2017. Т.24. №4

Рассматривается взаимосвязь радиальных температурных напряжений и теплопроводности в радиальном направлении в цилиндрической оболочке из углерод-углеродного композитного материала (УУКМ). Предлагается формула для оценки термического сопротивления оболочки. Показано, что уточнение результатов расчета возможно путем учета модуля Юнга поверхностного слоя углеродного волокна. Выполнены сравнительные расчеты теплопроводности оболочки из углеродных волокон диаметром 0,02; 0,05; 0,2; 0,5 и 1 мм в радиальном направлении. Приведены графики зависимостей контактных сил в местах касания волокон и радиусов контактных пятен от диаметров волокон. Представлены технологические возможности улучшения свойств углерод-углеродных композитных материалов по результатам анализа радиальных напряжений, и обоснована необходимость исследования механических свойств материала в направлении, перпендикулярном слоям оболочки.

Ключевые слова: углерод-углеродные композитные материалы, температурные напряжения, контактный теплообмен, цилиндрическая оболочка, термическое сопротивление

Предложен и обоснован расчетный метод исследования влияния квазистатических деформаций крыла на характеристики статической и динамической аэроупругости самолета. Метод основан на автоматизированной генерации ряда расчетных схем самолета в полиномиальном методе Ритца, реализованном в многодисциплинарном комплексе программ АРГОН. Приведены примеры влияния полетных деформаций крыла на характеристики статической аэроупругости, частоты и формы упругих колебаний, характеристики флаттера.

Ключевые слова: модальный анализ, крыло большого удлинения, полетные деформации, характеристики аэроупругости, критическая скорость флаттера

В настоящее время существует тенденция к созданию низкоорбитальных малых космических аппаратов (КА) различного назначения. Однако системный анализ и экспериментальные данные для КА с солнечной электрореактивной двигательной установкой (ЭРДУ), работающих на высоте 140–280 км, практически отсутствуют. Минимальная высота орбиты, ее связь с размерами и массой КА, а также с параметрами его двигательной установки, остаются неопределенными. В настоящей работе определены нижние пределы высоты орбиты h_min≈ 200 км для использования солнечной ЭРДУ с ионным двигателем и h_min≈ 180 км – стационарным плазменным двигателем (СПД). Верхним пределом высот, при снижении с которых приходится постоянно наращивать площадь солнечной батареи ЭРДУ для преодоления аэродинамического сопротивления атмосферы, является h_max≈ 260 км. Показано, что для длительной эксплуатации КА на высоте 180–260 км, возможно использование солнечной ЭРДУ и атмосферного газа в качестве рабочего вещества. В такой двигательной установке целесообразно использовать высокочастотный ионный электрореактивный двигатель (ВЧ ИД) мощностью 4,5–5 кВт. Масса ЭРДУ при указанных мощностях, с учетом массы солнечной батареи, будет не менее 90–100 кг, а минимальная масса всего КА соответственно не менее 500–600 кг.

Ключевые слова: малый космический аппарат, минимальная высота круговой орбиты, электрореактивная двигательная установка, солнечная батарея

Представлены результаты исследования влияния размерности турбореактивных двигателей (ТРД) на оптимальные значения параметров его рабочего процесса (суммарной степени повышения давления и температуры газа перед турбиной) с учетом функциональных газодинамических и прочностных ограничений на параметры элементов газогенератора. Оптимизация параметров проведена в многокритериальной постановке с учетом функциональных ограничений. В качестве критериев выбраны суммарная масса силовой установки и топлива, потребного для полета летательного аппарата (ЛА) на заданную дальность, и удельный расход топлива на крейсерском режиме. Определены области оптимальных параметров рабочего процесса ТРД в диапазоне тяг от 0,1 до 100 кН. Показано, что при уменьшении размеров двигателя оптимальные значения параметров рабочего процесса уменьшаются, а области оптимальных параметров сужаются. Определены рациональные, по совокупности критериев, параметры рабочего процесса и конструктивные схемы турбокомпрессора ТРД в зависимости от тяги двигателя. Определена граница учёта малоразмерности.

Ключевые слова: проектирование, математическая модель, авиационный двигатель, конструктивная схема, оптимизация

Рассмотрен способ определения полетной тяги двухконтурного двигателя со смешением потоков при наличии неоднородного поля полного давления на входе. Учитывается влияние неравномерности на входе как на расход воздуха вследствие снижения условно осредненного полного давления на входе, так и на удельную тягу из-за снижения общего уровня давления по тракту двигателя и, соответственно, располагаемого перепада давления в реактивном сопле. Проведенные по представленной методике с учетом типовой входной неравномерности расчетные оценки показали, что ожидаемое падение тяги составит 8,9%, при этом 8% за счет снижения расхода воздуха и 0,9% за счет снижения удельной тяги.

Ключевые слова: полетная тяга двигателя, двухконтурный турбореактивный двигатель со смешением, неоднородность полного давления на входе, измеренные параметры двигателя, осреднение полного давления на входе в двигатель

Представлены основные результаты экспериментального исследования акустических характеристик малоразмерного беспилотного летательного аппарата самолетного типа в заглушенной камере АК-2 Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ). Получены энергетические, спектральные и пространственные характеристики акустического излучения винтомоторной силовой установки. Исследовано влияние вибраций капота и диаметра винта на характеристики акустического поля поршневой силовой установки. Получена база данных по шуму летательного аппарата на различных режимах горизонтального полета. В результате выполненного исследования разработчикам даны рекомендации по снижению шума и заметности беспилотного летательного аппарата «Птеро-G0».

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, дрон, винтомоторная силовая установка, воздушный винт, авиационный поршневой двигатель, шум беспилотника, шум силовой установки, акустические испытания

Используется физико-математическая модель тепловых процессов, в которой рассматривается перенос тепла лучистым и кондуктивным способом. В качестве граничных условий задачи задается тепловыделение в компонентах блока системы питания и управления (СПУ). Приводятся результаты расчета распределения температур дискретных электронных компонентов в блоке СПУ при работе высокочастотного ионного двигателя (ВЧИД). В результате анализа распределения температур в блоке СПУ даны рекомендации по выбору теплофизических параметров компаунда для заливки платы блока СПУ, необходимых для обеспечения допустимого температурного режима дискретных компонентов в блоке СПУ.

Ключевые слова: высокочастотный ионный двигатель, система питания и управления, численное моделирование, радиационный теплообмен, кондуктивный теплообмен, нагрев электронных компонентов

Построена тепловая модель (ТМ) стационарного плазменного двигателя СПД-50 с использованием пакета прикладных программ (ППП) «Thermica». Представлены результаты испытаний на тепловой баланс и тепловые циклы. Тепловая модель двигателя сопоставлена с результатами испытаний: отличие значений температур не превышает 6%. Приведены результаты разработки и использования тепловой модели СПД-50 малой мощности (до 300 Вт) для опробования методики расчета тепловыделения плазменной струи в разрядной камере двигателя и расчета температурного поля, определения внутренних и внешних кондуктивных и радиационных тепловых потоков, скоростей изменения температуры в стационарных и переходных режимах работы двигателя. По результатам расчетов выявлены критичные (по температуре) элементы конструкции анодного блока. Разработаны рекомендации по тепловой оптимизации двигателя, выбору конструкционных материалов и оптических покрытий. Представленная тепловая модель СПД-50 дает возможность использовать ее для разработки других вариантов теплового и монтажного интерфейсов при других разрядных и магнитных параметрах работы двигателя.

Ключевые слова: стационарный плазменный двигатель, тепловая модель, ППП «Thermica», тепловой расчет, тепловакуумные испытания

Представлены результаты исследования переходных процессов в разрядной цепи при запусках двигателя СПД-140Д разработки опытного конструкторского бюро «Факел» при его работе с системой преобразования и управления (СПУ), разработанной научно-производственным центром «Полюс». Поскольку основной разряд в СПД является мощным потребителем энергии бортовой системы электропитания, необходима организация запуска двигателя, обеспечивающая достаточно мягкий выход разрядных параметров двигателя на номинальный режим. Полученные результаты позволили разработать имитационную модель разряда и имитатор двигателя СПД-140Д как электрической нагрузки. Кроме того, выявлены особенности изменения разрядных параметров, представляющие научный интерес. В статье приводится описание отмеченных особенностей и их обсуждение.

Ключевые слова: стационарный плазменный двигатель (СПД), система преобразования и управления (СПУ), режимы работы СПД, запуск двигателя, переходные процессы в разрядной цепи

Приведены результаты расчетно-экспериментального исследования эффективности конструкционного демпфирования резонансных колебаний лопаток турбины с помощью демпфирующих вставок коробчатых конструкций. Проанализирован отклик лопатки во временной области на заданное внешнее гармоническое возбуждение. Определен эффективный диапазон усилий прижатия демпфирующей вставки к нижней поверхности трактовой полки лопатки, при котором происходит наибольшее снижение переменных напряжений. Представлены результаты экспериментального исследования натурного рабочего колеса турбины на динамическом стенде. Эффективность действия демпфирующих вставок оценена путем сопоставления амплитуд резонансных переменных напряжений в лопатках при введении демпфирующих вставок различных масс под трактовые полки лопаток и без демпфирующих вставок.

Ключевые слова: рабочее колесо турбины, лопатка, демпфирующая вставка, масса демпфирующей вставки, жесткость демпфирующей вставки, эффективность демпфирующей вставки, снижение переменных напряжений в лопатке

Представлены результаты исследований в развитие выполненного в МАИ научного открытия № 314 «Явление аномально высокого прироста тяги в газовом эжекторном процессе с пульсирующей активной струёй». Экспериментально показана возможность увеличения импульса пульсирующего реактивного двигателя за счёт безэжекторного присоединения массы газа как из внешней среды, так и отработанной, что повышает значимость открытия. Расчётными и экспериментальными исследованиями обоснована возможность создания сопла с резонатором-усилителем тяги для воздушно-реактивного двигателя (ВРД) со стационарным рабочим процессом без ухудшения его массогабаритных характеристик. Определены возможные перспективные направления дальнейших исследований по реализации полученных эффектов увеличения тяги.

Ключевые слова: камера сгорания постоянного объёма, присоединённая масса газа, пульсирующий рабочий процесс, эжекторный усилитель тяги, спиновая детонация в ракетных двигателях, сопло с резонатором

В настоящее время существует проблема исследования натекания дозвуковых потоков на профили крыла большого удлинения. Для расширения диапазона применимости данных профилей возможно использование лопаток с отклоняемыми поверхностями для различных режимов работы. Подобную задачу можно распространить как на лопатки ветрогенераторов, так и на профили крыла летательного аппарата.

Рассматриваются результаты математического моделирования натекания дозвукового потока на единичный профиль перспективной лопатки с отклоняемой задней кромкой в трехмерной постановке. Для решения задачи использовались программные комплексы Ansys, для построения расчетных сеток использовалась сетка-построитель ICEM, для проведения расчетов использовался программный комплекс Fluent. По полученным результатам построены графические зависимости аэродинамического качества, а также аэродинамических коэффициентов С_уа и С_ха от угла атаки α . Проведены оценка влияния расчетной сетки, сравнение полученных результатов с результатами экспериментальных продувок и численных экспериментов других авторов. Полученные результаты можно применить не только при расчете лопаточных машин с отклоняемой задней кромкой, но и при расчете крыла самолета, несущего винта вертолета и при решении других сходных задач.

Ключевые слова: сравнение, Ansys, ICEM, Fluent, гибридная и структурированная сетки, аэродинамические коэффициенты Суа и Сха, аэродинамическое качество, отклоняемая задняя кромка

Разработан и теоретически обоснован метод спектрозонального обнаружения и контроля низколетящих ракет по шлейфу твердотопливного реактивного двигателя. На основе известных экспериментальных результатов исследования спектральной эмиссии шлейфа ракетных двигателей сформулированы спектрозональные признаки для обнаружения запущенных низколетящих ракет. Для обнаружения и контроля реактивных низколетящих ракет сформулирован новый спектрозональный признак, обладающий экстремальным свойством, пригодным для использования как на аксиальном, так и на радиальном направлении.

Ключевые слова: спектрорадиометр, твердое топливо, обнаружение, ультрафиолетовая радиация, двигатель, спектрозональный метод

Рассматриваются траектории скрытного движения летательного аппарата (ЛА) в зоне обнаружения импульсно-доплеровской радиолокационной станции (РЛС) воздушного базирования. Большинство этих траекторий является криволинейным. Статья посвящена такой характеристике траектории, как кривизна. Знание кривизны скрытных траекторий позволяет оценить возможность движения по ним летательного аппарата. Получены формулы для расчета кривизны траектории скрытного движения ЛА с постоянным пеленгом на подвижную доплеровскую РЛС воздушного базирования. Построены области в окрестности носителя доплеровской РЛС, в которых значение кривизны скрытных траекторий столь велико, что движение ЛА по таким траекториям невозможно.

Ключевые слова: зона обнаружения доплеровской РЛС, скрытная траектория, кривизна плоской траектории

Рассматривается методика параметрического синтеза исполнительных устройств на базе электродвигателей при условии выполнения исполнительным устройством заданных законов движения выходного вала при заданных векторах параметров объекта управления и внешней среды, определяющих нагрузку исполнительного устройства. Данная методика является фрагментом общей методики системного проектирования исполнительного устройства в контуре надсистемы и в интересах надсистемы (например, автопилот летательного аппарата).

Ключевые слова: исполнительное устройство, электродвигатель, параметрический синтез, оптимальные энергетические характеристики, аппроксимация закона управления

Исследованы потери на вихревые токи в постоянных магнитах высокооборотных электромеханических преобразователей энергии. Отдельно рассмотрены потери, обусловленные временными и пространственными гармониками. Произведена их численная оценка и описаны методы их минимизации.

Ключевые слова: высокооборотные электрические машины, пространственные и временные гармоники, потери на вихревые токи

Представлены расчетные аналитические выражения для основных параметров (электродвижущей силы (ЭДС) холостого хода, главного индуктивного сопротивления) синхронной электрической машины обращенной конструкции. Получено соотношение, устанавливающее связь магнитодвижущей силы (МДС) машины с электромагнитным возбуждением и возбуждением от постоянных магнитов. Данное соотношение позволяет определить рациональные параметры, при которых мощность электрической машины с обмотками возбуждения становится выше мощности машины с постоянными магнитами. Приведены зависимости мощности двух типов машин от частоты вращения и числа пар полюсов. Показано, что при величине тока возбуждения, близкой к 100 А, характерной для современных сверхпроводящих материалов уже при азотной температуре, мощность машины с электромагнитным возбуждением становится выше мощности машины с постоянными магнитами при одинаковых режимах охлаждения.

Ключевые слова: синхронная электрическая машина, аналитический расчет МДС, обмотка возбуждения

Предложена структура комбинированного электроэнергетического комплекса с модульно-масштабируемой архитектурой вторичных источников электропитания для систем электроснабжения (СЭС) полностью электрифицированных самолётов (ПЭС) с повышенной электроэнерговооружённостью на базе унифицированных многофункциональных импульсных преобразователей (МИП). Рассмотрены нетрадиционные схемотехнические решения для МИП с высокой массоэнергетической, надёжностной и технологической эффективностью, защищённые приоритетом РФ. Работа представляется полезной для широкого круга специалистов в области силовой электроники и авиабортовых электроэнергетических комплексов.

Ключевые слова: силовая электроника, многофункциональные импульсные преобразователи, полностью электрифицированный самолёт, обратимый выпрямительно-инверторный преобразователь, двунаправленный инверторно-выпрямительный преобразователь, обратимый импульсный конвертор, двунаправленный преобразователь частоты

Приведено описание и сформулированы требования проведения стендовых испытаний элементов и устройств бортовой аппаратуры и бортовой кабельной сети космических аппаратов. Предложено проводить стендовые испытания таким образом, чтобы испытываемые элементы и устройства совместно с имитатором элемента корпуса космического аппарата и измерительной аппаратурой не имели связей с цепями заземления и представляли собой расположенную в пространстве изолированную конструкцию.

Ключевые слова: стендовые испытания, электростатический разряд, космические аппараты

Методами электронной микроскопии исследована металлизация сквозных отверстий в кремниевых пластинах. Получены зависимости толщин металлизации на различной глубине сквозных отверстий в пластинах при одностороннем и двухстороннем распылении хрома и меди методом вакуумного магнетронного распыления. Получены зависимости толщин металлизации на различной глубине сквозных отверстий при гальваническом заращивании. Определена минимальная толщина металлизации, при которой обеспечивается сплошная пленка металлов по всей глубине сквозных отверстий в пластинах.

Ключевые слова: металлизация сквозных отверстий, запыление стенок, отверстия в кремниевых пластинах, тонкопленочная технология

Настоящая работа посвящена электропроводящим полимерным композициям на основе эпоксидной смолы с нековалентно модифицированными углеродными нанотрубками. Эти композиции могут быть использованы в качестве связующих или покрытий для гибридных полимерных композиционных материалов (ПКМ). Нековалентную модификацию углеродных нанотрубок выполняли путем добавления в композицию статистического фторкремнийорганического блок-сополимера модификатора, частично совместимого с эпоксидными олигомерами. Целью исследования было разработать способ управления электропроводящими свойствами полимерных композиций, не влияя на их механические характеристики, путем управления пространственным распределением электропроводящих частиц, содержащихся в композициях. Проведены экспериментальные исследования по разработке полимерной композиции на основе эпоксидной матрицы и нековалентно модифицированных углеродных нанотрубок. Изучено влияние концентрации модификатора на электропроводящие и реологические свойства композиций. Приведены значения электропроводности композиций, оцененные по измерениям потерь СВЧ-отражения, а также микрофотографии сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и результаты элементного анализа.

Ключевые слова: углеродные нанотрубки, электропроводящие полимерные композиции, электропроводящие полимерные композиционные материалы, нековалентная функционализация, нанокомпозиты

Исследовано влияние зарубежных и отечественных химических способов удаления углеродсодержащих загрязнений на комплекс свойств жаропрочного титанового сплава ВТ20. Оценена эффективность очистки образцов от углеродсодержащих загрязнений визуальным, гравиметрическим методами, а также с использованием растровой электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа. Определено изменение шероховатости, микротвердости, активности поверхности и механических свойств очищенных образцов. Оценена возможность применения припоя ВПр16 для проведения восстановительного ремонта деталей газотурбинного двигателя (ГТД) методом пайки при удалении углеродсодержащих загрязнений химическим способом.

При очистке образцов от углеродсодержащих загрязнений исследуемыми растворами наблюдается некоторое увеличение микротвердости и снижение активности поверхности по сравнению с исходными образцами. Снижение механических свойств образцов, очищенных от загрязнений, не зафиксировано.

Ключевые слова: углеродсодержащие загрязнения, шероховатость, активность, микротвердость, прочность, пластичность, пайка, жаропрочный титановый сплав

Актуальность работы заключается в том, что в настоящее время формируется огромное количество заказов во всех сферах промышленной деятельности. Сами заказы можно разделить по таким параметрам, как объем заказов, распределение ответственности во время выполнения заказов, периоды поставки, способ формирования заказа. Жизненный цикл заказа можно условно разделить на определенные этапы. И если смотреть в разрезе, то этапы жизненного цикла для разных типов заказов будут различаться. Следовательно, необходимо рассмотреть все этапы жизненного цикла заказов конкретных типов с целью минимизации вероятности возникновения ошибки и, следовательно, финансовых потерь.

Ключевые слова: жизненный цикл заказа, система организации процесса, реализация заказов

Предложен модернизированный вариант метода TOPSIS для оценки эффективности объектов исследования. Представлена функция, определяющая степень достижения реализуемым значением показателя заданного критерия. Расширена область применения метода идеальной точки для случая заданных значений критериев, как позитивного, так и негативного типа, находящихся внутри или вне диапазона варьирования показателей.

Ключевые слова: эффективность объекта, процедура ранжирования, плотность вероятности, критерии, функция достижимости

Для активного развития стартапов необходим комплексный подход к реализации их поддержки. В статье приводится модель жизненного цикла стартапа. Рассматривается подход к определению эффективности механизма управления развитием промышленного стартапа. Разработана структура затрат для расчёта совокупных затрат стартапа при выбранном способе развития.

Ключевые слова: инновационная система России, жизненный цикл стартапов, метод выбора способа развития стартапов, определение эффективности механизма управления развитием стартапов

Статья посвящена детальному анализу состояния и прогнозу выбытия пассажирских самолетов гражданской авиации РФ. Мониторинг текущего состояния парка воздушных судов (ВС) – важнейшая составляющая процесса управления обновлением парка за счет новых типов самолетов отечественного производства. Основу парка пассажирских ВС РФ составляют самолеты иностранного производства, эксплуатируемые по лизингу. При этом в гражданской авиации РФ не ведется учет самолетов, отражающий виды лизинга, собственников самолетов и сроки лизинга, что затрудняет прогноз выбытия самолетов. С помощью публикуемых данных Flightglobal установлено, что к 2030 году рынок авиаперевозок российских компаний, возможно, покинут 60% эксплуатируемых ВС. Это самолеты с большими сроками службы отечественного и иностранного производства, а также самолеты, находящиеся в операционном лизинге. Приведены некоторые результаты анализа состояния парка пассажирских ВС в целом по отрасли и более детально – по авиакомпании «Аэрофлот – Российские авиалинии».

Ключевые слова: базы данных, серийные и бортовые номера самолетов, сделки покупки и лизинга, события, операционный лизинг, финансовый и возвратный лизинг, собственники самолетов, заказы, поставки, тенденции выбытия

Рассматриваются проблемы трактовки понятия «устойчивое развитие» с учетом современных внешнеэкономических условий. Приводятся различные определения данного понятия, имеющиеся в научной литературе. Анализируются ключевые факторы устойчивого социально-экономического развития России, а также возможности устойчивого социально-экономического развития северных территорий Российской Федерации, учитывающие их особенности. Анализируется опыт зарубежных территорий, сходных с территориями Севера России, в области развития авиационных перевозок. Обосновывается ведущая роль современных технологических решений в области авиационных перевозок и систем авиа- и космического наблюдения, в т.ч. технологий дистанционного зондирования Земли в устойчивом социально-экономическом развитии территорий Севера.

Ключевые слова: устойчивое развитие, социально-экономическое развитие, северные территории, промышленность, природный капитал, авиационные перевозки, беспилотные аппараты, дистанционное зондирование Земли