2014. Т. 21. № 4

Рассматривается задача о построении алгоритма формирования области начальных состояний беспилотного планирующего летательного аппарата (БПЛА) для случая подвижной цели. Учитываются требования облета заданного набора навигационных точек, ограничения на углы подхода БПЛА к цели и начальный суммарный энергетический ресурс БПЛА, а также условия максимизации длины проекции траектории движения БПЛА на горизонтальную плоскость. Работа является развитием предыдущих работ авторов [4-7], посвященных этой тематике.

Ключевые слова: крыло большого удлинения, беспилотный планирующий летательный аппарат, система наведения, планирующий полет, навигационные точки, множество начальных состояний, программирование траекторий

На примере углового движения маневренного самолета рассматривается проблема математического и компьютерного моделирования, а также идентификации для нелинейных управляемых динамических систем. Данная проблема решается в классе модульных полуэмпирических динамических моделей, объединяющих возможности теоретического и нейросетевого моделирования. Работоспособность и перспективность таких моделей подтверждается результатами вычислительных экспериментов.

Ключевые слова: нелинейная динамическая система, угловое движение самолета, идентификация аэродинамических характеристик, полуэмпирическая модель, обучение нейронной сети

Излагается метод обеспечения точности монтажа группы агрегатов, размерные связи которых представлены в форме многозвенных связанных трехмерных размерных цепей, где точность замыкающих звеньев обеспечивается методом регулирования. Процесс достижения точности монтажа таких систем характеризуется тем, что изменение при регулировке размера одного из подвижных компенсаторов ведет к «уходу» всех нормируемых по точности размеров замыкающих звеньев, т.е. размерные цепи являются связанными; замыкающие размеры, как правило, измеряются косвенно в силу трудности прямого измерения взаимного положения крупногабаритных агрегатов; процесс регулирования осуществляется методом проб и ошибок путем последовательного изменения размера каждого из регулируемых компенсаторов и выполнения контрольных замеров, а точки регулирования и контроля пространственно разнесены, что требует использования бригады сборщиков и повышает трудоемкость сборочно-монтажных работ. Представленный подход предполагает построение численно-аналитической векторной модели такой размерной цепи, алгоритмов решения прямой и обратной задач, формирование базы данных виртуальных сборок, чьи внутренние размеры подчиняются некоторому распределению внутри заданных полей допусков, и поиск сборки-аналога в этой базе данных, содержащей информацию о значениях регулировок, обеспечиваю их одновременное достижение всех норм точности.

Методика иллюстрируется примером технологии монтажа силовой установки вертолета одноосной схемы; обсуждаются преимущества и проблемы реализации использующей этот подход технологии в условиях мелко- и среднесерийного авиационного производства.

Ключевые слова: технология сборки, размерный анализ, производительность процесса, модель связанных размерных цепей, объект управления, компьютерное моделирование, база данных

Предложены физико-математическая модели, предназначенные для расчета обтекания сверхзвуковых и гиперзвуковых летательных аппаратов. Модели относятся к классу моментных моделей. Рассмотрен метод снижения коротковолновой неустойчивости системы моментных уравнений, основанный на согласовании локального и балансового выражений замыкающих моментов. Согласующие добавки к замыкающим моментам представлены своими старшими членами и включены в уравнения моментов третьего порядка. На примере решения задачи о профиле плоской ударной волны показано значительное снижение коротковолновой неустойчивости полученной системы моментных уравнений.

Ключевые слова: моментные уравнения, замыкающие моменты, коротковолновая неустойчивость

Рассматривается метод структурно-параметрического построения системы летательных аппаратов (ЛА) оптимального типажа. Для случая одномерного целевого множества структурно-параметрический синтез строится на основе статистического подхода. Для случая с многомерным, неоднородным множеством целевых задач структурно-параметрический синтез организован в форме глобального поиска целевой функции.

Ключевые слова: глобальный поиск целевой функции, структурно-параметрический синтез, система ЛА оптимального типажа

Рассматривается программный комплекс планирования полёта для беспилотных автоматических космических аппаратов (КА), разработанный на основе методики автоматизированного планирования [1]. Приводятся требования, предъявляемые к программному комплексу. Даётся описание структуры комплекса, состава программных модулей и функциональных задач, выполняемых каждым модулем; рассматривается процедура взаимодействия между модулями. Созданный программный комплекс позволяет решать задачу автоматизированного составления плана и задачу автоматизированной его проверки. Использование созданного комплекса позволило упростить процедуру планирования полета и уменьшить количество ошибок, совершаемых специалистом при составлении плана не автоматизированным способом.

Ключевые слова: космический аппарат, космическая система, программный комплекс, программный модуль, база данных

Обоснована научная и практическая важность уникального параметра интегральной плотности потока солнечной энергии, или солнечной постоянной (СП), которая характеризует энергетический аспект солнечно-земных связей. Ее возможные вариации могут коррелировать с климатическими изменениями на Земле. Рассмотрены причины, не позволившие решить к настоящему моменту проблему регистрации долговременных вариаций СП на уровне 0,1% в год. Обсуждаются перспективы использования для ее решения космических исследований вариаций солнечного излучения, новых методов, приборов и технологий, прежде всего на основе лазерного ком-парирования.

Ключевые слова: интегральная плотность потока солнечной энергии, пиргелиометр, лазерный компаратор, эталонный имитатор СП

Совместный проект ЭкзоМарс (ЕКА, Роскосмос) состоит из двух миссий с запусками космических аппаратов в пусковые окна в январе 2016 г. и в мае 2018 г. В миссии 2016 г. предполагается отладить технологию входа, спуска и посадки на поверхность Марса демонстратора массой 600 кг с подлетной траектории (баллистический спуск). В миссии 2018 г. масса десантного модуля (ДМ) составит 2000 кг. В состав ДМ (2018) входят марсоход и посадочная платформа. В статье приведены сравнительные характеристики входа в атмосферу Марса демонстратора (2016) и ДМ (2018) с подлетной траектории, осуществляющих два этапа торможения (аэродинамическое торможение и спуск с помощью парашютной системы).

Ключевые слова: проект ЭкзоМарс, вход в атмосферу Марса, десантный модуль, аэродинамическое торможение, аэродинамические характеристики

Представлена модель динамики пневматического привода, построенная на основе баланса массы и энергии газа в его полостях. Указаны неопределенности, возникающие в данной модели при малых характерных временах работы самого привода. Предложены возможные пути устранения этих неопределенностей. Приведены результаты постановочного расчета с использованием скорректированной модели.

Ключевые слова: математическое моделирование, газовые приводы, газовая динамика, струйные течения, балансные уравнения, нестационарные процессы

Разработана комплексная программа создания и теплового проектирования и совершенствования конструкции теплонапряженных деталей газотурбинных двигателей (ГТД) и газотурбинных установок (ГТУ) с целью повышения надежности и ресурса работы двигателя. Представлена технология отработки теплонапряженных дета- лей на этапе конструкторско-технологической отработки охлаждаемых деталей. Получены новые критериальные зависимости, характеризующие тепловое и гидравлическое состояние перспективных систем интенсификации теплообмена охлаждаемых лопаток газовых турбин. Составлен банк данных для каналов сложной конфигурации современных систем интенсификации теплообмена высокотемпературных газовых турбин газотурбинных двигателей и газотурбинных установок.

Ключевые слова: газовая турбина, теплонапряженные детали, охлаждаемые лопатки, тепловые и гидравлические характеристики, жидкометаллический термостат

Смоделировано излучение двигательной установки (ДУ) летательного аппарата (ЛА) на примере исследования силовой установки АЛ-31Ф из серии высокотемпературных турбореактивных двухконтурных двигателей с форсажными камерами с использованием вероятностного метода Монте-Карло и применением разработанного нового метода расчёта индикатрисы излучения от сложных излучателей в поглощающей среде. Приведено моделирование геометрии ДУ, а также представлен расчёт распределения температур внутри сопла. На основе расчётов получено пространственное распределение инфракрасного (ИК) излучения.

Ключевые слова: силовая установка АЛ-31Ф, метод Монте-Карло, распределение ИК-излучения

Для космических аппаратов (КА) ключевым элементом, определяющим их развитие, является энергоустановка (ЭУ). Необходимой составной частью ЭУ КА является система аккумулирования энергии, обычно на основе вторичных химических источников тока аккумуляторных батарей (АБ), которые составляют значительную долю от массы всей ЭУ и часто определяют её ресурс. В последнее время всё более широкое применение в бортовой энергетике КА находят литий-ионные АБ, хотя их современный ресурс недостаточен для длительно функционирующих КА (1015 лет). Однако, непрерывное совершенствование этих источников позволяет надеяться на достижение требуемых ресурсных характеристик в будущем.

Ключевые слова: аккумуляторная батарея, источник тока, космический аппарат, ресурс, энергия, космическая энергоустановка

Гидравлические остатки в системе бак расходная магистраль ракет-носителей определялись в основном только экспериментально. Целью работы является их определение с помощью численных методов. Использовались следующие методы расчета монгофазных течений: метод объемов жидкости для непрерывных фаз (Volume of Fluid), модель множественных размерных групп (Multiple Size Group Model), в которой одна фаза является непрерывной, а вторая полидисперсной, а также комбинация этих методов. Проведено сравнение результатов расчетов с экспериментальными данными и выбран метод, обеспечивающий наилучшее соответствие эксперименту.

Ключевые слова: гидравлические остатки топлива, ракета-носитель, ANSYS CFX, VOF, MUSIG

Представлены исследования по формированию облика силовой установки (СУ) перспективного ударного беспилотного летательного аппарата (БЛА) на основании анализа передовых разработок, ведущихся в этой области в США и Европе. Изложена структура основных блоков программного комплекса, используемого при расчете характеристик БЛА. Проведена многокритериальная многофакторная оптимизация проектных параметров двигателя и самолета для нахождения Парето-оптимальных вариантов БЛА.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, силовая установка, математическое моделирование, оптимизация, внутренние и эффективные характеристики

Получены аналитические выражения для расчёта динамических ошибок слежения дискретных систем фазовой автоподстройки частоты второго и третьего порядков астатизма с учётом внутрипериодных колебаний. Полученные результаты могут использоваться при проектировании систем фазовой автоподстройки частоты для определения предельных динамических воздействий на такие системы.

Ключевые слова: фазовая автоподстройка частоты, внутрипериодные колебания, системы синхронизации

Проводится сравнительный анализ автономных источников электропитания для воздухоплавательных аппаратов. Цель анализа обоснование выбора типа электроэнергетической системы для источника нагрева несущего газа в аэростатных оболочках перспективных воздухоплавательных комплексов. Рассматриваются существующие химические и перспективные источники тока. В основу сравнительного анализа источников электропитания положено условие: максимальные значения энергетических характеристик при минимальной массе и стоимости. Сделан вывод о целесообразности применения фотоэлектрических систем в качестве бортового источника энергообеспечения оборудования воздухоплавательного аппарата.

Ключевые слова: воздухоплавательный аппарат, автоматический аэростат, беспилотный дирижабль, электроэнергетическая система, автономный источник электропитания

Проводится сравнение решений задачи Римана о распаде произвольного разрыва для идеального газа с постоянным показателем адиабаты во всём пространстве и газа с показателем адиабаты, зависящим от температуры. Во второй части статьи рассматривается влияние точности решения задачи Римана на моделирование двумерного течения газа в случае схем Годунова и TVD-схемы.

Ключевые слова: задача Римана, термодинамика реального газа, метод Годунова, TVD

Рассматриваются вопросы использования функционала «действие» интегральной характеристики температурного поля для расчета эффективной теплопроводности различных авиационных материалов. Предложен алгоритм применения «действия» при решении основной задачи теории обобщенной проводимости методом элементарной ячейки, получены приближенно-аналитические формулы эффективной теплопроводности для различных бинарных сред, описана методика расчета эффективной теплопроводности дисперсных материалов с помощью «действия» численными методами. Рассчитаны теплопроводности некоторых материалов, применяемых в авиации: углепластиков, сплавов.

Ключевые слова: авиационный материал, "действие", метод сечений Рэлея, метод элементарной ячейки, схема сечений ячейки, теплопроводность неоднородного материала, эффективный коэффициент теплопроводности

Исследуется эффективность TDD (Torsional Damper and Detuner) гасителя пляски проводов воздушных линий электропередачи (ЛЭП). С целью определения геометрических, массовых и упругих параметров, обеспечивающих эффективную работу TDD в диапазоне рабочих частот 0,20,6 Гц, разработана математическая модель гистерезиса энергорассеяния в условиях нестационарных колебаний. Для описания гистерезиса предлагается кинематическая модель, согласно которой силовые и кинематические параметры TDD связываются специальным дифференциальным уравнением первого порядка, коэффициенты которого определяются по экспериментальным данным для предельного гистерезисного цикла.

Ключевые слова: математическое моделирование, кинематическая модель, галопирование проводов, гистерезис, демпфирующие устройства, гасители низкочастотных колебаний

Рассмотрены особенности авиационной промышленности и задачи, стоящие перед образовательной системой, которая призвана обеспечить необходимый уровень человеческого капитала отрасли. Обосновывается необходимость создания интегрированной образовательной системы (ИОС), позволяющей в полной мере реализовать переход от принципа «Образование на всю жизнь» к принципу «Образование в течение всей жизни». Показано место национального исследовательского университета как объединяющего усилия всех организаций, готовящих персонал для предприятий авиационной отрасли. Рассмотрены предпосылки реорганизации системы управления университетом, с выделением центров создания ценностей.

Ключевые слова: интегрированная образовательная система, профессиональные и образовательные компетенции, национальный исследовательский университет, центры создания ценностей

Целью данной работы является разработка моделей планирования и оценки объемов производства продукции с учетом наличия сырьевых, энергетических, складских и других ресурсов, предполагаемой прибыли от реализации продукции и затрат на производство. Предлагается решение задачи планирования производства с использованием стохастического представления недетерминированной составляющей возможностей производства. Рассматривается ситуация, когда задан набор функций, определяющих средний уровень реализации продукции соответствующего вида, и с учетом статистики фактических объемов производства определены плотности распределения случайного ожидаемого объема производимой продукции. В результате усовершенствована модель планирования многономенклатурного производства в условиях неопределенности, которая может быть использована для решения задачи планирования производства, при котором реализуемость планов выпуска продукции в заданный срок была бы максимальной с учетом оценки ресурсного обеспечения.

Ключевые слова: планирование производства, стохастическая модель оптимизации, оценка реализуемости, ресурсное обеспечение