2009. Т. 16. № 5

Авиационная техника

Попов С. А., Игнатов Н. Е.

В статье представлен обзор и анализ рынка имитаторов свободного падения. Руководствуясь соображениями экономической целесообразности и безопасности, авторы сформулировали задачу проектирования спортивной вертикальной аэродинамической трубы и обозначили пути ее решения. Разработанная и изложенная в статье методика может быть использована для проектирования вертикальных труб дозвуковых скоростей. Рассмотрены вопросы формирования проточной части канала трубы, выбора или проектирования оптимального вентилятора и согласования режимов его работы с характеристиками электродвигателя. Приведены аэродинамическая схема и общий вид проектируемой вертикальной аэродинамической трубы ВТ-1 МАИ.

Ключевые слова: имитатор свободного падения, вертикальная аэродинамическая труба, коэффициент гидравлического сопротивления, осевой вентилятор ЦАГИ, габаритность, быстроходность, КПД вентилятора, электродвигатель, потребные и располагаемые мощности

Степанов В. Д.

Рассматриваются задачи оптимального синтеза авиационных комплексов из конечного множества альтернативных подсистем. Предложены постановка и методика решения задачи на основе определения оптимальной декомпозиции АКна группы сильно связанных подсистем. Даются основные положения методики морфологического анализа авиационного комплекса.

Ключевые слова: авиационный комплекс, синтез, подсистема, боевая эффективность, стоимость, время разработки, оптимизация

Игнаткин Ю. М., Макеев П. В., Гревцов Б. С., Шомов А. И.

Статья посвящена нелинейной лопастной вихревой теории с учетом диффузии вихрей и разработанному на ее основе методу расчета аэродинамических характеристик несущих винтов вертолетов. Изложены основные аспекты предлагаемой модели и ее приложения. Приведены результаты исследований аэродинамики винтов на различных режимах работы.

Ключевые слова: несущий винт, вихревая модель, диффундирующий вихрь, аэродинамические характеристики, вихревой след, компоновка лопастей

Полянский В. В., Нестеров В. А.

В работе представлены результаты анализа изменения надежности беспилотного летательного аппарата с механическими повреждениями конструкции планера. Рассмотрен вариант его движения в режиме огибания рельефа местности.

Ключевые слова: надежность, несущая способность, беспилотный, повреждения, планер

Прилипов А. В.

Рассматривается решение задачи совершенствования энергомасовых характеристик газогидравлического привода с вытеснителъным источником питания управления мобильными объектами.

Ключевые слова: газогидравлический привод, вытеснительный источник питания, методы совершенствования энергомассовых показателей приводов

Ракетная и космическая техника

Ламзин В. В.

Исследуется влияние параметров космической системы дистанционного зондирования Земли (КС ДЭЗ) и программы реализации проекта на технико-экономические характеристики. Полученные на модельном примере результаты исследований КС ДЭЗ могут служить основой для детального анализа существующих и перспективных КС ДЭЗ.

Ключевые слова: оптико-электронная космическая система, космический аппарат, дистанционное зондирование, разрешение, планируемый период

Быков А. В., Парафесь С. Г., Смыслов В. И.

В работе рассматривается программно-аппаратный комплекс, состоящий из программного обеспечения и оборудования для автоматизированного возбуждения колебаний и сбора данных в стендовых условиях. Комплекс обеспечивает экспериментальные, расчетные и комбинированные расчетно-экспериментальные исследования по определению параметров собственных колебаний упругой конструкции, частотных характеристик контура стабилизации, границ флаттера и аэроупругой устойчивости летательного аппарата совместно с системой автоматического управления в полете.

Ключевые слова: программно-аппаратный комплекс, летательный аппарат, система автоматического управления, собственные колебания, флаттер, аэроупругая устойчивость

Двигатели и энергетические установки летательных аппаратов

Краев В. М., Янышев Д. С.

Приведены основные подходы к моделированию гидродинамически нестационарных течений в каналах и анализ некоторых полученных на сегодняшний день результатов. Найдена оптимальная с точки гидродинамического сопротивления форма кривой ускорения потока. Дано аналитическое решение уравнения Прандтля для коэффициента трения. Представлены результаты проведённых расчётов турбулентного течения в круглой трубе с использованием современных подходов к моделированию турбулентности.

Ключевые слова: турбулентность, нестационарные течения, математическое моделирование

Геращенко А. Н., Куликов Н. И., Сорокин А. Е., Старовойтова Н. П.

На основе комплексного подхода проводится сравнительный анализ вентильных двигателей с зубцовым и гладким якорем по их удельным показателям.

Ключевые слова: вентильный двигатель, удельные показатели электродвигателей, высокоточный электропривод, математическое моделирование

Карасев В. Н., Картовицкий Л. Л., Левин В. М.

Обсуждается проблема организации рабочего процесса в камере сгорания ПВРД ограниченного размера. Рассмотрены способы сжатия, воспламенения, стабилизации пламени и горения жидкого углеводородного топлива в потоке с целью реализации эффективного процесса на малой длине при умеренных суммарных потерях давления. Показаны результаты экспериментальных исследований горения керосина в камере сгорания ПВРД.

Ключевые слова: прямоточный ВРД, камера сгорания, эксперимент, авиационный керосин, рабочий процесс, эффективность, характеристики

Гридин В. Н., Квасников Л. А., Саввин В. Л., Смахтин А. П., Чуян Р. К.

Как известно, Европейский Союз признал, наряду с проблемами воды, здоровья, сельского хозяйства и биоразнообразия, энергетическую проблему одной из пяти жизненно важных мировых проблем. С учетом того, что одним из звеньев процесса получения и использования электрической энергии является передача энергии от производителя к потребителю, новый способ передачи энергии с помощью сфокусированных пучков электромагнитного излучения СВЧ или оптического диапазонов, весьма перспективен для решения некоторых, известных, и принципиально новых, технических, задач.

Ключевые слова: СВЧ и монохроматическое оптическое излучение, сфокусированные пучки электромагнитного излучения, беспроводная передача энергии

Бутримов Д. Л.

В статье описывается вычислительная методика решения осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса. Рассмотрены процедуры, позволяющие ускорить получение установившегося решения, приводятся результаты аэродинамического исследования и анализа параметров трансзвуковой решетки профилей. Показана возможность изменения структуры течения, в результате которого могут быть улучшены характеристики такого типа решёток, полученные расчетным путем.

Ключевые слова: уравнения Навье-Стокса, аэродинамический анализ, решетка профилей, лопаточный венец

Скороход Ю. Ю., Шергин В. Е.

Проведен анализ входных силовых схем и алгоритмов управления для осуществления стабилизации по напряжению в перспективных системах электроснабжения ЛА повышенного напряжения постоянного тока.

Ключевые слова: система электроснабжения ЛА, потери в полупроводниковых приборах, высокочастотное преобразование электроэнергии

Штырлин А. Ф.

Рассмотрены необходимые условия достижения в двигателе скорости истечения рабочего тела от 3 до 30 км/с. Движение заряженных частиц в пучке исследовано по распределению электростатического поля в межэлектродном пространстве единичной ячейки двигателя. Эффективность двигателя определена расчетным путем по энергетическому коэффициенту полезного действия. При использовании напряжения от 3 до 30 кВ энергетическая эффективность процесса ускорения изменяется в пределах 0,5–0,9.

Ключевые слова: коллоидный двигатель, ускорение рабочего тела, высокое напряжение, энергетическая эффективность

Щербаков М. А., Юн А. А., Крылов Б. А.

В данной статье рассмотрено моделирование течения в плоском двумерном канале. Рассматривались режимы с числом Рейнольдса, равным 5600 и 13750. Был произведен параметрический анализ сеточной модели в зависимости от числа Рейнольдса Re. Произведено сравнение результатов расчета в программном пакете ANSYS CFXu Fastest-SD. Использовались следующие модели турбулентности: k-ε, k-ω, SST, low-Re WJ и low-Re CLS EARSM-модели.

Ключевые слова: канал, модель турбулентности, вычислительная гидрогазодинамика, численное моделирование, сеточная модель

Васильев Ю. Б., Гаценко Л. С., Евдокимов К. В., Свотина В. В., Семенов Ю. А.

В работе рассматриваются каскадные фотоэлектрические преобразователи (ФЭП) и эксплуатационные характеристики арсенид-галлиевых гетероструктур, предназначенные для использования на космических аппаратах (КА). Представлена разработанная физико-математическая модель каскадного ФЭП.

Ключевые слова: каскадные фотоэлектрические преобразователи (ФЭП), арсенид-галлиевые гетероструктуры, физико-математическая модель

Машиностроение

Шишкин С. С.

Предложена методика расчёта на герметичность авиационных заклёпочных соединений при наличии сплошного контакта между поверхностями листов и стержня заклёпки на базе теории пористого слоя. Рассмотрен простейший способ расчёта контактного давления в заклёпочном соединении по теории малых упруго-пластических деформаций на основе прямых измерений компонент деформаций в листах. Установлено, что в области реальных технологических параметров заклёпочных соединений герметичность во многом определяется высотой микронеровностей на поверхности отверстия и в значительно меньшей степени — контактным давлением.

Ключевые слова: герметичность, расход, сплошной контакт, пористый слой, опорная кривая, микронеровность, контактное давление

Ершова Т. В., Никитин П. В.

В статье представлены результаты изучения влияния полидисперсности набегающего гетерогенного потока на термоэрозионное разрушение теплозащитных материалов. Получены данные, указывающие на возможную интерференцию (наложение) температурных полей при воздействии частиц разных размеров. Показано, что добавление в гетерогенный поток, несущий крупные частицы, более мелких частиц вызывает уменьшение суммарной скорости разрушения теплозащитного материала.

Ключевые слова: сверхзвуковой гетерогенный поток, теплообмен, температурное поле, термохимическое и термоэрозионное разрушение тепловой защиты, квазистационарный режим разрушения

Нанотехнологии

Дудченко А. А., Лурье С. А., Шумова Н. П.

Рассматривается построение формул для описания изменения модуля упругости в окрестности частицы с учетом их размера и расположения на основании расчетных методик, приведенных в статье [1], где дано построение модели межфазного слоя материала с жесткими включениями при действии растягивающей нагрузки. Здесь приводится определение переменного значения коэффициента Пуассона, модуля сдвига, оценка прочности матрицы в прилегающей к частице зоне.

Ключевые слова: наночастица, связующее (матрица), межфазный слой, модуль упругости, коэффициент Пуассона

Измерительная техника и метрология

Кулыба Ю. Н., Турук В. Э., Паппэ Г. Е., Егоров А. А., Кирпичев К. Ю., Неретин Е. С.

Статья посвящена разработке и производству универсального автоматизированного рабочего места для тестирования СВЧ-устройств. Рассматривается серия испытаний. Основное внимание уделяется разработке имитатора сигналов управления и питания для прибора задержки (прибора ЗС) СВЧ-сигнала и автоматизированному рабочему месту (АРМ) для тестирования прибора ЗС. АРМ позволяет проводить тестирование различных электронных устройств, работающих в СВЧ-диапазоне. Имитатор сигналов управления и питания прибора ЗС предназначен для управления встроенным в прибор задержки сигнала аттенюатором, выдачи управляющих сигналов для переключения на различные каналы радиолокатора с синтезируемой апертурой и получения контрольных сигналов. Управление процессом измерения характеристик осуществляется с помощью разработанного пакета прикладных программ (ППП) «АРМ прибора ЗС» на базе Wonderware System Platform и SCADA-системы In Touch.

Ключевые слова: автоматизированное рабочее место, программно-аппаратный комплекс, объектно-ориентированный подход, прибор задержки сигналов, тестирование СВЧ устройств, применение SCADA-систем

Электроника, радиотехника и связь

Бахтин А. А., Попов Л. А., Смирнов А. В.

Рассматриваются способы построения протоколов маршрутизации для обеспечения эффективного взаимодействия на различных уровнях модели OSI (Open Systems Interconnection — взаимодействие открытых систем) без снижения пропускной способности и увеличения задержек при передаче информации. Проведено сравнение разработанного протокола с существующими протоколами маршрутизации беспроводных ad-hoc-сетей.

Ключевые слова: беспроводные сенсорные сети, быстрая маршрутизация, межуровневое взаимодействие, cross-layer, передача данных

Мордасов К. А.

Рассматривается алгоритм, предложенный автором для быстрого декодирования длинных псевдослучайных кодов. Дается аналитическая оценка потенциальной помехоустойчивости алгоритма. Представлены результаты компьютерного моделирования алгоритма в дискретном симметричном канале для симплексного блокового кода (1023, 10), образованного циклическими сдвигами одного периода линейной рекуррентной последовательности максимальной длины. Дается сравнение результатов моделирования с аналитической оценкой, которое показало необходимость дальнейшего развития рассмотренного подхода к декодированию псевдослучайных кодов для приближения к его потенциальным возможностям.

Ключевые слова: код максимальной длины; алгоритм; декодирование; помехоустойчивость

Управление, вычислительная техника и информатика

Кривилёв А. В.

Рассмотрен метод анализа управляющего слова на основе модифицированной матрицы смежности и паттернов ограничений, позволяющий определить все возможные состояния управляющего слова и переходы между ними при произвольном методе коммутации ключевыми элементами, выявить наличие запрещённых состояний и переходов, приводящих к возникновению сквозных токов. Описание и программная реализация метода выполнены на языке Mathematica.

Ключевые слова: метод анализа, управляющее слово, модифицированная матрица смежности, паттерн ограничений, метод коммутации ключевыми элементами, двигатель постоянного тока, мехатронный модуль, цифровая система управления, усилитель мощности

Гришин В. М., Пьо М. К.

В работе рассматривается метод повышения безотказности систем управления ЛА при разнотипных элементах за счет оптимизации структуры резервирования при активном нагруженном резервировании. Основу метода составляет волновой алгоритм оптимизации безотказности на неклассических взвешенных реберных графах.

Ключевые слова: безотказность систем управления, внезапный отказ, активное нагруженное резервирование, экстремум, блочное резервирование, оптимизация структуры резервирования, волновой алгоритм, wave algorithm, взвешенный реберный граф

Левский М. В.

Рассмотрена задача оптимального управления пространственной переориентацией космического аппарата (КА) за фиксированное время. Минимизируется функционал, имеющий смысл расхода рабочего тела. Получено аналитическое решение поставленной задачи. Оптимальное решение находится в классе двухимпулъсного управления, при котором разворот КА совершается по траектории «свободного движения». Исходная задача управления сводится к решению трех задач: разгону КА до необходимого кинетического момента, неуправляемому вращению КА и гашению угловой скорости. Для динамически симметричного КА дано полное решение задачи переориентации в замкнутой форме, что позволяет применять данный метод управления на практике. Приводятся результаты математического моделирования, демонстрирующие практическую реализуемость разработанного алгоритма управления.

Ключевые слова: космический аппарат, управление движением, кватернион, принцип максимума, функционал, управляющая функция, динамика, оптимальное движение

Баранов В. Н., Зо Л. У.

В настоящее время одной из актуальных научно-технических проблем является создание малогабаритных легких самолетов, предназначенных для мониторинга природных и техногенных катастроф. Важным этапом создания подобного самолета являются его летные испытания, в процессе которых уточняются аэродинамические и другие характеристики самолета, а также отрабатывается система управления [1]. Предлагается двухэтапная схема решения дан¬ной задачи на основе предварительной обработки переходных процессов и использования метода наименьших квадратов с последующей итоговой обработкой информации с помощью фильтра Калмана.

Ключевые слова: легкий самолет, аэродинамические коэффициенты, переходный процесс, фильтр Калмана

Дарнопых В. В., Калашников А. И., Малышев В. В.

В статье рассматривается задача оптимизации оперативного планирования мониторинга земной поверхности (или объектов) группировкой космических аппаратов (КА) дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), которая может состоять из различных по назначению и характеристикам бортовой целевой и служебной аппаратуры спутников. Процесс решения оптимизационной задачи представлен как порядок применения специализированного программного обеспечения (комплекса). Одним из достоинств комплекса является универсальность, т. е. возможность решения с его помощью задачи для любого так называемого «созвездия» КА на любом наперед заданном временном интервале планирования. Приводится пример решения задачи.

Ключевые слова: системы ДЗЗ, орбитальные группировки, целевое функционирование, бортовая целевая аппаратура, планирование, управление, оптимизация, съемочный план, специализированное программное обеспечение (комплекс), моделирование

Экономика

Кругляева Е. А., Королев В. В.

В статье рассмотрены экономические основы автоматизации процессов материально-технического обеспечения разработки и производства бортовых радиолокационных комплексов для летательных аппаратов нового поколения. Предложены основные направления внедрения информационных систем при организации производственных процессов по созданию данной наукоемкой продукции на головных предприятиях оборонного комплекса.

Ключевые слова: организация производства, бортовые радиолокационные комплексы, информационные системы

Клочков В. В., Никитова А. К., Ефимова Н. С.

На основе упрощенной модели оптимального спроса на патрульные беспилотные летательные аппараты (БПЛА) предложены методы оптимизации модельного ряда перспективных БПЛА, предназначенных для нескольких категорий потенциальных заказчиков с различными требованиями к полезной нагрузке.

Ключевые слова: беспилотные летательные аппараты, воздушное патрулирование, модельный ряд

Щукина Д. В.

Закрытые паевые инвестиционные фонды давно стали частью инвестиционного мира и играют огромную роль как в мировой экономике в целом, так и в экономиках отдельных стран в частности. Одним из главных факторов, тормозящих развитие закрытых паевых инвестиционных фондов в России, является неясность в вопросах налогообложения участников фонда. В статье рассмотрены особенности налоговых обязательств участников закрытого паевого инвестиционного фонда.

Ключевые слова: закрытый паевой инвестиционный фонд недвижимости, налогообложение, управляющая компания, пайщик

Москвичёва Н. В.

Процесс создания Объединенной авиастроительной корпорации был начат в 2006 году и до сегодняшнего дня остается незавершенным. Преимуществами консолидации предприятий являются рост эффективности отрасли и рациональное использование средств государственного бюджета. В статье проводится анализ применяемых в условиях консолидации подходов к оценке рыночной стоимости активов предприятий, их преимуществ и недостатков.

Ключевые слова: объединенная авиастроительная корпорация, авиационная отрасль, рыночная стоимость активов, затратный подход, доходный подход, консолидация

Прикладная математика, механика, физика

Алифанов О. М., Иванов Н. А., Колесников В. А., Меднов А. Г.

Разработано алгоритмическое и программное обеспечение метода определения теплофизических характеристик анизотропных материалов из решения обратной задачи теплопроводности в экстремальной постановке. Эффективность метода проиллюстрирована на примере восстановления по результатам физического эксперимента тензора теплопроводности и объемной теплоемкости перспективного для применения в авиационно-космической технике ортотропного материала на основе углеродных волокон и эпоксидного связующего.

Ключевые слова: обратная задача; теплофизические характеристики; анизотропный материал

Сафронов В. С.

В статье представлены методика и результаты теоретического исследования устойчивости подкрепленной цилиндрической оболочки с вырезом при продольном сжатии и внешнем давлении. Полученные в работе зависимости для критических нагрузок имеют аналитический характер.

Ключевые слова: подкрепленная оболочка, вырез, устойчивость, комплексное нагружение

Махров В. П.

Статья представляет некоторые результаты теоретического и экспериментального исследования кавитационных течений, формируемых за осесимметричным телом — кольцевым крылом. Такие течения называются течениями Лайтхилла-Шушпанова. Они решаются с использованием метода вихревых особенностей для комбинации «тело — кольцевое крыло — каверна». Численное решение получаемой системы интегро-дифференциальных, уравнений осуществляется с применением сплайфункций для каверн с положительными и отрицательными числами кавитации. Результаты экспериментов на моделях подтверждают предлагаемый новый метод формирования кавитационных течений.

Ключевые слова: каверна, кольцевое крыло, функция тока, вихревая особенность

Битюков Ю. И.

Статья посвящена развитию математической модели одного из важнейших методов получения изделий из композиционных материалов — методу намотки непрерывными волокнами в направлении действия силы. Получены конечные формулы для вычисления параметров, характеризующих этот процесс.

Ключевые слова: сплайн, намотка, геодезическая, геодезическая параллель

Константинов М. С., Мин Т.

Анализируется метод оптимизации траектории выведения космических аппаратов (КА) на геостационарную орбиту (ГСО) с двигательной установкой малой тяги. Основные усилия направлены на регуляризацию процесса решения краевых задач оптимального управления. Применение принципа максимума Л. С. Понтрягина позволяет свести задачу оптимизации траектории перелёта КА с электроракетной двигательной установкой (ЭРДУ) к краевой задаче для системы обыкновенных дифференциальных уравнений. Суть краевой задачи — решение нелинейной системы уравнений. В настоящей работе для решения нелинейной системы уравнений используется гибридный метод, который объединяет Левенберг—Марквардт-метод с модифицированным методом Ньютона. Сравнивается эффективность этого метода и метода продолжения по параметру, который предложен в ряде работ В.Г. Петухова. Приводятся результаты численного анализа траектории выведения космического аппарата на ГСО и эффективности использования ЭРДУ для такого космического маневра. Как критерий оптимизации рассматривается или время выполнения космического маневра (оно минимизируется, задача быстродействия), или конечная масса КА (она максимизируется при фиксированном времени выведения).

Ключевые слова: космический аппарат, геостационарная орбита, краевая задача, электроракетная двигательная установка

Шклярчук Ф. Н., Юн Х. С.

Разработана многоуровневая математическая модель для расчета деформаций скошенного четырехпоясного кессона крыла переменной стреловидности по методу отсеков. Выполнены оценки точности аппроксимаций перемещений отсеков.

Ключевые слова: крыло, переменная стреловидность, четырехпоясный кессон, деформация, метод отсеков

Гришанина Т. В., Квак Ч.

На основе метода конечных элементов разработана математическая модель для расчета колебаний вращающейся лопасти в плоскости взмаха. Нелинейные и линеаризованные уравнения колебаний лопасти получены при допущении нерастяжимости упругой оси лопасти. Приведены примеры расчета динамической реакции для случаев абсолютно жесткого и шарнирного соединений лопасти с втулкой несущего винта при кинематическом воздействии на втулку.

Ключевые слова: лопасть, метод конечных элементов, нелинейные колебания

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2017