2015. № 80

Представлены результаты исследования возможных путей повышения точности измерения статического давления путем изменения конструкции приемника воздушных давлений с использованием современных исследовательских программных комплексов. Предметом исследования являются математические модели приемников воздушных давлений современных летательных аппаратов. Представлены результаты сравнительного анализа классического и проектируемого приемников воздушных давлений. Обоснованы изменения, вводимые в конструкцию входных каналов статической камеры давления проектируемого измерителя воздушных давлений.

Ключевые слова: относительная аэродинамическая погрешность, имитационное моделирование, высотно-скоростные параметры, приемник воздушных давлений, статическое давление

В работе рассмотрены некоторые аспекты оптимизации крыльевых профилей в приложении к аэродинамическому проектированию малоразмерных беспилотных летательных аппаратов. Представлены примеры численного решения задачи оптимизации прямым методом по одному и более критериям, полученные при малых числах Рейнольдса. Показано, что для построения практически значимых профилей решение задачи оптимизации необходимо реализовывать в многокритериальной постановке.

Ключевые слова: профиль крыла, оптимизация, малоразмерный беспилотный летательный аппарат, малые числа Рейнольдса

Предложена система автоматического увода от опасной высоты, формирующая команду «Увод» на основании интегрирования упрощенных дифференциальных уравнений движения летательного аппарата (ЛА). Указанный подход позволяет осуществить прогнозирование высоты завершения маневра увода с учетом динамики изменения параметров движения ЛА, таких как скорость и другие, от которых зависит располагаемая и допустимая перегрузки, что позволяет учесть изменение указанных величин в процессе автоматического увода. Результатом работы является минимизация области срабатывания автоматического увода и повышение безопасности полетов вблизи земли. В результате работы определены параметры предлагаемой системы для самолета МиГ-29 К(КУБ). По результатам математического моделирования система показала приемлемую работоспособность. В настоящее время система проходит стендовые испытания.

Ключевые слова: автоматический увод от опасной высоты, прогнозирование высоты, завершение маневра

Предложен метод анализа динамики раскрытия механических систем с учетом влияния испытательного оборудования. Суть метода заключается в моделировании механической системы и испытательного оборудования, прогнозировании результатов испытаний, определении влияния испытательного оборудования, оценке эффективности планируемых испытаний. Применение метода позволяет сократить временные затраты на этапе проектирования, выбрать наиболее эффективное испытательное оборудование, провести испытания максимально результативно. Приводится пример анализа динамики раскрытия крыла батареи солнечной с учетом системы обезвешивания.

Ключевые слова: космический аппарат, наземная экспериментальная отработка, анализ динамики раскрытия

В работе представлена методология поиска и выбора предпочтительных вариантов конструкторско-технологических решений конструкций изделий, ориентированных на возможности дискретного машиностроительного производства. В качестве инструментов методологии использованы технологии сетевого и имитационного моделирования. Рассматриваются модели изделия, производственного процесса, производственной системы, а также модель принятия решений выбора предпочтительного варианта. Использование методологии показано на примере изделий аэрокосмической отрасли.

Ключевые слова: конструкторско-технологическое проектирование, организационно-техническое проектирование, математическая модель изделия, производственного процесса, производственной системы, сетевое моделирование, имитационное моделирование

Для реализации космического проекта «Миллиметрон» предложена конструкция центрального зеркала (ЦЗ) космического телескопа из композиционного материала (КМ). ЦЗ представляет собой сборную конструкцию из 24 секторов. Выбор оптимальной конструкции ЦЗ осуществлялся с учетом данных модального и статического анализа. На основании выбранных конструкторских решений разработана технология изготовления сектора ЦЗ. Изложены данные по опробованию технологии изготовления сектора ЦЗ.

Ключевые слова: композиционный материал, конструкция вафельного типа, резиновый пуансон, вакуумно-автоклавное формование

Тепловая труба (ТТ) переменной проводимости с газовым регулированием или газорегулируемая ТТ (ГРТТ) предназначена для переноса различной тепловой мощности в условиях внешнего изменения температуры. В настоящей статье представлен сравнительный анализ состояния развития ТТ переменной проводимости на НПО им. С.А. Лавочкина и предложены различные варианты альтернативного применения ГРТТ для системы обеспечения теплового режима космического аппарата.
Представлена методика определения основных конструктивных параметров ГРТТ с аксиальными канавками. Рассмотрен вариант упрощённой инженерной методики расчёта ТТ переменной проводимости, адаптированный для ГРТТ с аксиальными канавками. Представлен опытный образец, и результаты его экспериментальной отработки, подтверждающие возможность использования разработанной упрощённой инженерной методики для проектирования этих устройств.

Ключевые слова: тепловая труба, тепловая труба переменной проводимости, газорегулируемая тепловая труба, контурная тепловая труба, система обеспечения теплового режима

Рассмотрен метод статистической обработки случайного вибрационного процесса (СВП). Приведена статистическая модель СВП. Статистическая модель СВП комплектуется из ансамбля выборочных функций, каждая из которых является энергетическим спектром выборочной реализации СВП. СВП с энергетическим спектром, лежащим в приведённых доверительных интервалах, действует на бортовое оборудование в течение времени, равного произведению соответствующей вероятности по этим неравенствам на время эксплуатации этого оборудования.

Ключевые слова: случайный вибрационный процесс, статистическая модель, усреднения, энергетический спектр

В данной работе рассматриваются вопросы выбора конструктивных параметров стабилизатора давления (СТД), обеспечивающих постоянство выходного давления. Схема, по которой был спроектирован СТД, одноступенчатая с золотниковой парой.

В ходе проектирования СТД были проведены инженерные расчеты, позволяющие:

1) для заданных стационарных условий работы рассчитать основные конструктивные параметры СТД,

2) оценить влияние гидравлических характеристик подводящих и отводящих магистралей на статические характеристики СТД.

На основе этих расчетов были спроектированы, а затем изготовлены и испытаны 4 опытных образца СТД. Проведенные испытания показали, что результаты расчета имеют хорошую сходимость с экспериментальными значениями. Это доказывает правильность использованной методики. Примененная здесь методика расчета СТД затем использовалась для составления математической модели, позволяющей определить параметры СТД для динамических условий работы.

Кроме того, экспериментально был определен характер влияния подводящих и отводящих магистралей на статические характеристики СТД.

Ключевые слова: жидкостный ракетный двигатель, стабилизаторы давления ЖРД, агрегаты регулирования, проектирование стабилизаторов давления ЖРД

В данной статье решаются задачи, возникающие при создании автономных основных и аварийных источников электроснабжения авиационной и космической техники (электролётов, средств автономного перемещения космонавтов в открытом космосе и других) — химических источников тока (ХИТ) с алюминиевым анодом и энергоустановок (ЭУ) на их основе,, а именно: определены пути повышения энергетических и эксплуатационных характеристик источников, а также показаны их новые функциональные возможности как генераторов водорода.

На основе экспериментальных исследований показано, что в качестве анода, как альтернатива экспериментальному анодному Al-In сплаву, может быть использован, промышленно выпускаемый протекторный сплав АП4Н, применение которого позволяет заметно снизить эксплуатационные расходы ХИТ. Даны рекомендации по использованию органических добавок в щелочной электролит в качестве ингибиторов коррозии алюминиевого анода, и показано, что для ХИТ небольшой мощности может быть использован цитрат натрия.

Для воздушно-алюминиевого (ВА) ХИТ с солевым электролитом с целью предотвращения образования гелеобразного гидроксида алюминия предложено использование в качестве флокулянта добавок полиакриламида, позволяющего изменить структуру осадка и улучшить эксплуатационные характеристики ХИТ и оптимизировать конструкцию ВА ХИТ с солевым электролитом.

Показано, что гидронный ХИТ с алюминиевым анодом может использоваться как генератор водорода в составе комбинированной энергоустановке совместно с О₂/Н₂ ТЭ.

Ключевые слова: алюминиевый анод, химический источник тока, комбинированная энергоустановка, поляризационная характеристика, коррозионная характеристика

В статье проведено расчетное исследование теплообменного аппарата пластинчатого типа. В ходе исследования разработана и описана трехмерная расчетная методика. Проведена верификация разработанной методики на основании критериальных зависимостей. В рамках верификации рассмотрены структурированная гекса сетка и автоматическая тетра сетка. В ходе сравнения сеток выбран наиболее удобный вариант.

Ключевые слова: топливная эффективность, сложный цикл, теплообменник

В работе изложена физико-математическая модель, алгоритм и программный комплекс по определению сопряженного теплообмена между вязкими газодинамическими течениями и охлаждаемыми лопатками газовых турбин, изготовленных с помощью технологии составных проницаемых оболочек (СПО). Математическая модель включает в себя уравнения динамического и теплового пограничных слоев с учетом вдува, трехмерную нестационарную теплопроводность в охлаждаемых каркасах СПО, сложное гидравлическое течение и охлаждение внутри каналов охлаждаемой лопатки воздухом, отбираемым от компрессора силовой установки. Предложен новый экономичный, абсолютно устойчивый метод численного решения пространственных нестационарных задач теплопереноса в многосвязных областях. Разработан и описан программный комплекс, с помощью которого получены результаты, показывающие значительно большую эффективность охлаждения при использовании СПО со вдувом по сравнению с традиционным способом охлаждения конвекцией. Полученные результаты показали большую эффективность охлаждения при меньших расходах охладителя.

Ключевые слова: составные проницаемые оболочки, газодинамический поток, сопряженный теплообмен, теплопроводность, тепловой поток, эффективность охлаждения, программный комплекс, пограничный слой

Статья посвящена численному изучению поведения трехслойной симметричной по толщине круговой пластины со сплошным изотропным заполнителем при вертикальном ударном взаимодействии с идеальной сжимаемой жидкостью (водой). Скорость начального взаимодействия считается малой по сравнению со скоростью звука в жидкости. Изучается начальный этап погружения. Когда гидродинамические силы и давления достигаю максимальных значений. Проводится параметрический анализ относительно начальной скорости взаимодействия. Учитывается влияние на динамику пластины гравитационных сил и воздушной прослойки между пластиной и жидкостью. Задача решается в связной осесимметричной постановке.

Ключевые слова: удар, круговая пластина, взаимодействие с жидкостью, численное моделирование

Рассмотрены физическая, математическая и численная модели задачи о плоском пристеночном зонде в форме удлиненного прямоугольника, омываемого параллельным его поверхности потоком слабоионизованной плазмы в режиме сплошной среды. Показано, что плотность зондового тока при достаточно больших отрицательных потенциалах и характерных размерах зонда выходит на предельное минимальное значение, которое практически не зависит от параметров задачи. Найдено предельное значение плотности ионного тока насыщения, что позволило построить оригинальную методику проведения зондового эксперимента и его последующей обработки.

Ключевые слова: электрический зонд, зондовый эксперимент, плоский пристеночный зонд, уравнение неразрывности, уравнение Пуассона, концевой эффект, краевой эффект

Проведено исследование устойчивости положения равновесия трёхзвенной стержневой системы, нагруженной следящей силой, при наличии малых диссипативных сил, и при их отсутствии. Получены выражения для коэффициентов характеристического полинома линеаризованных уравнений движения. Исследована устойчивость положения равновесия в отсутствие диссипативных сил. Построена зона асимптотической устойчивости, зона Циглера (зона дестабилизации равновесия малыми диссипативными силами). Получен критерий асимптотической устойчивости положения равновесия неконсервативной системы с тремя степенями свободы при наличии малых диссипативных сил.

Ключевые слова: стержневая система, следящая сила, диссипативные силы, асимптотическая устойчивость, эффект Циглера, зона Циглера, критерий устойчивости

Провода и тросы воздушных ЛЭП, а также спиральная арматура представляют собой сложные конструкции, образованные проволочными слоями (повивами), навитых друг на друга под разными углами относительно сердечника.

В предлагаемой работе каждый повив рассматривается с позиции энергетического подхода как эквивалентная по упругим свойствам анизотропная цилиндрическая оболочка, а проволочная конструкция в целом моделируется как система вложенных друг в друга цилиндрических оболочек, взаимодействующих между собой силами давления и трения. На основе этого подхода получены формулы для определения матриц податливости и жесткости проволочных конструкций. Получены также формулы для оценки жесткостей проводов и тросов на кручение и изгиб с учетом их внутреннего строения и взаимодействия повивов между собой.

Ключевые слова: провода ЛЭП, энергетическое осреднение, взаимодействие повивов, жесткости на изгиб и кручение

Предлагается подход к построению алгоритма ориентации бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС), основанный на непосредственном вычислении углов курса, тангажа и крена летательного аппарата. Указывается, что применение параметров Родрига-Гамильтона с позиций определения углов ориентации особых преимуществ не дает в сравнении с определением их через матрицу ориентации. Отмечены качественные отличия построенного алгоритма от алгоритма с матрицей ориентации. Получены уравнения в вариациях, позволяющие описать ошибки БИНС в указанном круге задач. Приведены варианты записи уравнений применительно к движению по локсодромии и ортодромии. Отмечена возможность использования предложенных уравнений ошибок как для платформенных, так и для  бесплатформенных ИНС.

Ключевые слова: алгоритм ориентации БИНС, уравнения ошибок ориентации БИНС

В данной статье рассматривается принцип построения автоматического лидарно-радиометрического комплекса наземного базирования, который предна-значен для определения ряда основных метеорологических характеристик облаков и приземного слоя атмосферы в режиме реального времени. Здесь представлена структура комплекса, обоснованы отдельные измерительные системы, объеди-ненные в единый метеорологический комплекс и работающие синхронно в каж-дом цикле измерений. Отличительной особенностью лидарно-радиометрического комплекса является возможность дистанционного управления им одним опера-тором с одного рабочего места. Оригинальность конструкции кинематического узла позволяет проводить зондирование метеообъекта в любой точке небосвода с учетом направления его перемещения. Кроме того габариты и вес измерительной установки позволяют придать ей мобильность путем размещения на шасси лю-бого автомобиля. Представляемый измерительный комплекс может быть интересен для специалистов и организаций, связанных с исследованием и прогнозированием ме-теорологической ситуации, а также с экологическим мониторингом в каком-либо регионе. Широкое применение такой аппаратуры совместно с орбиталь-ными системами существенно увеличит достоверность краткосрочных и долго-срочных прогнозов погоды в регионах страны, а также обеспечит круглосуточ-ный оперативный экоконтроль за состоянием приземного слоя атмосферы.

Ключевые слова: лидарно-радиометрический комплекс, лидар, контроллер, инклинометр, цифровой компас

В статье рассматривается реализация системы видеопозиционирования подводного аппарата, предназначенной для определения локальных параметров движения аппарата, на основе обработки видеоинформации. Приводится описание принципов построения и алгоритмов работы такой системы. Исследован вопрос адаптации алгоритма для его применения на малоразмерном подводном аппарате с высокими динамическими характеристиками. Приведены результаты численного моделирования, и полунатурных испытаний системы.

Ключевые слова: локальная навигация, видеообработка, подводный аппарат, система управления, компьютерное зрение, сопоставление изображений, динамическое позиционирование

В статье рассматривается модульная архитектура программного обеспечения системы планирования полётных заданий, в которой применена концепция MVC (модель-представление-контроллер) и другие шаблоны проектирования.

Ключевые слова: система планирования полётных заданий, архитектура программного обеспечения, шаблоны проектирования, паттерны, модель-представление-контроллер

В работе представлены результаты численного моделирования и экспериментальных исследований по использованию метода спекл-структур оптического излучения для диагностики деталей воздушных судов, а так же опытный макет устройства и программный комплекс спекл-лазерного контроля.

Ключевые слова: неразрушающий контроль, шероховатость, спекл, корреляция

В статье рассматривается методика создания программного кода для бортового сигнального микропроцессора управляемой ракеты средней дальности. Методика предусматривает последовательное преобразование алгоритма управления в «физическую», «дискретную» и «целочисленную» модели MATLAB Simulink. Создание моделей производится с учетом особенностей вычислительной среды микропроцессора. Модели позволяют оценивать скорость выполнения микропроцессором формул методов численного интегрирования. Приводятся примеры создания целочисленных динамических звеньев с применением формата «фиксированная точка». Рассматривается реализация математических функций с помощью специализированных алгоритмов, оперирующих аргументами, заданными в двоичной системе счисления. Предлагается ряд способов оптимизации «целочисленной» модели алгоритма управления по количеству и последовательности математических операций и форматам представления данных. Оцениваются конечные ошибки решения «целочисленной» модели Simulink.

Ключевые слова: алгоритм управления, процессор цифровой обработки сигналов, среда MATLAB, моделирование в Simulink, дискретизация по времени, численное решение дифференциальных уравнений с временной дискретизацией, формат «фиксированная точка», нормирование данных, CORDIC-алгоритм

В статье изложены основные положения разработанной в ОАО «РТИ» методологии оценки рисков создания радиолокационных станций дальнего обнаружения нового поколения. Данная методология подразумевает декомпозицию тактико-технических требований, предъявляемых к станции Заказчиком, на крупные функциональные задачи с формированием на их основе функционально-алгоритмических систем. Создание РЛС ДО нового поколения рассматривается как оптимизационная задача, в которой дополнительным критерием по отношению к традиционным (эффективность-стоимость) выступает риск ее создания.

Для формализации процесса создания РЛС ДО предлагается использовать методический аппарат математической статистики, который позволяет оперировать обобщенными понятиями и выделять наиболее существенные факторы риска, влияющие на характеристики моделируемого процесса. С этой целью рассмотрена событийная модель оценки рисков, которая предназначена для оперативного управления процессом создания РЛС ДО на основе совместной аналитической обработки теоретических и экспериментальных результатов на всех этапах жизненного цикла изделия.

Ключевые слова: радиолокационные станции дальнего обнаружения, методология проектирования, риски, математическая модель процесса проектирования, готовность проекта

В статье рассматривается задача анализа и выбора алгоритмов управления сетью связи, обеспечивающей обмен данными между летательными аппаратами (ЛА). Сеть представлена совокупностью обильных узлов (ЛА), обмены между которыми выполняются по радиоканалу по протоколу синхронная Алоха. Управление осуществляется на основе измерения локальных параметров, наблюдение за которыми доступно непосредственно на каждом ЛА. Предложены и проанализированы четыре метода управления, использующие в качестве локальных параметров текущую загрузку сети или количество повторных передач пакета. Для каждого метода управления определены оптимальные параметры управления. Исследование проводится на основе разработанной имитационной модели.

Ключевые слова: телекоммуникационные технологии авиационных систем, авиационные системы связи и передачи данных, интеллектуальное управление сетью, случайный многостанционный доступ

Статья посвящена вопросам анализа и выбора параметров управления сетью связи мобильных авиационных объектов. Такие сети одновременно обслуживают несколько сотен самолетов по одному каналу связи ограниченной пропускной способности. В этих условиях вероятен переход из стационарного состояния в неустойчивое состояние, характеризующееся существенным ухудшением эффективности функционирования. Параметры управления должны обеспечивать однозначное определение состояния сети и прогноз возможности перехода из одного состояния в другое. Показано, что коэффициент формы времени передачи сообщения и коэффициент формы количества повторных передач удовлетворяют поставленным требованиям. Предложены варианты практического использования полученных результатов для эффективного управления сетями связи мобильных авиационных объектов.

Ключевые слова: телекоммуникационные технологии авиационных систем, авиационные системы связи и передачи данных, интеллектуальное управление сетью, случайный многостанционный доступ

В статье представлен формирователь зондирующего сигнала для радиолокатора с синтезированной апертурой космического базирования построенный на основе программируемой логической интегральной съемы. Описан алгоритм выбора параметров зондирующего сигнала. Данный алгоритм учитывает надирные отражения, наличие слепых зон и помехи неоднозначности. Параметры зондирующего сигнала хранятся в памяти формирователя и используются для генерации зондирующего сигнала. Такой формирователь может быть успешно использован в радиолокаторе с синтезированной апертурой и позволять вести съемку земной поверхности с низким уровнем помех.

Ключевые слова: радиолокатор с синтезированной апертурой, программируемая логическая интегральная схема, цифровая обработка сигналов

Развитие современных радиолокационных систем в области авиации и космонавтики неразрывно связано с применением сложно-модулированных зондирующих сигналов. Целью данной работы является разработка способа обработки сложно-модулированных сигналов, чередующихся во времени, исключающего влияние доплеровского эффекта на уровень боковых лепестков результата обработки. Актуальность работы обоснована практической необходимостью обеспечения высокого разрешения сложно-модулированных сигналов, что влияет на получение радиолокационного изображения высокого качества. Опыт, полученный в работе, может быть применен как в существующих радиолокационных системах, так и в новых разработках.

Ключевые слова: радиолокационная система, разрешающая способность, дополнительные сигналы, уровень боковых лепестков

В работе исследуются вопросы построения квазикогерентного модулятора сигнала квадратурной фазовой манипуляции (QPSK – quadrature phase shift keying), обладающего улучшенным комплексом основных параметров, характер-ных для синхронных систем. Представлена структурная схема предложенной структуры модулятора, показаны диаграммы фазовых состояний, временные эпюры динамических переходов и фазовые портреты исследуемого устройства. Приведены результаты имитационного моделирования математической модели квазикогерентного модулятора QPSK сигнала в программной среде MATLAB/Simulink.

Ключевые слова: квазикогерентный модулятор, QPSK модуляция, фазовые портреты, временные эпюры динамических переходов, имитационное моделирование

В работе изложены основные результаты космического эксперимента по синхронизации шкал времени с использованием систем оптической лазерной локации. Описаны основные принципы построения и функционирования таких систем, подробно рассмотрена работа бортового терминала. В заключении приведены выводы и наиболее важные результаты, полученные в ходе проведения космического эксперимента.

Ключевые слова: лазерная локация, субнаносекундные точности, синхронизация шкал времени