2015. № 81

В данной работе рассматриваются некоторые аспекты применения дробного исчисления в исследовании массопереноса в средах с фрактальными свойствами. Решена задача для стационарного уравнения переноса вещества в режимах супер диффузии и аномальной адвекции. Изучены свойства решения краевой задачи для одномерного уравнения адвекции-диффузии дробного порядка.

Ключевые слова: уравнение дробного порядка, дробная производная, функция Миттаг-Леффлера, собственные значения, собственные функции, коэффициенты Фурье

В работе приводится описание имитационной модели, позволяющей моделировать полёт воздушных судов в управляемом воздушном пространстве, а также влияние различных опасных факторов, таких как отказы /сбои технических систем и ошибки/нарушения диспетчера и экипажей воздушных судов. Рассматриваются методические вопросы, связанные с получением оценок безопасности полётов посредством такой модели. В качестве примера приводятся результаты исследования безопасности полётов при создании Санкт-Петербургского укрупнённого центра обслуживания воздушного движения.

Ключевые слова: безопасность полётов, имитационное моделирование, опасный фактор, оценка рисков

На сегодняшний момент пилотажные стенды различных типов самолетов используются в различных целях всеми ведущими авиационными компаниями и организациями. Неотъемлемым элементом пилотажного стенда является программно-моделирующий комплекс, включающий модели динамики пространственного движения самолета, информационного поля кабины и закабинной обстановки. Результаты создания и использования авторами программно-моделирующего комплекса для полунатурного моделирования динамики пространственного движения маневренного самолета с высокоавтоматизированной системой управления представлены в настоящей статье. Так же представлены результаты синтеза адаптивного управления поперечным движением современного маневренного самолета с использованием пилотажного стенда маневренного самолета.

Ключевые слова: полунатурное моделирование, устойчивость, управляемость, адаптация, идентификация

Статья посвящена вопросам проектирования авиационных конструкций из композиционных материалов (КМ) и содержит проблемы, которые возникают при проектировании конструкций. При всех случаях нагружения конструкции в зоне стыка регулярной части (постоянной по составу пакета КМ) со смежной конструкцией, в слоях пакета КМ возникают объемные локальные концентрации напряжений растяжения-сжатия (смятия). В этом случае прочность конструкции будет, главным образом, зависеть от прочности связующего.

Ключевые слова: конструкция, композиционный материал, концентрация напряжений, соединения, проблемы

Распространённая на сегодняшний день методика оценки повреждений и принятия решения о дальнейшей судьбе самолёта после совершения им грубой посадки основывается на двух параметрах (перегрузка в центре тяжести и масса) и в некоторых случаях может быть весьма ненадёжной. В работе представлено существенное усовершенствование методики определения повреждений введением в рассмотрение широкого спектра параметров, определяющих условия приземления. Метод разрабатывается и тестируется на основе упруго-массовой модели самолёта Ту-204СМ, с учётом всех существенных нелинейных процессов в системе амортизации. Расчёты выполнены в системе MSC.Adams. Основной целью работы является получение на основе анализа широкого спектра расчётных случаев зависимости нагрузок от условий приземления, позволяющей проводить по данным МСРП оценку состояния самолёта после приземления, уже не прибегая к математическому моделированию происшествия.

Ключевые слова: самолет, грубая посадка, амортизация, MSC.Adams

В данной статье приведены результаты исследований влияния располагаемого демпфирования на устойчивую работу несущего винта. Расчет на флаттер проводится посредством рассмотрения возмущенного движения изолированной лопасти. Рассмотрен один из вариантов конструкции бесподшипникового несущего винта (bearingless main rotor — BMR) легкого вертолета без демпферов в плоскости вращения и с демпферами, показана недостаточность наличия только конструкционного демпфирования для исключения неустойчивости типа «хордовый флаттер», обоснована необходимость введения демпферов в конструкцию втулки несущего винта.

Ключевые слова: несущий винт, демпфер, флаттер, дифференциальные уравнения, колебания лопасти, деформации лопасти, жесткость, втулка несущего винта

Проводится анализ параметров малоразмерного беспилотного СВВП повышенной дальности полета. Описаны цели и задачи, решаемые при эксплуатации данного аппарата.

Ключевые слова: самолет с вертикальным взлетом и посадкой, беспилотные летательные аппараты, летающее крыло

Объектом исследования является аэрокосмическая система (АКС), радикально сокращающая время полета на межконтинентальные расстояния (до 18 тыс. км). АКС основана на использовании ракетного способа выведения на низкую околоземную орбиту (суборбиту). Система выведения — трехступенчатая, состоит из дозвукового самолета-носителя (ДСН), гиперзвукового самолета-разгонщика (ГСР) с ЖРД и воздушно-космического самолета (ВКС) с ЖРД. Стартовая масса ракетно-космической системы (РКС) составляет 120 т.

Цель работы — формирование облика АКС нового поколения и оценка влияния различных типов топлив на основные технические характеристики (масса полезного груза, габаритные размеры ступеней, объемы топливных баков и т.д.) РКС.

Методология исследований основана на обобщении и анализе расчетно-теоретического научно-технического задела, накопленного в ЦАГИ в данной области, в том числе в области авиационно-космических систем многоразового использования, а также на дополнительных расчетных исследованиях с использованием комплексов вычислительных программ, разработанных в ЦАГИ.

В работе выполнено формирование облика перспективного двухфюзеляжного самолета-носителя и трех вариантов РКС с различным типом топлива первой ступени. Определены аэродинамические и летно-технические характеристики РКС и АКС в сборе. Показано, что рассматриваемая концепция АКС позволяет сократить время межконтинентальных перелетов до 1,2 часа. Наилучшим с точки зрения массы полезного груза является вариант использования кислородно-водородного топлива на первой ступени РКС.

Ключевые слова:

Статья посвящена вопросу создания методики анализа начального уровня параметрической надежности электропневмоклапанов систем газоснабжения ракетно-космических комплексов. Рассмотрена актуальность и этапы проведенной работы по созданию методики

Ключевые слова: электропневмоклапан, параметрическая надежность, постепенный отказ, процесс производства, методика

Разработано математическое и программное обеспечение для имитационного моделирования влияния отказов бортовых систем космических аппаратов дистанционного зондирования Земли на производительность моноскопической стереосъёмки.

Ключевые слова: космический аппарат, моноскопическая стереосъёмка, силовой гироскопический комплекс, отказ

В статье приведены результаты экспериментальных исследований направленных на определение параметров пульсирующего течения жидкости в замкнутом микроканале биореактора для выращивания клеток на орбитальных станциях. Экспериментально апробирован метод определения параметров течения жидкости в микроканалах, позволяющий оценить величины давления, скорости и расхода питательной жидкости поступающей к клеткам без введения трассеров.

Ключевые слова: микроканал, расход, потери давления, пульсирующее течение

В статье рассмотрены результаты разработки малого космического аппарата (МКА) дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Малый космический аппарат дистанционного зондирования Земли создается на базе новой универсальной космической платформы «НТ-100-01», в полной мере отвечающей мировым тенденциям развития космической техники и современным техническим требованиям к КА. МКА дистанционного зондирования Земли высокого пространственного разрешения и мультиспектральной съемки предназначен для многозонального дистанционного зондирования земной поверхности с целью:

1. получения высокоинформативных изображений в видимом и инфракрасном диапазонах спектра электромагнитного излучения;

2. обеспечения оперативной доставки информации по радиоканалу;

3. обработки и предоставления информации широкому кругу потребителей.

Ключевые слова:

Работа посвящена вопросам повышения качества управления частотой вращения силовой турбины газотурбинного двигателя с помощью различных электронных регуляторов. Рассматриваются линейные регуляторы и нечёткий логический регулятор. Проводится исследование качества работы каждого из регуляторов в электронном контуре поддержания частоты вращения силовой турбины. Сравнивается запас устойчивости и качество переходных процессов, обеспечиваемое каждым регулятором. По результатам анализа выбирается регулятор, обеспечивающий наилучшее качество управления частотой вращения силовой турбины.

Ключевые слова: газотурбинный двигатель, силовая турбина, линейный регулятор, нечёткий логический регулятор

Рассматривается важнейшая задача по определению закономерностей теплообмена в конструктивных элементах современных энергетических установок. Предложен численный метод определения термического сопротивления контакта волнистых поверхностей на базе программного комплекса ANSYS, когда сначала решается механическая задача, а в дальнейшем и тепловая, в ходе которой определяется перепад температур в контактной зоне. Хорошее совпадение численных расчетов с известными результатами позволяет его рекомендовать для широкого применения.

Ключевые слова: волнистые поверхности, тепловое контактирование, термическое сопротивление, модельные элементы

Рассматриваются вопросы, связанные с улучшением технологического процесса изготовления лопаток компрессора газотурбинных двигателей (ГТД).

Авторами была разработана методика по совершенствованию технологического процесса горячей штамповки заготовок лопаток ГТД. На ее основании были внедрены организационные и технологические мероприятия позволяющие снизить трудоемкость изготовления. Предложенный процесс может быть использован как для совершенствования технологии изготовления лопаток старого образца, так и для обеспечения эффективности изготовления лопаток новых типоразмеров.

Ключевые слова: штамповая оснастка, штамповка, заготовка лопатки компрессора высокого давления (КВД), блок-схема, управление качеством

В статье рассчитываются основные рабочие характеристики и геометрия ионно-оптической системы высокочастотного ионного двигателя мощностью 20-30 Вт. Описывается лабораторная модель такого двигателя, которая готовится к испытаниям с целью подтверждения расчетных данных.

Ключевые слова: высокочастотный ионный двигатель, ионно-оптическая система, малый космический аппарат

Воздействие электромагнитного поля крайне низкой частоты естественного и техногенного происхождения создает помехи радиоаппаратуре авиационных и космических летательных аппаратов, что вызывает необходимость изучения этих явлений. В данной работе с помощью новых, оригинальных кондуктометрических датчиков были проведены измерения КНЧ магнитных полей с индукцией 0.77мТл на частотах от 1 до 10Гц. Наибольшее влияние магнитного поля на электрофизические свойства воды и, следовательно, параметры датчиков было обнаружено на частотах 6.5Гц и 7.5Гц, что соответствует как ионосферным возбуждениям, так и частотам шумановского резонатора.

Ключевые слова: информационно-телекоммуникационные технологии, датчики, электропроводность, магнитное поле

Предложена уточненная математическая модель микроопто-электромеханического преобразователя угловых скоростей на основе оптического туннельного эффекта, обеспечивающая большую чувствительность при малой погрешности измерения, и определена функция преобразования по уточненной математической модели. Рассмотрено влияние конструктивных параметров воспринимающего пьезоэлемента на характеристики уточненной математической модели преобразователя угловых скоростей. Проведена оценка дополнительной температурной погрешности преобразователя во всем рабочем диапазоне измерения.

Ключевые слова: преобразователь, угловая скорость, оптическое туннелирование, отражательная способность, погрешность, температура

Статья является логическим продолжением научно-исследовательских работ, проведенных на кафедре «Энергофизические системы» МАИ (см. [1], [2]), в которых был разработан метод перевода генерации излучения непрерывных химических лазеров (НХЛ) в импульсно-периодический режим генерации излучения, и обоснована эффективность применения фтороводородных НХЛ космического базирования для исследования атмосферы. В данной работе производится теоретическая разработка лидарной установки космического базирования на основе DF-НХЛ для мониторинга атмосферы.

Ключевые слова: лидар, DF-НХЛ, оптическая локация, атмосфера, экология, мониторинг

В настоящее время широко востребованы системы бортовой авионики, осуществляющие контроль состояния взлётно-посадочной полосы (ВПП) для обеспечения безопасности движения самолёта на этапах взлёта, посадки и руления. В ряде аэропортов вводятся в эксплуатацию наземные системы обнаружения препятствий на взлётно-посадочной полосе, основанные на радиолокационных и оптико-электронных методах. Однако большой интерес представляет разработка оптико-электронной системы автоматического обнаружения препятствий для размещения на борту самолёта. В статье предложен алгоритм обнаружения препятствий на взлётно-посадочной полосе, основанный на итеративной минимизации разности масштабных фотопланов взлётно-посадочной полосы. Алгоритм производит обнаружение препятствий на основе анализа видеопоследовательности, поступающей с бортовой камеры.

Ключевые слова: летательные аппараты, системы обнаружения препятствий, безопасность воздушного движения, обработка цифровых изображений, фотограмметрия

В статье рассматривается метод автоматизированной привязки данных дистанционного зондирования Земли, использующий площадные алгоритмы сопоставления изображений, а также оператор Моравека для полного и равномерного покрытия области поиска опорными точками. Метод реализован в виде программного комплекса, позволяющего заменить ручной метод привязки.

Ключевые слова: геопривязка, дистанционное зондирование Земли, трансформирование изображений, информативность, корреляция, обработка изображений, сопоставление изображений

В статье рассматриваются вопросы определения инерционных характеристик космических летательных аппаратов. Целью работы является разработка универсального метода определения параметров тензора инерции изделий в связанной системе координат на базе существующих стендов статической балансировки. Проведен выбор базового метода для определения параметров центрального эллипсоида инерции летательного аппарата на основе анализа применяемых на практике способов. Описана оптимизация процесса измерения параметров тензора инерции для объектов с различными соотношениями инерционных характеристик в пределах допустимых нагрузок на стенды.

Ключевые слова: момент инерции, тензор инерции, балансировка, стенд, космический летательный аппарат, испытания, автоматизация

В статье изложен новый, томографический метод, позволяющий определять местоположения и мощности когерентных источников излучения по ковариационной матрице принимаемого сигнала. Приведены результаты компьютерного моделирования.

Ключевые слова: томографический метод, когерентные источники, ковариационная матрица, местоположение

В рамках настоящей статьи рассматривается задача комплексной интерпретации данных об испытаниях блоков и модулей РЛС со стенда генерального конструктора и информационной системы управления жизненным циклом РЛС для расчета текущего уровня готовности этих компонентов. Рассмотрена методология оценки эффективности процесса создания РЛС на основании анализа комплексного показателя риска, рассчитываемого по информации о реальной трудоемкости.

Ключевые слова: радиолокационная станция, стенд генерального конструктора, готовность компонента, риск, жизненный цикл изделия

Целью данной работы является создание математического и программного обеспечения для оптимального решения задачи внедрения инновационных технологий с учетом производственно-технологических и экономических критериев и ограничений. В статье рассматривается методика построения математической модели технологического оборудования для производства бортовой радиоаппаратуры летательных аппаратов и метод оптимизации, позволяющие настраивать решение на требования конкретного производства.

Ключевые слова: технологический процесс, программный комплекс, оборудование, критерий качества, ограничение, база данных

Изложены новые научно-методические положения по повышению скорости передачи информации по каналам радиосвязи, которые легли в основу разработки предлагаемых передающего и приемного устройств для перспективной системы радиосвязи с повышенными требованиями к скорости передачи информации по радиоканалам и помехоустойчивости сигналов.

Ключевые слова: сигнально-кодовая конструкция, амплитудно-инверсная модуляция, спектрально-энергетическая эффективность, помехоустойчивость, скрытность, псевдослучайные последовательности, ортогональные сигналы

Статья посвящена исследованию информационной сети автономной группировки беспилотных летательных аппаратов (БЛА). Вследствие движения БЛА структура сети постоянно изменяется. Для эффективного обмена данными необходимо постоянное обновление информации о состоянии сети. В статье анализируются временные параметры процесса обновления сетевых матриц, необходимых, в частности, для маршрутизации сообщений.

Исследование осуществляется с использованием математической модели сети, имитирующей процессы обмена БЛА локальными данными о структуре сети. Получены временные характеристики обновления сетевых матриц с учетом используемых механизмов доступа и искажений передаваемых сообщений.

Ключевые слова: беспилотные летательные аппараты, сети передачи данных, случайный доступ, циклический доступ, маршрутизация, сетевые матрицы смежности

Рассматривается способ автоматизации управления космическими аппаратами с помощью проблемно-ориентированных скриптовых языков, функции таких языков, стандарты ECSS-E-ST-70-32C: Test and Operations Procedure Language и OMG SOLM на космические языки. Приводится краткое описание языков Python, PLUTO, SCL, без названия (ПО «SMACS»), без названия (ПО управления «Ares»), ЯОТР, перечислены другие языки управления.

Ключевые слова: управление космическим аппаратом, языки управления космическим аппаратом

Центральным устройством бортовых сетей является маршрутизатор, который обеспечивает соединение бортовых сетей с внебортовыми. Для обеспечения отказоустойчивой связи используется протокол связи с маршрутизатором горячего резерва (Hot Standby Router Protocol HSRP). Основной задачей и предназначением данного протокола является достижение высокого уровня доступности и отказоустойчивости маршрутизатора. В данной работе предлагается подход, для анализа функционирования данного протокола, с использованием техники внедрения неисправностей. Основой данного подхода является имитация дополнительного маршрутизатора в HSRP группе, для реализации разных сценариев неисправностей. Неисправности внедряются в HSRP-группу и анализируется поведение протокола под их воздействием. Рассмотрены возможные отказы в системе и методы их внедрения.

Ключевые слова: отказоустойчивость, внедрение неисправностей, протокол HSRP