2013. Т. 20. № 4

Формулируется задача создания выводного катапультного устройства двухступенчатого типа. Разрабатываются принципиальная схема и принцип работы двухступенчатого выводного катапультного устройства (ВКУ). Моделируются кинематические и динамические характеристики  катапультного устройства на этапе работы его выводящей ступени. Решается задача математического моделирования динамики второй ступени ВКУ, с учетом внутренней баллистики пиропривода. Проводится численная оценка безопасности отделения управляемой ракеты, выводимой из отсека самолета-носителя пятого поколения с помощью выводного катапультного устройства

Ключевые слова: внутрифюзеляжное катапультное устройство, авиационная управляемая ракета, двухступенчатое катапультное устройство, условия безопасного отделения, пространственная устойчивость, аэродинамическая интерференция, внутренняя баллистика пиропривода

Представлена методика оценки эффективности применения многофункциональных систем и агрегатов (МСиА) перспективных типов ЛА военного назначения. Проведен анализ возможных направлений использования МСиА. Определены и структурированы группы параметров ЛА, на которых применение МСиА оказывает значительное влияние. Выделены частные и комплексные критерии эффективности ЛА с МСиА. Разработана методика оценки эффективности летательных аппаратов с использованием многофункциональных агрегатов и систем на ранних стадиях проектирования.

Ключевые слова: многофункциональные системы и агрегаты (МСиА), компоновка, система управления, комплексный критерий экономической эффективности

Предложено применение теории полезности для решения задач обликового проектирования ЛА оборонно-промышленного комплекса (ОПК). Теория полезности позволяет объединить подходы потребителя и производителя при создании новой техники и одновременно является решением задачи о выборе рационального варианта из среды альтернативных проектных решений. Изложены аксиомы и основные теоремы, определяющие вид функции полезности, и основы общей теории, которая разработана для исследования многопараметрических кардинальных функций ценности. Приведен пример, который демонстрирует практическое применение этой теории для выбора варианта зенитной управляемой ракеты (ЗУР) среди альтернативных проектов, обладающих различными конкурентными преимуществами. Построена функция ценности на основе трех критериев, описывающих варианты ЗУР: целевая эффективность, время перехвата и начальная масса. Предложенный метод может быть с успехом применен в автоматических системах принятия решения, поскольку после того как функция ценности сформирована, суждения могут вырабатываться «на лету», как только становятся известны значения критериев оценки вариантов.

Ключевые слова: многопараметрическая кардинальная функция ценности, полезность, условия существования аддитивной функции ценности, обликовое проектирование ЛА

Предлагается метод расчета аэродинамических характеристик системы «винт в кольце» с коллектором, сечение которого представляет собой полуокружность, а диффузор  цилиндр ограниченной высоты, в условиях, когда на выходе из короткого диффузора воздушный поток не получает полного расширения. Рассматривается работа системы на месте.

Ключевые слова: винт в кольце, аэродинамические характеристики, метод расчета

Представлен сравнительный анализ двух видов агрегатов для охлаждения воздуха  турбохолодильник и вихревая труба. Турбохолодильник нашел широкое применение на летательных аппаратах. На отечественных самолётах применяются турбохолодильники двухколёсные на шариковых подшипниках и трёхколёсные на газовых. За рубежом, на современных самолётах, применяются четырёхколёсные турбохолодильники на газовых подшипниках. Вихревая труба в основном применяется в производстве для локального охлаждения аппаратуры и в газовой промышленности для осушения природного газа.

Ключевые слова: турбохолодильник, вихревая труба, летательный аппарат

Рассмотрен адаптивный алгоритм управления скоростью и высотой полёта летательного аппарата самолётного типа, в основе синтеза которого лежит применение метода обратных задач динамики. Приведены практические результаты моделирования, подтверждающие работоспособность и эффективность предложенного алгоритма в условиях действия возмущений в продольном канале полёта.

Ключевые слова: адаптивный алгоритм, интегрированное управление, автомат тяги, силовая установка

Рассматриваются целевые фрагменты плана полёта. Целевой фрагмент есть часть плана полёта, реализация которого обеспечивает достижение одной из целей, выполняемых автоматическим космическим аппаратом (КА). Показано, что методика планирования, основанная на представлении плана полёта в виде совокупности целевых фрагментов, обладает рядом достоинств. Эти достоинства заключаются в упрощении процедуры планирования, её коррекции и объединения двух планов, составленных на следующие друг за другом интервалы времени.

Ключевые слова: космический аппарат, планирование полёта, план полёта, команды управления, причинно-следственные отношения, целевой фрагмент плана полёта

Проанализированы модели прогнозирования изменения надежности изделия ракетно-космической техники на различных этапах его жизненного цикла. Предложена аналитическая модель оценки параметров технического обслуживания, позволяющая в зависимости от результатов испытаний получать различный характер изменения надежности, соответствующий этапам отработочных испытаний и эксплуатации. Помимо аналитической модели, в работе предложен метод численной оценки параметров технического обслуживания по результатам натурных испытаний. Представленный алгоритм позволяет оперативно решать задачи прогнозирования параметров технического обслуживания для различных прикладных задач и в широком спектре исходных данных. Полученные результаты могут служить руководством для инженерно-технических работников конструкторских бюро, научно-исследовательских институтов, научно-производственных объединений и предприятий при разработке высоконадежных ракетно-космических систем.

Ключевые слова: надежность, техническое обслуживание, периодичность замен, интенсивность отказа

Анализируются подходы к моделированию щёточных уплотнений, которые применяются в современных турбомашинах. В базовой модели для расчёта картины течения в каналах уплотнения щёточный пакет представляется как пористая среда. Также рассмотрены подходы к расчёту течения между отдельными волокнами щёточного пакета и их деформаций.

Ключевые слова: щёточное уплотнение, моделирование, вычислительная гидродинамика, пористая среда, расход, динамические характеристики

Проведена оценка влияния различных степеней форсирования прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ПВРД) на твёрдом горючем на скорость и дальность полёта сверхзвукового летательного аппарата. Показано влияние дополнительного горючего, размещаемого на поверхности центрального тела (ЦТ), на тягово-экономические характеристики двигателя и лётно-технические характеристики (ЛТХ) летательного аппарата.

Ключевые слова: прямоточный воздушно-реактивный двигатель, твёрдое горючее, тягово-экономические характеристики, лётно-технические характеристики, форсирование тяги

Воздухозаборник представляет собой пространственную конструкцию сложной конфигурации с криволинейной S-образной осью и, в большинстве случаев, сечениями неправильной формы, меняющейся от параллелограмма (на входе) с радиусно-сопряжёнными углами до окружности диаметром ∅ 920 мм (на выходе). В статье приведена последовательность исследований и дается обоснование выбранного метода намотки.

Ключевые слова: воздухозаборник, намотка, нить, технология, параметры, исследование

Работоспособность и надежность изделий, предназначенных для функционирования в условиях космоса, существенно зависят от условий внутреннего и внешнего теплообмена элементов изделий, которые определяют тепловой режим и требования к системам терморегулирования. Оптимальным образом решить проблему терморегулирования можно сочетанием расчетных методов с результатами эксперимента. В связи с этим основной целью работы являлось определение температурного поля и расходных характеристик регулятора расхода (термодросселя) стационарных плазменных двигателей с использованием пакета прикладных программ (ППП) SolidWorks. Расчеты проводились при значениях тока от 1 до 4 А с шагом 1 А. Результаты расчетов сопоставлялись с экспериментальными данными и с расчетами, полученными с использованием известной программы СПРУТ. Также были проведены газодинамические расчеты термодросселя с использованием ППП SolidWorks. Данные были получены при значениях тока от 1 до 4 А с шагом 1 А. Расчетные данные сопоставлялись с результатами проведения экспериментальных испытаний регулятора расхода. ППП SolidWorks дает возможность без проведения большого объема тепловакуумных испытаний с достаточной точностью определять тепловой режим и расходные характеристики регулятора расхода при работе: с разными значениями тока; при изменении конфигурации капилляра и режима (с нагревом или без) его работы, что в итоге позволяет удешевить этап разработки изделия.

Ключевые слова: стационарный плазменный двигатель (СПД), тепловой расчет, регулятор расхода, термодроссель, ксенон, давление, расход, температура

Излагаются алгоритмы выделения наземного объекта в лазерном канале на основе 2D-аппроксимации подстилающей поверхности по методу главных компонент и построения 3D-портрета наземного объекта по матрице высот от аппроксимирующей плоскости.

Ключевые слова: двумерная аппроксимация, метод главных компонент, лазерный канал

Представлен новый метод решения актуальной для систем локации и связи задачи определения комплексного спектра электрического сигнала. Метод позволяет восстановить комплексный спектр по измеренным мощностям на выходах гребенки резонаторов, на которую подается анализируемый сигнал.

Ключевые слова: спектральный анализ, комплексный спектр, томографический метод, цифровая обработка

В работе рассматривается первый опыт применения методов фильтрации в новом алгоритме определения пространственной ориентации высокотехнологичных объектов средствами глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). Обсуждаются полученные результаты оценки вероятности правильного разрешения целочисленной неоднозначности оценок основных базовых векторов измерителя, подвергающихся далее фильтрации. Приводятся рекомендации по выбору параметров алгоритма разрешения неоднозначности, необходимые для дальнейшего эффективного применения фильтрации.

Ключевые слова: ГНСС, GPS, базовые векторы, определение ориентации, фильтрация, разрешение неоднозначности, высокотехнологические объекты

Приводится описание методики поверочного расчета магнитной цепи новых типов сверхпроводниковых синхронных машин с когтеобразными полюсами, сверхпроводниковыми обмотками возбуждения и постоянными магнитами на роторе, предлагаемых для использования в качестве генераторов в системах электроснабжения перспективных летательных аппаратов (ЛА), в том числе в системах электроснабжения «полностью электрифицированного самолета». Дан сравнительный анализ различных конструктивных схем синхронных генераторов применительно к их использованию в системах электроснабжения перспективных ЛА. Приведены результаты сравнений экспериментальных исследований и поверочного расчета магнитной цепи предлагаемых электрических машин по данной методике.

Ключевые слова: энергоэффективность, полностью электрифицированный самолет, сверхпроводник, синхронная машина

Рассматривается новый способ снижения потерь в шунтовом стабилизаторе напряжения короткозамыкающего типа. Идея заключается в рекуперации избыточной энергии, накопленной в кабельной линии, в нагрузку. Экспериментальные исследования показали, что мощность потерь в кабельной линии, соединяющей солнечную бата- рею и шунтовой стабилизатор, снижается как минимум на 25%, при этом мощность потерь в полупроводниковых ключах увеличивается незначительно. Предложена методика проектирования данного схемотехнического решения.

Ключевые слова: шунтовой стабилизатор, статические потери, динамические потери

Разработан новый конечный элемент оболочки, податливой при трансверсальном сдвиге. При этом в каждом из узлов четырехугольного конечного элемента в качестве основных кинематических параметров присутствуют осредненные по толщине деформации трансверсального сдвига. Представлены результаты численного исследования, демонстрирующие отсутствие эффекта сдвигового запирания в новой конечно-элементной модели оболочки.

Ключевые слова: оболочка, трансверсальный сдвиг, метод конечных элементов, эффект сдвигового запирания

Приведены результаты расчетных исследований структуры течения многоблочной сверхзвуковой турбулентной струи. Рассчитаны различные варианты истечения многоблочных струй с варьированием степени нерасчетности, показано влияние степени нерасчетности истекающих многоблочных струй на тип отражения скачков на оси блочной струи (регулярное и нерегулярное отражение).

Ключевые слова: численное моделирование, уравнения Рейнольдса, модели турбулентности, многоблочные струи

Предложен метод расчёта колебаний, основанный на решении краевых интегральных уравнений. Создана экспериментальная установка, которая позволяет автоматически определять собственные частоты и формы колебаний в окружном и в продольном направлениях. Проведены расчеты собственных частот колебаний цилиндрической оболочки с переменной толщиной стенки вдоль её образующей. Полученные теоретические значения собственных частот хорошо согласуются с результатами экспериментальных исследований.

Ключевые слова: цилиндрическая оболочка, свободные колебания, упругогеометрические параметры, интегральные уравнения

Рассматривается эффект дестабилизации устойчивого равновесия двухзвенной стержневой системы, находящейся под действием потенциальных, следящих сил и линейных сил вязкого трения. Дестабилизация является одним из сценариев развития динамической неустойчивости под действием малых сил трения в дискретных системах, моделирующих динамику ракетоносителей (РН). Получены условия существования эффекта дестабилизации равновесия силами трения, сколь угодно малыми по величине (эффект Циглера), условия асимптотической устойчивости и неустойчивости равновесия. В плоскости параметров задачи построены области Циглера.

Ключевые слова: дестабилизация, малые силы трения, эффект Циглера, асимптотическая устойчивость

Круговая цилиндрическая оболочка переменной толщины, изменяющаяся по произвольному закону вдоль продольной оси, рассматривается как трехмерное тело. Уравнения состояния тела представляются в виде трехмерных уравнений теории упругости. Компоненты напряженно-деформированного состояния оболочки принимаются в виде полиномиальных функций по нормальной координате, степень которых на два порядка выше по сравнению с используемой в классической теории КирхгофаЛява. Для получения двумерных уравнений и краевых условий применяется принцип возможных перемещений. Для решения дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами применяется конечно-разностный метод.

Ключевые слова: круговая цилиндрическая оболочка, трехмерные уравнения теории упругости, переменная толщина, компоненты напряженно-деформированного состояния, принцип возможных перемещений, тригонометрические ряды, дифференциальные уравнения с переменными коэффициентами, конечно-разностный метод,, краевые условия, локальное нагружение, нормальные поперечные напряжения

Работа посвящена исследованию задач алгоритмизации расчетов процентных точек сложных критериев проверки статистических гипотез. Особенностью этой задачи для непараметрических ранговых критериев является необходимость точного расчета процентных точек вследствие существенной приближенности известных аппроксимаций. В технических задачах, связанных с назначением ресурса авиационных конструкций и конструкций ракетно-космической техники (РКТ), подобная ситуация возникает вследствие малых объемов испытаний, значительного рассеяния свойств и большой вариативности внешних факторов при проведении испытаний. При этом увеличение выборочных совокупностей во многих случаях невозможно при испытаниях дорогостоящих материалов, конструктивных элементов и натурных объектов авиационных конструкций. Этими обстоятельствами определяется актуальность настоящей работы, посвященной исследованию методов точного расчета распределений статистик непараметрических критериев. Рассмотрены математические модели, основанные на производящих функциях частот и рекуррентных уравнениях с ограничениями для критериев знаковых рангов Уилкоксона, двухвыборочного критерия Уилкоксона, k-выборочных критериев типа КраскеллаУоллиса, разработаны алгоритмы и представлены программы в программных средах Mathcad и Basic с открытым кодом.

Ключевые слова: ранговые критерии, непараметрические критерии, статистический анализ, механические испытания, свойства материалов

Рассмотрена методология стратегического управления проектами в аэрокосмической отрасли. На модельном примере с реалистичными исходными данными показано влияние различных факторов внешнего окружения и внутренней среды на принятие решений и характеристики проекта.

Ключевые слова: управление проектами, параметр освоения в серийном производстве, срок окупаемости проекта, фазы жизненного цикла проекта, чистый дисконтированный доход

Методика предназначена для оценки приоритетности (важности) заявленных исследований, включаемых в  проект Комплексного плана НИР в рамках разрабатываемого «Национального плана развития науки и технологий в авиастроении на период до 2025 года и последующую перспективу».  В основу методики (как одного из способов формирования компромиссных решений о значимости заявленных исследований) положены методы обработки суждений экспертов, привлекаемых к оценке целесообразности  включения заявленных исследований в проект Комплексного плана НИР, о важности (значимости) отдельных  видов и направлений исследований в области развития авиационной науки и технологий, а также методы формирования «функции полезности» работ при многокритериальном подходе к оценке их эффективности.  Данная методика позволяет ранжировать предложения по уровню значимости с учетом данных заявки, характеризующих эффективность, стоимость и реализуемость предлагаемого исследования, учитывая установленные  лимиты финансирования Национального плана.  Применяемые методы исследования: методы принятия решений для многокритериальных задач, методы теории полезности, методы системного анализа.

Ключевые слова: Национальный план, государственная программа, авиастроение, научно-технический задел