2016. № 87

Проанализирована изменчивость коэффициента Пуассона для гексагональных кристаллов под давлением. Выявлено семь гексагональных ауксетиков (кристаллов с отрицательным коэффициентом Пуассона) при нулевом давлении — MoS₂, Zn, Be, сплав BeCu (2.4%at.Cu), TiB₂, C₇H₁₂, MnAs. Для этих ауксетиков при нулевом давлении и двух неауксетиков при нулевом давлении (графита и SiC) проанализирована изменчивость коэффициента Пуассона под давлением и построены поверхности ауксетичности (поверхности нулевого коэффициента Пуассона). Показано, что все семь гексагональных ауксетиков могут стать полными ауксетиками при определенных давлениях. Кристаллы графита и SiC также становятся частичными или полными ауксетиками при некотором отрицательном давлении. В результате анализа показано, что все гексагональные кристаллы могут стать ауксетиками.

Ключевые слова: гексагональные кристаллы, ауксетики, давление, упругие свойства

Рассмотрен слабонелинейный вариант волновой модели развитого турбулентного пограничного слоя. Определены дисперсионные характеристики волн наименее затухающей моды, на неравномерной сетке решена спектральная задача для уравнения Орра-Зоммерфельда на турбулентном профиле продольной скорости для определения связи между толщиной потери импульса и мнимой частью собственной частоты наименее затухающей моды волн Толлмина-Шлихтинга как функции от числа Рейнольдса. Приведено сравнение с имеющимися экспериментальными данными.

Ключевые слова: несжимаемая вязкая жидкость, турбулентный пограничный слой, уравнение Орра-Зоммерфельда, волны наименее затухающей моды, неравномерная сетка

Для выявления факторов, деструктивно влияющих на развитие проектов гиперзвуковых летающих лабораторий, рассматриваются данные по известным зарубежным проектам. В целях выработки отраслевых методик оценки реализуемости гиперзвуковых атмосферных проектов представлен методологический подход, ориентированный на прогнозирование процессов с сильными нелинейностями и неоднозначностью. В интересах отработки перспективных гиперзвуковых проектов и повышения их степени реализуемости с учетом некоторых лимитирующих факторов рассматриваются результаты математического моделирования, выполненного методами вычислительной аэродинамики, применительно к сопряженным задачам.

Ключевые слова: аэродинамика, прогноз, нестационарные характеристики, численные методы, летательные аппараты, гиперзвуковой полет

Статья посвящена рассмотрению возможностей и демонстрации примеров применения разработанной на кафедре «Проектирование вертолетов» МАИ нелинейной лопастной вихревой модели винта вертолета и ее программно-алгоритмической реализации. Модель и программный комплекс (ПК) предназначены для комплексного решения прикладных задач аэродинамики винтов вертолета, стоящих перед инженерами при разработке и модернизации различных образцов как современной, так и перспективной вертолетной техники. Дается краткое описание модели и ПК. Приведены примеры расчета и визуализации аэродинамических характеристик несущих, рулевых и воздушных винтов и их комбинаций с учетом интерференции на различных режимах полета.

Ключевые слова: нелинейная вихревая модель, программный комплекс, винты вертолета, вихревой след, визуализация обтекания, аэродинамические характеристики, компоновка винта, интерференция винтов

Проведены численные исследования переменных нагрузок, обусловленных нестационарным обтеканием лопастей несущего винта, передаваемых на втулку винта при больших относительных скоростях полёта (µ=0,5). Для моделирования процесса обтекания лопастей использовалась схема тонкой несущей поверхности [1,2,3,4,5]. Неравномерные нагрузки, вызванные силой тяги, разложены по лопастной гармонике и обертонам. Выделены наибольшие величины отклонения от средней амплитуды силы тяги. Выполнен анализ переменных нагрузок с традиционной системой управления. Выработаны алгоритмы управления высшими гармониками, которые реализуются при управлении лопастями и позволяют уменьшить пульсации силы тяги при фиксированном среднем значении силы тяги.

Излагаются результаты численного исследования влияния индивидуального управления каждой лопастью по азимуту путём циклического изменения угла их установки с целью уменьшения вибраций, передаваемых на втулку, несущим винтом вертолёта, которые негативно сказывается на его узлах, агрегатах, экипаже и пассажирах. Исследование заключается в создании методики и математической модели по активному управлению лопастями по азимуту при лопастных частотах.

Одним из направлений по улучшению характеристик вертолёта

Ключевые слова: вихревая теория, несущий винт вертолета, переменные нагрузки, виброперегрузки, алгоритмы управления

В статье описывается методика, позволяющая с минимальным количеством итераций (уточнений по результатам аэродинамических и весовых расчетов) сформировать плановую проекцию самолета. Элементы методики описаны на примере разработки (синтеза) компоновочной схемы фронтового самолета с двумя двигателями и внутренними грузовыми отсеками, выполненного по нормальной балансировочной схеме. Синтез осуществляется на основании определенных предварительно проектных параметров, ограничений, а так же задаваемых проектировщиком решений, основанных на анализе параметрических соотношений и статистических зависимостей.

Ключевые слова: компоновка, площадь, параметр, синтез, сравнение

Статья посвящена актуальной проблеме, необходимой при отработке технологии выполнения соединений трубчатых конструкций авиационной техники деформированием одной из соединяемых трубчатых заготовок давлением импульсного магнитного поля — моделированию этого процесса. Решаются задачи твердотельного создания образцов соединений, исследуются возможности САПР для моделирования отработки режимов технологических процессов и динамического взаимодействия заготовок с решением задач по определению факторов самого соединения при варьировании технологических параметров процесса магнитно-импульсной сборки.

Ключевые слова: трубопроводы, разнородные материалы, соединения трубчатых конструкций, неразъемные соединения, магнитно-импульсное формообразование, высокоскоростное деформирование, системы автоматизированного проектирования, твердотельная модель, трехмерное моделирование

Анализируется эффективность космической солнечной электростанции с использованием лазерного канала передачи энергии, концепция системы управления наведением лазерного канала передачи энергии такой электростанции, показана необходимость создания демонстрационной космической солнечной электростанции на основе имеющейся ракетно-космической и оптико-электронной техники.

Ключевые слова: космическая солнечная электростанция, лазерное излучение, нелинейная оптика

В данной работе приведены результаты экспериментального исследования влияния физических свойств жидкости на параметры топливовоздушного факела распыла за фронтовым устройством камеры сгорания газотурбинных двигателей пневматического типа. Для определения характеристик распыла и изучения процесса дробления и смешения альтернативных топлив с повышенной вязкостью разработано модельное биотопливо на основе керосина марки ТС-1. В результате проведенной работы получены ряд зависимостей характеристик среднего диаметра, скорости и концентрации капель топлива в потоке за горелкой для керосина и модельного биотоплива. Обобщив полученные данные, установлено, что при использовании вязких топлив необходимо применять способ пневматического распыла для обеспечения заданных рабочих параметров камеры сгорания газотурбинных двигателей.

Ключевые слова: фронтовое устройство, распыливание, биотопливо, пневматический, факел распыливания, форсунка, завихритель, камера сгорания

Предложен эффективный метод формирования режимов управляемого движения тросовых систем для решения практических задач на эллиптических орбитах. Метод базируется на математическом аппарате качественной теории динамических систем и теории бифуркаций.

Установлены все типы качественных структур динамической системы управляемого движения связанных объектов, определены все бифуркации изучаемой системы и бифуркационные значения параметров, которые определяют всю совокупность характеристик управляемого движения ТС на эллиптических орбитах. Это дает возможность составить полное представление о характере возможных траекторий управляемого движения ТС при любых значениях параметра управления, при любых начальных условиях движения и на любом отрезке времени.

В результате анализа всех типов качественных структур фазовых траекторий определена совокупность реализуемых режимов управляемого движения и установлены области начальных условий, в которых они реализуются. Режимы должны соответствовать устойчивым особым фазовым траекториям системы и совокупности орбитно-устойчивых неособых фазовых траекторий, заполняющих фиксированные области фазовой поверхности.

Ключевые слова: орбитальная тросовая система, режимы относительного движения, управляемое движение связанных объектов на эллиптической орбите

Исследуются различные комбинированные схемы выведения космических аппаратов (КА) на орбиты искусственного спутников Марса и Юпитера, предусматривающие проведение ракетодинамических маневров в сочетании с аэродинамическим торможением КА в атмосфере, а также схема, заключающаяся в формировании орбит ракетодинамическим способом. В качестве основных критериев оценки альтернативных схем рассматриваются минимум суммарных энергетических затрат и максимум физически реализуемых коридоров входа КА в атмосферу.

Энергетические затраты в случаях применения таких схем в 3-3.5 раз меньше по сравнению с ракетодинамическими схемами при выведении на спутниковые орбиты Марса и в 7-10 раз меньше при выведении на орбиты Юпитера. Установлено, что при входе КА в атмосферу в окрестности нижней границы коридора целесообразно проведение ракетодинамической коррекции траектории движения. Еще большее сокращение энергозатрат может быть получено для схемы с многократным прохождением КА верхних слоев атмосферы. Вместе с тем, при использовании данной схемы значительно увеличивается время формирования спутниковых орбит.

Ключевые слова: космический аппарат, спутниковые орбиты, оптимальное управление, минимум потребных энергозатрат, максимум ширины коридора входа

Круг решаемых современными многофункциональными летательными аппаратами (ЛА) задач постоянно расширяется. Эти обстоятельства приводят к необходимости разработки новых бортовых алгоритмов, использующих, в частности, методы ИИ. Внедрение современных и перспективных методов требует оценки их эффективности, что, в свою очередь, делает необходимыми использование новых способов в этом процессе. При внедрении новых бортовых алгоритмов одним из важнейших этапов является моделирование, в ходе него при сравнении различных алгоритмов и реализующих их программ и оценивается их эффективность. Предложены оценки, базирующиеся на современных методах теории вероятности и математической статистики и приведены результаты их использования при оценке эффективности в ходе моделирования на стенде полунатурного моделирования.

Ключевые слова: маневренный летательный аппарат, беспилотный летательный аппарат, бортовые алгоритмы, полетное задание, доверительный интервал, эффективность

Основным предметом исследования в данной статье являются эффекты, возникающие в результате воздействия космического ионизирующего излучения на программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС), а также методы борьбы с ними. В работе дается как классификация радиационных эффектов, так и классификация различных методов повышения радиационной стойкости цифровой аппаратуры. Также в данной работе рассматриваются принципы работы некоторых из представленных методов. Основным результатом работы является анализ преимуществ и недостатков методов повышения радиационной стойкости цифровой аппаратуры на базе ПЛИС и рекомендации к разработчикам аппаратуры по применению данных методов.

Ключевые слова: ионизирующее излучение, программируемая логическая интегральная схема, цифровая обработка сигналов, радиационная стойкость

Разработан экспериментальный стенд для сборки и испытаний антенных модулей на основе слоистых метаматериальных структур, образованных микроминиатюрными кольцевыми разомкнутыми резонаторами. Совмещение слоев антенного модуля при его сборке осуществляется по минимуму мощности проходящего через модуль СВЧ сигнала, соответствующего минимуму погрешности совмещения слоёв модуля. Поле источника СВЧ сигнала имеет антисимметричную диаграмму направленности. Совмещение слоёв антенного модуля с использованием СВЧ сигнала обеспечивает технологичность сборки антенных модулей.

Ключевые слова: метаматериал, антенный модуль, кольцевой разрезной резонатор, диаграмма направленности

Применение стандарта DVB-RCS позволяет существенно расширить функциональные характеристики спутниковых сетей мобильной связи. Для перехода к более высоким скоростям передачи информации, принятым в сетях спутниковой связи стандарта DVB-RCS, необходимо более чем на порядок увеличить энергетические характеристики спутниковых радиолиний современных космических аппаратов (КА).

В статье рассматриваются методы увеличения энергетического потенциала радиолиний КА путем создания на их борту многолучевых приемно-передающих антенн (МЛА) Х-диапазона.

Ключевые слова: многолучевые приемно-передающие антенны, мобильная связь, распределенные ресурсы, DVB-RCS

В статье рассмотрена адаптивная радиосеть, узлами которой являются беспилотные летательные аппараты (БЛА, дроны). Для группировки дронов характерно частое изменение взаимного положения и структуры сети, что приводит к необходимости динамической маршрутизации передаваемых пакетов. Каждый узел маршрутизирует свои пакеты на основании маршрутной информации, получаемой от других узлов по выделенному служебному каналу. Статья посвящена исследованию алгоритмов маршрутизации радиосети связи автономной группировки БЛА.

Ключевые слова: беспилотные летательные аппараты, адаптивные сети передачи данных, случайный доступ, маршрутизация, сетевые матрицы смежности, метрики маршрутизации, имитационное моделирование

Предложен алгоритм косвенной идентификации целей по данным бортовых радиолокационной станции и станции непосредственной радиотехнической разведки. В алгоритме в качестве исходных наблюдений используются решения о типах радиоконтрастных и радиоизлучающих целей. Кроме того, учитываются сведения о статистических взаимосвязях и динамике изменения параметров состояния целей. Проведенная сравнительная оценка эффективности предлагаемого алгоритма подтверждает целесообразность его использования.

Ключевые слова: идентификация целей, комплексная обработка информации, радиолокационная станция, станция радиотехнической разведки

Предложен алгоритм, позволяющий методом полного перебора оптимизировать пространственную структуру многопозиционной РЛС при использовании в качестве целевой функции площади сечения рабочей зоны. Предложен критерий оптимальности, введены ограничения и получены результаты оптимизации в виде вариантов пространственной структуры многопозиционной радиолокационной системы с некооперируемым источником подсвета и тремя приемными позициями. Эффективность использования алгоритма оценена значением коэффициента увеличения площади рабочей зоны.

Ключевые слова: многопозиционная радиолокационная система, некооперируемый источник подсвета, оптимизация пространственной структуры, метод прямого перебора

Исследуется задача по корректированию скалярного терминального состояния летательного аппарата. Распределение мультипликативного возмущения полагается произвольным. Оптимальное управление, выбираемое в классе кусочно-постоянных функций, ищется путем максимизации вероятности попадания терминального состояния в некоторую область. Исходная задача оптимизации упрощается при помощи аппроксимации критериальной функции и дискретизации вероятностной меры, которые позволяют получить задачу смешанного целочисленного линейного программирования. Рассматривается пример.

Ключевые слова:

В статье рассматривается алгоритм сведения задачи быстродействия линейной дискретной системой с выпуклым множеством допустимых управлений к случаю, когда ограничения на управление являются линейными. Метод базируется на построение последовательности вложенных многогранников, сходящейся к исходному множеству допустимых управлений. Тем самым, заменяя исходное выпуклое множество многогранником, удается получить допустимое для исходной системы гарантирующее в смысле быстродействия управление.

Ключевые слова: линейная дискретная система, задача быстродействия, многогранник, метрика Хаусдорфа