2016. № 88

В статье рассматривается проблема прогнозирования долговечности трубопроводов гидрогазовых систем летательных аппаратов, а также поиска критериев, учитывающих механические характеристики материалов при сложном напряженном состоянии. Рассмотрено решение данной проблемы с учетом использовании методов акустической эмиссии при различных траекториях циклического нагружения. Установлено, что долговечность материала зависит от формы и параметров циклов изменения интенсивности напряжений, а также от вида напряженно-деформированного состояния. Выявлена зависимость минимальной интенсивности скорости счета сигналов акустической эмиссии от траектории нагружения. Сделан вывод о высокой степени достоверности прогнозирования долговечности трубопроводов летательных аппаратов на начальных этапах эксплуатации при сравнительно небольшом числе предварительных экспериментов.

Ключевые слова: долговечность, конструкционные материалы, циклические нагружения, траектории нагружений

В вычислительном эксперименте исследован механизм влияния дифференциального отклонения секций носков крыла маневренного самолета на его боковые аэродинамические характеристики. Показан диапазон углов атаки самолета, в котором целесообразно использование предлагаемой дифференциальной конфигурации передней кромки крыла.

Ключевые слова: маневренный самолет, боковые аэродинамические характеристики, дифференциальное отклонение секций носков крыла

На основе решения сформулированной ранее обобщенной обратной задачи, разработан новый метод аэродинамического проектирования профилей.. Метод позволяет управлять величиной продольного момента профиля при корректировании исходного распределения давления, что особенно важно для вертолетных профилей. Рассмотрены примеры последовательных улучшающих вариаций распределений давления по контуру профиля NACA-23012 и верификация результатов расчетами методом CFD.

Ключевые слова: аэродинамическое проектирование, вертолетные профили, обратная задача

В настоящей статье приведена методика определения наиболее опасных условий захода на посадку воздушного судна в условиях горного рельефа местности, в части оценки влияния ветровых вихревых структур, возникающих при обтекании горного рельефа местности. Оценка производилась на базе данных полученных в ходе расчета параметров ветровых вихревых структур для аэропорта Лех Кушок Бакула Римпочи. Статья направлена на создание научно-технического задела в области разработки технических средств подготовки летного состава, а также модернизации существующих. Результаты, приведенные в статье, могут быть использованы для повышения уровня подготовки летчиков при выполнении посадки в условиях горного аэродрома. Важность данной задачи обусловлена необходимостью повышения безопасности полета при выполнении посадки.

Ключевые слова: безопасность полета, горный аэродром, вихревые структуры, посадка самолета

На основании метода цифровой обработки теневых снимков разработана методика количественного анализа характеристик сверхзвукового газового потока в зависимости от параметра интенсивности изображения. Исследована корреляционная взаимосвязь параметра интенсивности изображения на всех стадиях сверхзвукового волнового течения газа. Выбраны количественные критерии оценки газового потока до скачка уплотнения, в скачке уплотнения и за ним. При наличии последовательного ряда скачков уплотнения в качестве критерия выбрано среднее значение разницы между максимальным и минимальным значениями величины интенсивности изображения в скачках уплотнения. На участках, где отсутствуют скачки уплотнения, в качестве критерия выбрано среднее отклонение интенсивности изображения относительно линии регрессии.

Ключевые слова: сверхзвуковой газодинамический поток, интенсивность изображения, цифровая обработка теневых снимков, ударно-волновой процесс, коэффициент корреляции, длина волны интенсивности, давление газового потока, плотность газового потока

В работе исследуется температурное поле круговой цилиндрической оболочки переменной толщины. Между оболочкой и окружающей средой происходит конвективный теплообмен. Нагрев оболочки вызван воздействием лучистого теплового потока от бесконечно удаленного источника излучения. Для решения задачи использовано преобразование Лапласа по времени. Построены асимптотические зависимости, пригодные для расчетов температурных полей в конструкциях летательных аппаратов.

Ключевые слова: оболочка переменной толщины, температурное поле, конвективный теплообмен, лучистый тепловой поток, преобразование Лапласа, асимптотические решения, летательные аппараты

В работе проведён анализ влияния каталитически активной поверхности на интенсивность теплообмена при обтекании тела осесимметричной формы потоком диссоциированного воздуха. С задачами подобного типа приходится сталкиваться при длительном полёте летательного аппарата в атмосфере с гиперзвуковой скоростью. Главная особенность теплообмена на поверхности аппаратов такого класса выражается в том, что, практически, по всей траектории полёта реализуется тепло — и массообмен между поверхностью аппарата и химически активным пограничным слоем. Интенсивность теплообмена в таком пограничном слое всецело зависит как от параметров состояния газа, так и от химического состояния смеси компонентов высокотемпературного воздуха. В итоге, эти две особенности, в конечном счете, определяют тип пограничного слоя: равновесный, неравновесный или «замороженный». Указанное, является важным обстоятельством, поскольку в зависимости от типа пограничного слоя выбирается тот или иной класс теплозащитного материала.

Проведенные различными авторами исследования теплообмена в неравновесных потоках диссоциированного газа [1] показали, что при полёте аппарата на высотах более 40 км, параметры состояния высокотемпературного воздуха таковы, что молекулы, проходя через ударную волну и сжатый слой, диссоциируют на атомы. В свою очередь, атомарный газ попадает в зону пограничного слоя, диффундирует к поверхности аппарата и рекомбинирует на ней. В результате реализации всего этого комплекса физико-химических процессов, значительно увеличиваются тепловые потоки в конструкцию ГЛА. Интенсивность теплообмена в этом случае сильно зависит от каталитической активности материалов тепловой защиты.

Впервые задачу влияния каталитической активности материалов теплообмен в диссоциированных потоках проанализировал американский исследователь Гулард. Однако при выводе соотношения для расчёта плотности теплового потока Гулардом допущена некорректность при постановке задачи. В этой связи в данной работе выполнена модификация уравнения Гуларда. Получено новое соотношение. Проведено сравнение расчётных и экспериментальных данных плотностей тепловых потоков в каталитически активную поверхность. Расчёт проведён как с использованием уравнения Гуларда, так и полученного нового соотношения. Показано несоответствие результатов расчёта по уравнению Гуларда с данными эксперимента и расчётными данными с использованием полученного в работе нового соотношения.

Ключевые слова: химически активный пограничный слой, каталитическая активность поверхности, тепло-массообмен, материалы тепловой защиты, гиперзвуковой летательный аппарат, математическая модель, процессы термо-газодинамики и тепло-массообмена

Проведен анализ факторов, влияющих на точность оценки теплогидравлических характеристик высокотемпературных лопаток газотурбинного двигателя методом калориметрирования в жидкометаллическом термостате. Разработаны технологии теплового проектирования и диагностики охлаждаемых лопаток газовых турбин на стадии создания их первоначального проекта и последующей отработки базового варианта.

Ключевые слова: высокотемпературная газовая турбина, охлаждаемая лопатка, теплогидравлические характеристики, жидкометаллический термостат

Импульсная камера сгорания состоит из: фронтового устройства, выполненного в виде обратного клапана; цилиндрической части, обеспечивающей объем, в котором осуществляются процессы смешения топлива с воздухом и происходит процесс горения; газосборного устройства, обеспечивающего дросселирование потока; импульсной топливной форсунки, обеспечивающей подачу топлива; свечи зажигания обеспечивающей поджег топливно-воздушной смеси; периферийного завихрителя потока. При проектировании импульсной камеры сгорания одной из важнейших целей является создание объемной циркуляционной зоны, поскольку она оказывают большое значение на организацию процесса горения в импульсной камере сгорания газотурбинного двигателя. Наличие циркуляционных зон в объеме импульсной камеры сгорания определяет эффективность процесса смесеобразования, что в свою очередь влияет на величину импульса тяги и количество выбросов NO_X, CO и других вредных соединений. Поэтому важно знать структуру потока в камере сгорания. На неё оказывают влияние: завихритель потока, диаметр камеры сгорания D_КС, диаметр выходного сечения газосборного устройства камеры сгорания D_С. Одним из эффективных способов управления структурой потока, является использование завихрителей потока. В импульсной камере сгорания управляющим воздействием на размер циркуляционных зон являются периферийный завихритель потока, обладающий следующими геометрическими характеристиками: угол установки лопаток завихрителя , высота лопатки завихрителя , шаг установки лопаток завихрителя , длина хорды лопатки завихрителя , кривизна профиля лопатки завихрителя. Варьируя выше перечисленными факторами, проведены гидродинамические исследования, на экспериментальной установке «Гидробассейн». В результате гидродинамических исследований определены наилучшие геометрические характеристики завихрителя, угол установки лопаток завихрителя , высота лопатки , длина хорды лопатки , шаг установки лопаток завихрителя , что соответствует 10 лопаткам, и импульсной камеры сгорания, диаметр камеры сгорания будет определяться исходя из диаметр миделевого сечения газотурбинного двигателя, диаметр сопла импульсной камеры сгорания , а совокупным результатом исследований явился существенный прирост циркуляционных зон.

Ключевые слова: завихритель, импульсная камера сгорания, фронтовое устройство, зона обратных токов

Рассмотрена задача коррекции наклонения орбиты космического аппарата с инерционными исполнительными органами, находящегося на высокоэллиптической орбите, с использованием трех включений электрореактивных двигателей при условии минимизации изменения периода орбиты. Получены аналитические формулы для расчета кинетического момента на высокоэллиптической орбите с учетом работы двигателей и циклограммы работы двигателей.

Ключевые слова: коррекция орбиты в окрестности малой полуоси, высокоэллиптическая орбита, электрореактивные двигатели, изменение периода орбиты, инерционные исполнительные органы

Рассматривается динамическая система управляемого движения связанных объектов в плоскости эллиптической орбиты без учета возмущающих факторов. На основе математического аппарата качественной теории динамических систем определены состояния равновесия, сформулированы и доказаны условия существования предельных циклов. Определены бифуркационные значения параметра управления, связанные с появлением и исчезновением предельных циклов у рассматриваемой динамической системы.

Изучение состояний равновесия и условий существования предельных циклов динамической системы позволило установить количество всех типов качественных структур фазовых траекторий управляемого движения связанных объектов.

Установлен диапазон значений относительной угловой скорости предельного континуума, охватывающего фазовый цилиндр.

Ключевые слова: орбитальная тросовая система, состояния равновесия, предельные циклы, управляемое движение связки на эллиптической орбите

Рассмотрена возможность создания построителя вертикали на базе физического или математического маятника повышенной устойчивости к возмущающим горизонтальным ускорениям основания. Положительный результат достигается за счет формирования корректирующих воздействий на маятник от акселерометров, датчиков углового движения основания и обратных связей. Показано, что при рациональном выборе параметров корректирующих элементов можно реализовать маятниковую квазиневозмущаемую вертикаль в качестве резервного, а в ряде случаев основного построителя вертикали для летательного аппарата (ЛА) различного класса и назначения.

Ключевые слова: квазиневозмущаемый построитель вертикали, маятник, корректирующие элементы, акселерометр, физическое, математическое и имитационное моделирование, двухканальное управление

Данная работа посвящена разработке автономного инерциально-магнитометрического устройства для определения углов ориентации летательного аппарата, анализу ожидаемой точности, а также формулированию основных требований для его создания. Разрабатываемое устройство предназначено для определения крена, тангажа и магнитного курса, как в статическом положении летательного аппарата, так и в процессе его движения.

Ключевые слова: автономное устройство, инерциально-магнитометрическое, геомагнитное поле, алгоритм ориентации

Данная научная работа посвящена синтезу алгоритмов для навигационных и прицельно-навигационных комплексов (ПНК), использующих в качестве источника информации аномальное магнитное поле Земли (МПЗ).

В работе на основании методов теории оптимальной и субоптимальной нелинейной фильтрации калмановского типа и идентификации синтезирован алгоритм, позволяющий оценивать магнитный курс летательного аппарата (ЛА), а также (с целью повышения точности оценивания) магнитное наклонение, модуль вектора напряженности МПЗ и коэффициенты Пуассона, характеризующие постоянное и индуктивное намагничивание.

Разработанная система определения курса может обеспечивать комплексную навигационную систему необходимой информацией для формирования истинного курса в бортовом компьютере в различных режимах: радиомолчания, при полете над акваториями и участками суши с малоинформативным рельефом и т.п.; весьма перспективна и требует продолжения исследований в направлении впервые предложенного автором применения в этой области теории марковских процессов и систем со случайным изменением структуры.

Ключевые слова: расширенный фильтр Калмана, идентификация, навигационная система, магнитные поля, марковские процессы, оптимизация систем со случайной структурой

На примере метода свободных колебаний рассмотрена методология информационного подхода к решению задачи дефектоскопии, имеющей большое количество неопределенных факторов. Представлены, как общая концептуальная, так и частные блок схемы в приложении к методу свободных колебаний, на которых указано место и взаимодействие таких способов анализа, как дедукция и индукция при раскрытии «черного ящика» дефекта. На теоретической модели произвольного сигнала и практических примерах, показаны положительные результаты применения данной методологии, не использующей расчеты физики сложных явлений при упругих взаимодействиях, сопровождающих использование метода свободных колебаний.

Ключевые слова: спектр, метод свободных колебаний, эталон, акустические волны, индукция и дедукция, методология информационного подхода

В статье исследуется эффективность ряда методов компенсации влияния среды на работу РЛС дециметрового диапазона. Рассматриваются два способа расчёта поправок: долгосрочный прогноз (без адаптации модели к текущим геофизическим условиям) и оперативный прогноз, при котором модель ионосферы адаптируется по данным измерений полного электронного содержания. Для оценки ошибок определения координат использовались высокоточные данные траекторных измерений по космическим аппаратам. Результаты сравнения измерений РЛС и эталонных данных показали, что наибольшая эффективность достигается в режиме оперативного прогноза.

Ключевые слова: радиолокационная станция, ионосфера, модель ионосферы, адаптация модели ионосферы, атмосферная ошибка, полное электронное содержание

Рассматривается структурно-логический подход к синтезу, верификации, контролю и управлению моделями технологических процессов в сложных технических системах. Процессы представляются в виде сетевой структуры (модели), построенной на принципах сетей Петри. Моделирующие возможности инструмента сетей Петри с учетом вводимых модификаций в достаточной степени соответствуют разнообразию и сложности технологических процессов. Сетевая структура рассматривается в нотациях сетей Петри и с помощью теоретико-множественного подхода к изображению моделей. Показывается вариант математической структуры выбора оптимального управления на моделируемом процессе. Рассматриваются особенности применения метода динамического программирования для решения оптимизационной задачи для процесса, модель которого представлена сетевой структурой.

Ключевые слова: модель технологического процесса, сети Петри, математическая структура выбора, метод динамического программирования

Работа посвящена созданию программных комплексов поддержки разработки бортового программного обеспечения (БПО) космическими аппаратами (КА). Рассматривается эволюция систем, используемых при проектировании, планировании, разработке и отладке БПО КА. Продемонстрированы изменения в процессе разработке БПО вызванные внедрением системы поддержки разработки.

Ключевые слова: разработка бортового программного обеспечения, системы поддержки разработки, управление процессом разработки, испытания бортового программного обеспечения, Subversion, Git, Redmine, Bugzilla, Trac

Рассматривается численное решение нелинейной краевой задачи для дифференциальных уравнений с запаздывающим аргументом с помощью метода пристрелки (стрельбы) и метода продолжения решения по наилучшему параметру. Затрагиваются вопросы нахождения параметра пристрелки более точными методами, нахождения нескольких возможных значений параметра пристрелки, а также нахождения параметра в случае решения сингулярно возмущенного уравнения. Для нахождения всех возможных решений применяются метод Лаэя и метод продолжения по наилучшему параметру. На примере системы из двух уравнений рассматривается работа алгоритма. В случае решения системы сингулярно возмущенных уравнений методом стрельбы с использованием метода продолжения решения по наилучшему параметру для отыскания значения параметра «пристрелки», можно найти все возможные решения с необходимой точностью, другие же методы не всегда позволяют найти все решения.

Ключевые слова: дифференциальные уравнения с запаздыванием, численные методы, метод пристрелки, метод продолжения по наилучшему параметру, метод продолжения по параметру в форме Лаэя

Разработана система поддержки принятия решений (СППР) для обоснования выбора проектных параметров автономных систем энергоснабжения (АСЭС) на основе возобновляемых источников энергии — ветра и Солнца. Отличительной особенностью СППР является использование имитационных моделей случайных природных факторов, оказывающих влияние на функционирование системы. СППР предполагается использовать для оценки эффективности и сравнения различных вариантов построения АСЭС и выработки рекомендаций по их применению, в том числе в авиационно-космической отрасли.

Ключевые слова: система поддержки принятия решений, имитационное моделирование, автономные энергетические системы