2018. № 98

В работе рассмотрено аналитическое решение задачи формирования управляющих моментов приводных двигателей колёс одноосного колесного модуля (ОКМ). Предложены простые алгоритмы формирования этих моментов, которые обеспечивают квазиоптимальное по времени программное управление перемещениями ОКМ из начальной точки горизонтальной подстилающей поверхности в конечную при заданных в этих точках его стационарных положениях. Использована неголономная модель модуля, адекватность которой подтверждена результатами экспериментальных исследований. Проведена сравнительная оценка времён перемещения модуля по двум характерным траекториям.

Ключевые слова: одноосный колесный модуль, стационарные положения, аналитическое решение, программное управление, моменты

Рассматривается движение твердого тела, несущего подвижную материальную точку. Предполагается, что тело находится на горизонтальной плоскости, а точка движется внутри него против часовой стрелки по окружности, центр которой совпадает с центром масс тела, причем угловая скорость кругового движения точки постоянна. Между телом и горизонтальной плоскостью действуют силы сухого кулонова и вязкого трения. В начальный момент времени скорость корпуса равна нулю, а материальная точка занимает нижнее положение.

Изучен характер движения тела без отрыва от горизонтальной плоскости. В зависимости от параметров задачи найдены различные режимы движения и дано их полное качественное описание.

Ключевые слова: периодическое движение, трение, твердое тело, мобильные роботы

Тонкостенные цилиндрические разомкнутые оболочки из алюминиевых сплавов являются основой для изготовления корпусов и деталей летательных и космических аппаратов, которые испытывают различные динамические нагрузки. Циклические и вибрационные нагрузки вызывают вынужденные колебания оболочек, что в совокупности собственными колебаниями конструкций может вызывать явление резонанса и разрушения конструкций. Соответствие теоретических расчетов и реальное поведение конструкций из алюминиевых сплавов, это обеспечение их безаварийной работы. Проведены экспериментальные исследования по определению влияния системы присоединенных масс на собственные колебания пологих цилиндрических оболочек из алюминиевых сплавов, результаты которого были сопоставлены с теоретическими расчетами. Целью проведенного эксперимента является измерение свободных колебаний разомкнутой пологой цилиндрической оболочки при различных вариациях присоединенных масс. Колебания разомкнутой пологой тонкостенной цилиндрической оболочки, прямоугольной в плане измерялись с помощью индукционных акселерометров. Теоретический расчет оболочки производился на основании уравнений движения теории пологих оболочек, с использованием метода Бубнова-Галеркина. Найдено значительное расщепление изгибного частотного спектра, на которое влияют не только системы присоединенных масс, но и значения параметров волнообразования, зависящих от относительных геометрических размеров оболочки. Выявлено соответствие аналитических и экспериментальных данных, на примере разомкнутой оболочки из сплава Д19, что позволяет говорит о высоком качестве проведенного исследования. Показано качественное новое аналитическое решение задачи определения величины частоты колебаний оболочки, несущей систему присоединенных масс.

Ключевые слова: пологая оболочка, нелинейные колебания, модель устойчивости, присоединенная масса

В работе представлена конструкция импульсной Т-камеры для определения акустической проводимости зоны горения энергетических конденсированных систем. В качестве устройств генерации возмущений давления используются вспомогательные камеры с разрывными мембранами. Конструкция установки позволяет варьировать частоту реализуемых возмущений и рабочее давление в Т-камере. Представлены результаты измерений для низкотемпературных безметальных и высокотемпературных металлизированных составов. Проводится сравнение акустической проводимости и функции отклика зоны горения по давлению исследуемых составов с аналогами.

Ключевые слова: акустическая неустойчивость, Т-камера, коэффициент затухания, твёрдое топливо, акустическая проводимость

Ключевые слова: плазма ксенона, моделирование радиационных процессов в кинетике, силы осцилляторов иона ХеII, коэффициенты Эйнштейна спонтанных радиационных переходов иона ХеII, вероятности фото–переходов иона ХеII, оптическая диагностика

Применение композиционных материалов в летательных аппаратах не обходится без исполнения в них отверстий. Для повышения прочности соединительных элементов предложено формование отверстий методом прокалывания в еще неотвержденном полимерно-волокнистом материале конструкции. Внедрение этого метода является весьма актуальным и несомненно обладает новизной. Изучение этого нового предложения было осуществлено на специальном приспособлении, которое позволяет производить прокол отверстий различных диаметров в стеклопластиковых плитах толщиной до 30 мм с использованием прокалывающих элементов для гладких отверстий и отверстий с резьбой. Были проведены испытания таких отверстий: на растяжение, на срез, а также было проведено испытание на срез резьбы, полученной в препреге методом прокола. По результатам испытаний были сделаны следующие выводы: для ткани Т-13П диаметр отверстия величиной 20 мм является предельным; напряжения среза стеклопластиковой резьбы имеют величину равную пределу прочности на срез материала стеклопластика, следовательно прокол отверстия с резьбой позволяет достигнуть максимальной величины прочностных характеристик; увеличивая толщину плиты, можно повысить прочность резьбового соединения, установить равнопрочность резьбы на срез напряжению растяжения в болте.

Ключевые слова: композиционное изделие, препрег, прокол отверстия, испытание, приспособление, резьба, ткань

В работе представлено решение двух модельных задач обтекания водной взвесью невязкого газа профиля MS(1)-317 и крыла NACA 64A008. Выписана система уравнений водности, сформулирована краевая задача и ее граничные условия. Обсуждены методы регуляризации и численного решения указанной системы. Даны основные соотношения метода Галеркина с разрывными базисными функциями (РМГ) и показано, каким образом он применяется к решению уравнений водности. Полученные результаты сопоставлены с экспериментальными данными.

Ключевые слова: тонкий лед, уравнения водности, метод Галеркина, высокий порядок точности, коэффициент захвата

В статье рассматривается модель высокоскоростного ударного взаимодействия приборных отсеков ЛА с преградами (подкрепленными панелями). Приборные отсеки моделируются пористо-смесевыми телами, подходящими к преградам под различными углами. Принимается, что в материале панели под действием высокоинтенсивной ударной нагрузки развивается вязкопластическое течение. Предлагаемая модель ударного взаимодействия позволяет получить законы изменения прогибов и скоростей движения панели в функции координат и времени, а также распределение напряжений и температуры. Приведены графические зависимости для некоторых вариантов ударного взаимодействия.

Ключевые слова: высокоскоростное взаимодействие, пористые тела, пластический удар, вязко-пластические течения, преграды

Статья посвящена программе для формирования предварительного оптимального облика летательного аппарата с ракетно-прямоточным двигателем на твердом топливе (РПДТ). Представлена имитационная модель системы «Летательный аппарат – силовая установка – топливо». Данная модель используется при решении задач по формированию объемно-массовой компоновки летательного аппарата с РПДТ по критериям эффективности.

Ключевые слова: математическая модель, летательный аппарат, ракетно-прямоточный двигатель, твердое топливо

Для анализа систем жизнеобеспечения (СЖО) экипажей космических станций предложено применять глобальные критерии эффективности (ГКЭ): живучесть, себестоимость, комфортность. Иерархия ГКЭ относительно друг друга зависит от типа и особенностей СЖО. Ограничения для ГКЭ, связанные с особенностями конкретной СЖО (критические параметры), учитываются как коэффициенты влияния.

Ключевые слова: системы жизнеобеспечения, глобальные критерии эффективности, живучесть, себестоимость, комфортность, иерархия глобальных критериев

Представлены результаты разработки численных моделей и данные расчетной оценки характеристик вибрационных ускорений конструкции авиационного изделия, содержащей непрерывные сварные соединения, при действии случайной стационарной кинематической нагрузки. Получены зависимости для спектральных характеристик и уровней вибрационных ускорений в различных точках конструкции изделия и сварных швов. Определены зоны и значения максимальных уровней вибрации при случайной нагрузке, соответствующей условиям совместного полета изделия с носителем. Показано существенное влияние конфигурации сварных соединений на уровни виброускорений в зоне сварных швов.

Ключевые слова: конструкция, динамическое состояние, сварное соединение, случайные колебания, метод конечного элемента, вибрационное ускорение, спектральная плотность

Горение топливо-воздушной смеси – это сложный физико-химический процесс, который можно условно рассматривать как совокупность процессов распыливания топлива, его испарения, смешения паров топлива с воздухом, воспламенения образовавшейся смеси и ее горения. Причем все эти процессы протекают, в значительной мере, одновременно и до сих пор нет чёткой, универсальной методики, позволяющей учитывать все тонкости исследуемых явлений при моделировании их математически. Кроме того, помимо физико-химических процессов, крайне важны для анализа явления, связанные с газовой динамикой потоков. В ходе распыливания жидкое топливо дробится на мелкие капли, средний диаметр которых обуславливает поверхностную площадь, влияя тем самым, на прогрев жидкости и последующее ее испарение и смешение с воздухом. Полнота сгорания топлива, в свою очередь, определяется составом топливо-воздушной смеси, а так же организацией процессов воспламенения и горения этой смеси в камере сгорания. Принимая во внимание всю сложность этих процессов и их взаимодействие между собой, натурный эксперимент по-прежнему остаётся неотъемлемым этапом проектирования камер сгорания.

Целью данной работы является изучение методологических аспектов раздельного моделирования процессов, которые в реальной камере сгорания протекают в один и тот же промежуток времени. На этапе проведения натурных экспериментов по исследованию процесса горения, возникает ряд трудностей, которые связаны с природой исследуемых явлений. Так, при сжигании топливно-воздушной смеси в камере сгорания, граница между зоной горения и зоной смешения носит весьма условный характер. Из-за чего невозможно рассматривать процессы, протекающие в этих зонах, отдельно друг от друга.

Авторами статьи предлагается конструкция экспериментального стенда, позволяющего разделить зону горения и зону смешения. Так же рассматривается способ преодоления температурных ограничений измерительной аппаратуры при достижении топливно-воздушной смеси стехиометрического состава.

Ключевые слова: камерный стенд, экспериментальные исследования, камера сгорания, эмиссия вредных веществ

В работе представлены результаты исследования траектории движения частиц загрязнителя в потоке жидкости и их распределения по сечению трубопровода. На основе выполненных исследований и анализа существующих методов и средств контроля уровня загрязненности рабочих полостей жидкостных систем предложены технические решения средств контроля, повышающие представительность (достоверность, объективность) отбираемых для последующего анализа проб жидкости.

Ключевые слова: промышленная чистота, пробоотборное устройство, контроль, проба, очистка, промывка, жидкостная система, полость

Рассматривается задача организации безопасного завершения полёта двигательного отсека (ДО) перспективного пилотируемого транспортного корабля (ПТК) для случая спуска с орбиты искусственного спутника Земли (ОИСЗ) и высокоточной посадки возвращаемого аппарата (ВА) на территории России. Исследуются особенности манёвра доразгона ДО для обеспечения возможности затопления несгоревших элементов конструкции (НЭК) в отведённом районе Тихого океана. Анализируются особенности спуска ДО с эллиптической предспусковой орбиты. Оценивается расход топлива на безопасное завершение полёта ДО. Приводятся схемы спуска ПТК.

Ключевые слова: перспективный пилотируемый корабль, двигательный отсек, безопасное завершение полёта, затопление элементов конструкции

Работа посвящена стендовым исследования алгоритма ограничения угла крена вблизи земли. Показана актуальность проблемы касания поверхности взлётно-посадочной полосы крылом или мотогондолой для современных пассажирских самолётов. В качестве средства решения данной проблемы предложен алгоритм ограничения угла крена пассажирского самолёта на взлёте и посадке, в котором максимальный допустимый угол крена является функцией высоты полёта. Проведены стендовые исследования предложенного алгоритма.

Ключевые слова: перспективный пассажирский самолёт, безопасность, взлет, посадка, ограничение крена, пилотажный стенд

В работе рассмотрена задача выведения группировки микроспутников с использованием промежуточной орбиты, обладающей свойством синхронной прецессии долготы восходящего узла по отношению к рабочей орбите. После отделения от средств выведения, микроспутники самостоятельно переводятся на рабочую орбиту. Использование промежуточной орбиты с синхронной прецессией в качестве фазирующей, позволяет парировать накопление рассогласований по отношению к рабочей орбите на этапе ожидания перехода на нее и установку микроспутника в требуемую рабочую точку. Кроме того, указанная промежуточная орбита рассматривается как орбита дежурства для резервных спутников из системы. Проведено сравнение временных и энергетических показателей и преимуществ предлагаемой схемы выведения по сравнению с традиционным способом выведения группировки микроспутников непосредственно на рабочую орбиту.

Ключевые слова: микроспутник, спутниковая система, промежуточная орбита, орбита с синхронной прецессией, рабочая орбита, пилотажный стенд, перефазирование, характеристическая скорость

В работе моделируется движение космического аппарата изменяемой конфигурации, связанной с наличием внутри базового тела – носителя дополнительного подвижного твердого тела, закрепленного в кардановом подвесе. Внутреннее тело представляет собой подвижное устройство различного функционального назначения, которое может представлять собой перенаправляемую антенну, телескоп, либо рабочий элемент системы дистанционного зондирования. Математическая модель движения системы строится на основе совместного применения теоремы об изменении кинетического момента и формализма Лагранжа. Моделирование пространственного движения системы осуществляется без ограничений на величины углов относительного движения подвижного устройства.

Ключевые слова: космический аппарат, движение вокруг центра масс, динамика свободного движения, подвижное устройство, карданов подвес

В статье рассматривается управление солнечным парусом, конструкция которого представлена в виде тонкой зеркальной плёнки, форма которой поддерживается центробежными силами, возникающимиза счёт вращения жёсткой вставки, и маховика, компенсирующего кинетический момент системы «жёсткая вставка – плёнка». В представленном варианте конструкции переориентация космического аппарата возможна за счёт изменения угла между векторами кинетических моментов маховика и системы «жёсткая вставка – плёнка», что позволит обойтись без расхода рабочего тела. При возникновении нежелательной угловой скорости солнечного паруса при ненулевой сумме векторов кинетических моментов элементов конструкции предлагается создавать внешний управляющий момент за счёт изменения коэффициента отражательной способности плёнки.

Ключевые слова: солнечный парус, кинетический момент, управление космическим аппаратом, отражательная способность, аккумулирование энергии

Исследуется система ориентации, состоящая из двух микромеханических инерциальных измерительных модулей, установленных на поворотных платформах. Приводится ее математическая модель. Рассматривается алгоритм оценивания погрешностей двух модулей при движении объекта, включая смещения нулей, ошибки масштабных коэффициентов и углы рассогласования. Особое внимание уделяется анализу влияния ошибок датчиков углов модуляционного вращения на точность системы ориентации.

Ключевые слова: микромеханический модуль, модуляционное вращение, система ориентации, ошибки датчиков углов

В статье представлены разработанные модели, позволяющие связать вероятность успешного выполнения мероприятий по метрологическому обеспечению и коэффициент готовности сложных технических комплексов. В работе приведен расчетный пример оценивания влияния метрологического обеспечения на поддержание готовности к применению сложных технических комплексов. Предложенный научно-методический подход представляет особую актуальность для таких сложных технических комплексов, как ракетно-космические, авиационные, морские, атомной энергетики, для которых важно обеспечение и поддержание высокой технической готовности.

Ключевые слова: контроль технического состояния, метрологическое обеспечение, коэффициент готовности

В данной статье приведено описание концепции навигации будущего для самолётов гражданской авиации. Для обеспечения этих концепции описаны современные решения по модернизации системы самолетовождения. Представлены существующие инновационные решения в части архитектуры используемых элементов системы.

Приведен анализ результатов тестирования разработанных алгоритмов траекторного управления [8] в условиях изменяемой ветровой обстановки в режиме вертикальной навигации на этапе захода на посадку.

Ключевые слова: система самолетовождения, управление воздушным движением, алгоритмы траекторного управления, зональная навигация, RNP-RNAV, FANS

В работе приводятся результаты исследований работы генетических алгоритмов при решении задачи маршрутизации летательного аппарата, выполняющего автоматический полет по заранее заложенному в память его вычислителя полетному заданию. Рассматриваются случаи однокритериальной и многокритериальной реализации генетического алгоритма. Показано, что благодаря высокой производительности современных бортовых вычислительных машин реализация сложных алгоритмов маршрутизации при наблюдении наземных объектов с учетом заданного графика полета не вызывает трудностей. На основании результатов моделирования работы алгоритмов проводится сравнительный анализ эффективности их работы.

Ключевые слова: генетический алгоритм, маршрутизация, летательный аппарат, наблюдение, полетное задание

В статье приведен результат обзора актуальных требований, предъявляемых к синтезаторам сетки частот (ССЧ), используемых в различных радиоэлектронных системах (РЭС), таких как пеленгаторы, измерительная техника, мобильный телефон и радиолокационные станции с активной фазированной антенной решеткой (АФАР). Рассмотрены описания, структурные схемы и технические параметры каждой РЭС. Проведен анализ работы и сравнение типовых РЭС, а также технических параметров используемых в них ССЧ.

Ключевые слова: синтезатор сетки частот, пеленгатор, приемо-передающий модуль, анализатор спектра сигнала, векторный анализатор цепей

В статье приводится обоснование методики определения матрицы холостого хода и эквивалентной схемы разомкнутого отрезка плавной неоднородной линии, полученной из однородной путем изменения вычета в одном из полюсов для исследования свойств данного отрезка.

Ключевые слова: неоднородная линия, матрица холостого хода, фильтры, волновое сопротивление

Объект рассмотрения – асинхронно-адресные, командно-измерительные системы, использующие кодовое разделение абонентов. Предмет анализа – устройства поиска по задержке подкласса М-последовательностей большой длины, работающие в условиях ограниченного времени наблюдения сигнала и высоких требованиях к надежности и точности синхронизации. В бортовых радиосистемах аэрокосмического назначения применение разнообразных упрощенных методов и алгоритмов поиска ограничено из-за снижения энергетической эффективности по причинам радиопротиводействия и высокой маневренности летательных аппаратов. Цель анализа – построение моделей для оценки эффективности устройств быстрого поиска кодовых последовательностей по задержке. Решение базируется на принципах и математических моделях, разработанных авторами: принципе быстрых преобразований в полях Галуа, алгебраической модели представления и структуре устройств быстрого поиска по задержке рассматриваемого подкласса кодовых последовательностей. Ключевыми особенностями метода обработки являются использование приема «в целом» в два этапа и накопление символов множества синхронизируемых по задержкам коротких последовательностей, порождаемых выборками исходной кодовой последовательности. В рассматриваемом варианте схемы поиска не используется буферизация принятой реализации на этапе обнаружения, что обычно требуется при выполнении быстрых преобразований другими методами.

Ключевые слова: асинхронно-адресные системы, оценка эффективности, поиск по задержке, поля Галуа, быстрые преобразования

В работе рассмотрены новые методы адаптивной коррекции сигналов. Эти методы могут быть использованы как в новых, так и в существующих авиационных модемах передачи данных коротковолнового диапазона. Все рассмотренные методы позволяют повысить помехоустойчивость передачи данных и вероятность доставки информационного пакета, а в определенных случаях также повысить и информационную скорость.

Ключевые слова: линия «земля-борт», адаптация, коррекция сигналов, бестестовая адаптивная коррекция, передача данных, обратная связь по решению, вероятность ошибки на бит

Сформированы требования для синхронизации сегментов цифровой активной фазированной антенной решетки (АФАР) радиолокатора с синтезированной апертурой космического базирования при реализации многоканальной сканирующей съемки. Проведен подробный расчет условий визирования и параметров функционирования радиолокатора. Определен оптимальный способ регулирования сегментов АФАР, реализованный на программируемой логической интегральной схеме. Проанализированы особенности аппаратной реализации режима многоканальной сканирующей съёмки в радиолокаторе космического базирования.

Ключевые слова: радиолокатор с синтезированной апертурой, программируемая логическая интегральная схема, цифровая обработка сигналов

Добавление бортовой системы манипулирования к беспилотному летательному аппарату (БЛА) существенно усложняет алгоритмы функционирования, конструкцию и ведет к увеличению габаритных размеров. Физическое взаимодействие манипулятора с объектами усложняет процесс стабилизации БЛА, что в свою очередь приводит к трудностям позиционирования БЛА и снижает точность наведения захвата. Кроме того, физическое взаимодействие манипулятора с объектами требует повышенных энергоресурсов БЛА. В статье проводится анализ современных исследований БЛА с манипулятором, в том числе проблем управления полетом, недопущения контакта с землей, окружающим пространством, а также манипуляций с захватываемым объектом. На основе проведенного анализа сформулирован перечень новых задач, возникающих при физическом взаимодействии БЛА с объектами посредством встроенного манипулятора.

Ключевые слова: беспилотные летательные манипуляторы, БЛМ, беспилотные летательные аппараты, БЛА, мультикоптеры, физическое взаимодействие, коллаборативные роботы

В изделиях авиационной техники практически на все металлические детали и узлы наносятся те или иные покрытия в целях защиты их от коррозии, действия высоких температур или придания требуемого декоративного вида. В работе рассматриваются основные традиционные и нетрадиционные подходы к решению проблем, возникающих при нанесении гальванических покрытий для ремонта авиационных деталей, пораженных коррозией, и улучшения их качественных характеристик. Авторами предлагается использование методов теории принятия решений для урегулирования ряда таких проблем. Рассматривается модификация традиционного алгоритма метода анализа иерархий на примере выбора металла гальванического покрытия для обрабатываемого изделия. Данная модификация направлена на снижение доли участия эксперта в процессе принятия решения с целью сделать выбор более объективным.

Ключевые слова: принятие решений, модифицированный метод анализа иерархий, многокритериальная задача, объективный выбор, весовые коэффициенты

Целью данной статьи является повышение качества процесса управления боковым движением среднемагистрального самолета за счет минимизации статической ошибки отклонения от заданной линии пути с введением сигнала оценки угла бокового ветра и угла скольжения в законе управления. Входные сигналы (угол курса, крена, угловые скорости) измеряются БИНСом. Для получения оценки угла скольжения, угла бокового ветра и угла сноса от заданной пути, применяется фильтр Калмана, построенный с использованием линейной стационарной математической модели бокового движения самолета. В результате работы был создан дискретный фильтр Калмана, который позволяет обеспечить точность получения оценок угла скольжения, угла ветра и угла сноса, впоследствии вводящиеся в закон управления.

Ключевые слова: фильтр Калмана, наблюдение, боковой ветер, оценивание, компенсация, угол скольжения

Рассматриваются вопросы, связанные с формализацией задачи планирования процессов обработки космической информации в пунктах ее обработки и разработкой комплекса взаимоувязанных математических моделей, необходимых для построения специализированного программного обеспечения, позволяющего формировать оптимальные планы в реальной обстановке на заданном интервале планирования. Предложен подход к решению задачи. Вводится система критериев в виде показателей стоимости и времени обработки. Решение задачи планирования процессов обработки космической информации сводится к совместному решению задач построения маршрута обработки и задачи распределения процессов по результатам статистического моделирования. Рассматриваются условия применимости предлагаемого подхода.

Ключевые слова: обработка космической информации, оперативное планирование, распределение информационных ресурсов, оптимизация, эффективность, поиск путей на графе, многокритериальность