2017. № 94

В работе изучается краевая задача Дирихле для уравнения движения осциллятора с вязкоупругим демпфированием в случае, когда порядок демпфирования больше единицы, но меньше двойки. Такие задачи моделируют многие физические процессы, в частности, колебание струны в вязкой среде, изменение деформационно-прочностных характеристик полимербетона при нагружeнии и др. В данной работе исследуется функция Грина (функция влияния) изучаемой задачи. Доказано, что эта функция Грина (функция влияния) является неотрицательной, что позволяет установить основные осцилляционные свойства рассматриваемой задачи.

Ключевые слова: асфальтобетон, осцилляционные свойства, дробная производная, полимербетон, функция Грина, основной тон

В работе проводится сравнительный анализ двух способов усреднения параметров по времени в рамках методики определения акустической устойчивости рабочего процесса в камере сгорания энергетических установок на твердом топливе (ЭУТТ). Выполнено исследование зависимости значений коэффициента затухания от радиуса проточной части камеры сгорания ЭУТТ различного назначения канальной формы. Указывается на существенные различия в результатах, полученных двумя способами усреднения для установок малой тяги.

Ключевые слова: акустическая неустойчивость, энергетический метод, коэффициент затухания, усреднение по времени

Предложена физико-математическая модель течения газа в пристеночной области. В пределах кнудсеновского слоя используется модельное кинетическое уравнение, в остальной расчетной области — модель Навье-Стокса-Фурье (НСФ). В области сшивания моделей восстанавливается аппроксимирующая функция распределения, представляющая собой разложение локально-равновесной функции Максвелла по степеням тепловой скорости. Параметры разложения (неравновесные напряжения и тепловые потоки) определяются в приближении модели НСФ.

На примере решения тестовой задачи о течении Куэтта показано, что разработанная модель обладает удовлетворительной точностью описания поля течения в широком интервале чисел Кнудсена и Маха.

Ключевые слова: граничные условия, модель Навье-Стокса-Фурье, кинетическое уравнение, сшивание моделей, течение Куэтта

Исследуется низкотемпературная ксеноновая плазма Холловского двигателя. Эксперименты проводились в горизонтально расположенной цилиндрической вакуумной камере диаметром 1,8 м. и длиной 4,5 м., оптические измерения — в диапазоне от 250 нм до 1100 нм. Измерены абсолютные интенсивности спектральных линий излучения ксеноновой плазмы струи холловского двигателя.

Приведены результаты расчётов вероятностей радиационных переходов для спонтанного излучения иона ксенона. По линиям спектра с использованием рассчитанных вероятностей фото-переходов определены заселённости иона ксенона для четырёх разных случаев положения приемной оптики. Нелинейный «рой-образный» характер распределения заселённостей возбуждённых состояний сохраняется во всех четырёх случаях для всех коэффициентов Эйнштейна.

Ключевые слова: ксеноновая плазма, Холловский двигатель, вероятности фото-переходов Хе II, распределения возбуждённых состояний Хе II, оптическая диагностика

В статье рассмотрены комплексы с беспилотными летательными аппаратами, которые применяются силами специальных операций Соединенных Штатов Америки. Проанализированы тактико-технические характеристики тактических комплексов с беспилотными летательными аппаратами. Сформулированы основные преимущества и недостатки. Сделаны выводы об актуальности применения тактических комплексов с беспилотными летательными аппаратами в интересах подразделений сил специальных операций и о целесообразности проведения научных исследований в области разработки миниатюрных беспилотных летательных аппаратов как компонента перспективной экипировки военнослужащих Вооруженных Сил Российской Федерации.

Ключевые слова: комплекс, беспилотный летательный аппарат, силы специальных операций, вооружение, основные требования, тактико-технические характеристики

Статья посвящена совершенствованию существующей системы сверхширокополосной индивидуальной защиты вертолетов. Особенность системы состоит в применении как уже стоящих на вооружении средств снижения заметности (тепловые ложные цели), так и новых разработок. Представлена конструкция ключевого звена новой системы — помехосоздающего боеприпаса, обеспечивающего формирование облака объемно распределенных образований на основе технического углерода марки «Вуаль». Эффективность сформированного облака технического углерода подтверждена результатами лабораторных и натурных исследований его электродинамических свойств в ультрафиолетовом, видимом, инфракрасном и радиолокационном диапазонных длин волн.

Ключевые слова: боеприпас, защита вертолета, объемно-распределенное образование, пассивные помехи, снижение заметности, технический углерод, эффективная поверхность рассеяния

Данная статья описывает особенности прохождения потока электронов через слабое магнитное поле на примере ионных двигателей, стационарных плазменных двигателей (СПД) и двигателей с анодным слоем (ДАС). Аналитическое исследование показало, что в описываемых условиях в плазме формируется дополнительная компонента скорости электронов, пропорциональная векторному магнитному потенциалу. Энергозатраты на прохождение электронов через область с магнитным полем оказываются пропорциональными квадрату векторного магнитного потенциала. Результаты расчетов по полученным формулам хорошо согласуются с экспериментом.

Ключевые слова: плазма, магнитное поле, электроракетный двигатель, стационарный плазменный двигатель, двигатель с анодным слоем

В работе определены характерные особенности индукционного разряда в газоразрядной камере высокочастотного ионного двигателя. Рассмотрены явления, влияющие на распределения концентрации и температуры электронов по радиусу разрядной камеры, а также представлены зависимости, позволяющие произвести их упрощённые предварительные расчёты. Произведено сравнение полученных расчётным путём результатов с экспериментальными данными, которое показало возможность использования предложенных зависимостей для предварительной оценки локальных параметров плазмы в газоразрядной камере высокочастотного ионного двигателя.

Ключевые слова: высокочастотный ионный двигатель, индукционный разряд, распределение электронов

В статье рассмотрены результаты разработки, изготовления и применения системы теплозащиты теплонапряженных конструкций комбинированного ракетно-прямоточного двигателя твердого топлива для авиационных управляемых ракет. Стойкость новых теплозащитных покрытий двигательной установки к эксплуатационным воздействиям подтверждалась результатами расчетного моделирования и испытаний конструктивно-подобных образцов.

Ключевые слова: система теплозащиты, ракетный прямоточный двигатель твердого топлива, наружные и внутренние эластичные теплозащитные покрытия, углерод-углеродные композиционные материалы с поверхностным и объемным силицированием, углерод-керамические композиционные материалы

Рассматривался перелет с низкой круговой околоземной орбиты на низкую круговую околомарсианскую орбиту с двигательной установкой малой тяги при постоянных по величине тягой и удельным импульсом тяги. Для расчета траектории перелета разработана методика прямого расчета траектории (без использования метода сфер действия) с учетом гравитационного воздействия (в рамках ньютоновской модели) на аппарат Земли, Солнца и Марса. Направление вектора тяги определялось в рамках вариационной постановки с функционалом продолжительность перелета (задача быстродействия) с использованием необходимых условий оптимальности в форме принципа максимума Понтрягина. Применение принципа максимума позволило заменить вариационную задачу на трехточечную краевую задачу, которая решалась численно. Приводится сопоставление продолжительности перелета и конечной массы, рассчитанных с использованием разработанной методики и с использованием метода сфер действия.

Ключевые слова: траектория межпланетного перелета, малая тяга, метод грависфер, оптимизация, принцип максимума, задача быстродействия

В работе сравниваются два варианта управляющего сигнала, поступающего от ручки управления в систему управления самолетом — усилие (P), прикладываемое к рычагу и его перемещение (X). Показано, а в ходе экспериментальных исследований подтверждено, что в случае использования в качестве управляющего сигнала усилия P, летчиком вводится дополнительное фазовое опережение, достигается более высокая точность управления. В работе исследовано влияние динамики объекта управления, градиента жесткости пружины, влияние типа рычага управления, а также оценивалось различие в характеристиках системы самолет-летчик, получаемое при управлении в продольном и боковом каналах.

Ключевые слова: система самолет-летчик, рычаг управления, частотная характеристика летчика, нервномышечная система

Рассмотрен солнечный парус, представленный в виде тонкой вращающейся зеркальной плёнки, прикреплённой к цилиндрической жёсткой вставке, и маховика, вектор кинетического момента которого равен по модулю и противоположен по направлению вектору кинетического момента системы «жёсткая вставка — плёнка». Исследуется возможность использования в качестве управляющего воздействия изменение коэффициента отражательной способности плёнки. В этом случае сумма векторов кинетических моментов конструкции перестанет быть равной нулю, что повлечёт дополнительное вращение космического аппарата вокруг оси общего кинетического момента. Для исследования преимуществ описываемого управления проводится оценка требуемых на переориентацию солнечного паруса времени и энергии в случае конструкции без компенсирующего маховика и с маховиком.

Ключевые слова: солнечный парус, управление вращением космического аппарата, изменение отражательной способности

В статье выполнен анализ спектрального состава отраженного излучения Солнца от разных видов металлических покрытий отражателей КА-рефлекторов, используемых в космической системе орбитального освещения поверхности Земли. Для повышения экологической безопасности предлагается снизить отраженный поток излучения Солнца в коротковолновой области. В связи с этим рекомендуется использовать серебряное, золотое и медное покрытия отражателей КА-рефлекторов.

Ключевые слова: орбитальное освещение, отражатель, металлическое покрытие, спектр, экология

В последнее время наблюдается рост научных исследований по применению беспроводных сенсорных сетей (БСС) для мониторинга газового состава воздуха на промышленных предприятиях и в жилых зонах. Мониторинг концентрации метана считается одним примером в этой области. При отсутствии питания от кабельных линий, время работы беспроводного датчика метана ограничивается емкостью батарей. В случае, когда беспроводная сенсорная сеть содержит большое число датчиков или развернута в труднодоступном месте, как, например, имеет место в нефтегазовой отрасли, необходимость замены (зарядки) батарей является основным сдерживающим для развития беспроводных технологий фактором. В данной работе, для увеличения времени автономной работы беспроводных датчиков метана, предлагается разработка гибридного источника питания на базе возобновляемых энергии. Установка преобразует энергию Солнца и ветра в электрическую энергию, которая аккумулируется в супереконденсаторах. В работе описаны два алгоритма, которые повышают эффективность зарядки суперконденсаторов в гибридных источниках питания. Первый алгоритм посвящен поиску точки максимальной мощности (MPPT) и позволяет использовать максимальную мощность солнечной панели. В соответствие с алгоритмом, поиск точки максимальной мощности осуществляется путем изменения времени разрядки и сравнения выходной мощности солнечной панели до и после зарегистрированных изменений. При достижении максимальной выходной мощности солнечной панели балансировка прекращается. Перебалансировка тока нагрузки солнечной панели выполняется периодически путем нового изменения времени разрядки. Второй алгоритм обеспечивает эффективный механизм переключения зарядки суперконденсаторов. Данные алгоритмы интегрированы в энергоустановку, которая предназначена для обеспечения питания автономного беспроводного датчика метана.

Ключевые слова: Беспроводной датчик метана, гибридный источник питания на основе возобновляемых источников энергии, алгоритм поиска точки максимальной мощности (MPPT), механизм переключения зарядки суперконденсаторов

В тепловых аэродинамических трубах возникают задачи, требующие измерения распределение температуры по поверхности исследуемой модели в диапазоне до 3000°С. Эти задачи решаются с помощью пирометрии – измерения собственного равновесного теплового излучения объекта исследования в видимой или ближней ИК области спектра. Сложность оптического измерения температуры связана с отсутствием информации о коэффициенте излучательной способности исследуемого материала модели, т. к. зачастую материал является новым, до конца неисследованным. В рамках работы был разработан многоканальный спектрометр на базе цифровой ПЗС камеры, который позволяет производить измерения температуры на поверхности испытуемой модели вдоль одной линии, не имея информации об излучательной способности.

Ключевые слова: тепловые аэродинамические установки, индукционный нагрев, плазма, бесконтактные измерения температуры, яркостная пирометрия, спектральная пирометрия, коэффициент излучательной способности, температурные поля

В статье проведен анализ системы управления беспилотных летательных аппаратов на предмет возможности кибервоздействия на нее извне. Объект исследования был разработан на основе STANAG 4586 Edition No 3 Control System Unmanned Aerial Vehicle NATO Standardization Agreement 4586.

В результате исследования были определен перечень систем подверженных внешнему кибер воздействию, определенна поверхность атак, выделены сильные и слабые стороны каждого из них.

Ключевые слова: беспилотные летательные аппараты, информационная безопасность, кибератаки, робототехника, противодействие беспилотным летательным аппаратам, атаки, телекоммуникационная система, безопасность

Работа посвящена разработке структуры и основных компонентов метода информационной поддержки обслуживающего персонала при использовании комплекта электрических схем в процессе восстановления радиоэлектронной аппаратуры. Выполнено формирование множеств предметных понятий и отношений, используемых при представлении информации на электрических схемах. Используя полученное множество понятий предметной области, разработана фреймовая модель радиоэлектронной аппаратуры. Предложен способ формирования предметно-графического объектного описания радиоэлектронной аппаратуры, которое осуществляет согласование предметного и графического представления электрических схем радиоэлектронной аппаратуры на основе определенных объектно-графических шаблонов, названных паттернами.

Для работы с паттернами разработана модель и структура схемно-ориентированных запросов, которая позволяет в понятиях и терминах электрических схем представить условия, описывающие требуемые схемные фрагменты. Разработан естественно-подобный язык для формирования таких запросов, а также способ их интерпретации. Данный способ основан на грамматическом и понятийно-схемном анализе предложений запроса и позволяет сформировать диагностическую информацию в виде требуемого схемного фрагмент.

Ключевые слова: процесс диагностирования, концептуальная модель, восстановление радиоэлектронной аппаратуры

В статье представлена методика идентификации помех, действующих в канале передачи информации робототехнических систем, основанная на решении задачи классификации. Признаками, описывающих искажающее воздействие помех, выбраны оценки случайных величин, которые характеризуют, сколько раз передавалась каждая важная и технологическая команда, с учетом вынужденных повторений; классификатором является линейный дискриминант Фишера, усиленный алгоритмом Bagging. Методика позволяет обеспечить дополнительной диагностической информацией о помехах канале передачи информации робототехнических систем. Данная информация необходима для выяснения причин нештатных ситуаций при управлении робототехническими системами.

Ключевые слова: робототехническая система, канал передачи информации, электромагнитные помехи, идентификация помех, линейный дискриминант Фишера

Представлены результаты численного моделирования оценки флуктуационной составляющей вектора параметров многолучевых самофокусирующихся адаптивных антенных решеток (МЛ СФААР) в установившемся режиме, включая оценки эффективности информационных радиоэлектронных систем с МЛ СФААР по обнаружению сигналов источников излучения (ИИ) имеющих перекрывающиеся энергетические спектры.

Ключевые слова: многолучевая самофокусирующаяся адаптивная антенная решетка, обнаружение сигнала, взаимные помехи

В статье предложен метод оптимизации принятия решений c использованием объективных данных контроля технического состояния АФАР РЛС, на основе которого предлагается построить автоматизированный комплекс контроля и управления техническим состоянием (ККУТС), предусматривающий наличие аппаратной и программной составляющей, а также прогнозирование периодичности контроля, восстановления и ремонта. Использованы современные логико-вероятностные методы анализа надежности восстанавливаемых систем, базирующиеся на блок-схемах надежности. Практическая реализация основана на применении численных методов оптимизации.

Ключевые слова: адаптивные фазированные антенные решётки РЛС, техническое обслуживание, оптимизация, контроль, контролепригодность

Представлено техническое решение широкополосной низкопрофильной антенной системы на основе искусственного магнитного проводника (АМС). В качестве базового элемента АМС структуры выбран печатный прямоугольный элемент. Для улучшения направленных свойств антенной системы использована система из «сдвоенного» излучателя. Разработанная антенная система имеет высоту профиля 14 мм (0.093λ₀), КСВ<2 и КУ>10.0 дБ при рабочей полосе частот 40%. Проведено сравнение разработанной антенной системы с традиционным случаем расположения вибраторного излучателя на АМС структуре.

Ключевые слова: широкополосная антенна, низкопрофильная антенна, искусственный магнитный проводник, диаграмма направленности, коэффициент усиления

В настоящей статье представлен алгоритм распознавания типа объекта в воздушно-космическом пространстве на основании сравнения диаграмм направленности. Привлечение новых признаков к решению задачи распознавания позволит увеличить вероятность правильного распознавания и позволит наиболее полно описать распознаваемые объекты, что в свою очередь приведет к снижению вероятности ошибки принятия решения.

Ключевые слова: диаграмма направленности, распознавание, признаки, уровень значимости, гипотеза

Рассмотрены возможности применения радиолокационными средствами широкополосных многочастотных квазишумовых сигналов в условиях ведения противником радиотехнической разведки; на основе математической модели с помощью численного моделирования рассчитаны значения показателей качества скрытности работы радиолокационных средств, показаны преимущества указанных сигналов.

Ключевые слова: шумовая радарная технология, многочастотные квазишумовые сигналы, скрытность радиотехнических систем, вероятность раскрытия структуры сигнала

В статье рассматривается задача наискорейшей коррекции движения спутника, расположенного на круговой орбите. Коррекция осуществляется посредством двигателей малой тяги, способных создавать ускорение в радиальном и трансверсальном направлении. Управляющие воздействия предполагаются идеальными и импульсными. Доказано, что исходная задача может быть сведена к задаче быстродействия для линейной нестационарной системы с дискретным временем и ограниченным управлением. Изложен критерий оптимальности управления для задачи быстродействия, сформулированный в виде принципа максимума.

Ключевые слова: идеальная импульсная коррекция, линейная дискретная нестационарная система, задача быстродействия, принцип максимума

В работе рассматривается задача быстрой билатеральной фильтрация аэрофотоснимков, которая позволяет избавиться от малоразмерного шума и помех с сохранением резких границ объектов, что необходимо для первичной обработки кадров. Отсюда, акцент направлен на быстроту билатеральной фильтрации. Для решения задачи рассматривается метод билатеральной фильтрации на основе декомпозиции на пространственные фильтры, позволяющий фильтровать аэрофотоснимки на нескольких процессах одновременно. Для достижения быстродействия билатерального фильтра применяется его параллельная реализация на основе декомпозиции на рекурсивные пространственные фильтры Гаусса, что позволяет получать результаты в реальном времени.

Ключевые слова: аэрофотосъёмка, билатеральная фильтрация, рекурсивный фильтр Гаусса, распараллеливание

В работе решается задача управления хранением данных с широким спектром характеристик. Предложено использование аппарата теории массового обслуживания для описания процесса обработки и хранения информации. Решается задача оптимизации структуры СУБД при работе с разнородными данными.

Ключевые слова: системы управления базами данных, автоматизированные системы управления, теория массового обслуживания

Беспроводные технологии в настоящее время в силу известных преимуществ находят все больше распространение в системах, используемых в различных областях техники. В авиационной промышленности начался активный процесс поиска направлений внедрения беспроводных систем и устройств, где в короткие сроки можно получить ощутимый экономический эффект.

В статье рассмотрены особенности применения беспроводных технологий в беспроводных авиационных бортовых системах. Проанализированы материалы зарубежных фирм по исследованию возможности применения на авиационном борту беспроводных протоколов стандарта IEEE 802.11. Приведены результаты исследования возможности применения узкополосной беспроводной передачи данных на частоте 868 МГц в беспроводной системе автоматического управления авиадвигателя, проведенные на лабораторном комплексе ЦИАМ.

Ключевые слова: беспроводная система автоматического управления авиадвигателя, беспроводные сенсорные сети и датчики, трансивер, радиоканал

Проанализированы публикации, посвящённые беспроводным сенсорным сетям (БСС), выявлены характерные особенности БСС, влияющие на их самоорганизацию, сформулированы показатели работы БСС, показана роль общих механизмов самоорганизации в алгоритмах и методах функционирования БСС, приведены принципы разработки самоорганизующихся систем применительно к БСС, рассмотрены протоколы, алгоритмы и методы работы БСС. Сделан вывод о невозможности создания полнофункциональной БСС с согласованными значениями показателей её работы без разработки единого метода функционирования БСС на основе принципов самоорганизации.

Ключевые слова: беспроводная сенсорная сеть, самоорганизация, показатель работы, протокол, дискретный режим, множественный доступ к каналу, маршрутизация

Разработан модельный программный комплекс в виде имитационной системы, предназначенной для системного анализа и управления объектом складской логистики. Имитационная модель анализа проблем является важной составляющей имитационной системы, позволяет исследовать низкоуровневые операционные процессы обработки. Предложен подход к моделированию неординарного входного потока сложной структуры, заявки которого претерпевают многократное расщепление. Разработаны алгоритмы генерации исходных данных для моделирования случайного входного потока.

Ключевые слова: имитационная система, гибридный подход, агентный подход, паттерн, диаграмма состояний, идентификация, критерий согласия, эксперимент

В работе изложен подход к созданию моделей сварных отсеков с учетом конструктивно-технологических схем, основанный на учете комплекса факторов: остаточных напряжений, вызванных усадкой сварного шва, моделей материалов, характеристик сечений, толщин и т.п. Проанализировано современное состояние вопроса в части создания математических моделей сварных конструкций и их последующей оптимизации. Предложен способ синтеза системы, учитывающий порядок сборки-сварки конструкции отсека. Разработана конечно-элементная модель сварного отсека с учетом остаточных напряжений, основанная на модификации метода фиктивных сил «inherent strain method». Выявлено изменение распределения эксплуатационных прогибов по панелям отсека при учете предварительно вводимых остаточных напряжений. При использовании разработанной модели получены зависимости напряженно-деформированного состояния сварных отсеков от конструктивных параметров.

Ключевые слова: сверхзвуковой самолет, отсек, сварные конструкции, технология сварки, остаточные напряжения, метод конечных элементов, конечно-элементная модель

Рассматривается проблема моделирования продольного движения маневренного самолета и идентификации таких его аэродинамических характеристик, как коэффициенты аэродинамических продольной и нормальной сил, а также момента тангажа. Данная проблема решается в классе модульных полуэмпирических динамических моделей, объединяющих возможности теоретического и нейросетевого моделирования. Работоспособность и перспективность таких моделей подтверждается результатами вычислительных экспериментов.

Ключевые слова: нелинейная динамическая система, продольное движение самолета, идентификация аэродинамических характеристик, полуэмпирическая нейросетевая модель, обучение нейронной сети