2016. Т. 23. № 4

Авиационная и ракетно-космическая техника

Аэродинамика и процессы теплообмена летательных аппаратов

Тютюнников Н. П., Шклярчук Ф. Н.

Исследуется возможность управления аэродинамическими характеристиками упругого крыла большого удлинения с помощью поворотных законцовок. Рассматривается вариант поворота законцовок в плоскости крыла. Связанная задача аэроупругости решается на основе математической модели, построенной с использованием метода дискретных вихрей для расчета аэродинамических нагрузок на деформируемое крыло и метода отсеков для расчета деформаций упругого урыла на основе теории изгиба, поперечного сдвига и кручения тонкостенных слабоконических балок.

На примере прямоугольного в плане крыла с законцовками показано, что поворачивающиеся в плоскости крыла законцовки создают концевые крутящие моменты и в случае крыла большого удлинения – значительные углы закручивания и, как следствие, значительные изменения аэродинамических нагрузок и аэродинамических характеристик крыла.

Ключевые слова: управление, крыло большого удлинения, поворотные законцовки, аэродинамические характеристики, аэроупругость, метод дискретных вихрей, метод отсеков

Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов

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

Эффективность горизонтального оперения маневренного самолета может быть оценена по величине создаваемого момента (МГО), который это оперение может создать относительно соответствующей оси самолета. В работе исследованы различные подходы к оптимизации МГО для маневренных самолетов. Разработан новый метод многодисциплинарной оптимизации, позволяющий получать оптимальные значения геометрических параметров горизонтального оперения самолета по пяти критериям. На основе предложенного метода разработан программный модуль, который позволяет рассчитывать оптимальные геометрические параметры горизонтального оперения самолета в автоматическом режиме в созданной автоматизированной адаптивной параметрической системе в среде приложения «Моделирование» CAD-системы NX 7.5. Проведенные тестовые расчеты показали эффективность разработанного метода при различных входных параметрах.

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

Кочетков Ю. М., Боровик И. Н., Подымова О. А., Мавров В. А., Ишаев Р. О.

Представлены результаты исследований газодинамических процессов в вихревых трубах Ранка–Хилша. Экспериментальным путем определены численные значения, которые позволяют найти оптимальные характеристики труб Ранка–Хилша. Получено несколько фундаментальных эффектов. Предложены новые дифференциальные уравнения для расчетов параметров в этих трубах. Показано направление, в котором стоит продолжить расчетно-экспериментальные исследования в части поиска оптимальных конструктивных решений при проектировании устройств, использующих эффект Ранка–Хилша.

Ключевые слова: SolidWorks, пневмогидравлическая схема, эффект стратификации, труба Ранка - Хилша, энтальпийный дефект

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

Мошков П. А., Самохин В. Ф.

Предложена полуэмпирическая модель для оценки уровней шума, создаваемого авиационными поршневыми силовыми установками в дальнем звуковом поле, учитывающая основные источники шума. Акустическое поле рассматривается как суперпозиция полей, формируемых излучениями от воздушного винта и поршневого двигателя. Для расчетной оценки уровней тонального шума воздушного винта предлагается использовать полуэмпирический метод, разработанный авторами ранее. Для определения уровней вихревого шума винта, предположительно являющегося доминирующим в широкополосном шуме тянущих воздушных винтов, предлагается использовать одну из аналитических моделей шума задней кромки. Для расчета акустических характеристик поршневого двигателя предлагается эмпирическая модель шума. Показано хорошее согласование расчетных и экспериментальных данных по шуму силовых установок с тянущими воздушными винтами. Экспериментальные данные о шуме силовых установок были получены при проведении акустических испытаний легкомоторных самолетов типа Ан-2, Як-18Т, МАИ-223М и F30 в статических условиях на авиабазе Московского авиационного института. Сформулированы направления дальнейших исследований для совершенствования данной методики и расширения области ее применения.

Ключевые слова: воздушный винт, шум воздушного винта, шум поршневого двигателя, шум силовой установки, аэроакустика, шум самолета, шум беспилотного летательного аппарата

Воробьева С. С., Воробьев А. Г.

Проведен анализ теплового состояния камеры сгорания (КС) жидкостного ракетного двигателя малой тяги (ЖРДМТ), работающего на компонентах топлива азотный тетроксид и несимметричный диметилгидразин (АТ и НДМГ), с учётом тепловой защиты стенок камеры сгорания методом завесного охлаждения окислителем и горючим. В процессе анализа рассмотрены три режима работы двигателя: установившийся непрерывный режим со стационарным и нестационарным тепловым полем, установившийся импульсный режим. Обоснован выбор горючего для защиты стенок от воздействия продуктов сгорания (ПС).

Ключевые слова: ЖРДМТ, тепловое состояние камеры сгорания, завесное охлаждение стенки камеры сгорания, импульсный режим работы ЖРДМТ, нестационарный тепловой режим ЖРДМТ, стационарный тепловой режим ЖРДМТ

Каменский С. С.

Предложены метод и алгоритм регулирования двухкомпонентного жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), адекватные в широком диапазоне режимов работы и условий на входе в двигатель. Функциональные связи параметров, определяющих предложенный алгоритм регулирования такого ЖРД, обоснованы анализом структуры его математической модели. Результаты подтверждены представительной выборкой экспериментальных данных, полученных при огневых испытаниях.

Ключевые слова: ЖРД, алгоритм регулирования, расчетно-экспериментальная модель, математическое моделирование, аппроксимация расчетных данных

Краев В. М.

Проводится анализ теоретических и экспериментальных исследований нестационарных турбулентных течений и полученных моделей для практических расчетов. Показана важность таких исследований для практического использования при расчетах узлов двигателей летательных аппаратов, условия работы которых являются существенно нестационарными. В нестационарных условиях происходит изменение турбулентной структуры течения, что приводит к существенным изменениям коэффициентов теплоотдачи и гидравлического сопротивления и, следовательно, к невозможности применения стационарных методик расчетов. Сформулированы основные требования для инженерного расчета нестационарных процессов в двигательных установках.

Ключевые слова: структура турбулентных течений, гидродинамическая нестационарность, неизотермические условия, теплообмен в нестационарных условиях, модели расчета нестационарных течений

Колодяжный Д. Ю., Нагорный В. С., Смирновский А. А.

Представлен обзор источников, содержащих сведения о влиянии электрического заряда капель топлива на поверхностное натяжение капель. Впервые получена безразмерная формула зависимости поверхностного натяжения капли топлива от электрического заряда, хорошо отображающая результаты экспериментов.

Ключевые слова: электрический заряд, капля топлива, поверхностное натяжение, форсунка

Иванов А. В.

В целях оптимизации процесса расчета нелинейной поэлементной математической модели турбовинтового двигателя при испытаниях воздушных винтов и систем автоматического управления на стенде полунатурного моделирования предложен подход нахождения совместной точки работы компрессоров и турбин с применением генетического алгоритма. Проведено исследование эффективности генетического алгоритма при решении указанной задачи, определена целесообразность его применения.

Ключевые слова: генетический алгоритм, моделирование турбовинтового двигателя, стенд полунатурного моделирования

Силуянова М. В., Челебян О. Г.

Приведены результаты экспериментального исследования спроектированного фронтового устройства с пневматическим распыливанием жидкого топлива применительно к малоэмиссионной камере сгорания. Описывается метод подготовки равномерной смеси жидкого топлива с воздухом во фронтовом устройстве с мелкодисперсным факелом распыла в условиях закрученного течения. Проведены автономные испытания разработанного фронтового устройства, в ходе которых бесконтактным методом были исследованы основные характеристики формируемого за горелкой топливовоздушного факела распыливания в условиях открытого пространства. По результатам холодных испытаний средний заутеровский диаметр капель топлива на режиме малого газа составляет 23 мкм, и формируется широкая и интенсивная зона обратных токов на оси устройства. Для опробования разработанного устройства и метода подготовки в нем топливовоздушной смеси были проведены огневые испытания в модельном трехгорелочном отсеке камеры сгорания при повышенном давлении среды. По результатам проведенных испытаний получены точки запуска и срыва пламени в земных условиях и подтверждена работоспособность технологии обедненного горения топливовоздушной смеси.

Ключевые слова: фронтовой модуль, пневматический метод, распылитель, топливовоздушная смесь, дробление, факел распыла

Контроль и испытание летательных аппаратов и их систем

Афанасьев В. А., Тушавина О. В.

Предложена методика стендовых климатических испытаний теплозащитных материалов (ТЗМ) многоразового использования. Рассмотрены испытания воздействия положительных и отрицательных температур. Приведены методики испытаний ТЗМ на влагоустойчивость и воздействие атмосферных осадков. Даны рекомендации для проведения испытаний ТЗМ на сезонную и суточную цикличность. Представлены разработанные и созданные экспериментальные средства, позволяющие проводить климатические испытания теплозащитных материалов многоразового использования.

Ключевые слова: теплозащитный материал многоразового использования, методика климатических испытаний, экспериментальные средства для многофакторных испытаний

Захаров И. В., Трубников А. А., Решетников Д. А.

Рассматриваются технический облик и методическое обеспечение программно-аппаратного комплекса для проведения оперативной оценки технического состояния управляемой авиационной ракеты класса «воздух-воздух» малой дальности в условиях эксплуатирующей организации с применением метода функционального контроля.

Ключевые слова: программно-аппаратный комплекс, метод функционального контроля, стенд гармонических колебаний, система наведения, система управления ракеты, датчики линейного ускорения, датчики углового ускорения

Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов

Соколов Н. Л.

При решении ряда практически важных задач проектирования космических миссий представляется эффективным использование аналитических методов расчета траекторий движения космических аппаратов. В статье описывается аналитический метод расчета параметров движения космических аппаратов в атмосфере. После преобразования исходной системы дифференциальных уравнений получены конечные расчетные зависимости. Проведен анализ вычислительных погрешностей расчета параметров движения. Показано, что при полном качественном совпадении полученных данных и результатов численного интегрирования дифференциальных уравнений погрешности вычислений не превышают 2-3%.

Ключевые слова: уравнения движения космического аппарата, аналитический метод расчета траекторий спускаемого аппарата, рекуррентные соотношения для вычисления координат аэродинамического участка полета, вычислительные погрешности применения аналитического метода

Татаренко Д. С., Ефанов В. В., Лобанов К. Н.

Актуальность данной работы обусловлена необходимостью повышения точности применения неуправляемых объектов (НО) с летательного аппарата (ЛА) для решения таких задач, как тушение лесных пожаров, десантирование крупногабаритных грузов и т.д. Современные прицельные системы не в полной мере обеспечивают эффективность применения НО, так как бортовой баллистический алгоритм (ББА) строится на формулах, аппроксимирующих готовые решения баллистической задачи. Для повышения точности ББА предлагается использовать полную баллистическую модель движения НО, начальные условия для которой могут быть получены в результате вторичной обработки радиолокационного сигнала. Основным параметром, характеризующим движение НО относительно центра масс, является угол нутации , который зависит от сочетания условий вылета, таких, как угол бросания , скорость отделения, возмущения окружающей среды, вибрация пусковой установки и износ пускового устройства.

Ключевые слова: алгоритм определения параметров движения, бортовой баллистический алгоритм, начальные условия, радиолокационный сигнал, преобразование Фурье

Машиностроение и машиноведение

Теория механизмов и машин

Моисеев К. А., Панов Ю. Н., Моисеев К. К.

Для оценки перегрузок в сечениях длинномерного спецгруза, прикреплённого к звеньям двухзвенного тягача упругими связями, когда тягач движется по грунту с периодическими неровностями, представлены математические модели взаимосвязанной системы «двухзвенный тягач — длинномерный спецгруз». Они составлены в предположении об абсолютной жёсткости сцепного устройства, когда самоходная пусковая установка представляет собой единое абсолютно жёсткое тело, что практически исключает вероятность появления резонансных скоростных режимов при наборе скорости и при движении с максимальной скоростью. Система дифференциальных уравнений, описывающая динамическое поведение двухзвенного тягача с длинномерным спецгрузом, обоснованно разбивается на три более простые системы дифференциальных уравнений, которые решаются оригинальным аналитическим методом комбинационным — методом, позволяющим получить результаты решения в удобной для анализа форме, аналогичной общепринятой форме для системы с одной степенью свободы.

Ключевые слова: расчётная схема перспективной самоходной пусковой установки ракетного комплекса, математическая модель, система дифференциальных уравнений, плавность хода, периодические неровности грунта, сцепное устройство, упругая подвеска, однородная балка

Электротехника

Электротехнические комплексы и системы

Кириллов В. Ю., Томилин М. М.

Приведены пространственные диаграммы распределения компонент напряжённости магнитного поля, создаваемого токами в цепях электропитания рулевого электромеханического привода самолёта. Построена диаграмма наведённого магнитным полем напряжения в двухпроводной линии связи, позволяющая определять безопасные расстояния от цепей электропитания, при которых не происходит искажения информационных и управляющих сигналов в линиях связи самолёта.

Ключевые слова: самолёт, электромеханический привод, электромагнитная помеха

Кузнецов П. А., Степанов О. А.

Проведен анализ аварийных режимов электрической сети, составлен алгоритм протекания веерного отключения. Представлена модульная двухуровневая модель защиты потребителей электрической энергии от аварийных режимов работы: веерных отключений, просадок напряжения, наличия большого количества реактивной мощности в сети. Представлены графики напряжений сети после внедрения первой части системы. Показана структура и алгоритм работы контроллера защиты от веерных отключений.

Ключевые слова: веерное отключение, реактивная мощность, система компенсации реактивной мощности, защита электрической сети

Ле Д. Т., Аверин С. В.

Предложен алгоритм управления формирования напряжения на обмотках асинхронного двигателя с помощью векторной широтно – импульсной модуляции (ШИМ). Приведено сравнение предложенного способа с традиционным; показано, что разработанный алгоритм с использованием дополнительных векторов позволил исключить сквозные токи первого рода, уменьшить амплитуды высших гармоник, получить параметры фазных и линейных напряжений и токов, аналогичные известному способу. Проведено моделирование предложенного способа векторной ШИМ, которое показало, что синусоидальную форму тока фазы можно обеспечить не только увеличением числа формируемых векторов в секторе, но и введением дополнительных векторов.

Ключевые слова: трехфазный инвертор, ШИМ, векторная ШИМ, электропривод, асинхронный двигатель, сквозные токи

Металлургия и материаловедение

Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов

Воронин С. В., Лобода П. С., Ледяев М. Е.

Построены конечно-элементные модели (КЭМ) образцов с различной пористостью и типом пористой структуры. Проведены виртуальные испытания на одноосное растяжение данных КЭМ образцов. При анализе полученных результатов определена пористость, при которой предел текучести увеличивается на 2,062% по сравнению с компактным материалом из сплава АД1М. При замене марки алюминиевого сплава на А5 получено совпадение пределов текучести КЭМ пористого и компактного образцов. Для проверки адекватности моделирования были получены натурные образцы. В результате испытаний натурных образцов подтверждена достоверность конечно-элементного моделирования. Таким образом, доказана возможность повышения удельных механических свойств материала путем введения упорядоченного расположения пор.

Ключевые слова: пора, пористая структура, метод конечных элементов , моделирование, удельные механические свойства, испытания на растяжение, предел текучести

Агафонов Р. Ю., Вилков Ф. Е., Касицын А. Н., Предко П. Ю., Марченков А. Ю.

Рассматривается применение в ракетно-космической отрасли новых материалов на основе алюминия с добавками редкоземельных металлов взамен традиционно используемых сплавов АМг6, АМц, Д16. Представлены исследования механических, радиационно-защитных характеристик, показывающие перспективность применения разрабатываемых сплавов в качестве конструкционного материала ракетно-космической техники.

Ключевые слова: алюминиевые сплавы с добавками редкоземельных металлов, диспрозий, лантан, церий, радиационная защита космических аппаратов, ионизирующие излучения космического пространства, временное сопротивление, предел текучести, относительное удлинение

Бецофен С. Я., Осинцев О. Е., Князев М. И., Долгова М. И., Кабанова Ю. А.

Предложена новая классификация Al-Cu-Li-Mg сплавов, которые следует разделить на пять групп, различающихся отношением долей двойной δ' -фазы ( Wδ ) и тройных фаз, S1 (Ws) или T1 (Wт). Разработана методика расчета количества T1 -, S1 - и δ′ - фаз для Al-Cu-Li-Mg сплавов на основании экспериментального измерения периодов решетки α -твердого раствора, при этом содержание лития в твердом растворе служит в качестве варьируемого параметра. Показано, что разработанная методика может эффективно использоваться для количественной интерпретации результатов исследований влияния термической и термомеханической обработок на фазовый состав сплавов, а также при оптимизации составов сплавов систем Al-Cu-Li-Mg.

Ключевые слова: Al-Li сплавы, количественный фазовый анализ, δ′-фаза

Материаловедение

Солдатенко И. В.

Обобщены результаты исследований, направленных на повышение объективности оценки макроструктуры полуфабрикатов из титановых сплавов. Предложена количественная оценка макроструктуры по трем параметрам: размеру зерна, степени его неравноосности и тональности.

Ключевые слова: титановые сплавы, макроструктура, микроструктура, параметры структуры, размер зерна, неравноосность, тональность

Экономические науки

Давыдов А. Д., Дианова Е. В., Хмелевой В. В.

Предлагается методический подход к формированию портфеля приоритетных направлений фундаментальных и прикладных исследований. Методический подход основывается на процедуре экспертного выбора. Сформированы тематически ориентированные вербально-числовые шкалы на группах критериев выбора. Группировка критериев организована по предметно близким признакам, значимым при создании перспективной новой техники. С учетом сложности экспертизы и предполагаемой относительной несогласованности мнений экспертов при оценке значимости отдельных направлений исследований предлагается процедура выбора, основанная на положениях теории слабых сигналов Ансоффа. Реализация предлагаемых подходов ориентирована на использование в системе поддержки принятия решений при создании новых авиационных систем.

Ключевые слова: фундаментальные и поисковые исследования, выбор приоритетных направлений исследований, экспертные оценки, вербально-числовая шкала, метод слабых сигналов, авиационные системы

Галкин В. И., Кузина С. М.

Предложена методика оптимизации количества рабочих мест для предприятий с переменной программой выпуска продукции. Построена многоуровневая имитационная модель производственной среды, на основе которой проведен эксперимент с использованием целевой функции определения оптимального числа оборудования при различных заданных параметрах объемов производства. Результаты эксперимента обработаны по методике планирования четырехфакторного эксперимента. Получена функциональная зависимость в виде полинома от факторов количества оборудования и объема производства. Разработанная методика может быть использована как один из инструментов при создании систем принятия управленческих решений.

Ключевые слова: оптимизация, принятие инженерных решений, имитационное моделирование, планирование эксперимента, регрессионный анализ

Ефимова Н. С., Замковой А. А., Титков А. М.

Рассмотрены основные направления обеспечения экономической безопасности инновационной деятельности в авиастроении. Проанализированы наиболее важные аспекты эффективного управления научно-исследовательскими и опытно-конструкторскими работами (НИОКР) и развитие потенциала предприятий-разработчиков авиационной техники. Разработан методический подход к оценке и выявлению угроз для наукоемких предприятий, выполняющих научно-исследовательские, опытно-конструкторские и технологические работы по созданию авиационной техники.

Ключевые слова: экономическая безопасность, научно-технический потенциал, инновационная деятельность, авиастроение, авиационная техника

Чайка Н. К., Гаврилова И. С.

Рассматривается метод оценки корпоративного управления. В качестве наиболее популярных моделей корпоративного управления выделяются американская и германская модели. Предложены методологические подходы по формированию оптимального метода оценки уровня развития системы корпоративного управления на предприятиях и в интегрированных структурах ракетно-космической промышленности (РКП). Разработанный метод учитывает особенности компаний и позволяет проводить их сравнительную оценку в условиях существенных различий в структуре, масштабах и направлениях деятельности. Метод представляет собой многоуровневую систему оценки по двум основным блокам – уровню реализации корпоративного управления и уровню формализации системы корпоративного управления.

Ключевые слова: корпоративное управление, оценка уровня корпоративного развития интегрированных структур

Омельянович М. Ю.

Освещаются вопросы финансового неравенства, возможности его смягчения с помощью государственного регулирования. Рассмотрены основные инструменты регулирования: бюджет, налоги, государственный долг. Даны оценки последствий финансового неравенства в условиях глобализации. Разработаны выводы по управлению финансовым неравенством и недопущением его углубления.

Ключевые слова: финансовое неравенство, государственное регулирование, социально-экономическая ситуация, налоги, бюджет, государственный долг, глобализация

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2017