2010. Т. 17. № 3

Рассматривается метод структурно-параметрической оптимизации конструкций несущих поверхностей малого удлинения. Под структурой конструкции понимается конструктивно-технологическое решение. Выбор наилучшего кон­структивно-технологического решения производится в результате решения оптимизационной задачи идентификации альтернативных конструктивно-технологических решений с предварительно найденным эталоном, представляющим собой оптимальное с точки зрения минимума массы распределение материала, удовлетворяющее требованием прочности и аэроупругой устойчивости. Приводится пример решения задачи структурно-параметрической оптимизации конструк­ции крыла малого удлинения.

Ключевые слова: несущая поверхность малого удлинения, летательный аппарат, конструктивно-технологическое решение, структурно-параметрическая оптимизация, идентификация

Обсуждаются основные тенденции развития и конструирования приводных систем пассажирских и транспорт­ных самолётов, улучшающих их характеристики и безопасность полёта.

Ключевые слова: рулевые приводы; электрогидравлические системы; безотказность

На основе закона нелинейной фильтрации пиролизных газов в пористом остатке композиционных материалов и закона разложения связующих композиционных материалов предложены математическая модель и метод численного ре­шения задач о тепловом состоянии теплозащитных композиционных материалов в условиях высокотемпературного нагружения при аэрогазодинамическом нагреве гиперзвуковых летательных аппаратов (ЛА). Найденный закон нелиней­ной фильтрации позволил определить нижнюю границу давлений торможения пиролизных газов, начиная с которой необходимо учитывать нелинейность фильтрации. Анализ численных результатов подтверждает эффективность пред­ложенного подхода к моделированию теплового состояния композиционных материалов.

Ключевые слова: теплопроводность, аналитические решения, нелинейный закон фильтрации, композиционные материалы, подвижные границы

Предлагается новая схема автономного электрогидравлического привода для системы управления самолетом, от­личающаяся использованием дроссельного или объемного регулирования скорости в зависимости от величины сигнала уп­равления. Рассматриваются его схема и работа, а также достоинства и недостатки в сравнении с электрогидроста­тическим приводом.

Ключевые слова: привод автономный, привод электрогидравлический, дроссельное, объемное, комбинированное регулирование, скорость

В статье рассмотрены методики проведения стендовых (наземных) испытаний авиационных катапультных устройств и обработки их результатов, позволяющие с большой точностью получать необходимые параметры и характеристики для корректировки математических моделей указанных устройств.

Ключевые слова: самолет-носитель, авиационная управляемая ракета, математическое моделирование динамики отделения, авиационное катапультное устройство, параметры отделения, стендовые испытания, высокочастотные датчики перегрузок

Рассмотрена задача оценки ориентации малогабаритного беспилотного летательного аппарата (МЕЛА) относи­тельно наземных ориентиров с использованием систем технического зрения (СТЗ). Рассмотрены алгоритмы поиска ориентиров. Проведен анализ точности оценки координат относительно ориентиров.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, система технического зрения, внешний ориентир, система наблюдения

Рассмотрена задача синтеза устойчивого управления с обратной связью на основе решения задачи минимизации времени многовиткового перелета между некомпланарными эллиптической и круговой орбитами в ньютоновском гравитационном поле. Задача решена с использованием асимптотических свойств и симметрии оптимального управления в невозмущенной задаче. Показана устойчивость полученного управления по отношению к внешним возмущениям и отклонениям начальных условий. Полученное квазиоптимальное управление с обратной связью может использоваться для обеспечения автономности КА и при проведении проектно-баллистического анализа.

Ключевые слова: малая тяга, оптимизация, управление с обратной связью

Представлены результаты расчета аэродинамических характеристик (АДХ) типичного воздушно-космического аппарата (ВКА), полученные методом Монте-Карло на основе двух различных моделей взаимодействия молекул газа с поверхностью — Максвелла (Maxwell) и Черчиньяни, Лампис и Лорда (Cercignani, Lampis and Lord, CLL). С применением этих моделей исследована чувствительность коэффициентов сил и моментов аппарата в гиперзвуковом свободномолекулярном потоке к изменению аккомодационных и температурных свойств поверхности с учетом возможности многократных молекулярных отражений. Определены поправки к АДХ, даваемые моделью CLL. Методика и результаты могут быть использованы при проектировании ВКА.

Ключевые слова: высотная аэродинамика, взаимодействие молекул с поверхностью, метод Монте-Карло, аэродинамические характеристики

Исследуется возможность использования гравитационного маневра у Луны при реализации траектории межпла­нетного перелета. Исследуется схема полета, при которой за счет импульса скорости на базовой околоземной орбите космический аппарат, прежде чем выйти на гелиоцентрическую траекторию полета, попадает в окрестность Луны. Благодаря гравитационному маневру он приобретает дополнительную скорость, которая позволяет достичь планеты назначения с меньшими затратами характеристической скорости разгонного блока. В работе даны подробный анализ схемы полета и строгое доказательство возможного существования нескольких типов траекторий космического аппа­рата с лунным гравитационным маневром.

Ключевые слова: космический аппарат, межпланетные полеты, гравитационный маневр, схема полета, лунный гравитационный маневр

Рассматривается постановка обратной задач теплопроводности как коэффициентной обратной задачи для линей­ного параболического уравнения. Предложен новый метод обобщенных лучей (GR-метод) для решения этой задачи. Метод основан на сведении дифференциального уравнения в частных производных к семейству обыкновенных дифференциаль­ных уравнений с использованием локальных трасс для рассматриваемых функций и операторов. GR-метод выражает решение обратной задачи для этого типа уравнений посредством точных аналитических формул, использующих прямое и обратное преобразования Радона. Предложенный вариант GR-метода осуществлен в виде алгоритмов и программно­го компьютерного обеспечения, более быстрых по сравнению со всеми известными, основанными на традиционных под­ходах. Это важно для математического моделирования при создании наноструктурных материалов со специальными свойствами теплопроводности.

Ключевые слова: коэффициентная обратная задача для уравнения в частных производных, метод обобщенных лучей, регуляризация

Проект «Луна-Глоб» призван исследовать внутреннюю структуру естественного спутника Земли и получить ответ на вопрос, образовалась ли Луна одновременно со всей Солнечной системой или была «отколота» от Земли ударом огромного астероида размером с Марс. Для реализации этого проекта необходимо решить задачу внедрения пенетраторов в лунный грунт на глубину нескольких метров. В статье изложены вопросы выбора параметров пенетраторов для движения в лунном грунте, использующих в качестве силовой установки ракетный двигатель твердого топлива (РДТТ). Рассмотрены вопросы улучшения тактика-технических характеристик путем использования аппаратов различных кон­структивных решений.

Ключевые слова: ракетный двигатель твердого топлива, пенетратор, движение в лунном грунте, моделирование, математическая модель

Существует область применений турбомашин, где экономически целесообразно использование подшипников на га­зовой смазке при относительно тяжелых роторах. Речь идет о турбогенераторах мощностью 500—2000кВт с высоко­частотными электрогенераторами. В статье представлены результаты проектирования и экспериментальных иссле­дований газовых подшипников турбогенератора мощностью 1000 кВт.

Ключевые слова: подшипники на газовой смазке, воздушные подшипники, гибридные газовые подшипники, подшипники с самоустанавливающимися сегментными вкладышами

Работа посвящена расчету газодинамических параметров течения высокотемпературного газа в модельном сверхзвуковом сопле и расчету охлаждения стенок камеры при использовании различных методов тепловой защиты: конвективного, пористого и пленочного. Данная методика разработана для жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), но не привязана к какому-то конкретному изделию или топливам, а служит, скорее, иллюстрацией возможностей использования программного комплекса ANSYS CFX для решения подобных задач.

Ключевые слова: конвективный теплообмен, сверхзвуковые течения, двухфазные течения, тепловая защита, жидкостные ракетные двигатели

Разработан численный метод для расчета высокоскоростных турбулентных течений газа, в котором протекают неравновесные химические реакции. Используется полная система уравнений Навъе-Стокса (Рейнолъдса—Фавра). При численном моделировании используется неявная схема и решается полностью связанная система, включающая все урав­нения переноса. Для представления конвективных потоков используется модифицированное расщепление Стегера—Уор-минга. Источники в уравнениях химических компонентов представлены в неявной форме.

Ключевые слова: численные методы, динамика жидкости и газа, сверхзвуковые скорости, химические реакции

Статья посвящена разработке методик для определения несущей способности рабочих колес реактивных турбин во всем диапазоне нагрузок от центробежной силы, перепада давления и температурного воздействия. Разработаны ана­литические методы построения предельной поверхности на основе теории предельного равновесия и определения запаса прочности на основе предельной поверхности. Для более точного построения предельной поверхности использовался ме­тод конечных элементов, реализованный в программном пакете MSC.Nastran, с нелинейной моделью материала и уче­том зависимости свойств материала от температуры. Разработано программное обеспечение для автоматизации по­строения поверхности предельных состояний. Анализ поверхности позволяет точнее оценивать запас прочности тур­бины и выбирать пути её форсирования.

Ключевые слова: реактивная турбина, рабочее колесо, несущая способность, предельные значения, предельная поверхность, предельное состояние, нелинейная модель материала, конечные элементы

Рассмотрены физические, математические и вычислительные модели зондовой задачи для потоков разреженной плазмы. Представлены результаты расчетов для зондов цилиндрической геометрии. Предложены методики обработки зондового эксперимента в случае, когда все заряженные частицы находятся в одном плазменном образовании, движу­щемся с одной и той же направленной скоростью, а также в случае, когда разреженный поток плазмы движется сквозь разреженную фоновую плазму. Представлены результаты обработки зондового эксперимента, который проводился в по­токе разреженной плазмы, истекающей из стационарного плазменного двигателя (СПД).

Ключевые слова: разреженная плазма, зондовые измерения, цилиндрический зонд, вольт-амперные характеристики, стационарный плазменный двигатель, фоновая плазма

Статья посвящена проблеме разработки жидкостных ракетных двигателей малой тяги (ЖРДМТ) с камерой сго­рания (КС) из углерод-керамического композиционного материала (УККМ). В работе дан обзор современного состояния проблемы. Приведен анализ энергетической эффективности применения композиционного материала в конструкции ЖРДМТ, разработки МАИ.

Ключевые слова: ЖРД малой тяги, камера сгорания, керамический композиционный материал

В аэродинамической трубе разомкнутого типа выполнено систематическое экспериментальное исследование интенсификации конвективного теплообмена в прямоугольных рассечённых каналах. Показано, что в исследованных рассечённых каналах реализуется процесс рациональной интенсификации конвективного теплообмена (РИКТ), определяющийся условием [(Nu/Nu_гл)/(z/z_гл)]_Re=idem ³ 1 и надёжно управляемый изменением значений основных безразмерных геометрических параметров. Предложены графические зависимости, позволяющие определять и наблюдать интересующее конструкторов теплообменных аппаратов (ТА) непрерывное изменение оценки и основных параметров процесса РИКТ во всей области его реализации по числам Re. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании интенсифицированных ТА различного назначения.

Ключевые слова: пластинчато-ребристый, гладкоканальная поверхность, параметр рассечения, турбулизация, рациональная интенсификация конвективного теплообмена

Способ искусственной турбулизации пристеночного слоя течений на диффузорно-конфузорных участках реализован в прямоугольных каналах трубчато-пластинчатых, с поперечными выступами и канавками (ТПвк) теплообменных по­верхностей (ТП). Результаты экспериментальных исследований теплоаэродинамических характеристик ТПвк ТП под­твердили реализацию процесса рациональной интенсификации конвективного теплообмена (РИКТ) и высокий уровень

оценок (Nu/Nu )' при значении определяющего комплекса [(Nu/Nu_ra)/( С / С _гл )]R_e=idem ⁼ 1- Впервые предложена и, для исследованных групп ТПвк ТП, реализована методика определения и отслеживания непрерывного изменения зна­чений оценки (Nu/Nu _гл)', основных геометрических безразмерных и режимного параметров в пределах всей области реализации процесса РИКТ, упрощающая поиск рациональных решений и проектирование теплообменников.

Ключевые слова: трубчато-пластинчатый, дискретный турбулизатор, выступы и канавки, генерация вихрей, рациональная интенсификация конвективного теплообмена

Предлагается многостадийная модель поврежденности конструктивных элементов, по своему характеру увязан­ная с кривой ползучести материала и с изменением логарифмического декремента по времени. Выполнена численная оценка поврежденности на основе предлагаемой модели для консольных образцов из стали 12Х18Н10Т.

Ключевые слова: поврежденность, кривая ползучести, логарифмический декремент колебаний, консольные образцы

Проанализированы экспериментальные данные о формировании эрозионно-стойких нанопокрытий Ti-Si-B, содер­жащих МАХ-фазу, на поверхности деталей из сплава T16A14Vвакуумно-плазменным методом с сепарацией плазмы от капельной фракции, о физико-химическом состоянии поверхностных слоев, усталостных и эрозионных свойствах об­разцов и лопаток с этими покрытиями.

Ключевые слова: МАХ-материалы, эрозионная стойкость, усталостная прочность, вакуумно-плазменный метод

Рассматривается проблема имитационного моделирования работы беспроводных сенсорных сетей. В дополнение к предложенной ранее аналитической модели беспроводных сенсорных сетей с режимом сбережения энергии и синхрони­зацией шкал времени предложена и реализована имитационная модель, позволяющая находить значения параметров работы сети, зависящих от топологии.

Ключевые слова: беспроводные сенсорные сети (БСС), имитационная модель, моделирование, синхронизация, множественный доступ

Рассмотрены особенности контроля физиологических параметров пилота при его работе на самолетном или вер­толетном тренажере в режиме экстремальных ситуаций с помощью бесконтактного радиолокационного наблюдения за ритмом сердца и дыхания по движению его грудной клетки. Показано, что при возвратно-поступательном движе­нии грудной клетки возникает проблема восстановления ее истинной траектории по данным радиолокатора. Предло­жены математические методы обработки полученных от радиолокатора данных, методы фильтрации, позволяющие избавиться от сигналов, отраженных от местных предметов.

Ключевые слова: доплеровский радар, арктангенс демодуляция, фазовый приемник, цифровая обработка сигналов

Когерентные сверхкороткоимпулъсные радиолокационные станции (РЛС) позволяют получать радиолокационные изображения объектов с высоким разрешением. Модель такого изображения основана на суперпозиции откликов от со­вокупности точечных центров рассеяния объекта и учитывает форму зондирующего импульса и форму диаграммы на­правленности антенны. Параметры центров рассеяния объектов определяются в частотной области в двух ортогональных сечениях двумерного быстрого преобразования Фурье (БПФ) радиолокационного изображения. В работе представлены результаты параметрической идентификации модели трехточечного радиолокационного объекта. НИР по данной те­матике проводится в рамках реализации федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры ин­новационной России» на 2009 — 2013 годы (Мероприятие 1.3.2 «Проведение научных исследований целевыми аспиран­тами»; Государственный контракт № П1041 от 20.08.09 г.).

Ключевые слова: сверхкороткоимпульсная радиолокация, точечный рассеиватель, комплексное радиолокационное изображение, параметрическая идентификация

Статья посвящена анализу различных вариантов реализации алгоритма за/расшифрования по ГОСТ 28147-89 с целью определения наилучшего варианта уже на ранних этапах проектирования. Основное внимание уделено оценке выходных параметров заданного алгоритма при его реализации на программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС). Для оценки выходных параметров применяется метод двухуровневого макромоделирования, что позволяет существенно умень­шить вычислительные затраты по сравнению с известными методами. В статье показано, что полученные с использо­ванием двухуровневого макромоделирования результаты являются адекватными и достаточно точными. В результате анализа вариантов реализации алгоритма было принято решение о реализации алгоритма с использованием ПЛИС и определена наилучшая, в выбранном смысле, структура устройства.

Ключевые слова: ПЛИС, макромодель, системное проектирование

В статье изложены математические составляющие нового, томографического подхода к обработке многоканаль­ных сигналов: постановка задачи многоканальной томографии и математические методы ее решения. Приведены ссыл­ки на публикации уже разработанных в рамках этого подхода новых методов решения ряда задач, возникающих в обла­сти радиолокации.

Ключевые слова: томография, многоканальные системы, восстановление, оценивание, винеровская фильтрация, псевдообратная матрица, сингулярное разложение

Современные векторизаторы имеют невысокую эффективность распознавания конструкторской документации электронных средств. В статье предлагается алгоритм, повышающий эффективность векторизации за счет правиль­ной маркировки текстовых и графических компонентов бинарных изображений конструкторской документации. Пред­лагаемый алгоритм позволяет получить выигрыш по совокупности своих свойств, по сравнению с последовательным применением алгоритмов маркировки компонентов изображения и алгоритмов выделения текста на изображении. Рас­сматриваемый алгоритм позволяет с большой надежностью выделять компоненты текста в зашумленных изображе­ниях.

Ключевые слова: векторизация, конструкторская документация электронных средств, квадрантные деревья, выделение текстовых компонентов, маркировка бинарных изображений

Рассматривается задача оптимального управления логико-динамическими системами, динамическая часть кото­рых описывается линейными дифференциальными уравнениями, а логическая часть — линейными разностными уравне­ниями, моделирующими работу автомата с памятью. Качество управления оценивается квадратичным функционалом. Поставленная задача аналогична классической проблеме Летова аналитического конструирования оптимальных регу­ляторов. Выведены уравнения для нахождения функции Беллмана и оптимального управления с обратной связью. Раз­работана методика и составлена программа численного решения этой задачи, решен тестовый пример.

Ключевые слова: логико-динамическая система, линейная система, оптимальное управление, функция Беллмана

Ключевые слова: идентификация, система управления, космический аппарат, интегральные уравнения, уравнение Вольтерра, спектральный метод, спектральная характеристика

Ключевые слова: риск, доходность, коэффициент бета, авиационная отрасль, капитал, финансовый рычаг

Рассмотрена модель конкуренции на рынке гражданских самолетов, в которой запаздывание выхода изделия на рынок компенсируется его качественным превосходством над продукцией лидера. Предложены методы оптимизации иннова­ционной политики авиастроительных компаний.

Ключевые слова: рынок гражданской авиатехники, конкуренция, время выхода на рынок

Рассмотрены принципы бережливого производства. Показано, какие технологии сбережения ресурсов могут при­меняться в авиационном производстве.

Ключевые слова: бережливое производство, лин-технологии, ценность, потери, инструменты, методы

Рассматривается проблема создания адекватного прогноза плана деятельности предприятия авиационной отрас­ли. Авторами проанализированы ключевые особенности предприятий авиационной отрасли, представлен вероятност­ный метод прогнозирования финансового результата, предложены критерии подбора и практические примеры меро­приятий для повышения вероятности достижения целевых значений финансового результата предприятием авиацион­ной отрасли.

Ключевые слова: авиационное предприятие, финансовый результат, прогнозирование, вероятностное планирование, риски, преодоление убыточности

Рассматривается значение информационных технологий в авиационно-промышленном комплексе. Предлагается методика этапного модульного внедрения корпоративной информационной системы (КИС) в интегрированную струк­туру (предприятие) авиационно-промышленного комплекса.

Ключевые слова: авиационно-промышленный комплекс, информационные технологии, корпоративная информационная система, интегрированная структура