2021. Т. 28. № 4

Авиационная и ракетно-космическая техника

Новогородцев Е. В., Карпов Е. В., Колток Н. Г.

Выполнено исследование физических особенностей обтекания и характеристик пространственного нерегулируемого воздухозаборника внешнего сжатия с овальным входом. На основе численного интегрирования системы осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье—Стокса с моделью турбулентности SST проведено расчётное исследование обтекания изолированного варианта воздухозаборника с овальным входом как при отсутствии системы управления пограничным слоем, так и при её наличии. Установлено, что применение системы управления пограничным слоем обеспечивает существенное повышение характеристик воздухозаборника по сравнению с исходным вариантом без управления пограничным слоем. На основе полученных расчётных данных выявлен положительный эффект снижения суммарных потерь полного давления воздухозаборника за счёт сжатия части потока в косых скачках Х — ножки замыкающего скачка, опирающейся на элемент системы управления пограничным слоем — перфорированный участок внутренней поверхности входа воздухозаборника. Показано, что обнаруженный эффект наблюдается также при обтекании пространственного нерегулируемого трапециевидного воздухозаборника с системой управления пограничным слоем. Для сравнения приведены некоторые результаты расчётного и экспериментального исследований трапециевидного воздухозаборника.

Ключевые слова: численное моделирование, пространственный нерегулируемый воздухозаборник внешнего сжатия, система управления пограничным слоем, потери полного давления, дроссельная характеристика

Волкова А. О.

Предложен новый метод уменьшения влияния стенок рабочей части аэродинамической трубы — струйно-перфорированные границы, которые представляют собой комбинацию перфорированных панелей и управляемого пограничного слоя. Исследование данной концепции проводилось с использованием классической тестовой модели профиля МАСА-0012 в трансзвуковой аэродинамической трубе ЦАГИ Т-112. Для получения характеристик модели при обтекании безграничным потоком проведено численное моделирование. Анализ результатов позволил сделать ряд принципиальных выводов о возможности уменьшения влияния стенок и выбрать комбинации параметров струйно-перфорированных границ, при которых индукция границ минимальна.

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

Пигусов Е. А.

Работа посвящена экспериментальному исследованию адаптивной механизации крыла транспортного самолета на взлетно-посадочном режиме. Испытания модели самолета проведены в дозвуковой аэродинамической трубе при скорости потока V = 40 м/с, соответствующей значению числа Рейнольдса Re = 0.89105, на механических шестикомпонентных весах в диапазоне углов атаки α = −6 ÷ 24° при нулевом угле скольжения. Дано сравнение основных аэродинамических характеристик модели с механизированным крылом с отклонением и без отклонения адаптивного элемента (АЭ) для различных конфигурации закрылков. Показано, что использование АЭ совместно с однощелевым выдвижным закрылком позволяет получить высокие несущие характеристики, близкие к более сложной двухщелевой механизации, при меньшем сопротивлении. Описаны особенности обтекания

Ключевые слова: адаптивная механизация крыла, адаптивный закрылок, адаптивный элемент, адаптивный спойлер

Петроневич В. В., Лютов В. В., Манвелян В. С., Куликов А. А., Зимогоров С. В.

Работа посвящена проведению исследований по статической калибровке вращающихся тензометрических весов для измерения шести компонентов полной аэродинамической силы и моментов сил, действующих на винт летательного аппарата во время эксперимента в аэродинамических трубах. Выполнен анализ различных математических моделей тензовесов, получены формулы преобразования сигналов измерительных тензомостов в значения силы и моментов сил в статическом режиме калибровки, а также определена погрешность измерения по каждому компоненту. Проведено сравнение полученных результатов с расчётными значениями сигналов и взаимовлияниями компонентов тензовесов. Полученные результаты позволяют разработать методику и рекомендации для статической калибровки вращающихся тензометрических весов для измерения характеристик винтов летательных аппаратов и могут быть учтены при разработке новых конструкционных схем.

Ключевые слова: калибровка тензометрических весов, вращающиеся тензометрические весы, погрешности калибровки вращающихся тензометрических весов, алгоритм калибровки, математические модели

Ламзин В. В., Ламзин В. А.

Проводится комплексная оценка рациональных параметров и программы развития космического аппарата (КА) дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) в рассматриваемый период с учетом технико-экономических ограничений. Решается задача оценки рациональных параметров программы модернизации космической системы (КС) ДЗЗ. Особенностью задачи является то, что определено начальное состояние — базовый объект (КА ДЗЗ). Предложена методика комплексной оценки рациональных параметров и программы развития КА, в основе которой многоуровневое управление разработкой, модели многоуровневого проектного исследования и статистический метод многоуровневой согласованной оптимизации. Методика включает поэтапное решение комплексной оценки рациональных параметров КА в составе КС ДЗЗ в рассматриваемый период. На первом этапе решается задача оценки параметров программы модернизации КС ДЗЗ, на втором — задача оценки рациональных параметров модификаций КА с учётом проектно-конструкторских решений (ПКР) подсистем аппарата. Разработан алгоритм комплексной оценки рациональных параметров и программы развития КА ДЗЗ, приведены основные соотношения проектных моделей. Особенностью проектного анализа программы развития КА в рассматриваемый период является комплексный характер исследований. При этом одновременно определяются рациональная структура системы и проектные параметры подсистем (модификаций КА), а также программа модернизации системы — число и сроки проведения модернизаций в рассматриваемый период. Разработанный методический аппарат позволяет учесть динамику функциональных связей и получить необходимые количественные оценки при выборе рациональных проектных решений КА и их модификаций при модернизации КС ДЗЗ в рассматриваемый период.

Ключевые слова: комплексная оценка параметров и Программы развития космических аппаратов дистанционного зондирования Земли, алгоритм оценки рациональных параметров, согласованный многоуровневый поиск рациональных параметров

Беззаметнов О. Н., Митряйкин В. И., Халиулин В. И., Марковцев В. А., Шаныгин А. Н.

Целью данной работы является экспериментальное исследование ударостойкости интегральных панелей из углепластика. Изучен характер ударных повреждений в зоне соединения обшивки и стрингера при воздействии различной энергии удара. Проведена оценка влияния этих повреждений на остаточную несущую способность панелей. Оценено влияние на ударостойкость панелей добавления дополнительных слоев полиэтиленпластика, обладающего более высокими энергопоглощающими свойствами.

Ключевые слова: полимерные композиционные материалы, интегральные конструкции, ударные воздействия, повреждения, прочность интегральных панелей

Кудрявцев И. В.

Волноводные тракты являются неотъемлемыми узлами СВЧ-устройств в космической технике и, помимо заданных радиотехнических параметров, требуют обеспечения их динамического состояния с учетом нагрева. Одними из важнейших параметров, определяющих динамическое поведение протяженной конструкции волновода при совместном воздействии вынужденных колебаний и нагреве, являются значения первой собственной частоты колебаний и критическая температура потери устойчивости. В данной статье рассмотрены вопросы управления первой собственной частотой колебаний и критической температурой применительно к прямолинейным волноводным трактам космических аппаратов с помощью разработанной методики обоснованного выбора расстановки опор. Предложены методики решения прямой и обратной задачи, позволяющие как определять первую собственную частоту колебаний и критическую температуру при заданных закреплениях, так и выбирать схему расстановки опор, которые обеспечат эти параметры динамического состояния волновода. По разработанным методикам выполнен расчет прямолинейного волноводного тракта и сделаны сравнительные численные расчеты в пакете прикладных программ (ППП) Ansys для стержневой и оболочечной моделей, которые показали хорошую сходимость результатов. Разработанные методики имеют общий характер и могут быть использованы как при проверочном расчете, так и при проектировании любых прямолинейных стержневых конструкций для управления их динамическим состоянием посредством расстановки опор.

Ключевые слова: волноводные тракты КА, собственные колебания и устойчивость волновода при нагреве, нормирование коэффициентов опор, аналитический выбор способа закрепления волноводов, верификация методом конечных элементов

Подружин Е. Г., Загидулин А. Р., Шинкарёв Д. А.

В работе использовалась методика моделирования движения голономной системы твёрдых тел на основе уравнений Лагранжа первого рода для моделирования процесса обжатия опоры шасси магистрального самолёта при посадке. Разработана математическая модель опоры шасси. Результаты расчёта на работоёмкость сопоставлены с результатами копровых испытаний опоры шасси, проведённых в ФГУП «СибНИА им. С.А. Чаплыгина». Была подтверждена высокая точность аналитических расчётов, полученных с использованием модели.

Ключевые слова: шасси летательного аппарата, копровые испытания шасси, голономная система, уравнения Лагранжа первого рода

Маскайкин В. А., Махров В. П.

Рассматривается одна из актуальных задач — увеличение теплоизоляционных характеристик летательных аппаратов, эксплуатируемых в экстремальных температурах. Исследуется теплообмен построенной многослойной конструкции, которая должна отвечать высоким показателям теплоизоляции в условии полета, где возникают предельно высокие температуры. По результатам теоретического исследования теплопроводности многослойной конструкции были получены высокие показатели ее теплоизоляции и проведено ее сравнение с теплоизоляцией аналогов.

Ключевые слова: многослойная теплоизоляционная конструкция, композиционные полимерные материалы, пористые материалы, теплоизоляция, нестационарная теплопроводность, системы термостатирования

Сиротин Н. Н., Нгуен Т. Ш.

Эксплуатационные повреждения рассматриваются в виде забоин на входной кромке лопаток компрессора низкого давления (КНД) турбореактивного двигателя (ТРД) типа РД-33 как результат воздействия на лопатки КНД посторонних предметов с взлетно-посадочной полосы и птиц, находящихся в воздушном пространстве на траектории воздушного судна. Методика численного моделирования эксплуатационных повреждений КНД ТРД построена на основе CFD-код NUMECA Fine/Turbo и анализе данных трёхмерного течения потока воздуха в поврежденном компрессоре. Применение разработанной методики моделирования эксплуатационных повреждений ТРД позволяет: уточнить закономерность влияния различных видов эксплуатационных повреждений лопаток КНД на характеристики поврежденного компрессора как лопаточной машины; оценить надежность ТРД; выявить опасные режимы работы поврежденного двигателя; определить ресурс поврежденной лопатки; оценить степень снижения запаса газодинамической устойчивости поврежденного КНД при работе в системе двигателя.

Ключевые слова: компрессор, частота вращения ротора, расход воздуха, запас газодинамической устойчивости, забоина

Балакин Д. А., Зубко А. И., Зубко А. А., Штыков В. В.

Рассматривается возможность использования ритмограммы и скаттерограммы для оценки технического состояния механических систем, в частности подшипников опор роторов газотурбинного двигателя. Построение ритмограммы и скаттерограммы осуществляется на основе разработанного метода обработки квазипериодических импульсных сигналов. В свою очередь, метод базируется на принципах корреляционной обработки, теории вейвлет-преобразования и преобразовании Эрмита. Приводятся результаты анализа ритмограмм и скаттерограмм, на основе которых дается заключение о техническом состоянии функционирования подшипников.

Ключевые слова: вибрационная диагностика подшипниковых опор, преобразование Эрмита, ритмограмма, скаттерограмма, квазипериодичность

Клинский Б. М.

Разработана методика определения приведенной величины аэродинамической силы как поправки к приведенной силе от тяги двигателя, измеренной с помощью стендовой силоизмерительной системы, в (закрытом) боксе испытательного стенда по результатам сравнения результатов стендовых испытаний турбореактивного двухконтурного двигателя (ТРДД) большой степени двухконтурности с раздельными контурами при двух компоновках входного стендового лемнискатного устройства.

Предложены методика проведения градуировки и форма представления величины приведенной аэродинамической силы как поправки к силе от тяги ТРДД для уточнения величины стендовой тяги при проведении приемо-сдаточных испытаний серийных двигателей выбранного типа.

Даны оценки погрешности определения величины аэродинамической силы.


Ключевые слова: турбореактивный двухконтурный двигатель, бокс испытательного стенда, входной лемнискатный насадок, тяга двигателя, сила от тяги двигателя, массовый расход воздуха, частота вращения ротора, аэродинамическая сила, коэффициент аэродинамического сопротивления

Ткаченко А. Ю.

Представлена модель рабочего тела газотурбинных двигателей, позволяющая учитывать зависимость термодинамических свойств и газодинамических функций от температуры и состава рабочего тела. Метод имеет широкий спектр применений и может быть использован для создания эффективных алгоритмов расчета рабочего процесса газотурбинного двигателя.

Ключевые слова: модель рабочего тела, газотурбинный двигатель, математическое моделирование, термодинамические свойства рабочего тела, газодинамические функции

Берников А. С., Богачев В. А., Михайлов Д. Н., Петров Ю. А., Сергеев Д. В.

Рассматривается задача исследования влияния пылевого воздействия на раскрываемые элементы конструкций космического аппарата «ЭкзоМарс». Рассмотрена методология испытаний на воздействие пыли. Представлены результаты испытаний, произведена оценка пылевого воздействия, и определено время раскрытия элементов конструкций ло и после воздействия пыли.

Ключевые слова: «ЭкзоМарс», пылевое воздействие, раскрываемые элементы конструкций

Илюхин С. Н.

Представлены алгоритмы определения начального вектора состояния малогабаритного летательного аппарата по измерениям, полученным на баллистических трассах типа БТ СМЗ. Работоспособность данных алгоритмов проиллюстрирована решением численного примера, имитирующего экспериментальные данные. Доказано, что наиболее эффективно восстановление траектории методом наименьших квадратов с использованием аппроксимирующего полинома 2-го порядка. Кроме алгоритмов нахождения начального вектора состояния, в статье предложена тривиальная методика отбраковки единичных аномальных измерений, а также приведено теоретическое обоснование результатов натурного эксперимента и обозначены требования к проведению исследований на баллистической трассе с использованием рам-мишеней. Помимо прочего, в работе представлены основные характеристики баллистической трассы кафедры «Динамика и управление полётом ракет и космических аппаратов» МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Ключевые слова: баллистическая трасса, метод наименьших квадратов, оценивание траектории, вектор состояния

Тихонов В. Н.

Выполнены анализ и определение характерных черт дозаправки в полете как задачи высокоточного пилотирования. Оценка статистических характеристик процесса пилотирования базируется на экспериментальных данных, полученных в реальных и полунатурных экспериментах на пилотажном стенде (ПС) с использованием различных динамических конфигураций. В основе состава динамических конфигураций лежат широко известная база данных Нила—Смита, а также некоторые конфигурации, полученные по результатам идентификации при выполнении лётных экспериментов на самолетах РФ. В качестве летчиков-экспертов привлекались профессиональные летчики-испытатели. Получены статистические связи между пилотажными оценками летчиков-экспертов, точностными и вероятностными характеристиками этапа контактирования при дозаправке топливом в полете.

Ключевые слова: дозаправка в полете, высокоточное пилотирование, полунатурное моделирование, оценки летчиками процесса пилотирования, оценка вероятности и точности контактирования

Шевченко И. В., Соколов В. П., Рогалев А. Н., Вегера А. Н., Осипов С. К.

Циклонные системы для охлаждения входной кромки являются эффективным способом интенсификации теплообмена, обеспечивающим низкие потери давления в каналах охлаждения, минимально возможный расход охладителя. Проведены исследования тепловых и гидравлических характеристик закрытого циклона в обеспечение создания сопловой лопатки высокотемпературной турбины с конвективным охлаждением входной кромки. Диаметр подводящих отверстий изменялся в диапазоне от 1 до 2 мм, диаметр отводящих отверстий — от 2 до 3 мм, диаметр циклонной камеры равнялся 6,2 мм. Показано, что увеличение площади подводящих и отводящих отверстий в циклонную камеру изменяет профиль распределения коэффициентов теплоотдачи. Были рассчитаны локальные коэффициенты теплоотдачи и построены критериальные уравнения зависимости числа Нуссельта в циклонных камерах от их геометрических и режимных параметров.

Ключевые слова: газовая турбина, охлаждаемые лопатки, входная кромка пера лопатки, циклонное охлаждение, теплогидравлические процессы

Машиностроение и машиноведение

Зеленский А. А., Илюхин Ю. В., Грибков А. А.

Рассказывается о значении систем управления движением в режиме реального времени для обеспечения глобальной конкурентоспособности и технологической безопасности страны в условиях реализации четвертой промышленной революции. Рассмотрены актуальные задачи повышения производительности вычислений, которые могут быть решены за счет совершенствования архитектуры вычислительных машин: уменьшения объема потока обрабатываемых данных, увеличения скорости передачи данных между элементами вычислительной машины, устранения очередей при одновременном обращении к одной памяти нескольких вычислительных устройств. На основе анализа возможных путей решения поставленных задач предлагается концептуальная модель системы управления движением промышленным роботом. В системе, построенной согласно предлагаемой концептуальной модели, задача уменьшения объема обрабатываемого потока данных решается за счет использования дополнительных вычислительных модулей — сопроцессоров и ускорителей, выполняющих параллельные вычисления. При этом основная часть вычислений осуществляется без управления из ядра системы. Для описания работы системы управления движением промышленного робота, построенной в соответствии с данной концептуальной моделью, выбирается акторная инструментальная модель, обеспечивающая эмуляцию параллельных вычислений и взаимодействия функциональных модулей.

Ключевые слова: промышленные роботы, система управления промышленных роботов, мехатонные системы контурной обработки, станки с ЧПУ, память-центрическая архитектура управления, высокопроизводительные вычисления в памяти, концептуальная модель систем управления движением, акторная модель управления

Ковалев А. А., Краско А. С., Сидоров П. А.

Рассматриваются проблема оценки адгезии газотермических покрытий, в частности полученных плазменным напылением частиц на поверхность детали, и этапы ее решения. В качестве первого этапа для последующего формирования плазменного покрытия было проведено численное моделирование процессов нагрева, ускорения, переноса напыляемого материала в виде модельной частицы алюминия, а также её ударного взаимодействия с поверхностью, имеющей предварительно полученный микрорельеф. Кроме того, при разных технологических режимах напыления были получены различные формы провзаимодействовавших с поверхностью частиц и определены удельные площади контактирования.

Ключевые слова: плазменное напыление, функциональные покрытия, технологические режимы напыления, численное моделирование, ударное взаимодействие, удельная площадь контактирования

Захаров Е. Н., Усачёв Д. В.

Кратко проанализированы основные методы оценки уровня качества продукции, выявлены их недостатки. Изложен новый подход, позволяющий оценивать уровень качества образцов авиационной техники военного назначения. Данный подход позволяет комплексно оценивать показатели качества образцов авиационной техники военного назначения, приводить их к результирующему, выраженному в цифровой форме показателю, а также учитывать внешние факторы.

Ключевые слова: оценка уровня качества образцов авиационной техники военного назначения, показатель качества, формализация объекта исследования, нейроподобный элемент

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2022