2014. Т. 21. № 1

Авиационная техника

Шайдаков В. И., Завалов О. А.

Даны рекомендации по выбору размерных и мощностных проектных параметров фенестрона одновинтового вертолета, полученных на основе энергетического анализа его летно-технических и весовых характеристик.

Ключевые слова: вертолет, фенестрон, проектные параметры

Ермаков С. А., Оболенский Ю. Г., Сухоруков Р. В.

Рассматривается проблема энергообеспечения рулевых приводов для безопасного управления полётом пассажирского самолёта при отказе его маршевых двигателей. Предлагается модификация типовой структуры бортового гидравлического  комплекса самолёта. Приводятся результаты имитационного моделирования работы минимального комплекта рулевых приводов при отключении маршевых двигателей с типовой структурой бортовой гидросистемы. Показано, что при отключении маршевых двигателей и включении резервного энергоблока с воздушной турбиной, которая выпускается в поток воздуха, возможны существенные искажения сигналов управления. Предлагается схема модификации аварийного гидравлического комплекса самолёта, обеспечивающего сохранение управления полётом в указанной экстремальной ситуации.

Ключевые слова: гидравлическая система, управление полётом, пассажирские самолёты, отказ маршевых двигателей

Ракетная и космическая техника

Бакулин В. Н., Кокушкин В. В., Борзых С. В., Воронин В. В., Щиблев Ю. Н.

Рассмотрена устойчивость движения космического аппарата с четырехопорным   механическим посадочным устройством при его взаимодействии с посадочной поверхностью. Получены области устойчивости для всего возможного диапазона механических свойств посадочной поверхности. Показана возможность обеспечения устойчивой посадки для заданных начальных условий процесса.

Ключевые слова: космический аппарат, динамика посадки, посадочная поверхность, посадочное устройство, перегрузки, устойчивость движения

Бобронников В. Т., Трифонов М. В.

Излагается методика статистического анализа нормальных перегрузок, испытываемых ракетой-носителем (РН) на этапе ее движения в земной атмосфере с учетом горизонтального ветра как случайного процесса. Математическое ожидание, дисперсия и трубка возможных значений параметра нагружения конструкции аппарата, определяемого как произведение скоростного напора на угол атаки, вычисляются путем интегрирования уравнений для вектора математических ожиданий и ковариационной матрицы вектора состояния системы стабилизации 1-й ступени РН, управляющей угловым движением РН на этом этапе. Для описания ветра как нестационарного и коррелированного случайного процесса используется формирующий фильтр второго порядка с переменными по высоте параметрами. Результаты решения, полученные с помощью предлагаемой методики, сравниваются с рассчитанными методом Монте-Карло и методом «огибающих».

Ключевые слова: ветровые нагрузки, скоростной напор, нормальные перегрузки, система стабилизации, формирующий фильтр, метод уравнений моментов

Петров Д. С.

Рассматривается проблема разработки имитационных моделей для решения задач управления космическими аппаратами. Производится анализ существующих технологий имитационного моделирования, указываются их достоинства и недостатки. Предлагается метод моделирования, основанный на структурной декомпозиции модели на составные части: вначале согласно схеме деления до уровня элементов, тех, в свою очередь,  на модели составляющих элементы деталей и в конце  на фрагменты, которые представляют свойства детали, относящиеся к какому-либо физическому взаимодействию. Каждая часть модели описывается логическими, алгебраическими и дифференциальными расчетными уравнениями, из которых в итоге составляется система уравнений, определяющая поведение модели. Изложенный метод используется для разработки модели абстрактной двигательной
установки; приводятся параметры и уравнения фрагментов и компонентов. Показано применение известных алгоритмов для решения системы логических, алгебраических и дифференциальных уравнений модели.

Ключевые слова: имитационное моделирование, космический аппарат, управление полетом, структурная декомпозиция, язык моделирования, настраиваемая модель

Константинов М. С., Орлов A. A.

Проанализирована возможность использования последовательности двух гравитационных манёвров у Земли при перелёте к Юпитеру. Показано, что такая последовательность может обеспечить увеличение массы космического аппарата, доставляемого в окрестность Юпитера, по сравнению со схемой, в которой используется только один гравитационный маневр у Земли или тем более со схемой прямого перелета к Юпитеру, когда гравитационные маневры не используются. Даны количественные (массовые и временные) и качественные (число и расположение активных и пассивных участков траектории при оптимальной схеме перелета, характер используемых гравитационных маневров) оценки анализируемой схемы перелета. Задача оптимизации траектории гелиоцентрического перелета космического аппарата формулируется с использованием принципа максимума Понтрягина. Описаны необходимые условия оптимальности. Сформулирована четырехточечная краевая задача, к которой сводится рассматриваемая оптимизационная проблема. Проанализирована транспортная космическая система, базирующаяся на ракете-носителе «Ангара-5», химическом разгонном блоке КВТК и электроракетной двигательной установке с удельным импульсом 4650 с.

Ключевые слова: космический аппарат для исследования Юпитера, оптимизация траектории перелета, гравитационный маневр, электроракетная двигательная установка, четырехточечная краевая задача

Бондарчук П. С.

Рассмотрено построение имитационной модели резонансного рулевого электрического привода вращающейся по крену ракеты с использованием тепловой модели исполнительного двигателя. Построены модели изменяющихся во времени входных воздействий привода и нагрузок его выходного звена. Проведено имитационное моделирование рабочего цикла рулевого привода с определением степени тепловой нагрузки на исполнительный двигатель. Получены результаты моделирования, подтверждающие низкую степень использования массы исполнительного двигателя исследуемого привода. Это свидетельствует о возможности значительного повышения удельных характеристик резонансного привода.

Ключевые слова: резонансный электрический рулевой привод,рабочий цикл,имитационная модель.

Двигатели и энергетические установки летательных аппаратов

Мельникова Г. В., Шорр Б. Ф., Сальников А. В., Нигматуллин Р. З.

В статье предложен метод автоматизированной динамической оптимизации лопаток газотурбинных двигателей в составе рабочего колеса с учётом прочностных, конструктивных и газодинамических ограничений. Разработана схема параметризации поперечных сечений пера лопатки, которая позволяет минимизировать количество варьируемых параметров при оптимизации. Предложены два подхода к проведению расчетов, которые различаются точностью и временем получения оптимизированной лопатки. Приведен пример динамической оптимизации типовой рабочей лопатки турбины низкого давления.

Ключевые слова: динамическая оптимизация, лопатка, перо, собственные частоты, напряжения, резонанс

Зиненков Ю. В., Луковников А. В., Черкасов А. Н.

Описан подход к математическому моделированию силовой установки с газотурбинными двигателями для решения задачи по формированию предварительного технического облика силовой установки беспилотного летательного аппарата. Представлены результаты верификации разработанной математической модели и параметрических исследований базового варианта двухконтурного турбореактивного двигателя при помощи разработанной математической модели.

Ключевые слова: двухконтурный турбореактивный двигатель, тягово-экономические характеристики, оценка эффективности силовой установки

Ким В. П., Меркурьев Д. В., Сидоренко Е. К.

Представлены результаты экспериментального исследования потенциала плазмы, температуры электронов, плотности радиальных потоков ионов и энергии ионов в окрестности выходной плоскости модели стационарного плазменного двигателя (СПД). Эта модель с наружным диаметром ускорительного канала 85 мм работала с разрядными напряжениями (300-800) В и расходе ксенона через ускорительный канал 2,1 мг/с и 2,5 мг/с. Измерения параметров плазмы были проведены с помощью плоских электростатических зондов, расположенных в окрестности выходной плоскости двигателя вдоль различных радиальных направлений на одинаковом расстоянии от оси двигателя, соответствующем типичному месту расположения катода в СПД. Измерения энергии ионов проведены с помощью электростатического энергоанализатора, также расположенного в упомянутой окрестности выходной плоскости двигателя. Показано, что характер зависимости параметров плазмы в радиальных потоках от разрядного напряжения изменяется при увеличении расхода рабочего газа через ускорительный канал с 2,1 до 2,5 мг/с, а энергия ионов относительно слабо изменяется при изменении разрядного напряжения режима в диапазоне (300-800)В.

Ключевые слова: стационарный плазменный двигатель, режимы работы, окрестность выходной плоскости двигателя, радиальные потоки ионов, параметры плазмы, энергия ионов

Машиностроение

Потапов С. Д., Перепелица Д. Д.

Приведены результаты экспериментальных исследований скорости роста трещин усталости в условиях действия остаточных сжимающих напряжений. Предложен способ учета действия остаточных напряжений при расчетном прогнозировании скорости роста трещин усталости в ответственных деталях газотурбинных двигателей. Приведены результаты тестирования предложенного подхода.

Ключевые слова: скорость роста трещины, трещиностойкость, уравнение Пэриса, фрактография, остаточные напряжения

Материаловедение

Новиков В. Ф., Карташова А. А., Усманов Н. Т., Танеева А. В.

Жидкокристаллические сорбенты используются в газовой хроматографии для селективного разделения позиционных изомеров. В работе исследован ряд жидкокристаллических 4-алкоксикарбонилокси-4'-натроазоксибензолов. Приведены значения логарифмических и линейных индексов удерживания стандартных сорбатов для исследованных соединений. Найдены три области, в которых происходит изменение удерживания сорбатов под действием температуры.

Ключевые слова: газовая хроматография, сорбционное свойство, логарифмический индекс удерживания, жидкокристаллический сорбент, температура

Электроника, радиотехника и связь

Важенин Н. А.

Для систем космической связи с модуляцией ФМ-2 с использованием имитационных моделей анализируется эффективность работы квадратурного компенсатора импульсных помех. Проводится сравнение эффективности квадратурного компенсатора импульсных помех с компенсатором типа «широкая полоса  ограничитель  узкая полоса» (ШОУ). Показано, что в ряде случаев квадратурный компенсатор импульсных помех обеспечивает выигрыш по сравнению с ШОУ.

Ключевые слова: космическая связь, импульсные помехи, помехоустойчивость, компенсация импульсных помех

Дамарацкий И. А.

Статья посвящена вопросу точности вычислений CST I-Solver и CST А-Solver эффективной поверхности рассеяния объектов, имеющих типовую геометрическую форму. Для оценки точности CST сравнивались диаграммы эффективной поверхности рассеяния  расчетные и экспериментальные  цилиндра, уголкового отражателя.Процедура оценки точности была формализована с помощью среднеквадратичной ошибки, средней относительной ошибки и улучшенного характеристического коэффициента  ранжированного характеристического коэффициента. В итоге оценка точности CST была получена, и были даны рекомендации по использованию
CST I-Solver и CST А-Solver.

Ключевые слова: эффективная поверхность рассеяния, характеристический коэффициент, среднеквадратичная ошибка, точность

Малахов Р. Ю.

Рассмотрен мировой технический уровень и тенденции развития технологии СВЧ-транзисторов и монолитных интегральных схем усилителей мощности на их основе, предназначенных для использования в приёмопередающих модулях цифровых антенных решеток (ЦАР) бортовых радиоэлектронных систем. Описаны преимущества применения усилителей мощности на гетероструктурных GaN-транзисторах.

Ключевые слова: GaN-усилитель мощности, цифровая антенная решетка, цифровое диаграммообразование

Бухалёв В. А., Болдинов В. А., Прядкин С. П.

Рассматривается задача распознавания и оценивания сигнала, образованного прохождением случайного процесса независимых испытаний Бернулли через нелинейный низкочастотный фильтр. Истинный сигнал наблюдается попеременно с ложным сигналом, близким по характеристикам к истинному. Система наблюдения состоит из индикатора помеховых ситуаций и измерителя принимаемых сигналов. Построен алгоритм обработки информации, основанный на методах теории систем со случайной скачкообразной структурой, байесовском подходе и двухмоментной параметрической аппроксимации с помощью вероятностных бета-распределений. Приводится пример математического моделирования и иллюстрация работы алгоритма.

Ключевые слова: системы со случайной скачкообразной структурой, распознавание и оценивание марковского процесса, скачкообразная помеха, байесовская обработка информации, двухмоментная параметрическая аппроксимация, бета-распределение

Алексеев В. А., Кудрявцева Н. С., Титова А. С.

Рассматривается расчетно-экспериментальный подход к выбору параметров термокамеры (ТК) для тепловых испытаний цифрового радиолокационного модуля (ЦРМ) активной фазированной антенной решетки, устанавливаемой на негерметичном искусственном спутнике Земли. Это позволяет заменить дорогие отработочные испытания модуля ЦРМ в тепловакуумной камере (ТВК) на существенно более дешевые испытания в термокамере. Предложенный подход состоит из трех теоретико-экспериментальных этапов. На первом этапе проводятся тепловые испытания модуля ЦРМ в ТВК, наиболее точно воспроизводящие условия эксплуатации негерметичного спутника Земли. На втором этапе осуществляется математическое моделирование тепловых режимов модуля ЦРМ в ТК. На третьем этапе разрабатывается алгоритм и выбираются параметры ТК, обеспечивающие тепловые режимы модуля ЦРМ, адекватные полученным в ТВК. В качестве критерия адекватности тепловых воздействий в ТК тепловым воздействиям в ТВК выбран критерий минимизации среднеквадратичной невязки полей температур модуля ЦРМ в ТВК и ТК при заданных в техническом задании характерных циклограммах тепловыделений блоков приборов модуля на рассматриваемых временных диапазонах. Проведенные исследования показывают, что термокамера с  выбранными параметрами пригодна для проведения комплекса отработочных испытаний модуля ЦРМ для проверки температурного режима составных частей активной фазированной антенной решетки негерметичного спутника Земли. Предложенный подход открывает возможности проведения отработочных испытаний бортового радиоэлектронного оборудования различного типа, предназначенного для работы в негерметичных модулях космических аппаратов, в термокамере вместо дорогой термовакуумной камеры.

Ключевые слова: тепловые испытания, антенная решетка, цифровой радиолокационный модуль, термокамера, негерметичный спутник

Системы управления и навигации

Козлов А. В., Шаронов А. В.

Рассматривается задача идентификации фазовой неоднозначности при определении ориентации по фазовым спутниковым навигационным измерениям GPS/ГЛОНАСС. Для априорной оценки точности оценки фазовой неоднозначности вводятся интегральные характеристики движения созвездия видимых навигационных спутников  геометрические факторы.

Ключевые слова: спутниковая навигация, фазовые измерения, фазовые неоднозначности, геометрические факторы

Прикладная математика, механика, физика

Гидаспов В. Ю., Москаленко О. А., Пирумов У. Г.

Приводятся результаты численных исследований воспламенения и детонации газокапельной керосино-воздушной горючей смеси. Разработана упрощенная физико-математическая модель процесса. Капли керосина считаются однокомпонентными, учитываются процессы газификации керосина и химические превращения в газовой фазе. Расчетным путем определены структура и минимальная скорость распространения стационарной детонационной волны и максимальная скорость потока при стационарном горении. Процессы, протекающие в газовой фазе, рассматривались в трех постановках: «равновесной»,   «неравновесной-обратимой» и «неравновесной-необратимой». Показано, что использование традиционной «неравновесной-необратимой» модели может приводить к неточным оценкам тепловыделения при горении. Разработанные физико-математическая модель и вычислительные алгоритмы могут быть использованы при создании методик моделирования горения и детонации керосиновоздушной смеси в многомерной постановке

Ключевые слова: численное моделирование, горение и детонация керосино-воздушной горючей смеси, химические превращения и фазовые переходы

Экономика и менеджмент

Гутенев А. В., Панченко И. Н.

Рассматривается современное состояние мирового рынка реактивных региональных самолетов с точки зрения регионального анализа клиентской базы основных игроков  «Embraer» и «Bombardier», а также перспективы отечественной конкурирующей продукции  самолета SSJ-100. Авторы находят существенные различия в структуре эксплуатантов воздушных судов данного класса, исходя из которых делают выводы об отсутствии прямой конкуренции самолетов SSJ-100 и CRJ 900/1000 и, как следствие, приходят к выводу о возможности иного ценового позиционирования самолета SSJ-100 как к самолетам CRJ 900/1000, так и ERJ 190/195.

Ключевые слова: рынок реактивных региональных самолетов, клиентская база реактивных региональных самолетов

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2017