный способ интенсификации тепло- и массообменных процессов при подготовке топлив. Предложено использование специальных пневмоакустических устройств, которые интенсифицируют процессы тепло- и массообмена. Способ позволяет объединить ряд операций по подготовке топлив.

Ключевые слова: массообмен, азотный тетраоксид, несимметричный диметилгидразин, дегазация, насыщение, стержневой газоструйный излучатель, концентрация, азот, гелий

В статье описан опыт по моделированию рабочих процессов одновального ГТД с использованием современных средств вычислительной газовой динамики. Указаны возможности программных комплексов по связанному моделированию рабочих процессов двигателя. Указаны достоинства и недостатки представленных методов. Приведены результаты связанного газодинамического моделирования ГТД в едином программном продукте. Показано, что результаты связанного газодинамического моделирования хорошо согласуются с результатами расчета полученного с помощью калиброванной одномерной термодинамической модели.

Ключевые слова: двигатель газотурбинный, вычислительная газовая динамика, сетка расчетная, граничные условия, модели турбулентности, баланс мощностей

Рассматриваются вопросы использования наноструктуированных высокопрочных композиционных керамических материалов, в качестве конструкционных, при создании и производстве деталей опор газотурбинных двигателей. Оцениваются преимущества и недостатки таких конструкций в сравнении с традиционными подшипниками качения и способы их диагностики. Приводятся результаты, полученные при выполнении экспериментальных работ. Сделан положительный вывод в пользу  применения керамических материалов для изготовления деталей подшипниковых узлов опор роторов.

Ключевые слова: газотурбинные двигатели, подшипники качения, вибродиагностика

В работе представлены результаты работ по проектированию установки для аэродинамического исследования лопаток турбин. Приведены ее конструктивные особенности, а также результаты моделирования первого цикла испытаний, направленных на исследование влияния неосесимметричных торцевых поверхностей межлопаточных каналов на вторичные течения. Показаны основные методы исследования структуры потока. Представлены направления работ, проводимых на установке.

Ключевые слова: установка, проектирование, испытание, аэродинамика, лопатка турбины, неосесимметричные торцевые поверхности, вторичные течения

В статье показано, что для бикалиберных ракет актуальны вопросы увеличения дальности полёта при сохранении габаритно-массовых параметров на неизменном уровне. Решение данной задачи в рамках использования классических для данного класса летательных аппаратов ракетных двигателей на твёрдом топливе крайне затруднено по причине близости их нынешних тяговых характеристик к предельным значениям. В связи с этим авторами предложено разместить на борту летательного аппарата ракетно-прямоточный двигатель на твёрдом топливе, выполненный по интегральной схеме. В статье рассмотрено три схемно-компоновочных решения и по итогам многопараметрической оптимизации даны прогнозные оценки максимальной дальности полёта для каждого из них относительно избранного прототипа. Приведены рациональные площади характерных сечений прямоточного тракта и предпочтительные с точки зрения дальности полёта соотношения масс топлива ракетного двигателя на твёрдом топливе и ракетно-прямоточного двигателя. В результате получен алгоритм функционирования бикалиберной ракеты с ракетно-прямоточным двигателем, позволяющий расширить зону применимости такой ракеты на 80 % по сравнению с вариантом, оснащенным только ракетным двигателем на твёрдом топливе.

Ключевые слова: алгоритм функционирования, бикалиберная ракета, рациональные параметры, ракетно-прямоточный двигатель

Объектом исследования являюся способы передачи информации в беспроводной информационной сети между сенсорной подсистемой и электронным блоком управления двигателя, а также вопросы электропитания компонентов данной сети.
Цель работы состоит в разработке концепции системы автоматического управления, контроля и диагностики для управления газотурбинными двигателями и его системами, а также для контроля и диагностики технического состояния двигателя.
Исследованы, обоснованы и выбраны методы и средства реализации сети беспроводной передачи данных, а также решения проблемы организация питания узлов системы в условиях ее применения в системе автоматического управления двигателя. Предложена схема построения энергоэффективного приемо-передающего устройства. Приведены расчеты, позволяющие определить максимальную скорость передачи информации в сети при заданных требованиях по дальности передачи, длительности сигнала и вероятности ошибки при приеме.

Ключевые слова: беспроводная передача данных, сверхширокополосные сигналы, сенсорные сети, сенсор, датчик, энергоэффективность, термоэлектрическое преобразование, автономные генераторы

В работе рассмотрены основные вопросы математического моделирования характеристик потока рабочего тела в тракте комбинированного ракетно-прямоточного двигателя на твёрдом топливе (КРПД-Т), а так же описываются особенности и результаты процесса моделирования смесеобразования в камере дожигания комбинированного ракетно-прямоточного двигателя на твердом топливе.

Ключевые слова: КРПД-Т, газогенератор, регулятор расхода, численное моделирование, двигательная установка, ракетно-прямоточный двигатель, твердое топливо, газогенератор, регулятор расхода, математическое моделирование, экспериментальная отработка

Исследование относится к области автоматизации технологической подготовки производства при проведении технологического контроля изделия. Предложен алгоритм формирования информационного образа проектируемого изделия на основе CAD модели изделия, выполненного в системе NX. Описана общая функциональная структура разработанной Системы, необходимая для проведения технологического контроля на основе технологических рекомендаций, структурированных в базе знаний. Описание объектов производственной среды и их взаимосвязи реализованы в модуле база данных.

Ключевые слова: образ изделия, технологический контроль, технологический процесс, база знаний, база данных

Рассматриваются вопросы построения системы управления высокоадаптивными и автономными мобильными роботами (СУАМР), основанной на использовании нового программно-управляемого вычислительного устройства, т.н. воксельного вычислителя (ВВ). Высокая производительность ВВ достигается за счёт глубокого распараллеливания операций и процедур, наиболее часто используемых при обработке сцен и изображений. В статье приводится структурная схема СУАМР, описывается состав, назначение и принцип функционирования её отдельных узлов. Излагаются результаты макетирования ВВ и СУАМР с целью отработки основных технических решений и доказательства их аппаратной и программной реализуемости на примере действующего макета мобильного робота.

Ключевые слова: высокоскоростная обработка, воксельный вычислитель, распараллеливание, пиксель, воксель

Предлагается новый подход к решению задач анализа надёжности бортовой системы управления космического аппарата. Разработана гибридная модель надёжности, учитывающая разбросы характеристик элементов системы управления и влияние внешних воздействий. Модель основана на совместном использовании нечёткой и нейро-нечёткой моделей, что позволяет компенсировать нехватку информации, которая имеет место на первоначальном этапе эксплуатации КА, а в дальнейшем – учитывать накапливаемую информацию для проведения более точного анализа в будущем.

Ключевые слова: надёжность, нечёткая логика, искусственные нейронные сети, космический аппарат, система управления

Проведено обоснование функциональных задач и структуры перспективной проблемно-ориентированной системы управления сложными динамическими объектами. Разработана концептуальная модель проблемно-ориентированной системы управления, направленная на решение актуальных вопросов обеспечения информационно-системной безопасности сложной проблемно-ориентированной системы управления в течение ее жизненного цикла, на базе среды схем радикалов.

Ключевые слова: проблемно-ориентированные системы управления, структура, системная интеграция, интеллектное управление, информационно-системная безопасность, среда схем радикалов, подсистема, функциональные задачи

Рассматривается создание механизма автоматизированного тестирования, позволяющего контролировать ожидаемые и неожидаемые события. Проводится анализ двух вариантов тестирования программ: первый вариант – анализ протокола после выполнения программы; второй вариант – запуск фоновых задач параллельно с выполнением основной программы.
Разработанная система автоматического контроля выполнения программы позволяет проконтролировать любое требуемое событие и наглядно демонстрировать результат контроля.

Ключевые слова: тестирование, программный модуль, автоматический контроль, событие, фоновая задача

В данной работе в отличии от работы [3], в которой предложен план оптимизации по времени выполнения конъюнктивных вложенных запросов при обращении к однопроцессорной базе данных на основе упорядочивания элементарных запросов, развита методика формирования плана оптимизации на случай обработки вложенных запросов многопроцессорными базами данных. Предложенная методика использует доказанное здесь следующее утверждение.  В многопроцессорной базе данных минимальное время выполнения вложенного запроса  для упорядоченных или неупорядоченных данных таблиц достигается при совместной обработке i –ым (i =1,...,r) процессором объединенного множества элементарных запросов всех таблиц, образующих вложенный запрос. При этом элементарные запросы  распределяются по процессорам с номерами i, 2r +1 - i,  2r + i, 4r +1 - i,  4r + i, 6r +1 - i,  6r + i, … в порядке, определяемым условиями [1,2]. На основании полученных результатов определяется минимальное число процессоров, при котором достигается минимальное время выполнения вложенного запроса.

Ключевые слова: базы данных, многопроцессорная ВС, вложенные запросы, элементарные запросы, оптимизация

Обоснованы возможности использования методов интерполяции при разработке тестовых данных, создаваемых на основе записей реальных сигналов и предназначенных для проверки и испытаний устройств обработки сигналов бортовых обзорных радиолокационных станций. Исследованы энергетические и спектральные характеристики шумов интерполяции. Показано, что шумы интерполяции являются мультипликативными и коррелированными, а их энергия сосредоточена в узкой полосе частот, что позволяет исключить их влияние на обнаружение целей. Произведено моделирование работы алгоритмов выделения и блокирования пассивных помех от подстилающей поверхности, принимаемых по основному и боковым лепесткам ДНА. Предложено внедрение процедуры интерполяции в алгоритм обработки сигналов с целью повышения разрешающей способности радиолокатора по дальности и частоте.

Ключевые слова: обзорная РЛС, интерполяция, цифровая обработка сигналов, спектральный анализ, разрешающая способность

В статье рассматривается методика расчёта механических характеристик композитных материалов, используемая при расчёте безопасности от флаттера композитных несущих поверхностей с помощью полиномиального метода Ритца. Приведённая в статье методика реализована в виде отдельного программного обеспечения, разработанного в программной среде «Wolfram Mathematica 8».

Ключевые слова: флаттер, полиномиальный метод Ритца, композитный материал, моделирование колебаний летательного аппарата

В работе предлагается нанесение защитного покрытия методом  микродугового оксидирования (МДО) на алюминиевую фольгу марки АД для защиты элементов космических аппаратов от эрозионного воздействия струй стационарных плазменных двигателей (СПД). Отработаны технологические режимы получения защитного покрытия. Проведены тестовые испытания образцов покрытия на воздействие факторов хранения и эксплуатации. Исследования показали, что характеристики покрытий, полученные методом МДО, удовлетворяют требованиям и могут быть использованы в качестве защитных покрытий на космических аппаратах.

Ключевые слова: космический аппарат, рефлекторы антенн, радиоотражающие покрытия, антиэрозионная защита, микродуговое оксидирование

При формовании деталей сотовой конструкции, особенно включающих в себя сотопанели относительно большой высоты и имеющие угол скоса сот по кромкам более 45°, часто возникают явления нежелательного смещения сотопанелей относительно их первоначального положения. Целью настоящей работы является решение задачи минимизации или полного устранения смещения сотопанелей при формовании сотовых конструкций. Актуальность работы по поиску путей решения проблем, стоящих при проектировании и изготовлении деталей с сотовым заполнителем большой высоты и углом скоса более 45º обусловлена конструктивными особенностями ряда агрегатов существующих и перспективных изделий авиационной техники. Исходя из выявленных факторов, влияющих на смещение заполнителя, и различных вариантов и путей решения этой задачи, была проведена экспериментальная работа по изготовлению образцов. В качестве возможного эффективного решения проблемы предложено использовать: для скосов, выходящих на технологический припуск - удерживающие и фрикционные материалы: полосы из абразивных сеток и перфорированной стальной фольги; применение приема локального увеличения жесткости сотового заполнителя посредством вставки сот с изменением направления растяжки с учетом определенных геометрических соотношений прямых и наклонных участков заполнителей.

Ключевые слова: трехслойная сотовая конструкция, сотовый заполнитель, производственная технологичность сотовых конструкций, процесс формования, полимерный композиционный материал

Совершенствование процесса изготовления сложных изделий с использованием PDM-систем для авиационных предприятий определяет актуальность исследования. Вместе с тем результаты исследований в данной области нуждаются в индивидуальной адаптации к каждому конкретному предприятию. В данном исследовании разработана методика внедрения электронного документооборота, включающая алгоритм безбумажного выпуска конструкторско-технологических документов (КТД) авиастроительного предприятия; модель структуры размещения информации и типовые сценарии работы в среде Teamcenter. Исследование показало, что грамотная организация единого информационного пространства позволяет существенно сократить сроки и затраты на внедрение PDM-системы, что дает возможность сократить трудоемкость и количество ошибок при подготовке КТД.

Ключевые слова: единое информационное пространство, Product Data Management-система, электронный документооборот

Эффективное управление ресурсами – проблема, стоящая перед многими предприятиями аэрокосмической отрасли. Один из способов ее решения – разработка стратегии развития компании и создание системы управления портфелем стратегических проектов (инициатив). Важной частью данной системы является Стратегический проектный офис (СПО) – программное обеспечение, поддерживающее работу Комитета по управлению стратегическими инициативами. В статье предлагается методика формирования и анализа эффективности портфеля стратегических инициатив, инкорпорируемая в рамках СПО; приводится пример использования предлагаемой методики для планирования деятельности компании, конструирующей и производящей легкую авиационную технику.

Ключевые слова: стратегический проектный офис, портфель стратегических инициатив, оптимизация распределения ресурсов