2017. № 93

Для развертывания космической тросовой системы, предназначенной для доставки капсулы с орбиты на поверхность Земли, выбран закон управления тросом, позволяющий существенной снизить длину троса для осуществления этой транспортной операции. Для анализа устойчивости в окрестности положения равновесия построена функция Ляпунова. Показана возможность производить отрыв капсулы как при колебании тросовой системы, так и при вращении. Предложенный закон управления применим как динамического, так и для статического развертывания троса на начальном этапе. Результаты численного моделирования процесса развертывания троса показывают эффективность выбранного закона управления.

Ключевые слова: космическая тросовая система, спускаемая капсула, закон управления, моделирование

Построена математическая модель неустойчивой системы в виде обратных связанных маятников. Проведено исследование динамики данной механической системы и определены ее предельные параметры, обеспечивающие возможность стабилизации. Разработаны принципы стабилизации маятников в окрестности вертикального положения.

Ключевые слова: обратный маятник, связанные осцилляторы, стабилизация, управление

В рамках линейной теории изучена зависимость полных коэффициентов волнового сопротивления периодических плоских рельефов от их параметров подобия. Доказано, что полные коэффициенты волнового сопротивления бесконечного периодического плоского рельефа и его конечной части при целом волновом числе совпадают, а при дробном — почти всегда отличаются. Исключением из вышеуказанного правила являются особые плоские рельефы, уникальные свойства которых изучены и объяснены в данной работе.

Ключевые слова: плоский рельеф, скорость, число Маха, давление, плотность, синусоидальная волна, волновое сопротивление, дефект рельефа

В работе приведены результаты расчетно-экспериментальных исследований аэродинамических характеристик рулевого винта (РВ) при вращении вертолета вокруг вертикальной оси OY_g, при отсутствии поступательной скорости. Получены и проанализированы аэродинамические характеристики изолированного РВ, а также РВ в присутствии вихревого следа несущего винта (НВ), при различных значениях угла общего шага РВ φ_рв и угловых скоростей вращения вертолета ω_у. Экспериментальные исследования выполнены на модельном ротативном стенде. Расчетные исследования проведены двумя методами: на основе дисковой квазилинейной вихревой модели винта, а также с помощью нелинейной лопастной вихревой модели винта вертолета. Полученные результаты позволяют прояснить особенности работы РВ на рассматриваемых режимах, а также способствовать выработке рекомендаций по недопущению попадания вертолета в неуправляемое вращение.

Ключевые слова: одновинтовой вертолет, висение, вращение относительно вертикальной оси, несущий винт, рулевой винт, интерференция винтов, эксперимент, расчет

В статье рассмотрены вопросы формирования принципов выбора перспективных технологий для интегрированных систем жизнеобеспечения экипажа (ИСЖО) как абиотической части эколого-технической системы (ЭТС) межпланетного пилотируемого корабля для решения сформулированной исходной задачи синтеза технологической структуры ИСЖО. Основу формирования предлагаемых принципов составляют системный подход к проектированию ИСЖО, основные законы энергоэнтропики и принципы зеленой химии.

Ключевые слова: интегрированная система жизнеобеспечения, технологическая структура, межпланетный пилотируемый аппарат, исходная задача синтеза, экипаж, модель эффективности, системный подход к проектированию

Предлагается методика учета граничных условий на внешней поверхности летательного аппарата при численном расчете температурного поля многослойной конструкции с использованием метода конечных разностей.

Ключевые слова: температурное поле, численное интегрирование, летательный аппарат, внешняя поверхность, граничное условие, лучистый тепловой поток

Введена характеристика для количественного описания инфракрасной (ИК) заметности с учетом равновесного собственного излучения летательного аппарата (ЛА). Рассмотрены производные от неё физические величины для случая наблюдения ЛА, как линейного и распределенного объекта. Установлена связь эффективной излучающей поверхности (ЭИП) с применяемыми в настоящее время характеристиками ИК заметности ЛА.

Ключевые слова: летательный аппарат, инфракрасная заметность, характеристики заметности

Обсуждаются алгоритмы анализа нагрузок и напряженно-деформированного состояния конструкций ракетно-космической техники в условиях, когда прямые измерения силовых воздействий отсутствуют, но имеются данные измерений параметров, зарегистрировавшие отклики конструкции и тем самым характеризующие условия внешнего нагружения. Общая идея этих алгоритмов состоит в определении внешних воздействий путем математической обработки телеметрических данных с использованием уравнений движения и последующем интегрировании этих уравнений при известной правой части для определения внутренних силовых факторов и напряженно-деформированного состояния в интересующих элементах конструкции. Созданное на базе предложенных алгоритмов программное обеспечение использовалось для анализа нагрузок на конструкции ракет-носителей, Международной космической станции и жидкостного ракетного двигателя при проведении огневых испытаний.

Ключевые слова: нагрузки, напряженно-деформированное состояние, внешнее нагружение, телеметрическая информация, расчетные динамические модели

Статья посвящена экспериментальным методам повышения удельных характеристик абляционного импульсного плазменного двигателя (АИПД) с асимметричным разрядом, в части влияния такой схемы разрядного канала на временное рассогласование ввода в него массы рабочего тела и разрядного тока. Исследуется мало изученный вопрос влияния «паразитного» расхода от парения второй шашки и способа борьбы с ним, путём применения асимметричного разряда. В работе экспериментально получены удельные характеристики новых лабораторных моделей более высокие, чем у таких же моделей с аналогичными параметрами геометрии разрядного канала и ёмкости батареи, приблизительно на 15 %. Результаты, полученные в статье, позволяют уточнить требования к конструкции современных АИПД на практике.

Ключевые слова: малые космические аппараты, абляционный импульсный плазменный двигатель, улучшение массогабаритных характеристик

Рассмотрены новые принципы управления органами механизации компрессора, основанные на применении в программном обеспечении цифровой САУ математической модели «виртуальный двигатель». Разработаны структура и алгоритмическое обеспечение для управления углами установки направляющих аппаратов компрессора и клапанами перепуска воздуха непосредственно по расчетным значениям запасов газодинамической устойчивости компрессора и величинам его КПД. Приведены результаты оценки эффективности рассмотренных методов управления применительно к ТРДД большой степени двухконтурности.

Ключевые слова: система автоматического управления, газотурбинный двигатель, органы механизации компрессоров, виртуальный двигатель

В настоящее время приобретает большую актуальность численное решение уравнений, описывающих математические модели обтекания летательных аппаратов и их частей. При проектировании элементов, как планера самолета, так и авиационного двигателя широко применяются методы математического моделирования. В данной статье рассматриваются результаты численного моделирования натекания дозвукового потока на аэродинамические профили NAСA-0012 и NAСA-0006 в двумерной постановке в программном комплексе Ansys ICEM-Fuent, можно распространить на расчет лопаточных машин с дозвуковым профилем лопатки.
Проведено сравнение полученных результатов для различных моделей турбулентности с результатами экспериментальных продувок и с численными экспериментами других авторов. Использовались модели турбулентности Spalart-Allmaras,  , Transition-SST. Установлено, что полученные значения аэродинамического коэффициента подъемной силы Суа, вычисленные по двум сеткам, практически совпадают.

Ключевые слова: Ansys ICEM-Fuent, расчетная сетка, модель турбулентности, аэродинамические коэффициенты, численные методы

Рассматривается задача оптимизации гелиоцентрического участка траектории космического аппарата (КА) с солнечной электроракетной двигательной установкой (СЭРДУ). Предполагается, что СЭРДУ состоит из нескольких однотипных нерегулируемых двигателей. Число одновременно работающих двигателей в СЭРДУ ограничено доступной в каждый данный момент времени электрической мощностью. Для проектирования перспективных межпланетных миссий в рассматриваемом случае требуется оптимизация траектории со ступенчатой зависимостью тяги от гелиоцентрического удаления КА. Целью данной работы является разработка точного, быстрого и устойчивого численного метода для оптимизации гелиоцентрических траекторий со ступенчатой тягой, не требующего от пользователя выбора какого-либо начального приближения. Рассматривается задача минимизации затрат топлива с фиксированным временем. Для решения задачи используется подход, основанный на принципе максимума, методе продолжения и сглаживании ступенчатой функции тяги. Приводятся математическая постановка задачи, метод ее решения и численные примеры. Численные примеры подтверждают важность учета ступенчатого изменения тяги на ранних стадиях проектирования космических миссий.

Ключевые слова: солнечная электроракетная двигательная установка, межпланетная траектория, принцип максимума Понтрягина, метод продолжения

Описана разработанная методика проектно-баллистического анализа возможности технической реализации многоразовых «лунных» взлётно-посадочных космических аппаратов (КА) и приведены алгоритмы её реализации, включающие все необходимые расчётные соотношения.

Ключевые слова: проектно-баллистический анализ, методика анализа, многоразовый космический аппарат

Рассматривается угловое движение самолета при отрыве от взлетно-посадочной полосы (ВПП) в случаях ошибочного использования тормозной системы и непреднамеренной ошибке в расчете центровки. В обоих случаях для отрыва от ВПП потребуется увеличить угол отклонения стабилизатора для поднятия носового колеса, отрыва от взлетно-посадочной полосы и более энергично отклонить руль высоты на кабрирование. Определяется влияние параметров управления в момент отрыва от ВПП на характеристики продольного углового движения в линейной области. В случае ошибочного использования тормозной системы отклонение стабилизатора для парирования пикирующего момента от силы трения приведет к увеличению кабрирующего момента органов продольного отклонения после отрыва от взлетно-посадочной полосы, что создает условия для превышения угла сваливания. Рекомендуется в случае невозможности оторвать самолет от ВПП на расчетной скорости на интервале времени 3 секунды принять решение о прекращении взлета и включить систему торможения самолета.

Ключевые слова: самолет, взлет, угловое движение, управление, руль высоты, стабилизатор, сваливание, аналитическое конструирование оптимального регулятора

В статье рассматриваются возможности повышения устойчивости физического или математического маятника к возмущающим горизонтальным ускорениям основания путем формирования корректирующих воздействий на маятник от акселерометра и введения релейного управления уровнем компенсирующего сигнала. Проведенные исследования и результаты имитационного моделирования свидетельствуют о реализуемости и высоких точностных характеристиках такого маятникового построителя вертикали. На его основе может быть реализован ряд технических приложений в задачах управления, ориентации и навигации ЛА различного класса и назначения.

Ключевые слова: маятниковый построитель вертикали, маятник, акселерометр, релейное управление

Рассматривается задача навигации автономного подводного аппарата (АПА). В качестве источников навигационной информации используются гидроакустический датчик дальности до наводного маяка с известными координатами, лаг и глубиномер. Новшеством является использование в качестве основной информации данных бескарданной инерциальной навигационной системы (БИНС) среднего класса точности. Задача навигации решается как задача коррекции БИНС при помощи внешней информации. Проводится ковариационный анализ точности работы комплексной системы. Предлагается метод подготовки навигационной системы АПА перед погружением, позволяющий получить равноточное решение навигационной задачи и повысить точность определения местоположения на начальных этапах движения под водой.

Ключевые слова: бескарданная инерциальная навигационная система, инструментальные погрешности, фильтр Калмана

В статье представлены результаты исследований по формированию фоно-целевой обстановки в угловом поле оптико-электронных приборов ракетно-космического назначения. Полученные данные были использованы при создании стенда фоно-целевой обстановки предназначенного для отработки алгоритмов обнаружения, селекции и сопровождения объектов регистрации. Представлены фотографии стендового оборудования.

Ключевые слова: стенд, фоно-целевая обстановка, оптико-электронные приборы, инфракрасные, измерения

В статье рассмотрены проблемы, возникающие при производстве микросхем специального назначения в металлополимерных корпусах с шариковыми выводами типа BGA (Ball Grid Array). Проанализированы причины снижения прочности выводов на различных этапах производства и испытаний, предложена и апробирована методика, позволяющая минимизировать снижение прочности выводов. Приводятся обоснованные аргументы в пользу переноса формирования шариковых выводов из процесса производства ИМС в процесс сборки печатных узлов.

Ключевые слова: металлополимерные BGA-корпуса, прочность крепления выводов, испытание микросхем, электротермотренировка, термоциклирование, функциональный контроль

Рассмотрен способ распознавания излучающих объектов на основе обработки информации, получаемой с помощью комплексов радиотехнических измерений. Предполагается, что предлагаемый способ позволит расширить признаковое пространство и повысит вероятность правильного распознавания.

Ключевые слова: распознавание, признаки распознавания, энтропия

Рассмотрены механизм влияния излучения на радиоэлектронные средства, каналы влияния; определены ключевые параметры излучения. Выявлена зависимость степени влияния излучения от временных параметров излучения, при неизменной энергетике поля.

Ключевые слова: сверхкороткоимпульсное электромагнитное излучение, электромагнитное воздействие, последовательность импульсов, эффективность влияния

Показана возможность передачи импульсного сигнала по витку меандровой линии без искажения его формы ближней перекрестной наводкой. Для этого сформулировано условие такой передачи, выполнена оптимизация параметров витка меандровой линии в соответствии с этим условием и для согласования линии с измерительным трактом. По результатам оптимизации из стеклотекстолита марки FR-4 изготовлена печатная плата с макетами и выполнено экспериментальное исследование. На примере импульса с длительностью 280 пс и линии длиной 151 мм, обеспечивающей задержку 1 нс, показано, что форма ближней перекрестной наводки не оказывает влияния на форму основного импульса и составляет менее 10% от его амплитуды.

Ключевые слова: виток меандровой линии, погонные задержки, четная и нечетная моды

Представлен разработанный для перспективной вычислительной системы самолетовождения (ВСС) алгоритм обмена данными по цифровой линии передачи данных «земля-борт-земля». Алгоритм проиллюстрирован на примере запроса плана полета от имитатора данных блока управления радиосвязью. Для отладки разработанного алгоритма обмена разработан имитатор данных блока управления.

Ключевые слова: цифровая линия передачи данных, алгоритм обмена данными, запрос плана полета, ситуационная осведомлённость, блок управления радиосвязью, автоматизация обмена информацией

В статье рассмотрены возможности повышения помехоустойчивости навигационной аппаратуры потребителей за счет различных схем комплексирования. Проведено обоснование и состав функциональных связей при использовании схемы глубокого комплексирования навигационной аппаратуры с бортовой инерциальной навигационной системой ЛА. Особенностью предложенной схемы является реализация навигационной аппаратуры в формате программного приемника на основе специализированной микросхемы. Предложена схема ввода ассистирующей информации в НАП комплексированную с бортовой ИНС.

Ключевые слова: навигационная аппаратура потребителей, помехоустойчивость, комплексирование, инерциальные навигационные системы

Предложен способ уменьшения вычислительной сложности процедуры обучения в методе Виолы-Джонса за счет сокращения числа анализируемых признаков. Предлагаемый подход представляет собой модификацию алгоритма адаптивного бустинга. За счет предварительного анализа корреляции между значениями различных признаков формируются подмножества с некоррелированными признаками. На каждой итерации алгоритма обучения анализируются только классификаторы, использующие признаки из одного подмножества. Таким образом, уменьшение вычислительной сложности достигается за счет анализа только классификаторов с некоррелированными выходами. Предложенный алгоритм позволяет снизить сложность обучения алгоритма Виолы-Джонса, что является важной и актуальной задачей в системах детектирования объектов.

Ключевые слова: компьютерное зрение, детектирование лиц, метод Виолы-Джонса, бустинг, AdaBoost, Fast Feature Select, уменьшение сложности

В статье рассмотрено решение проблемы автоматизации проектирования размещения и ориентации солнечных батарей (панелей) и концентраторов на космических летательных аппаратах. Цель исследования — оценить взаимное затенение солнечных батарей как между собой, так и другими объектами (например, космической станцией). Данная задача рассматривается как оптимизационная задача математического программирования, направленная на максимально эффективное использование этих высокотехнологичных источников энергии в космических орбитальных станциях и космических поселениях. Метод решения — геометрическое моделирование космической станции и солнечных батарей с определенной ориентацией. В качестве метода моделирования использованы рецепторные геометрические модели, дискретизирующие пространство размещения как батарей, так и самой космической станции. На основании рецепторной расчетной модели затенения разработана имитационная процедура оптимизации основных конструктивных решений (параметров размещения солнечных батарей) при заданном направлении освещения.

Ключевые слова: космические летательные аппараты, солнечные батареи, внешняя компоновка, затенение солнечных батарей, автоматизация проектирования, геометрическое моделирование, рецепторные геометрические модели, рациональные конструктивные решения, имитационное моделирование

Предложена методика количественной оценки параметров дифференциального уравнения состояния электродвигателя по кинетике вращения ротора при «выбеге». Проведено моделирование процессов в электромеханическом преобразователе как звене II-го порядка. Механическое вращение ротора в режиме выбега описывает обыкновенное однородное дифференциальное уравнение 2-го порядка с постоянными коэффициентами. Определены параметры этого дифференциального уравнения по эмпирической функции вращения ротора в режиме выбега. Установлена взаимосвязь между значениями параметров дифференциального уравнения модели и параметрами эмпирической функции «выбега». Для обеспечения требуемой точности вычислений параметров уравнения использован метод двойного пересчета Рунге.

Ключевые слова: дифференциальное уравнение свободных затухающих колебаний ротора электродвигателя, моделирование деградационных изменений, математические методы диагостики состояния, эксплуатационная надежность

Приводятся соотношения математической модели для исследования напряжённо-деформированного состояния конструктивно-анизотропных панелей из композиционных материалов. Уточняется математическая модель подкрепляющего элемента в условиях одностороннего контакта с обшивкой. Учитывается влияние процесса технологии изготовления панелей: остаточных температурных напряжений и предварительного натяжения армирующих волокон. На основании вариационного принципа Лагранжа получены разрешающее уравнение восьмого порядка и естественные граничные условия. Рассматривается класс точных решений краевой задачи. В операционной среде MATLAB разработан пакет прикладных программ. Проанализировано влияние конструктивных параметров на уровень напряжений и перемещений.

Ключевые слова: панели из композиционных материалов, эксцентричный продольно-поперечный набор, тонкостенный стержень, несимметричная структура пакета, силовое и температурное нагружение, вариационный принцип Лагранжа, напряжённо-деформированное состояние, MATLAB

Спектральный метод уже распространен на системы управления, модели которых содержат дробные интегрирующие и дифференцирующие звенья, а для моделирования таких систем модифицированы пакеты расширения MLSY_SM, Spektr_SM+Simulink+Matlab, Spektr_SM+VisSim+Mathcad СКМ. Этот программный комплекс не содержит пакеты программ в системе функций Фабера-Шаудера. В данной статье рассматривается разработка пакета расширения MLSY_SM_SH+Mathcad для анализа нестационарных непрерывных систем управления дробного порядка спектральным методом в системе функций Фабера-Шаудера. Сам пакет применяется для анализа и параметрического синтеза системы управления самонаводящейся ракеты.

Ключевые слова: нестационарные системы управления, спектральная форма математического описания, система функций Фабера-Шаудера, системы компьютерной математики, дробные интегрирующие и дифференцирующие звенья