2013. Т. 20. № 5

Представлен анализ энергетических характеристик фенестрона на основе теории системы «винт в кольце» с ограниченной длиной диффузора. Получены рекомендации по выбору основных геометрических параметров фенестрона, определяющих аэродинамическую компоновку его основных частей: кольцевого канала и винта.

Ключевые слова: фенестрон, аэродинамические характеристики, энергетический анализ

Предлагается методика выбора оптимального критерия безопасного отделения груза, находящегося во внутреннем отсеке самолета-носителя, который обеспечивает гарантированное отсутствие столкновения груза с внутренними элементами отсека самолета-носителя, со створками и соседними грузами. В статье также проводится анализ различных вариантов обеспечения безопасности отделения грузов, находящихся во внутренних отсеках.

Ключевые слова: безопасность отделения, критерий безопасности, модель динамики отделения, отсек носителя, груз со сложенными рулями, устройство принудительного отделения.

Проводится оптимизация траектории прямого перелета космического аппарата (КА) к Юпитеру с ядерной электроракетной двигательной установкой. Задача оптимизации траектории гелиоцентрического перелета КА формулируется с использованием принципа максимума Понтрягина. Новизна данной работы связана с анализом проблемы многоэкстремальности и использованием условий трансверсальности для гелиоцентрического перелета при решении краевой задачи принципа максимума. Анализируемая транспортная космическая система базируется на ракете-носителе тяжелого класса «Ангара-5», химическом разгонном блоке «КВТК» и ядерной электроракетной двигательной установке. Представлены результаты анализа характеристик оптимальных траекторий прямых полётов к Юпитеру для КА с ядерной электроракетной двигательной установкой.

Ключевые слова: космический аппарат, Юпитер, оптимизация траектории перелета, ядерная электроракетная двигательная установка, условия трансверсальности, экстремаль

Рассматривается методика автоматизированной проверки плана полёта автоматических космических аппаратов (КА). Показывается, что данная проверка может быть осуществлена с помощью имитационной модели бортового комплекса управления (БКУ) КА. Приводится описание разработанной для этой цели имитационной модели БКУ, а также рассматривается вопрос адекватности её работы в сравнении с реальным БКУ КА.

Ключевые слова: космический аппарат, планирование полёта, план полёта, команды управления, имитационная модель, условие «замыкания»

Рассматривается методический аппарат проектирования ракетного эксперимента (РЭ); обсуждаются особенности постановки задачи проектирования ракетного эксперимента, алгоритм проведения комплексной согласованной оптимизации параметров технических средств, участвующих в ракетном эксперименте. Приводятся соотношения для оценки эффективности РЭ на раннем этапе разработки, а также данные сравнительной оценки предлагаемых средств РЭ.

Ключевые слова: методический аппарат, проектирование, ракетный эксперимент, модель, эффективность, исследовательский ракетный комплекс, исследовательская ракета, целевая нагрузка, наземная инфраструктура, привлекаемые средства

Приводится постановка задачи оптимизации (оценки) параметров модификации космических аппаратов (КА) в составе космической системы дистанционного зондирования Земли (КС ДЗЗ) при модернизации к заданному моменту времени с учетом неопределенностей и случайных факторов. Разработан алгоритм поиска рационального решения при случайных значениях коэффициентов технико-экономических моделей. При поиске решения используется метод статистических испытаний. Исследовано влияние неопределенностей условий реализации проекта КС ДЗЗ на разброс показателей эффективности.

Ключевые слова: дистанционное зондирование Земли, модернизация космической системы, модификация космического аппарата, оптико-электронная целевая аппаратура, неопределенность условий реализации, технико-экономическая модель, случайные факторы, показатели эффективности

Проводится оптимизация некомпланарных межорбитальных многовитковых перелетов с использованием электроракетной двигательной установки. Задача оптимизации формулируется с использованием принципа максимума Понтрягина. Новизна данной работы связана с применением новых методических приемов к рассматриваемой математической модели в рамках решения краевой задачи. Приведены и проанализированы результаты оптимальных многовитковых перелетов с различных типов промежуточных орбит на геостационарную.

Ключевые слова: космический аппарат, электроракетная двигательная установка, равноденственные элементы, краевая задача, метод продолжения

Проводится анализ основных особенностей отработки возвращаемого ракетного блока (ВРБ) многоразовой ракетно-космической системы (МРКС), создание которого включает в себя и ракетные и авиационные технологии. Эти особенности необходимо учитывать при совершенствовании методического обеспечения этапа экспериментальной отработки ВРБ МРКС.

Ключевые слова: ВРБ, вероятностные ошибки, испытания, экспериментальная отработка, МРКС, принятие решений, средства выведения (СрВ), экономические затраты

С целью исследования влияния азимутальной неоднородности магнитного поля внутри газоразрядной камеры (ГРК) на параметры двигателя проведены лабораторные испытания ионного двигателя ИД-300В при ускоряющем напряжении 2500 В, токе пучка  200...1400 мА. В ходе испытаний выполнены измерения основных параметров двигателя. С помощью зондов Фарадея определено радиальное и азимутальное распределение плотности тока пучка на различных режимах функционирования. Полученные данные сопоставлены с измерениями магнитного поля внутри ГРК. Изучено влияние азимутальной неоднородности магнитного поля в ГРК, связанной с конечным числом магнитных катушек, на основные параметры двигателя.

Ключевые слова: ионный двигатель, магнитное поле, лабораторные испытания

Приводятся методология и алгоритмы процесса деформации кольцевой пластинки в коническую оболочку при действии импульсного давления. В качестве метода исследования применяется метод конечных элементов. Приведенные методология и алгоритмы позволяют исследовать большие перемещения пластинки при действии динамических нагрузок. Теоретические и экспериментальные результаты хорошо согласуются.

Ключевые слова: большие динамические деформации, физическая нелинейность, геометрическая нелинейность, метод конечных элементов, разрешающие уравнения, круглая пластинка, штамповка

Для изделий авиационной техники имеет особое значение алгоритмизация оценивания параметров функции распределения важнейшей характеристики сопротивления усталости материалов и конструктивных элементов авиационных изделий, которой является предел выносливости. При определении расчетных характеристик выносливости, планировании испытаний и статистическом анализе их результатов необходимо численно решать сложные системы трансцендентных уравнений. На основании исследования установлено, что система нелинейных уравнений максимального правдоподобия для оценки параметров нормального, логарифмически-нормального и Вейбулла Гнеденко распределений предела выносливости при проведении усталостных испытаний методами «вверх-вниз» и «пробитов», как правило, имеет несколько локальных минимумов, что затрудняет численное решение, так как решение будет зависеть в значительной степени от начального приближения. С этой целью авторами разработан алгоритм и программы на ЭВМ для вычисления начальных приближений и последующего численного решения систем нелинейных уравнений, который позволяет оперативно и с достаточной точностью вычислять значения оценок и нижних доверительных границы предела выносливости при усталостных испытаниях.

Ключевые слова: предел выносливости, усталостные испытания, метод «вверх-вниз», метод «пробитов», статистический анализ

Проводится анализ влияния совместного воздействия аддитивного белого гауссовского шума (АБГШ) и случайных импульсных помех на характеристики помехоустойчивости радиолиний космической связи. Анализ ведется с учетом влияния рассматриваемых помех как на информационный канал, так и на каналы фазовой и символьной синхронизации. С использованием имитационных моделей для радиосигнала ФМ-2 определяются зависимости вероятности битовой ошибки от отношений сигнал-шум и сигнал-помеха. Определяется влияние характеристик помех на изменение вероятности битовой ошибки и величины энергетического проигрыша.

Ключевые слова: космическая связь, импульсные помехи, помехоустойчивость, системы синхронизации

Разработаны структура, алгоритмическое и аппаратное обеспечение высокоскоростных бортовых устройств обработки радиолокационной информации на базе оптической реализации нейронной сети Хопфилда. Предложены модификации одномерной и двумерной моделей Хопфилда, которые применимы на устройствах данного типа. Для отработки предложенных алгоритмов и устройств разработан программно-аппаратный комплекс. Результаты полунатурных испытаний подтвердили работоспособность предложенных решений.

Ключевые слова: устройства обработки информации, нейронные сети, модель Хопфилда, вектор-матричное умножение, матрично-матричное умножение, отработка оптоэлектронных элементов

Представлены результаты программной реализации квазикогерентного демодулятора сигнала ММС (манипуляции минимального сдвига) для скоростного спутникового канала связи. Описаны использованные методы установления тактовой синхронизации и синхронизации по несущей частоте, процедура выделения информации. Приведены результаты исследования разработанного демодулятора, которое осуществлялось с помощью программного стенда. При исследовании учитывались условия, характерные для функционирования демодулятора низкоорбитальной спутниковой связи: в канале связи присутствует аддитивный белый гауссов шум (АБГШ), отношение сигнал/шум на входе демодулятора близко к пороговому значению, частота входного сигнала смещается вследствие эффекта Доплера. Проведены анализ полученных результатов и сравнение расчетных характеристик с
результатами исследования.

Ключевые слова: спутниковая связь, квазикогерентный демодулятор, ММС-сигнал, системы синхронизации

Рассматривается задача вторичной обработки информации путем построения алгоритма фильтрации марковского процесса при неточном обнаружении и измерении полезного сигнала и случайной скачкообразной помехи, распределенной по закону Пирсона. Получен алгоритм распознавания и оценивания сигнала, основанный на теории систем со случайной скачкообразной структурой. Алгоритм осуществляет приближенно-оптимальную байесовскую обработку информации с использованием двухмоментной параметрической аппроксимации апостериорной плотности вероятности сигнала распределением Пирсона. Приводится пример математического моделирования и иллюстрация работы алгоритма.

Ключевые слова: системы со случайной скачкообразной структурой, распознавание и оценивание марковского процесса, скачкообразная помеха, байесовская обработка информации, двухмоментная параметрическая аппроксимация, распределение Пирсона

Рассматриваются современные подходы к пря мой фильтрации с использованием кубатурных (CKF) и ГауссаЭрмита (GHKF) фильтров калмановского типа при построении интегрированных инерциально-спутниковых INS/GNSS измерительных систем. Эти фильтры являются самыми мощными нелинейными фильтрами, разработанными в последнее десятилетие на основе фильтров Калмана. Задачу нахождения надежной недорогой интегрированной системы предлагается решить для оценивания углов ориентации беспилотного летательного аппарата (БПЛА) на основе совместной обработки показаний нескольких датчиков. Предполагается, что доступны несколько антенн спутниковой навигационной системы GNSS для улучшения работы и повышения точности позиционирования и ориентации в спутниковой системе при ее комплексировании с инерциальными средствами. Нелинейные методы аппроксимации, такие, как использование расширенного фильтра Калмана (EKF), Сигма-Пойнт-фильтра Калмана (SPKF) и совсем недавно разработанного алгоритма кубатурного фильтра Калмана (CKF) и GHKF, тестируются в этой работе путем моделирования. В процессе моделирования решались две задачи. Первая заключалась в оценке точности каждого фильтра по сравнению с приблизительной нижней границей Крамера Рао (CRLB), что позволило четко классифицировать различные нелинейные фильтры на основе нескольких модельных экспериментов с оценкой состояния. Вторая задача моделирования имела целью повышение точности квадратурного фильтра ГауссаЭрмита (GHKF) за счет увеличения количества квадратурных точек этого фильтра от  3nx до  5nx, где  nx представляет собой размерность вектора оценки состояния. Во всех модельных экспериментах осуществлялась классификация большинства современных нелинейных алгоритмов фильтрации с дополнительными попытками их улучшения путем использования постоянного масштабного коэффициента для наивысшего превосходства в оценках углов ориентации БПЛА. Результаты показывают, что фильтры GHKF более точны, чем CKF, CDKF, UKF и EKF.

Ключевые слова:

Представлены различные методы измерения порога синхронизации встречных волн в малогабаритном лазерном гироскопе, позволяющие регистрировать этот параметр на всём жизненном цикле изделия, а также минимизировать его во время эксплуатации.

Ключевые слова: малогабаритный лазерный гироскоп, порог синхронизации встречных волн лазерного гироскопа, коэффициенты связи встречных волн, обратное рассеяние

Предложена модель целераспределения беспилотных летательных аппаратов, основанная на методе ситуационного управления при перехвате воздушных целей. Используется математическая модель, включающая динамические и кинематические уравнения движения центра масс, а также кинематические уравнения движения относительно центра масс беспилотного летательного аппарата, и определен критерий оценки эффективности целераспределения на этапе атаки.

Ключевые слова: беспилотные летательные аппараты, ситуационное моделирование, целераспределение

Рассматриваются вопросы разработки алгоритма параметрической идентификации обобщенной математической модели распространения продольных волн в элементах конструкции, представленной в виде краевой задачи для нелинейного гиперболического уравнения в одномерной по пространственной переменной многослойной области с произвольными граничными условиями на внешних границах. Обратная задача параметрической идентификации решается методом итерационной регуляризации, широко применяемым при решении обратных задач теплопереноса.

Ключевые слова: : параметрическая идентификация, итерационная регуляризация, нелинейная акустика, метод сопряженных градиентов

Рассматриваются вопросы разработки вычислительных алгоритмов обобщенной математической модели распространения продольных волн в материалах, представленной в виде краевой задачи для нелинейного гиперболического уравнения второго порядка в одномерной по пространственной переменной многослойной области с произвольными граничными условиями на внешних границах. В основе данного алгоритма лежит метод конечных разностей, что позволяет построить универсальный алгоритм, применимый для решения широкого круга задач.

Ключевые слова: обобщенная математическая модель, численные методы, конечные разности

Обосновано использование системного подхода к управлению созданием инновационной продукции по этапам жизненного цикла. Выделены особенности процессного управления по предлагаемой модели жизненного цикла для промышленных комплексов, предприятий, самостоятельно инициирующих инновационные разработки. Представлены взаимосвязи процессов по этапам жизненного цикла, позволяющие контролировать всю систему принятия управленческих решений по совместному использованию и контролю документов, обеспечивающих результат.

Ключевые слова: процесс управления, инновация, продукция, жизненный цикл предприятия, промышленный комплекс, критерии оценки