Аннотации и ключевые слова

Авиационная и ракетно-космическая техника

Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов

Погосян М. А., Верейкин А. А.

Автоматическое управление положением и движением (далее – автоматическое управление) летательных аппаратов (ЛА) на этапе посадки является одной из основных проблемных областей разработки систем автоматической посадки (САП) ЛА. Представлен обзор литературы, посвящённой вопросам автоматического управления ЛА на этапе посадки. Выявлены основные проблемные области, изучению которых посвящены найденные источники информации. Проанализированы технические решения, предлагаемые в рамках выделенных проблемных областей, выявлены их преимущества и недостатки. Представлены основные тенденции развития САП ЛА в части управления их положением и движением, предложены рекомендации по их построению.

Ключевые слова: летательный аппарат, беспилотный летательный аппарат, автоматическая посадка, управление положением и движением летательного аппарата, система автоматической посадки

Кульков В. М., Юн С. У., Фирсюк С. О.

Рассматриваются режимы управления торможением малых космических аппаратов (МКА) типа CubeSat с использованием аэродинамических тормозных устройств. Проведен баллистический анализ для определения траекторных параметров движения МКА с использованием надувных тонкопленочных оболочек на этапе орбитального движения до входа в атмосферу. Выполнен анализ возможных режимов управления торможением МКА с использованием двухэтапного закона управления с учетом уровня солнечной активности.

Ключевые слова: оптимальное управление, малый космический аппарат, надувные конструкции, увод с орбиты, космический мусор, режим управления, баллистический анализ

Аэродинамика и процессы теплообмена летательных аппаратов

Волкова А. О., Иванов А. И., Стрельцов Е. В.

Рассмотрен перспективный метод уменьшения индукции стенок рабочей части аэродинамической трубы – применение комбинированных струйно-перфорированных границ, представляющих собой сочетание перфорированных стенок и управляемого пограничного слоя на их поверхности. Представлены результаты экспериментального исследования моделей самолетной и ракетной компоновки при различных параметрах пограничного слоя и степени раскрытия перфорации стенок. Для модели ракетной компоновки приведено сравнение экспериментальных данных с результатами численного моделирования обтекания ее безграничным потоком. Полученные материалы показали эффективность применения комбинированных струйно-перфорированных границ с целью значительного снижения индукции стенок рабочей части аэродинамической трубы.

Ключевые слова: аэродинамическая труба (АДТ), индукция границ потока, пограничный слой, вычислительная гидродинамика (CFD)

Иванов П. И., Куринный С. М., Криворотов М. М.

Рассмотрены два критичных параметра, определяющих надежность процесса функционирования многокупольных парашютных систем: посадочная скорость и неодновременность наполнения куполов связки. Посадочная скорость определяет предельное значение перегрузки, действующей на объект в момент контакта с поверхностью посадки. Неодновременность наполнения определяет величину аэродинамической нагрузки на купол-лидер в процессе наполнения связки, а также минимально безопасную высоту десантирования системы объект–парашют. Выполнены достаточно подробные исследования данных критичных параметров.

Ключевые слова: многокупольная парашютная система, критические (критичные) параметры, посадочная скорость, неодновременность наполнения связки куполов

Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов

Мошков П. А., Василенков Д. А., Рубановский В. В., Строганов А. И.

Дан краткий обзор механизмов генерации шума в салонах пассажирских самолетов. Представлены результаты локализации и ранжирования источников шума в пассажирском салоне экспериментального самолета RRJ—95 с применением сферической решетки Simcenter Solid Sphere 3DCAM78. Получены карты локализации для суммарного взвешенного по шкале А стандартного шумомера уровня звукового давления в диапазоне частот 20–5000 Гц. Звуковое поле в салоне самолета является сложным по своей структуре и, за исключением салона бизнес-класса, несимметричным относительно главной оси, что связано с особенностями работы системы кондиционирования и вентиляции воздуха, а также наличием дополнительных источников шума, нехарактерных для серийных воздушных судов. Это – дополнительное излучение от оборудования, расположенного в хвостовой части салона, локальные зоны увеличения уровней шума вследствие наличия зазоров между панелями интерьера и при их отсутствии. Показано, что увеличение звукоизоляции фюзеляжа в хвостовой части салона за счет установки панели интерьера в полетных условиях составляет ~2 дБА.

Ключевые слова: гражданские самолеты, акустические испытания, микрофонная решетка, сферический бимформинг, шум в салоне, карта локализации источников шума

Акимов В. Н., Грызин С. В., Парафесь С. Г.

Рассмотрена задача исследования устойчивости системы «руль–привод» с учетом аэроупругих характеристик руля высокоманевренного беспилотного летательного аппарата (БЛА). Для аэродинамического руля с заданными массогабаритными характеристиками для сверхзвукового режима полета БЛА получен градиент динамического шарнирного момента, характеризующий нагрузку контура привода рулем, совершающим изгибно-крутильные колебания в аэродинамическом потоке. В качестве инструмента исследования использована нелинейная математическая модель рулевого привода с цифровым микроконтроллерным регулятором. Приведены результаты исследования системы «руль–привод» высокоманевренного БЛА, основанные на сравнении частотных характеристик и сигналов отработки на выходе изолированного рулевого привода с постоянной нагрузкой и на выходе привода, нагруженного рулем, совершающим колебания в области частот упругих колебаний конструкции. Основными результатами исследования являются полученные коэффициенты передаточной функции динамического шарнирного момента, а также частотные характеристики системы «руль–привод» для рассматриваемого режима полета БЛА.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат (БЛА), система стабилизации, руль, электропривод, динамический шарнирный момент, аэроупругая устойчивость, система «руль–привод», нелинейная модель

Седельников А. В., Танеева А. С., Орлов Д. И.

Анализируется проектный облик малого космического аппарата (МКА) технологического назначения в свете опыта проектирования и эксплуатации космических аппаратов (КА) среднего класса и класса орбитальных космических станций. Формируются проектные требования к МКА и системе его ориентации и управления движением в аспекте удовлетворения требований по микроускорениям, способствующим благоприятной реализации гравитационно-чувствительных процессов. Результаты работы могут быть использованы при разработке МКА технологического назначения.

Ключевые слова: малый космический аппарат технологического назначения, гравитационно-чувствительные процессы, проектный облик, микроускорения

Бахматов П. В., Плетнев Н. О.

Ключевые слова: неразъемные соединения, лазерная сварка, лазерный импульс, сварка низкоуглеродистых сталей, прецизионная лазерная сварка авиационных изделий, импульсный твердотельный лазер, структурные изменения металла шва

Шевченко М. О., Пасичная М. М.

Анализируются важнейшие проблемы в проектировании сельскохозяйственных самолетов с использованием современных CAD-, CAE-систем. Проведен анализ существующих российских самолетов малой авиации, в ходе которого были выбраны первичные технические характеристики будущего изделия, а также наиболее удачные решения, связанные с компоновкой планера. Приведено подробное обоснование компоновки самолета. Выявлена основная проблематика данного проекта. В качестве объекта исследования была спроектирована 3D-модель поршневого однодвигательного моноплана с низкорасположенным крылом, оболочка модели выполнена из композитных материалов.

Ключевые слова: авиахимработы, аэродинамическая схема, сельскохозяйственный самолет, цифровое моделирование, тактико-технические требования, трапециевидное неразъемное крыло

Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов

Беззаметнов О. Н., Митряйкин В. И., Халиулин В. И., Кротова Е. В.

Целью данной работы является определение характеристик ударостойкости и живучести образцов сотовых панелей и фрагментов лопастей вертолета. Для ее достижения решались задачи, связанные с проектированием и изготовлением экспериментальных образцов, проведением ударных испытаний, а также исследованием характера и геометрических характеристик повреждений. Разработана методика определения стойкости к ударным воздействиям деталей летательных аппаратов из многослойных композиционных конструкций с сотовым заполнителем. Проведена оценка характера ударных повреждений фрагментов лопасти рулевого и несущего винтов методом рентгеновской компьютерной томографии.

Ключевые слова: сотовые панели, композиционные материалы, многослойные конструкции, ударные воздействия, повреждения, неразрушающий контроль, компьютерная томография

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

Асланов А. Р., Стольников А. М., Разносчиков В. В.

Приводится описание математической модели теплового состояния криогенного топливного бака. Целью исследования является параметрическое сравнение теплового состояния криогенного топливного бака при гладком и колеблющемся «зеркале» жидкого топлива. В рамках настоящей работы исследования проводились с использованием математических моделей и комплекса программ, решающих прямую задачу расчета теплотехнических процессов теплопередачи в топливных баках самолёта. При математическом моделировании использовался одномерный расчет термодинамических параметров. Практическое значение полученных в ходе работы результатов заключается в том, что разработана методика и решены задачи определения влияния волнений на поверхности жидкого топлива на массу топлива, сброшенного через предохранительный клапан.

Ключевые слова: авиационные двигатели, криогенное топливо, криогенный топливный бак, колебания на поверхности жидкого топлива в баке, тепловое состояние криогенного топливного бака

Бакланов А. В.

Рассмотрена конструкция двухконтурной горелки малоэмиссионной камеры сгорания газотурбинного двигателя, работающего на природном газе. Проведены результаты исследования трех горелок, отличающихся диаметром выходной части развитой втулки завихрителя. Описано стендовое оборудование, перечислены особенности проведения экспериментального исследования. Представлены результаты исследований по измерению концентрации компонентов конечной газовой смеси, в частности оксида углерода CO, оксидов азота NO и несгоревших углеводородов СН, в продуктах сгорания. Выполнен расчет полноты сгорания топлива. Произведен выбор горелки, показавшей минимальное значение концентрации оксидов азота и максимальный уровень полноты сгорания в отбираемых пробах.

Ключевые слова: двухконтурная горелка, малоэмиссионная камера сгорания, эксперимент, полнота сгорания, экология

Алтунин К. В.

Рассмотрены основные из существующих удельных параметров реактивного двигателя. Разработаны новые качественные параметры, которые наряду с удельной тягой, удельной массой и другими параметрами характеризуют качество, надежность и совершенство реактивного двигателя. Открываются новые перспективы анализа и выбора наилучшего двигателя, обладающего большим запасом по надежности и ресурсу, лучшей топливной системой.

Ключевые слова: реактивный двигатель, удельный параметр, тяга, форсунка

Ахмед Х. С., Осипов Б. М.

Существенное развитие параметрических методов диагностики связано с использованием адекватных математических моделей газотурбинного двигателя (ГТД). Адекватные математические модели – линейные и нелинейные – получают путем идентификации априорной математической модели по результатам испытаний бездефектного двигателя. Сложность получения таких моделей заключается в том, что приходится решать некорректно поставленные задачи, т.е. количество уравнений (откликов) не равно количеству неизвестных (факторов). Для устойчивости решения таких задач используются различные методы, такие как усовершенствованный метод наименьших квадратных [1–3], метод уравнивания [4–6], дискретный фильтр Калмана [7–10] и другие [11–15]. В статье использовался метод гребневых оценок (ридж-оценки).

Ключевые слова: авиационный газотурбинный двигатель, техническая диагностика, термодинамические параметры, математическая модель, алгоритм диагностики, методы идентификации

Зуев А. А., Арнгольд А. А., Назаров В. П.

Рассматриваются участки динамически нестабилизированных течений, характерных для элементов проточных частей турбонасосных агрегатов жидкостных ракетных двигателей. Участки цилиндрического переменного сечения, прямоугольного переменного сечения, вращательных течений в полостях с неподвижными стенками, неподвижной и вращающейся стенками. К характерным элементам относятся: подводящие и отводящие аппараты, боковые полости между ротором и статором, полости гидродинамических уплотнений и элементы межлопаточного канала центробежных насосов и газовых турбин.

Используя методы теории пространственного пограничного слоя, определяются относительные характерные параметры. Получены зависимости для определения скорости ядра течения, необходимые для оценки потерь в зависимости от длины характерных участков. В целях достоверного определения энергетических параметров необходим корректный выбор законов трения и профилей скорости в пограничном слое и учет начального участка. Полученные зависимости учитывают профиль распределения скорости в пограничном слое на характерных участках для случаев ламинарного и турбулентного режимов.

Ключевые слова: участок динамически нестабилизированного течения, скорость, потери по длине, пространственный пограничный слой

Надирадзе А. Б., Фролова Ю. Л.

Представлены результаты анализа угловых и энергетических распределений ионов средних энергий в струях стационарных плазменных двигателей. Показано, что содержание этих ионов составляет около 35% полного ионного тока струи, а их вклад в тягу – 25%. Установлено, что ионы средних энергий образуются в зоне разряда и в ближней зоне струи. Влияние фонового давления вакуумной камеры на содержание этих ионов незначительно. Приведена модель генерации ионов средних энергий за счет упругого рассеяния. Получено хорошее совпадение с экспериментом как по угловому распределению, так и по энергетическим спектрам ионов при коэффициенте рассеяния, равном 0,4.

Ключевые слова: стационарный плазменный двигатель, параметры струи, энергетический спектр, угловое распределение, ионы средних энергий, модель рассеяния

Крючков А. Н., Плотников С. М., Сундуков А. Е., Сундуков Е. В.

Рассмотрена проблема выбора диагностических признаков величины бокового зазора в зацеплении солнечной шестерни и сателлитов дифференциального редуктора одного из турбовинтовых двигателей. Показано, что информативными являются: составляющие ряда с шагом, равным произведению числа сателлитов на частоту вращения солнечной шестерни в приведенном движении; субгармонические компоненты; глубина амплитудной модуляции зубцовой гармоники роторной, комбинационные составляющие и индексы частотной модуляции на кратных роторных и комбинационных составляющих. Установлено, что диагностические признаки можно получить как с сигнала вибропреобразователя, так и со «штатных» тахометрических датчиков частот вращения вала заднего винта и турбокомпрессора двигателя. Применительно к двигателю, на базе которого получен экспериментальный материал, установлены нормы на величину разработанных диагностических признаков.

Ключевые слова: турбовинтовой двигатель, дифференциальный редуктор, боковой зазор зубчатого зацепления, диагностические признаки

Наземные комплексы, стартовое оборудование, эксплуатация летательных аппаратов

Дьяченкова М. В., Анюточкина А. С., Рубцов Е. А.

Прогнозирование конфликтов с участием воздушных судов и транспортных средств на рабочей площади аэродрома приобретает большое значение вследствие увеличения количества взлетно-посадочных операций и роста интенсивности наземного движения. Существующие системы наблюдения позволяют получить текущие координаты участников наземного движения, но для обеспечения безопасности требуется прогноз траекторий за определенное время. Предлагается внедрить систему, предполагающую оснащение всего автотранспорта специальными терминалами для информирования диспетчера о своих намерениях, а также для обмена данными между участниками движения. С помощью терминалов водители перед выездом указывают маршрут, время выезда, время прибытия и т.д., создавая базу данных о параметрах движения транспорта. На воздушных судах функцию терминала будет выполнять бортовой компьютер (flight management system). При выезде на запрещенный участок аэродрома или ином нарушении движения диспетчеру, водителю автотранспорта и пилоту выдается сигнал предупреждения.

Ключевые слова: безопасность наземного движения, A-SMGCS, прогнозирование конфликтов, траектория движения, Mesh-сеть

Инновационные технологии в аэрокосмической деятельности

Борщев Ю. П., Сысоев В. К., Юдин А. Д.

Прогноз запусков наноспутников на ближайшую перспективу показывает устойчивый рост, поэтому разработка технологий увода исчерпавших ресурс КА с орбиты становится весьма актуальной и востребованной задачей. Оснащение наноспутников CubeSat устройством увода увеличивает стоимость запуска до 50%. В настоящее время проводятся исследования новых материалов для деталей корпусов и новых технологий для уменьшения трудоемкости и, следовательно, снижения стоимости изготовления подобных устройств. В данной статье рассмотрена технология изготовления корпуса модуля 1U CubeSat методом селективного лазерного сплавления (СЛС) и оценены затраты на его производство, отмечены преимущества и недостатки данной технологии по сравнению с механической обработкой и технологией получения композитной конструкции.

Ключевые слова: космический мусор, околоземное космическое пространство, наноспутник CubeSat, аддитивные технологии, корпус космического аппарата

Машиностроение и машиноведение

Машиноведение, системы приводов и детали машин

Абдулин Р. Р., Подшибнев В. А., Самсонович С. Л.

Работа посвящена актуальной проблеме проектирования исполнительных механизмов электромеханических приводов поступательного действия для беспилотного летательного аппарата (БЛА). Объектом исследования является шарико-винтовая передача (ШВП) с сепаратором, наличие которого в конструкции обеспечивает повышенную надежность и обуславливает меньшую стоимость изготовления из-за отсутствия внутренней резьбы и устройства для перепуска шариков в гайке. Для использования этой конструкции необходимо исследовать неравномерность распределения нагрузки между шариками. Составлена математическая модель определения коэффициента неравномерности распределения нагрузки в ШВП с сепаратором. Проведено сравнение данного параметра у ШВП с рециркуляцией тел качения и с сепаратором. Предложена методика рационального проектирования ШВП с сепаратором под заданную осевую нагрузку.

Ключевые слова: шарико-винтовая передача с сепаратором, распределение нагрузки в шарико-винтовой передаче

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2021