2016. Т. 23. № 3

Авиационная и ракетно-космическая техника

Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов

Романова Т. Н., Пащенко О. Б., Гаврилова Н. Ю., Щетинин Г. А.

Работа посвящена разработке метода многодисциплинарной оптимизации динамического объекта – горизонтального оперения маневренного самолёта. Эффективность оперения может быть оценена по величине создаваемого горизонтальным оперением момента (МГО) относительно соответствующей оси самолета. Исследованы различные подходы к оптимизации МГО для сверхзвуковых самолетов. Проанализированы результаты использования существующих методов оптимизации в рамках поставленной задачи. Разработан и предложен новый метод оптимизации. Показана его эффективность при различных входных параметрах. Результатом его применения являются оптимальные геометрические параметры горизонтального оперения, автоматически формируемые в среде «Моделирование» CAD системы Siemens NX 7.5.

Ключевые слова: многокритериальная оптимизация, принцип Парето, критерий Гурвица, ограничительная функция, горизонтальное оперение самолёта, момент горизонтального оперения

Кручинин М. М., Артамонов Б. Л.

Рассматриваются результаты расчета моментов относительно осевого шарнира втулки несущего винт от действия инерционных и аэродинамических сил, возникающих на лопастях. Показано, что математическая модель абсолютно жесткой лопасти в сочетании с дисковой вихревой моделью винта позволяет с достаточной степенью точности оценить уровень нагрузок в системе управления на различных режимах полета вертолета.

Ключевые слова: вертолёт, лопасть несущего винта, система управления, шарнирные моменты, нагрузки на поводке, математическое моделирование

Бибиков С. Ю., Каткова Е. А.

Изложена методика и приведены рекомендации по построению каналов воздухозаборников сложной формы. Эти рекомендации выработаны с учетом широкого спектра требований и предлагают последовательность действий при интеграции воздушных каналов в компоновку самолета. Работа состоит из двух частей: теоретической и практической. В теоретической части описываются принципы построения геометрии и граничные условия, влияющие на нее. Практическая часть включает рекомендации по построению математической модели поверхности канала в среде геометрического моделирования (СГМ) «Unigraphics».

Ключевые слова: трехмерное моделирование, моделирование воздухозаборника, воздушный канал сложной формы, интеграция воздухозаборника в компоновку самолета, диффузор Герлаха, динамическое изменение формы, построение системы торможения воздухозаборника

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

Анисимов В. М., Орлов М. Ю., Зубрилин И. А.

Разработана методика расчёта теплонапряжённого состояния стенки жаровой трубы (ЖТ) камеры сгорания (КС) газотурбинного двигателя (ГТД) наземного применения с помощью программного пакета ANSYS Fluent. Исследовано влияние теплозащитного покрытия (ТЗП) на тепловое состояние стенок жаровой трубы. Выполнена доводка системы конвективно-плёночного охлаждения стенок жаровой трубы за счёт перераспределения площадей отверстий охлаждения между её поясами при сохранении суммарного расхода воздуха, идущего на охлаждение стенок жаровой трубы. Определены напряжения и деформации, возникающие вследствие прогрева стенок жаровой трубы. Созданная методика определения теплового и напряжённо-деформированного состояния стенок жаровой трубы может быть применена в расчётах камер сгорания, выполненных с использованием различных материалов жаровых труб и теплозащитного покрытия. Она позволяет выявить расчётным путём наиболее опасные с точки зрения прогара места и разработать мероприятия по их ликвидации на стадии проектирования изделия.

Ключевые слова: жаровая труба, теплозащитное покрытие, система охлаждения, тепловое состояние, напряжение и деформации, компьютерное моделирование, сопряжённая геометрическая модель

Звонарев С. Л., Клягин С. В., Потапов А. Ю.

Рассматриваются вопросы, связанные с возбуждением вибрации в межроторном подшипнике авиационного газотурбинного двигателя при медленном вращении ротора – при ручной прокрутке и на режиме выбега роторов.

Ключевые слова: вибрационная диагностика, межроторный подшипник газотурбинного двигателя, спектральный анализ вибрации, нелинейные колебания

Ланский А. М., Лукачев С. В., Коломзаров О. В.

Представлен анализ изменения конструктивно-геометрических размеров и интегральных параметров камер сгорания газотурбинных двигателей (ГТД) при уменьшении их размеров. Особое внимание уделено наименее изученной области – малоразмерным ГТД, где происходит их существенное изменение. Получен комплекс корреляционно-регрессионных зависимостей, позволяющий на этапе эскизного проектирования более обоснованно оценивать параметры камер сгорания.

Ключевые слова: малоразмерный ГТД, камера сгорания, конструктивно-геометрические размеры, интегральные параметры, корреляционно-регрессионные зависимости, эскизное проектирование

Финогенов С. Л., Коломенцев А. И.

Приведены результаты проектно-баллистического исследования характеристик солнечного теплового ракетного двигателя (СТРкД) с различными типами системы «концентратор — приемник» (КП) в задаче выведения полезных грузов на геостационарную орбиту при ограничении на время полета. Определена баллистическая эффективность использования СТРкД в составе разгонного блока при различной продолжительности выведения, выявлен целесообразный временной интервал межорбитального маневра. Показано, что меньшему времени выведения соответствуют менее жесткие требования к системе КП и условиям ориентации на Солнце. Определены оптимальные по критерию максимума массы полезной нагрузки значения определяющих параметров СТРкД при ограничении на время полета от 20 до 60 суток, приведены рекомендации по их выбору с учетом технологических ограничений.

Ключевые слова: солнечный тепловой ракетный двигатель, время полета КА, геостационарная орбита , баллистическая эффективность

Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов

Чуркин В. М.

Рассматривается движение в вертикальной плоскости парашютной системы (ПС) с шарнирно подвешенным грузом. При записи уравнений движения ПС представляется механической системой, составленной из двух связанных идеальным шарниром (коушем) твердых тел парашюта и груза. Записываются упрощенные нелинейные уравнения возмущенного движения системы, в которых учитываются нелинейные зависимости нормальных составляющих аэродинамических сил купола парашюта и груза от их углов атаки. Методом гармонической линеаризации находятся выражения, определяющие границы областей устойчивости и основные параметры колебательных режимов, возникающих при движении системы. Приводится численный пример, поясняющий применение предлагаемой методики.

Ключевые слова: парашютная система, шарнирно подвешенный груз, аэродинамика груза, нелинейный анализ, гармоническая линеаризация, свободные колебания, устойчивость

Татаренко Д. С., Шутов П. В., Ефанов В. В., Роговенко О. Н.

Рассматриваются вопросы баллистического обеспечения метания неуправляемых осесимметричных объектов, и анализируются существующие подходы к расчету их траектории при запуске с летательного аппарата (ЛА). Основным параметром, характеризующим движение неуправляемых объектов относительно центра масс, является угол нутации δ , начальное значение которого может достигать критических значений (порядка δ0 = 30° ) и зависит от сочетания условий его вылета, таких, как угол бросания λ0, скорость отделения, возмущения окружающей среды, вибрация пусковой установки и т.п. Для повышения точности решения задачи прицеливания на борту ЛА предлагается использовать полную баллистическую модель движения неуправляемого объекта, начальные условия для решения которой могут быть получены по предлагаемому способу определения баллистических характеристик неуправляемых объектов. Данный способ может быть реализован при условии наличия испытательного комплекса, состав и структура которого представлены в работе.

Ключевые слова: способ определения баллистических характеристик, информационно-вычислительная система, начальные условия, центр масс

Костюков В. М., Чинь В. Т., Нгуен Н. М.

В [1] изложен антропоцентрический подход к формированию траектории автоматической посадки, максимально приближенной к траектории посадки самолета в ручном режиме, которая допускает максимально возможные ошибки летчика в управлении на траектории при выдерживании допусков на вектор состояния самолета в точке касания взлетно-посадочной полосы (ВПП).

В предлагаемой работе рассмотрены алгоритмы, необходимые для нахождения желаемой траектории автоматической посадки, составленные по анализу прогноза деятельности летчика по отклонению рулей высоты, направления и элеронов в зависимости от текущего участка траектории, а также оценки состояния летчика и спрогнозированных доступных законов в управлении тягой двигателя в случае перехода на ручной режим.

Ключевые слова: желаемая траектория посадки самолета, зона допустимых начальных высот выравнивания, оптимальная высота выравнивания, антропоцентрический принцип, модель формирования управляющих воздействий летчика на органы управления, критерий оптимального управляющего воздействия

Николаев А. В., Пашко А. Д.

Исследуется алгоритм работы системы защиты летательного аппарата от воздействия управляемых авиационных ракет с использованием активных элементов защиты. Алгоритм позволяет спрогнозировать параметры движения активного элемента защиты и траекторию управляемой авиационной ракеты. Рассматривается подход, при котором повышается защищенность обороняемого летательного аппарата, благодаря нейтрализации управляемой ракеты активными элементами защиты.

Ключевые слова: система защиты летательного аппарата, управляемая авиационная ракета, активный элемент защиты

Максимов Н. А., Склеймин Ю. Б., Шаронов А. В.

Описывается программный комплекс выбора маршрута следования колонны колесных транспортных средств повышенной проходимости при перебазировании беспилотной авиационной группы от пункта дислокации в зону ее действия. К основным достоинствам такого комплекса относится возможность его использования для решения задачи планирования маршрута передвижения не только по общедоступной дорожной сети, но и по проселочным дорогам и бездорожью; кроме того простой интерфейс делает комплекс доступным для работы операторов с любым уровнем подготовки в области информационных технологий.

Ключевые слова: беспилотный авиационный комплекс, передислокация, выбор маршрута передвижения, программный комплекс, путь на графе, геоинформационная система

Николаев Е. И., Пантюхин К. Н.

Приведены результаты исследования динамической неустойчивости вертолёта при раскрутке несущего винта на земле («земного» резонанса) с учётом упругости лопастей несущего винта вертолёта с упругой втулкой (вертолёт АНСАТ ПАО «Казанский вертолётный завод»). Результаты исследования являются новыми по сравнению с результатами, полученными традиционным методом решения задачи, при котором исследуется отдельно каждая степень свободы вертолёта. Для решения задачи «земного» резонанса в предлагаемой постановке выведены дифференциальные уравнения движения вертолёта с учётом шести степеней свободы корпуса и трех степеней свободы лопастей на упругой втулке. Для полученной системы дифференциальных уравнений построена система характеристических алгебраических уравнений, по характеру корней которых определяются зоны неустойчивости движений лопастей и вертолёта в зависимости от угловой скорости вращения несущего винта. Проведён сравнительный анализ положения зон неустойчивости, полученных для винта с жёсткими и упругими лопастями. Представлено сравнение с результатами расчётов по классической схеме Колемана.

Ключевые слова: земной резонанс, лопасть, собственные частоты и формы колебаний

Верещиков Д. В., Кузнецов А. Д.

Рассмотрены вопросы автоматизации управления военно-транспортным самолётом в условиях десантирования моногрузов на основе применения современных адаптивных алгоритмов.

Ключевые слова: военно-транспортный самолёт, десантирование моногрузов, управляемость, система управления полётом самолёта, автоматизация

Гельвиг М. Ю.

Разработан метод автоматизированного построения и сравнительного анализа зон обзора внекабинного пространства пилотом летательного аппарата (ЛА) с возможностью оптимального выбора положения главной визирной точки C с использованием 3D CAD-систем, в частности NX8.5. Разработанный метод позволяет в интерактивном режиме проводить оптимизацию компоновочных решений кабины экипажа при проектировании ЛА и обеспечить максимальное соответствие фактической зоны обзора внекабинного пространства нормативным требованиям. Этот метод также может быть применен и в других отраслях, где существует задача определения и оптимизации обзора, например в автомобильной промышленности. Особо подчёркивается решение поставленной задачи средствами базовой 3D CAD-системы исключительно графическим путём без привлечения дополнительного программного обеспечения, что делает этот метод простым и удобным в работе.

Ключевые слова: диаграмма обзора, главная визирная точка, графический метод построения, 3D CAD-система

Машиностроение и машиноведение

Технологии и машины обработки давлением

Ковалевич М. В., Гончаров А. В., Гуков Р. Ю.

Рассмотрено понятие разнотолщинности применительно к деталям цилиндрической формы из титановых и алюминиевых сплавов при пневмоформовке. Определена зависимость утонения деталей цилиндрической формы от относительной высоты и радиуса. Даны рекомендации для определения оптимальных параметров. Результаты работы применимы при проектировании панелей с ячеистыми заполнителями в авиационной и ракетной промышленности.

Ключевые слова: листовая штамповка, пневмотермическая формовка, утонение

Электротехника

Электротехнические комплексы и системы

Резников С. Б., Сыроежкин Е. В., Харченко И. А.

Рассмотрены структуры комбинированных систем электроснабжения переменно-постоянного тока на базе обратимых электромашинных (стартер-генераторных и двигатель-компенсаторных) и статических (выпрямительно-инверторных и разночастотных) преобразователей, удовлетворяющих основным критериям, предъявляемым к электротехническому оборудованию перспективных полностью электрифицированных самолетов. Предлагаемые высокоэффективные схемотехнические решения для каналов питания и преобразователей защищены приоритетом Российской Федерации.

Ключевые слова: комбинированная система электроснабжения, обратимый электромашинный преобразователь, обратимый статический преобразователь, вращающийся управляемый выпрямитель, магнитоэлектрическая машина, трёхфазный обратимый выпрямительно-инверторный преобразователь, обратимый трансформаторный импульсный конвертор

Ле Д. Т., Аверин С. В.

В преобразователях систем авиационного электропривода актуальным направлением является применение векторной широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Для формирования в обмотках двигателя напряжения с помощью микропроцессорной системы управления необходимо связать аналитическим выражением управляющие воздействия с последовательностью коммутации силовых ключей. При этом необходимо учитывать, что реально включение и выключение силовых полупроводниковых приборов не происходит мгновенно, и это может вызвать появление сквозных токов. Оптимальное аналитическое выражение получено на основе карт КарноВейча. Полученные аналитические выражения формирования алгоритмов коммутации с использованием дополнительных векторов позволили исключить сквозные токи, уменьшить амплитуды колебания скорости вращения и момента асинхронного двигателя и повысить быстродействие привода.

Ключевые слова: ШИМ, электропривод, асинхронный двигатель, векторное управление, карта Карно, трехфазный инвертор

Щетинин В. Е.

Представлены результаты моделирования многоячеечного инвертора с четным и нечетным числом силовых ячеек с регулированием посредством широтно-импульсного модулирования (ШИМ) выходного напряжения. Проведен сравнительный анализ результатов. Для формирования выходного напряжения многоячейкового инвертора предложен алгоритм переключения силовых транзисторов ячеек. Такой алгоритм позволяет сформировать на выходе силовой ячейки напряжение, аппроксимирующее синусоидальное, и обеспечить при этом равномерную загрузку всех ячеек инвертора. Показана работоспособность предлагаемого алгоритма для различного числа ячеек. Приведено имитационное компьютерное моделирование инвертора при различных параметрах регулирования напряжения и результаты спектрального анализа выходного напряжения инвертора для четного и нечетного числа ячеек.

Ключевые слова: источник вторичного электропитания, инвертор, ШИМ, спектральный анализ напряжения

Металлургия и материаловедение

Литейное производство

Шляпцева А. Д., Петров И. А., Ряховский А. П., Моисеев В. С.

Показано, что обработка сплава АК12 углеродосодержащим газом фреоном-12 позволяет эффективно воздействовать на структуру эвтектического силумина и повышает его механические свойства. Наибольший эффект модифицирования достигается при совместной обработке расплава газом и солевой композицией, оказывающей комплексное модифицирующее воздействие на сплав. В состав солевой композиции входят поверхностно-активные вещества и вещества, образующие дополнительные центры кристаллизации. Модифицирующий эффект усиливается за счет образования в расплаве дисперсных частиц карбидов.

Ключевые слова: модифицирование силуминов фреоном, влияние фреона на структуру и механические свойства алюминиевых сплавов

Материаловедение

Дидык П. И., Голиков Е. А., Жуков А. А.

Методами электронной микроскопии и профилометрии исследована структура пленок сплава алюминий-кремний (99% Al и 1% Si), полученных физическим магнетронным распылением. Исследованы и получены величины среднего размера зерна плёнок сплава алюминий-кремний при варьируемых мощности распыления, продолжительности распыления и толщине металлизации.

Ключевые слова: структуры пленок сплава алюминий-кремний, размер зерна при варьируемых режимах напыления

Экономические науки

Скрипко Л. Е., Юркина Е. С.

Освещаются вопросы сертификации систем качественного менеджмента предприятий-поставщиков аэрокосмической отрасли на национальном и международном уровнях. Рассмотрены особенности, преимущества и недостатки процедур сертификации систем менеджмента качества (СМК), проводимых национальными и международными органами по сертификации. Сделан акцент на специфике схемы международной сертификации поставщиков аэрокосмической продукции. Предложены методы повышения эффективности функционирования российских органов по сертификации, а также механизмы повышения уровня доверия к выдаваемым национальным сертификатам.

Ключевые слова: аэрокосмическая промышленность, сертификация, система менеджмента качества, AS 9100, ГОСТ РВ 0015-002, IAF, ICOP

Новиков С. В.

Представлены возможности повышения конкурентоспособности российских корпораций за счет улучшения показателей стратегического плана данных предприятий. Определены организационно-методологические принципы построения оптимальной системы организации и управления производством. Разработана модель оптимальной системы показателей успешности реализации целей и задач стратегии современного высокотехнологического предприятия.

Ключевые слова: стратегическое планирование, стратегия предприятия, организация производства, оптимизация показателей плана, экономико-математическая модель

Проценко Е. В., Александрова А. В.

Дается обоснование применения портфельного подхода к управлению рисками инновационных проектов предприятий авиационного машиностроения. Понятие риск-портфель инновационных проектов раскрывается как совокупный риск набора инновационных проектов, величина которого не превышает уровень риск-аппетита, принимаемого компанией. Выделяются категории риска инновационных проектов, реализуемых научно-производственным предприятием авиационного машиностроения. Предлагается методика оценки риск-портфеля предприятия авиационного машиностроения.

Ключевые слова: оценка риска инновационных проектов, риск-портфель, риск-менеджмент, фактор риска

Чайка Н. К.

Обосновывается возможность и актуальность создания технопарков на базе промышленных предприятий. Предложены критерии, позволяющие выявлять промышленные предприятия как территории с потенциалом для создания технопарков. Обозначена цель создания технопарков на базе промышленных предприятий; предложена организационно-функциональная структура технопарка, учитывающая специализацию, характер и объем выполняемых функций и др. Разработана финансовая система технопарка. Определены наиболее важные критерии для функционирования технопарков, в концепции предложены также целевые показатели для оценки их деятельности.

Ключевые слова: технопарк, финансовая система технопарка, целевые показатели для оценки деятельности технопарка

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2017