close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

...устройства детей;docx

код для вставкиСкачать
Московская молодёжная
научно-практическая конференция
«Инновации в авиации
и космонавтике – 2014»
Сборник тезисов докладов
Москва
22-24 апреля 2014 г.
Московский авиационный институт
(национальный исследовательский университет), 2014
©
2
Участникам и гостям Московской молодёжной
научно-практической конференции
«Инновации в авиации и космонавтике – 2014»
Уважаемые коллеги!
В 2014 году ежегодная конференция «Инновации в авиации и
космонавтике» уже второй раз проходит в статусе городской и
география её участников всё расширяется. Это особенно приятно.
Участие в конференции множества профильных вузов и предприятий
обеспечивает участникам возможность обмена опытом, расширения
научных связей и создания уникального поля знаний в сфере тематики
конференции.
Поддержка научно-технического творчества молодёжи является
одной из приоритетных задач политики нашего университета,
направленной на расширение возможностей для развития научнотехнического творчества молодёжи. И нам приятно находить в этом
деле единомышленников. В связи с этим выражаю благодарность
руководству филиала ОАО «Компания «Сухой» «ОКБ Сухого», которое
выступило в текущем году соорганизатором конференции. Кроме
всесторонней поддержки научных изысканий молодых учёных, «ОКБ
Сухого» привносит в программу конференции и другую важную
составляющую – приобщает молодёжь к истории становления и
развития российского авиастроения, знакомя участников конференции с
75-летней историей своего предприятия. Пример самоотверженного
труда известных на весь мир конструкторов предприятия – это
особенно важно для формирования целостной личности молодого
специалиста, способного эффективно участвовать в инновационном
цикле создания наукоёмкой продукции.
И, конечно же, нельзя не отметить серьёзный и благородный труд
научных наставников и педагогов участников конференции. Их
колоссальный творческий задор и личный пример также укрепляют связи
между поколениями, развивают научно-техническую культуру в
молодёжной среде.
Я желаю участникам конференции новых творческих
достижений и успеха в раскрытии талантов. Надеюсь, что участие в
наших конференциях даёт необходимый толчок для повышения
эффективности процессов разработки, производства и эксплуатации
наукоёмкой продукции, а также для применения знаний и идей молодого
научного авангарда на предприятиях отечественной промышленности.
Проректор МАИ по научной работе
3
В. А. Шевцов
Организаторы
Московский авиационный институт
(национальный исследовательский университет)
Филиал ОАО «Компания «Сухой» «ОКБ Сухого»
Программный комитет
Шевцов В.А. (сопредседатель) – проректор МАИ по научной работе;
Савельевских Е.П. (сопредседатель) – заместитель директора филиала
ОАО «Компания «Сухой» «ОКБ Сухого» – директор ПИН-центра;
Ефремов А.В. – декан факультета «Авиационная техника» МАИ;
Агульник А.Б. – декан факультета «Двигатели летательных аппаратов»
МАИ;
Следков Ю.Г. – декан факультета «Системы управления, информатика
и электроэнергетика» МАИ;
Кирдяшкин В.В. – декан факультета «Радиоэлектроника летательных
аппаратов» МАИ;
Тихонов А.И. – директор ИНЖЭКИН МАИ;
Медведский А.Л. – декан факультета «Аэрокосмический» МАИ;
Тихонов
К.М.
–
декан
факультета
«Робототехнические
и интеллектуальные системы» МАИ.
Крылов С.С. – декан факультета «Прикладная математика и физика»
МАИ;
Рабинский Л.Н. – декан факультета «Прикладная механика» МАИ;
Мавроди С.И. – декан факультета «Социальный инжиниринг» МАИ;
Оргкомитет конференции
Шевцов В. А. – проректор по научной работе, председатель
Оргкомитета;
Островская В. М. – начальник Совета НИРС МАИ, заместитель
председателя Оргкомитета;
Веремеенко К. К. – заместитель декана ф-та № 3 по НИР;
Гурьева Л. С. – профессор каф. 009;
Каченовская С. Г. – ассистент каф. 609;
Комарова Н. В. – доцент каф. 501;
Монахова В. П. – доцент каф. 207;
Некрасова Р. Г. – инженер отдела по связям с общественностью,
учёный секретарь Конференции;
Полянский В. В. – начальник НИО-7;
Пунтус А. А. – профессор каф. 803;
Рипецкий А. В. – доцент каф. 904.
4
Оглавление
1. Авиационные системы ....................................................... 11
2. Ракетные и космические системы ..................................... 72
3. Энергетические установки авиационных, ракетных и
космических систем ................................................................... 99
4. Информационно-телекоммуникационные технологии
авиационных, ракетных и космических систем .................... 130
5. Математические аспекты авиационной и космической
отраслей .................................................................................... 198
6. Экономика в авиационной и космической отраслях ..... 218
7. Социокультурные исследования авиакосмического
комплекса .................................................................................. 237
Алфавитный указатель ......................................................... 250
5
В честь 75-летия филиала ОАО «Компания «Сухой» «ОКБ Сухого»
представляем Вашему вниманию историю конструкторского бюро.
История конструкторского бюро Сухого берет свое начало с бригады
№4 АГОС ЦАГИ, которую в октябре 1930 г. возглавил П.О. Сухой.
Именно с этого момента начинается формирование конструкторского
коллектива будущего ОКБ.
В последующие девять лет этим
коллективом созданы:
− опытные истребители - И-3,
И-14, ДИП;
− рекордный самолет РД, на
котором экипажи В.П. Чкалова и
М.М. Громова совершили ряд
выдающихся перелетов, а экипаж
М.М.
Громова
установил
абсолютный
мировой
рекорд
дальности полета по прямой –
10148 км, преодолев это расстояние за 62 часа 17 мин;
− дальний бомбардировщик ДБ-2, на доработанном варианте
этого самолета - «Родина» женский экипаж В.С. Гризодубовой
совершил беспосадочный перелет из Москвы на Дальний Восток;
− многоцелевой самолет ББ-1 (с 1940 года – Су-2), который
первым из «семейства Сухих» строился большой серией (910
самолетов) и в вариантах ближнего бомбардировщика и
артиллерийского разведчика-корректировщика принимал активное
участие в Великой Отечественной войне.
Для внедрения ББ-1 в серию, постановлением правительства от 29
июля 1939 года П.О. Сухой назначается Главным конструктором. Он,
вместе с коллективом ОКБ, получившим статус самостоятельного,
переводится на серийный авиационный завод №135 в г. Харьков.
Дальнейшая деятельность коллектива направлена на создание:
− модификаций самолета Су-2;
− опытного бронированного штурмовика Су-6 в одноместном и
двухместном вариантах, за который в 1943 году, П.О. Сухой был
удостоен Сталинской премии I степени;
− опытного пушечного истребителя Су-1 (Су-3);
− опытного дальнего двухместного бронированного штурмовика
Су-8;
6
− экспериментальных
истребителей
Су-5
и Су-7 с
комбинированными силовыми установками.
− Начиная с 1945 года, ОКБ ведет разработку и постройку:
− реактивных истребителей Су-9, Су-11, Су-15, Су-17 (первых с
этими названиями);
− реактивного бомбардировщика Су-10;
− двухмоторного поршневого разведчика-корректировщика Су-12.
На базе бомбардировщика Ту-2 создается и запускается в серийное
производство учебно-тренировочный бомбардировщик УТБ-2, кроме
того, ведется проектирование пассажирских и десантно-грузовых
самолетов, реактивного штурмовика Су-14 и ряда других самолетов.
За пять послевоенных лет в ОКБ впервые в отечественной практике
были созданы и внедрены:
− бустерная система управления самолетом;
− тормозной посадочный парашют;
− катапультируемое кресло с телескопической тележкой;
− отделяемая носовая часть фюзеляжа с гермокабиной.
В ноябре 1949 года решением правительства ОКБ было
ликвидировано и восстановлено вновь лишь в мае 1953 года, но уже на
новой производственной базе. «Второе рождение» ОКБ по времени
совпало с появлением сверхзвуковой реактивной авиации. Поэтому
основными направлениями в работе конструкторского коллектива на
начальном этапе стали сверхзвуковые истребители С-1 и Т-3. На базе С1 создается семейство истребителей-бомбардировщиков Су-7, Су-17 и
более 20 их модификаций, причем, Су-17 стал первым в СССР
самолетом с крылом изменяемой стреловидности. Опытный Т-3
послужил основой для первого отечественного авиационного ракетного
комплекса перехвата целей Су-9-51 и созданных позднее комплексов
Су-11-8М и Су-15-98(М). В 60-е годы перечень разрабатываемой в ОКБ
техники расширяется. С 1962 года ведутся работы по созданию дальнего
ударно-разведывательного комплекса Т-4, первый полет опытной
машины состоялся 22 августа 1972 года. Этот самолет впервые в нашей
стране был оснащен электродистанционной системой управления и
автоматом тяги, а планер выполнен сварным из титана и высокопрочной
стали.
В 1969 году поднимается в воздух
фронтовой бомбардировщик Су-24 с
крылом изменяемой стреловидности,
первый отечественный всепогодный
ударный
самолет Су-24 строился
серийно,
и
имел
несколько
7
модификаций. В настоящее время находится на вооружении ВВС РФ и
ряда других стран.
В 1975 году первый полет выполняет бронированный штурмовик Су25, предназначенный для поражения целей на поле боя. Су-25 – первый
отечественный серийный реактивный штурмовик, имеет несколько
модификаций и в настоящее время составляет основу армейской
авиации РФ.
В 1969 году в ОКБ приступают к
разработке
истребителя
четвертого
поколения, а в 1977 году прототип
истребителя Су-27 совершает первый полет.
В последующие годы на базе Су-27
созданы: Су-27УБ, Су-30, Су-32, Су-33.
Для
реализации
наработок
по
конструктивным
решениям,
освоения
новых
материалов
и
технологических процессов, создается опытно-экспериментальный
самолет Су-47 (первый полет в 1997 году).
В 2004 году «Сухой» приступает к созданию фронтового истребителя
пятого поколения Т-50 (ПАК ФА). ПАК ФА обладает рядом уникальных
особенностей, сочетая в себе функции ударного самолета и истребителя.
Применение
инновационных
технологий,
аэродинамическая
компоновка,
новые
материалы
и
покрытия
обеспечивают
беспрецедентно низкий уровень заметности самолета в сочетании с
высокими летно-техническими и маневренными характеристиками. Это
позволяет значительно повысить боевую эффективность в работе, как по
воздушным, так и наземным целям в любое время суток, в простых и
сложных метеоусловиях.
Развернуто
серийное
производство
новейших
фронтовых
бомбардировщиков Су-34. Они поступают на
вооружение
ВВС
России
согласно
заключенному долгосрочному контракту с
Министерством обороны РФ. Фронтовой
бомбардировщик составит основу ударной
мощи российской фронтовой авиации,
являясь достойной сменой всепогодного
круглосуточного фронтового бомбардировщика Су-24М.
С целью обеспечения плавного перехода к
авиационным комплексам пятого поколения
без ослабления обороноспособности страны
в «ОКБ Сухого» создается глубоко
модернизированный
сверхманевренный
8
многофункциональный истребитель Су-35 поколения «4++». В феврале
2014г. серийные самолеты Су-35 поступили на вооружение 23
истребительного авиационного полка из состава третьего командования
ВВС и ПВО России.
Опыт по созданию авиационной техники, накопленный коллективом
ОКБ за многие десятилетия, позволил создать семейство спортивнопилотажных самолетов Су-26, Су-29, Су-31. Выступая на этих машинах,
сборная команда СССР и РФ по высшему пилотажу завоевала на
чемпионатах Мира и Европы 156 золотых, а всего 330 медалей.
В начале 90-х годов, в ОКБ развернуты работы по гражданской
тематике; в 2001 году совершили первые полеты грузопассажирский
самолет Су-80ГП и сельскохозяйственный Су-38Л.
В настоящее время ЗАО «Гражданские самолеты Сухого», ведет
разработку семейства региональных самолетов Sukhoi Superjet 100.
В разные годы коллектив возглавляли П.О. Сухой, Е.А. Иванов, М.П.
Симонов, с 1999 до 30 июля 2007 года Генеральным директором
являлся М.А. Погосян. С 31 июля 2007 года Исполнительным
директором ОАО «ОКБ Сухого» был назначен И.Я. Озар, до того
времени занимавший должности заместителя Генерального директора
по экономике и финансам - финансового директора ОАО «ОКБ Сухого».
За 75 лет коллективом ОКБ создано около 100 типов самолетов и их
модификаций, из которых более 60 типов выпускались серийно, а общее
число серийно выпущенных самолетов превышает 10000 экземпляров.
Свыше 2000 самолетов поставлены в 30 стран мира. На самолетах «Су»
установлено более 50 мировых рекордов.
ОАО Компания «Сухой» завершила все этапы реорганизации в форме
присоединения трех дочерних обществ - ОАО «ОКБ Сухого», ОАО
«КнААПО им. Ю.А. Гагарина» и ОАО «НАПО им. В.П. Чкалова» и
9
получила уведомление о прекращении с 1 января 2013 г. деятельности
перечисленных обществ в качестве самостоятельных юридических лиц.
В структуру единого юридического лица теперь входят в качестве
филиалов - Новосибирский авиационный завод им. В.П. Чкалова,
Комсомольский-на-Амуре авиационный завод им. Ю.А. Гагарина, ОКБ
Сухого, а также представительства компании в Республике Индия,
Вьетнаме и Китае.
Консолидация бизнеса и переход к проектно-функциональной
организационной структуре управления единого юридического лица
гарантирует Компании «Сухой» долгосрочное стратегическое развитие.
Создание единого юридического лица позволит сформировать
полноценную
вертикально
интегрированную
компанию,
оптимизировать корпоративную структуру для роста эффективности
производства, сформировать единый центр принятия операционных
решений по направлениям деятельности. Централизованное управление
инвестиционными решениями максимизирует отдачу на вложенные
средства, повысится качество корпоративного управления. Снизятся
издержки за счет сокращения стоимости операций между структурными
единицами Компании, оптимизируется численный состав компании.
Активнее будет развиваться внутренняя производственная кооперации,
повысится эффективность взаимодействия со смежниками, что
благоприятно скажется на себестоимости продукции и сроках
выполнения заказов на производство и поставку самолетов. Более
эффективным станет выполнение наукоемких, долгосрочных НИОКР в
области военной и гражданской авиации.
Создание единой Компании «Сухой» в глобальном масштабе даст
новый импульс развитию не только ее производственного потенциала,
но и российского авиастроения в целом, позволит отечественной
военной и гражданской авиации занять достойное место на мировом
рынке. Объединенная Авиационная Корпорация получит единого
исполнителя по всей номенклатуре продукции и услуг, что существенно
улучшит планирование и выполнение гособоронзаказа, производство
гражданской авиационной техники.
Материал предоставлен «ОКБ Сухого»
10
1. Авиационные системы
Разработка универсального симулятора для отработки систем
управления, алгоритмов навигации и наведения
Агапов Р.В., Бутко О.А., Мацепура А. М.
Научный руководитель – Полянский В.В.
МАИ (НИУ), каф. 704
В данной работе рассматриваются комплексная разработка
авиасимулятора, включающего имитационное моделирование ближнего
маневренного воздушного боя и моделирование бесплатформенной
инерциальной навигационной системы (БИНС) на различных режимах
полета.
Разработанное программно-математическо обеспечение (ПМО)
относится к управлению беспилотным летательным аппаратом (БЛА) и
предназначено для использования как с одиночными ЛА, так и с
большим (более 10 единиц) количеством летательных аппаратов для
проведения моделирования работы информационно-управляющих
комплексов.
При разработке симулятора было принято, что каждый летательный
аппарат состоит из отдельных элементов (фюзеляжа, двигателей,
крыльев, вертикального оперение, пушки и т.д.), которые в свою
очередь состоят из множества материальных точек. Такие точки имеют
отдельные, характеризующие их параметры (локальные координаты,
массу, приложенные силы и др.). В системе эти точки характеризуют
отдельные компоненты ЛА, которые, в свою очередь, характеризуют
летательный аппарат в целом (центр масс, моменты инерции,
приложенные силы и пр.). Так же модель летательного аппарата имеет
датчики, выполняющие измерения в связанной с ЛА системе координат.
Сам летательный аппарат двигается в стартовой системе координат.
В данной работе в качестве ЛА выступает самолет, выполненный по
нормальной аэродинамической схеме, состоящий из фюзеляжа и
двигательной установки, крыла, двух цельноповоротных рулей высоты,
двух килей с рулями направления и имеет одну пушку. В качестве
датчиков выступают трехосевые акселерометр и гироскоп,
расположенные в центре масс ЛА и составляющие БИНС; в носовой
части фюзеляжа установлена камера. Вектор состояния самолета и
«реальные» параметры среды записываются в массив для последующего
анализа.
Цели представляют собой материальные точки, движущиеся
равномерно по прямолинейным траекториям, с привязанной к ним
окрестностью поражения. Попадание снаряда в эту окрестность
11
вызывает поражение цели, класс которой зависит от места попадания
снаряда.
Роботизированная система снаряжения летательных
аппаратов боеприпасами
Акинтинов С.Б.
Научный руководитель – доцент, к.т.н. Ефанов В.В.
ВУНЦ ВВС «ВВА»
Одно из требований к авиационным ударным комплексам – высокая
интенсивность боевых вылетов.
Использование роботизированных средств обеспечит снижение
времени подвески боеприпасов и соответственно увеличит
интенсивность боевых вылетов фронтовой и армейской авиации.
Предложена система и методический аппарат функционирования,
роботизированной системы, которая обеспечивает решение следующих
задач:
− информационное обеспечение загрузки боеприпасов на
самоходное роботизированное транспортное средство;
− автоматическое
перемещение
боеприпасов
самоходным
роботизированным транспортным средством по аэродрому до
площадки снаряжения боеприпасов;
− обеспечение контроля условий перемещения боеприпасов
(анализа параметров вибрации транспортного средства);
− предупреждение столкновений самоходного транспортного
устройства с препятствиями;
− вывод транспортных роботов к реперным точкам относительно
летательных аппаратов, а затем к их стыковочным узлам;
− автоматическую подвеску АСП роботизированным самоходным
транспортным средством на авиационное пусковое устройство
воздушного судна.
Предложены транспортные роботы, которые осуществляют доставку
боеприпасов к реперным точкам возле летательных аппаратов и затем к
стыковочным узлам летательных аппаратов на основе приема сигналов
от передатчиков, размещенных на реперных точках и стыковочных
узлах летательных аппаратов.В случае успешной стыковки происходит
срабатывание микровыключателей, выдача команды «первичная
стыковка завершена» на блок управления приводом платформы с
боеприпасами, которая обеспечивает поднятие и перемещение
боеприпасов на фиксированные значения.
При окончании перемещений платформы срабатывает комбинация
второй группы микровыключателей, которые расположены на точках
12
подвески летательного аппарата и выдается команда «вторичная
стыковка произошла».
При этом передающие устройства, размещенные на транспортных
роботах, передают на диспетчерский пункт информацию о времени,
варианте загрузки и номерах летательных аппаратов, на которые
загружены боеприпасы.
Исследование выкатывания самолета за пределы взлетнопосадочной полосы при посадке
Алексанникова М.В.
Научный руководитель – Маркин Н.Н.
МАИ (НИУ), каф. 106
Рассматривается выкатывание в аэропорту «Внуково» самолета Ту204-100В авиакомпании «Red Wings Airlines». Самолет выполнял
перегоночный рейс (без пассажиров) № 9268 по маршруту Пардубице —
Москва 29 декабря 2012 года. Выкатывание привело к тяжёлому
авиационному происшествию.
Авиационная катастрофа явилась результатом наложения целого ряда
факторов, характерных для эксплуатации высоко автоматизированных
самолетов.
В первую очередь следует отметить существенное превышение
скорости захода на посадку на 20-45 км/час в условиях бокового ветра
до 11 м/с. Такая техника пилотирования характерна при эксплуатации
самолетов типа Ту-154 и объясняется стремлением избежать сваливание
самолета на посадке. Данный прием используется летчиками «Red
Wings Airlines» и при эксплуатации высоко автоматизированного
самолета Ту-204-100В.
Вторым фактором, влияющим на увеличение посадочной дистанции,
является увеличение высоты начала выравнивания с рекомендуемой 7 м
до 15 м, что приводит к существенному смещению вперед точки
касания.
В качестве третьего фактора следует отметить ошибки в
использовании автоматической системы торможения. Избыток
посадочной скорости приводит к недостаточной нагрузке на опорные
шасси за счет избыточной подъемной силы, в результате система
защиты
блокирует
включение
реверса,
торможение
колес,
автоматическое отклонении воздушных тормозов - интерцепторов.
Четвертым фактором является ошибка включения реверса. На
самолете Ту-154 допустимо включение полного реверса для снижения
скорости. На самолете Ту-204 следует включить малый реверс, а после
открытия реверсивных окон, включить полный реверс. При включении
полного реверса на самолете Ту-204-100В блокировка автоматической
13
системы открытия окон при недостаточной нагрузке на основные шасси
приводит к увеличению прямой тяги силовой установки. В результате
вместо торможения наблюдается увеличение скорости самолета.
При выполнении посадки экипаж должен быть готов к
возникновению непредвиденной ситуации. В случае нерасчетного
движения над взлетно-посадочной полосой следует предусмотреть
прерывание посадки для взлета и ухода на второй круг. Срабатывание
автоматической системы торможения в конце взлетно-посадочной
полосы привело к выкатыванию за ее пределы и разрушению самолета.
К исследованию активного метода подавления вибраций
на винтокрылом летательном аппарате
Андрейчук А. В.
ФГУП «ЦАГИ», г. Жуковский
Переменные
нагрузки,
имеющие
место
вследствие
нестационарного обтекания несущего винта, вызывают вибрации,
передающиеся на узлы и агрегаты винтокрылого летательного аппарата и
тем
самым
ухудшают
ресурсные
характеристики
вертолета,
пропульсивную и несущую способности несущего винта (НВ), а также
снижают комфорт пассажиров и экипажа. Вибрации усиливаются по мере
увеличения горизонтальной скорости полета, и их уровень, совместно с
другими
причинами,
ограничивает
максимально
возможную
горизонтальную скорость. Поэтому при проектировании скоростных
вертолетов одной из важнейших задач является уменьшение вибраций.
В работе исследовались виброперегрузки, вызванные силой тяги
НВ. При моделировании процесса обтекания винта применялась
нестационарная вихревая теория на основе схемы тонкой несущей
поверхности. Переменные нагрузки, вызванные пульсациями силы тяги,
были разложены по лопастной гармонике и её обертонам. Отстройка от
вибраций, подразумевающаяся за счет индивидуального управления
лопастями, также была смоделирована на лопастных частотах и с
различными
амплитудами.
Проведен
анализ
взаимовлияния
коэффициентов усиления при управлении по лопастной гармонике.
В качестве примера рассматривался пятилопастный НВ. Для
него величина пятой (лопастной) гармоники силы тяги винта имеет
наибольшее значение. Также большие амплитуды будут иметь её
обертоны (10-я, 15-я, 20-я). Методика исследования основывается на
разложении функции силы тяги в ряд Фурье за период. Индивидуальное
управление лопастями осуществляется по наперед заданному закону,
где набор гармоник известен, а коэффициенты усиления варьируются в
широком диапазоне чисел. Получена область допустимых значений
14
коэффициентов усиления при соответствующих гармониках, в которых
уровень виброперегрузки будет наименьшим.
В работе был рассмотрен только один из шести компонентов сил
и моментов, вызывающих вибрацию. Показано, что использование
индивидуального управления лопастями, по предложенному закону,
может существенно снизить виброперегрузки, вызванные силой тяги,
при этом отклонение рычага управления будет в пределах нормы. Для
дальнейшего исследования и более точного выбора закона управления и
коэффициентов необходимо знать геометрию лопасти, массовые
характеристики вертолета и кинематические параметры.
Эффективность применения боевых беспилотных
летательных аппаратов
Балуев Р.В.
Научный руководитель – Пригарин В.Н.
ВУНЦ ВВС «ВВА», каф. 82
Широкое применение беспилотных летательных аппаратов (БПЛА)
позволит:
− уменьшить затраты на производство летательных аппаратов,
подготовку летного состава, строительство и содержание аэродромов;
− осуществлять полеты с большими перегрузками;
− скрытно развертываться на передовых аэродромах;
− использовать работоспособные агрегаты с малым остатком
ресурса.
Мерой степени соответствия реального результата применения
летательного аппарата требуемому результату является показатель
эффективности операции. Основным требованием при выборе
показателя эффективности является соответствие показателя цели
операции. В качестве такого показателя может быть выбрана
эффективность одного БПЛА, действующего в составе группы, за
среднее число вылетов до его гибели. Для этого необходимо вначале
определить вероятность преодоления противовоздушной обороны
противника, вероятность выхода группы БПЛА на цель, вероятность
поражения цели, среднее число вылетов до гибели БПЛА. Далее
определяются: дополнительное потребное время, затрачиваемое на
эвакуацию группы БПЛА к месту старта, время нанесения удара,
вероятность своевременного долета до цели, вероятность подготовки за
заданное время группы БПЛА, вероятность своевременного вылета
группы БПЛА. После определения выше перечисленных параметров
можно определить эффективность одного БПЛА, действующего в
составе группы,
за среднее число вылетов до его гибели.
15
Следует отметить, что вероятности выхода БПЛА на цель и
вероятность поражения БПЛА средствами ПВО противника в одном
воздействии случайные величины и зависят от многих факторов.
Однако, если сравнивать БПЛА и пилотируемые ЛА (ПЛА), они должны
быть выше за счет возможности скрытного размещения на передовых
аэродромах и возможности БПЛА летать с большими перегрузками, чем
ПЛА, то есть за счет сверхманевренности.
Система информационного обеспечения для метательных устройств
Болотин А.А.
Научный руководитель – доцент, к.т.н. Ефанов В.В.
ВУНЦ ВВС «ВВА»
В настоящее время основным недостатком, снижающим
эффективность боевого применения авиационного артиллерийского
оружия, является недостаточное информационное обеспечение условий
стрельбы, обусловленное отсутствием наблюдения за процессом износа
ствола оружия, а также качеством работы амортизатора при
эксплуатации авиационного артиллерийского оружия (ААО).
Новизнойпроводимых
исследований
является
разработка
информационно- вычислительной системы, которая обеспечивает
контроль уровня износа стволов и уровня вибраций установки ААО, с
дальнейшим использованием получаемых данных для повышения
эффективности стрельбы и увеличения сроков эксплуатации ААО.
В процессе стрельбы обеспечивается определение уровня вибрации на
установке ААО, при этом с датчика вибрации сигнал поступает в блок
анализа вибраций, который обеспечивает сравнение текущих значений с
заданными значениями. В случае превышения текущих значений над
заданными, выдается сигнал о необходимости своевременного
устранения источника повышенного уровня вибрации. Информация о
параметрах вибрации выдается на индикатор.
На основе анализа начальной скорости снаряда относительно
эталонного можно определить степень износа канала ствола. Предложен
ряд технических решений для оценки степени износа канала ствола.
В зависимости от текущих значений начальной скорости на выходе
индикатора высвечивается информация о состоянии ствола в виде
сообщений «износ ствола незначительный», «износ ствола 50%» и
«полный износ ствола».
Данная информационно-вычислительная система может быть
рекомендована к использованию в прицельных системах вертолетов,
истребителей и бомбардировщиков для исключения снижения
эффективности боевого применения ААО, обусловленного износом
каналов стволов оружия и амортизатора установки ААО в процессе
16
эксплуатации, а также для повышения эксплуатационной надежности и
долговечности.
Проведенный патентный поиск по тематике исследований показал,
что в настоящее время в Российской Федерации и зарубежных странах
отсутствуют информационно-вычислительные системы подобного типа.
По результатам исследований получено 4 патента Российской
Федерации на изобретения.
Массив беспилотных летательных аппаратов – «Рой»
Литвинов Н.Н., Бочагов А.М.
Научный руководитель – Полянский В.В.
МАИ (НИУ), каф. 704
Последнее время все чаще возникают задачи управления, навигации и
наведения многочисленными(от 5 единиц) летательными аппаратами.
При условии применения летательных аппаратов на поле боя в условиях
активного
противодействия
ПВО
противника
необходимо
дополнительно резервировать компоненты летательных аппаратов для
повышения вероятностивыполнения поставленных задач. Успешно
можно использовать не только резервирование отдельных компонентов,
но иполное клонирование роботов, например на 3D-принтерах.
Отличной иллюстрацией этого подхода могутслужить поведения
косяков рыб, роев пчел и т.д. Сделана попытка разработать массив
самодостаточных летательных аппаратов, работающих автономно.
В данной работе рассматриваются задачи разработки и проведения
испытаний прототипа дистанционно-пилотируемого летательного
аппарата (ДПЛА) в условиях урбанистической местности. Для решения
такого рода задач необходимы алгоритмы поведения, навигации и
наведения массива летательных аппаратов, непосредственно прототипы
летательных аппаратов с бортовыми информационно-управляющими
комплексами и, опционально, мобильная станция управления.
В качестве одного из вариантов компоновки такого рода массива
выбраны вертолет соосной схемы с толкающим импеллером и
квадрокоптер, приводимые в движение электрическими двигателями.
Данный проект включает в себя проектирование прототипов
летательных аппаратов, мобильной станции управления и разработку
архитектуры массива, алгоритмов поведения, навигации и наведения
массива роботов, а так же бортового информационно-управляющего
комплекса с системой технического зрения и системой управления на
нейро-нечетких ПИД-регуляторах.
В работе показаны результаты создания прототипа мобильной
наземной станции управления массивом роботов, архитектуры массива
беспилотных летательных аппаратов для организации комплексного
17
управления полетом в условиях урбанистической и горной местности,
бортового информационно-управляющего комплекса, серии прототипов
летательных аппаратов выполненных по соосной схеме с толкающим
импеллером и по схеме с четырьмя тянущими винтами, Программноматематическое обеспечение, иллюстрирующее работу комплекса на
различной местности в условии помех, нейро-нечеткой системы
управления для решения задачи наведения на плоскости и системы
технического
зрения
на
основе
глазомерного
способа
прицеливания(внешне базового дальномера.
Полет пассажирского самолета при отказе двигателя
и разгерметизации кабины
Гареев Р.Ф.
Научный руководитель – Маркин Н.Н.
МАИ (НИУ), каф. 106
При отказе двигателя в полете запаса тяги оказывается недостаточно
для уравновешивания лобового сопротивления и сохранения
крейсерской скорости. Для полета на начальной высоте требуется
большая тяга, чем та, которую обеспечивают двигатели в режиме
максимальной тяги. Единственное решение в этом случае - снизиться до
высоты, на которой располагаемая тяга может сравняться с потребной,
тем самым позволяя воздушному судну выполнять горизонтальный
полет.
Аналогичная ситуация складывается при разгерметизации кабины.
Необходимо снижаться не потому, что ухудшились характеристики, а
из-за
ограниченных
возможностей
кислородной
системы.
Действительно, на высоте крейсерского полета содержания кислорода в
воздухе недостаточно для нормального дыхания членов экипажа и
пассажиров. Поэтому необходима установка кислородной системы.
Поскольку потребный для всего салона запас кислорода должен быть
весьма значительным, его расход ограничивается режимом
максимальной продолжительности. Поэтому в пределах определенного
времени необходимо занять такую высоту полета, на которой
недостаток кислорода больше бы не ощущался.
Условия для снижения не всегда одинаковы, поскольку иногда
воздушным судам предстоит полет над горными районами. В таких
случаях необходимо изучить маршрут, чтобы оценить возможность
принятия надлежащих мер по покиданию критического района, если
отказ произойдет в наихудших обстоятельствах полета.
В случае отказа двигателя над горным районом рассматривается
выбор «стратегии полета над препятствиями» или «стратегии полета со
снижением». Такая схема заключается в следующем:
18
Перевод работающих двигателей в режим максимальной
продолжительной тяги.
Уменьшение
скорости
до
величины,
соответствующей
максимальному аэродинамическому качеству.
Градиент чистой траектории полета должен быть положительным на
высоте не менее 1000 футов над всеми складками местности и
препятствиями по маршруту.
Методика корреляционного совмещения реальных и
синтезированных изображений подстилающей поверхности в
системе комбинированного видения летательных аппаратов
Герман Е.В.
Научный руководитель – Никифоров М.Б.
ОАО «Государственный Рязанский приборный завод»
Задача совмещения изображений разной природы, т.е. полученных от
сенсоров технического зрения (СТЗ) и виртуальной модели местности
(ВММ), имеет ряд особенностей, связанных с необходимостью
совмещения принципиально отличающихся изображений одной и той
же сцены, каждое из которых имеет свою специфику.
Можно сформулировать по крайней мере 3 основные проблемы,
возникающие при решении заявленной задачи:
− характерные особенности изображений, полученных от ЦКМ и
сенсоров, будут различными, так как изображение, полученное от
ЦКМ, является искусственным изображением сцены, а полученное от
сенсоров – естественным;
− количество и качество объектов на обоих изображениях
различно. Так, на цифровой карте местности могут отсутствовать
малозначимые объекты. Напротив, объекты на естественных
изображениях сцены со временем претерпевают значительные
изменения, носящие сезонный либо случайный характер;
− ЦКМ в целях уменьшения размера файла представлена в
векторном формате, тогда как изображение от сенсоров – в растровом,
таким
образом,
необходимо
решать
проблему
растеризации/векторизации.
Приведенные требования не позволяют использовать «классические»
некорреляционные алгоритмы сопоставления в задаче совмещения
изображений, полученных от сенсоров и ВММ, так как данные
алгоритмы направлены именно на решение задач сопоставления
однородных изображений, не претерпевших значительных яркостных
или геометрических искажений и имеющих однородные объекты, по
которым можно провести детектирование особенностей.
19
В целях приведения изображений к сопоставимому виду проводится
предварительная обработка исходных изображений, направленная на
выделение пригодных для сравнения данных (границ объектов). Для
решения
задачи
совмещения
предлагается
использовать
корреляционный алгоритм, направленный на поиск ракурса
виртуальной модели местности, максимально соответствующего
изображению от сенсоров СТЗ.
Измерительная установка для проверки механической
преобразующей системы волоконно-оптического датчика давления
Голев Д.М., Митин Д.В., Савочкина М.М.
ПГУ, г. Пенза
Цель научной работы:
Разработка измерительной установки для экспериментальной
проверки результатов математического моделирования механической
преобразующей системы нового дифференциального волоконнооптического датчика разности давления для АЭС.
Методы проведенных исследований
Использовались основные теоретические положения теоретической
механики, волоконной оптики, аналитической геометрии, теории
чувствительности, теории измерений, теории статических предельных
метрологических моделей линейных измерительных преобразователей,
математического моделирования ЭВМ. Достоверность полученных
теоретических
результатов
и
выводов
подтверждалась
экспериментальными исследованиями реальных макетов механической
преобразующей системы дифференциальных ВОДД.
Основные
результаты
научного
исследований
(научные,
практические):
Разработана измерительная установка для экспериментальной
проверки
механической
преобразующей
системы
волоконнооптического датчика разности давления.
− Определены конструктивные параметры мембран и аттенюатора
дифференциального
волоконно-оптического
датчика
разности
давления.
− Даны рекомендации по конструктивному исполнению
дифференциального
волоконно-оптического
датчика
разности
давления.
Использование имитационной модели датчика, включающего только
механическую преобразующую систему, снижает цену разработки за
счет отсутствия волоконно-оптического тракта и дорогостоящего
электронного
блока
преобразования
информации,
а
также
20
неэффективных затрат на проведение многочисленных испытаний
ВОДД в процессе проектирования.
Библиографический список
1 Патент РФ № 2290605, МПК6 G01 L 19/04 Волоконно-оптический
преобразователь перемещения/ А. Г. Пивкин, Т. И. Мурашкина, Е. А.
Бадеева /Опубл.27.12.2006 Бюл. №36.
2 Технологические основы проектирования ВОД давления для искро-,
взрыво-, пожароопасных инженерно-технических объектов // Бадеева
Е.А., Пивкин А.Г., Мурашкина Т.И. // Надежность и качество: Тр.
Междунар. симп.– Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2011. – Т. 2.
3 Функция преобразования дифференциального ВОД давления
отражательного типа/ Коломиец Л.Н., Бадеева Е.А., Мурашкина Т.И.,
Пивкин А.Г. // Авиакосмическое приборостроение. – 2007. – № 8.
4
Определение
условий
реализации
дифференциального
преобразования сигналов в волоконно-оптических преобразователях
давления отражательного типа / Коломиец Л.Н., Бадеева Е.А.,
Мурашкина Т.И. // Авиакосмическое приборостроение. – 2007.−№ 11.
Построение основы ПНК мультироторного беспилотного
летательного аппарата на базекурсогировертикали и
аналитического расчета скоростей
Гольцев В.Е., Пучков Л.Д.
Научный руководитель – Жарков М.В.
МАИ (НИУ), каф. 305
В связи с широким распространением разноспециализированных
беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) гражданского назначения
вопрос построения точного, надежного и при этом малогабаритного
пилотажно-навигационного комплекса (ПНК) стоит достаточно остро.
Широкое распространение получили малогабаритные мультироторные
БПЛА типа «мультикоптер» благодаря простой конструкции,
относительно высокой грузоподъемности и возможностью «зависания»
над точкой, что делает их эффективным средством аэро-фото и
видеосъемки.
Благодаря простоте конструкции, основные работы при разработке
мультикоптера
сводятся
к
созданию
ПНК,
включаярежим
автопилотирования. В работе рассматривается задача построения
эффективного и надежного ПНК для изделия «мультикоптер-001»,
разрабатываемого на кафедре 305 в рамках научно-исследовательской
работы студентов.
Особенности таких БПЛА не позволяют использовать ПНК ,
разработанные для пилотируемых ЛА. Основой ПНК пилотируемых ЛА,
как правило, является инерциальная навигационная система, поэтому
21
такой ПНК имеет, как правило, высокую стоимость,большой вес и
сравнимые с размером малогабаритного БПЛА габариты. Данный факт
связан, в первую очередь, с размером используемых чувствительных
элементов(
датчики
угловых
скоростей,
акселерометры).
Микромеханические датчики, которые производители ПНК для
малогабаритных БПЛА вынуждены использовать, имеют низкие
точностные
характеристики
и
не
позволяют
производить
долговременное автономное счисление пути, что негативно сказывается
на характеристиках надежности и точности.
Представленный в этой работе метод построения ПНК на основе
курсогировертикали и аналитического расчета скоростей в
географической системе координат относительно воздушного потока,
дополненный СНС и барвысотомером, дает дополнительные
возможности для комплексирования, высокие показатели точности и
надежности и потенциально позволяет проводить ограниченную
навигацию в помещении.
Нанесение паяльных масок на 3D-принтере
Горелов А.О.
Научный руководитель – Васильев Ф.В.
МАИ (НИУ), каф. 307
К модулям, применяемым в авиационно-космической технике,
предъявляются
повышенные
требования
к
надежности
и
виброустойчивости. Одним из способов улучшения указанных
показателей является применение новых технологий при изготовлении и
сборке печатных узлов.При изготовлении печатных узлов, на печатные
платы наносятся маски, которые выполняют защитную функцию.Опыт
применения печатных узлов показал, что при клеевой фиксации
электронных компонентов происходит отрыв паяльной маски от
печатной платы.
Развитие технологий послойного синтеза, также называемых 3Dпечатью, позволило начать исследования по нанесению паяльных масок
на платыматериалами, сходными по свойствам с материалами печатных
плат на 3D-принтерах.Такой технологический процесс позволит
повысить надежность изготавливаемых печатных узлов за счет
повышения частоты собственных колебаний печатной платы и за счет
снижения нагрузки на паяные соединения. Изготовление таким
способом паяльных масок позволяет задавать индивидуальную высоту
маски для любого участка печатной платы, что, помимо улучшения
конструктивно-технологических характеристик, позволит снизить
стоимость печатного узла за счет избавления от необходимости
22
изготовления трафарета для нанесения паяльной пасты, что особенно
актуально при производстве небольших партий изделий.
Проведенные эксперименты показали, что на 3D-принтере возможно
нанесение рельефной паяльной маски, которая помимо традиционных
защитных функций, может выполнять функцию трафарета для
нанесения паяльной пасты и повышает общую жесткость печатной
платы. Помимо этого, после оплавления в печи, электронные
компоненты надежно приклеиваются к печатной плате на материал,
нанесенный в качестве паяльной маски, что снижает нагрузку на паяные
соединения. На данном этапе материал паяльной маски становится
полностью отвержденным и устойчивым к высоким температурам.
Основными проблемами, возникшими в ходе данных экспериментов
являются улучшение адгезии к поверхности печатной платы и
увеличение разрешающей способности 3D-принтера. Решение этих
вопросов позволит усовершенствовать технологию производства
печатных узлов путем улучшения технических характеристик конечного
изделия, сокращением времени производства как прототипа изделия, так
и всей серии.
Учёт влияния деформации рабочих лопаток при численном
определении характеристик неохлаждаемой турбины
Горячкин Е.С., Попов Г.М.
Научный руководитель – Матвеев В.Н.
СГАУ, каф. ТДЛА
В настоящее время одной из наиболее актуальных задач авиационного
двигателестроения является повышение эффективности газотурбинного
двигателя. Общий уровень эффективности двигателя в значительной
степени определяется эффективностью его узлов, в частности турбины.
Показателем эффективности работы турбины является коэффициент
полезного действия (КПД).
Современный уровень развития методов вычислительной газовой
динамики (CFD) позволяет широко использовать эти методы на этапе
проектирования турбины для анализа характеристик, что позволяет
существенно сократить сроки и снизить стоимость разработки.
Данная работа посвящена расчётному определению характеристик
неохлаждаемой турбины стационарной газотурбинной установки.
При работе рабочие лопатки турбины деформируются под действием
газовой, центробежной и тепловой нагрузки. Что оказывает влияние на
характеристики турбины.
Для анализа влияния учета закруток лопаток на протекание напорной
и КПД характеристик турбины, были созданы две расчётные модели.
23
В
одной
модели
геометрия
лопаток
соответствовала
недеформированному состоянию. В другой модели был искусственно
введен поворот сечений лопаток по высоте проточной части,
моделирующий раскрутку лопаток при работе турбины. Величина
деформаций принималась равной углу закрутки бандажной полки в
периферийном
сечении.
Втулочное
сечение
принималось
недеформированным. Деформация остальных сечений рассчитывалась
по линейному закону.
Расчёт проводился в программном комплексе NUMECA FineTurbo.
Количество элементов было принято в среднем 1000000 на венец. Расчёт
выполнялся в стационарной постановке с использованием модели
турбулентности Spalart-Allmaras.
В результате работы, были рассчитаны напорные и КПД
характеристики турбины.
Учёт закрутки лопаток качественно не влияет на протекание
характеристик. Количественно виляние отражается в уменьшение КПД
на 0,2-0,5%;расход рабочего тела увеличивается на 1,5-2%.
Таким образом, в результате работы показана необходимость учёта
деформации рабочих лопаток при расчёте характеристик турбины.
Исследование характеристик процессов горения топливовоздушной
смеси в камере сгорания газотурбинного двигателя
Гумеров А.Р.
Научный руководитель –Ясовеев В.Х.
УГАТУ, каф ИИТ
Камера сгорания газотурбинного двигателя – один из главных
элементов конструкции, отвечающий за количество вредных выбросов,
надёжную работу и безопасную эксплуатацию двигателя. Жесткие
нормы ИКАО на вредные выбросы, вынуждают моторостроителей
создавать газотурбинную технику, работающую с бедными смесями,
организуя горение на грани устойчивости. Многогранность процессов,
происходящих в КС, не полностью поддаётся моделированию, что
также, ввиду жестких условий в самой КС, требует бесконтактной
скоростной контролирующей аппаратуры.
При разработке такой аппаратуры решались следующие задачи:
− Создание специализированного локального АРМ – измерений и
интеграции с системой верхнего уровня – SCADA, АСУ испытаний;
− Обеспечение многоаспектного мониторинга;
− Многоканальность. В составе системы имеется три оптических
зонда для приёма излучения из полости камеры сгорания и один канал
отбора давления.
24
− Многоспектральность. Набор фотоприёмников обеспечивает
прием излучения из полости камеры сгорания в разных областях
оптического спектра.
Широкий частотный диапазон. Быстропротекающие процессы в
камере сгорания предъявляют повышенные требования к скорости
оцифровывания сигнала. Диапазон частот колебаний пламени в камере
сгорания лежит в пределах до 10 кГц.
Синхронизация принимаемых оптических сигналов со штатными
сигналами препарированного газогенератора через удобный цифровой
интерфейс OPC (OLE forProcessControl)
Накопление фактографической экспериментальной информации для
контекстного анализа и последующего синтеза математической модели
принимаемых сигналов, помех, шумов, выявление взаимосвязи
оптических сигналов с рабочими характеристиками КС
Выявление характерных статистических особенностей решения
задачи обнаружения полезных сигналов (искрогенерация запальной
свечи, излучение пламени топливовоздушной смеси) на фоне
нестационарных помех, шумов (излучение разогретых стенок КС,
соплового аппарата, турбины)
Математическое моделирование бортовых систем
электроснабжения постоянного тока
Демченко А.Г.
Научный руководитель – Кузнецов С.В.
МГТУ ГА, каф. ТЭАЭС и ПНК
В
работе
рассматриваются
типовые
структуры
систем
электроснабжения (СЭС) постоянного тока современных самолётов и
вертолётов, производится их математическое моделирование. На основе
полученных математических моделей в приложении Simulink
математического пакета MATLAB были разработаны имитационные
модели элементов СЭС постоянного тока и СЭС в целом.
Были рассмотрены следующие типы СЭС постоянного тока
напряжением 28,5 В:
− СЭС постоянного тока от авиационных генераторов
постоянного тока (в составе системы были рассмотрены и
смоделированы: авиационный генератор постоянного тока, блок
регулирования, защиты и управления генератором);
− СЭС постоянного тока от выпрямительных устройств (в составе
системы были рассмотрены и смоделированы: выпрямительное
устройство, аппарат защиты и управления выпрямительным
устройством);
25
Авиационный генератор постоянного тока моделируется на
основании обобщённой системы дифференциальных уравнений
электромеханического
преобразователя.
При
рассмотрении
выпрямительных устройств, использовались стандартные схемы
выпрямления переменного трёхфазного напряжения, используемые на
воздушных судах (ВС) гражданской авиации (ГА). Также были
смоделированы автоматы защиты и контакторы.
При моделировании авиационного генератора постоянного тока,
выпрямительного устройства использовались данные и параметры
типовых генераторов и выпрямительных устройств, устанавливаемых на
современных самолетах и вертолётах ГА.
На полученных имитационных моделях были исследованы
нормальные и ненормальные режимы работы, возникающие в реальных
бортовых СЭС постоянного тока. В частности были исследованы
следующие режимы: нормальная работа СЭС постоянного тока; обрыв
обмотки возбуждения генератора; обрывы и короткие замыкания
измерительных проводов регулятора напряжения блока регулирования,
защиты и управления; пробой диодов выпрямительного устройства;
обрыв и короткое замыкание фазы питания выпрямительного
устройства переменным током, отказ аппарата защиты и управления
выпрямительным устройством.
Разработка робототехнического модуля загрузки-разгрузки
сыпучих металлических грузов
Должиков Н.Б.
Научный руководитель – Полянский В.В.
МАИ (НИУ), каф. 701
В работе рассматривается этап разработки робототехнического
модуля загрузки-разгрузки сыпучих металлических грузов для участия в
фестивале робототехники «Робофест 2014»
При разработке и создании данного модуля основной трудностью
представлялся поиск принципиальной схемы механизма, который
обеспечит ряд параметров, необходимых для стабильной, точной и
безотказной работы модуля в целом, но, в то же время, являлся бы
простым в изготовлении и обслуживании.
Из этого следует, что первоначально было необходимо определить
параметры системы по грузоподъемности, динамике, надежности и
габаритам. В цикле загрузки оптимальным считалось забирать
максимум груза, в то время как при разгрузке должна была быть
обеспечена высокая точность ссыпания груза.
В рамках проектно-конструкторских работ над робототехническим
модулем загрузки-разгрузки была создана пространственная силовая
26
конструкция мехатронной системы [1], обладающая требуемой
жесткостью и массогабаритными характеристиками, а также блок
кинематики, обеспечивающий требуемую динамику загрузки и точность
разгрузки. В архитектуре модуля был обеспечен определённый уровень
избыточности, обеспечивающий возможность его установки на
высокоманевренное мобильное шасси, или стационарное размещение.
В ходе дальнейшей разработки предполагается определить
универсальную схему закрепления как можно более широкого спектра
устройств загрузки модифицировать систему разгрузки для работы с
жидкостями, чтобы расширить спектр применения системы в целом.
Библиографический список
1. Нестеров В.А. и др. Механика авиационных робототехнических
систем, учебник, М:. МАИ, 2008г.
Аспекты решения задач обнаружения, распознавания и
опознавания целей в комплексах с беспилотными летательными
аппаратами в условиях ведения боевых действий в едином
информационном пространстве
Жмаков М.Ю., Аврамова И.В.
Научный руководитель – Аврамов А.В.
ВУНЦ ВВС «ВВА», каф. 101
Одной
из
серьезных
проблем
современного
применения
высокоточного оружия как воздушного, так и наземного базирования
является высокоточная координация действий огневых средств при
уничтожении противника и предотвращение потерь собственных сил от
«дружественного огня». Концептуальные подходы в решении данных
проблем достигаются в результате организации информационноразведывательного обеспечения боевых действий (ИРО БД).
Основой ИРО БД являются результаты развернутой работы по
реализации концепции «Ведения боевых действий в едином
информационном пространстве» (ЕИП) или «Сетецентрической войны»
(СВ). Практическая реализация концепции ЕИП предполагает наличие
основных глубоко интегрированных элементов: информационноуправляющей системы (ИУС), системы разведки и наблюдения (СРН) и
исполнительной системы (ИС). Одними из важных элементов данной
концепции представляются комплексы с беспилотными летательными
аппаратами, способными решать как разведывательные, так и ударные
задачи.
Реализация концепции ЕИП может обеспечить достижение
оперативной совместимости БЛА на этапах их проектирования и
создания. Оперативная совместимость БЛА путем унификации
оборудования и программного обеспечения в сетевой структуре ЕИП
27
даст возможность организации обмена данными и информацией не
только между БЛА и оператором наземной станции управления, но и
между
бортами
беспилотных
и
пилотируемых
ЛА
по
стандартизированным протоколам. Унификация оборудования и
программного обеспечения БЛА может быть достигнута на основе
глубокой аппаратно-функциональной интеграции всех датчиков
информации
в
единую
информационно-вычислительную
и
управляющую систему с элементами искусственного интеллекта,
функционирующую в тесной взаимосвязи с ИУС и ИС ЕИП для
решения общих важных и ответственных задач, таких как, обнаружение,
распознавание и опознавание целей в воздухе и на поле боя.
Повышение эффективности принятия решений об обнаружении,
распознавании и определении государственной принадлежности целей,
а так же формирование управлений для исполнительных систем БЛА в
экстремальных условиях видится возможным с применением бортовой
интеллектной системы обнаружения, распознавания и определения
государственной принадлежности (БИС ОРО) целей.
Испытания эффективности экранирования БКС
Жуков П.А.
Научный руководитель – Кириллов В.Ю.
МАИ (НИУ), каф. 309
Авиационный стандарт ОСТ 1 01205-2012 определяет методику
проведения испытаний бортовых кабелей летательных аппаратов на
эффективность
экранирования.
Эффективность
экранирования
оценивается по величине сопротивления связи.
По методике в цепь должен быть включен резистор 50 Ом, и именно
эту величину применяют при дальнейших расчетах сопротивления
связи, и оценки эффективности экранирования кабеля, пренебрегая
индуктивным сопротивлением самого экрана.
Однако, результаты практических испытаний не соответствуют
теоретическим расчетам. На высоких частотах оплетка кабеля
приобретает значительное индуктивное сопротивление, которое
становится соизмеримым и даже может превышать заданное
сопротивление нагрузки генератора 50 Ом, что вносит погрешность в
оценку эффективности экранирования.
В докладе показано, что при испытаниях бортовых кабелей метровой
длины на частотах свыше 1МГц, пренебрежение индуктивным
сопротивлением экрана приводит к погрешностям при определении
эффективности экранирования
28
Дистанционный концентратор данных
для системы управления общесамолётным оборудованием
Зайцев Д.Ю.
Научные руководители – Кирпичникова Л.Г., Неретин Е.С.
МАИ (НИУ), каф. 303
Система управления общесамолётным оборудованием (СУОСО)
предназначена для управления и контроля систем самолета, не имеющих
собственных вычислителей, а также обеспечения информационного
обмена между системами самолёта, которые не имеют прямых
информационных связей с комплексом БРЭО.
СУОСО включает в себя центральные вычислители СУОСО и
дистанционные концентраторы данных (ДКД). Все компоненты СУОСО
в постоянном взаимодействии осуществляют контроль и управление
самолётными
системами
и
исполнительными
механизмами
общесамолётного оборудования (ОСО). Центральные вычислители
СУОСО обеспечивают приём и выдачу информации в виде разовых
команд (РК) и по кодовым линиям связи (КЛС) ARINC 429 и ARINC
825, обработку информации в соответствии с алгоритмами программы
функционирования, а также являются контроллерами общесамолётной
КЛС ARINC 825.
В результате научно-исследовательской работы разработан ДКД для
СУОСО самолёта SSJ-NG, выполняющего функции приёма, обработки и
выдачи информации в центральный вычислитель СУОСО, а также
выдачи управляющих сигналов на исполнительные механизмы ОСО.
ДКД является связующим звеном между вычислителем СУОСО,
датчиками и исполнительными механизмами ОСО.
ДКД представляет собой набор взаимосвязанных модулей, служащих
для приёма, обработки и формирования сигналов, а также поддержания
стабильного питания информационных каналов.
ДКД предназначен для приёма аналоговой и дискретной информации
от датчиков ОСО, её первичной обработки, и передачи в вычислители
СУОСО, а также выдачи разовых команд на исполнительные механизмы
ОСО.
Блоки ДКД являются двухканальными, каналы являются
разнородными, что обеспечивает требуемые показатели надёжности и
отказобезопасности.
Ручное
управление
исполнительными
механизмами
ОСО
осуществляется при помощи Комплексного потолочного пульта с
непосредственной выдачей управляющих сигналов на ДКД.
29
Расчетное исследование лобового воздухозаборного устройства
для малогабаритного высокоскоростного ЛА
Карпова В.Е., Мешенников П.А.
ФГУП «ЦАГИ»
Проведено расчетное исследование обтекания различных вариантов
лобового осесимметричного воздухозаборника с пространственным
каналом сложной формы, рассчитанного на большие скорости полета.
Воздухозаборник предназначен для малогабаритного летательного
аппарата с прямоточным воздушно-реактивным двигателем. Расчеты
выполнены с применением программного пакета CFD-FASTRAN
(Сustomer N 2482). Численные решения получены в рамках системы
осредненных по Рейнольдсу ламинарных стационарных уравнений
Навье-Стокса.
Рассматривались два воздухозаборника, отличающихся формой тела
торможения
и
внутренним
трактом.
В
первом
варианте
воздухозаборника сжатие потока осуществляется спрофилированной
изоэнтропической поверхностью, во втором – трёхступенчатым телом
торможения, таким, что скачки от каждой из ступеней приходят на
обечайку воздухозаборника. Форма профиля тела торможения
определялась крейсерским числом Маха полета ЛА.
Для моделирования течения в воздухозаборнике с использованием
программного комплекса CFD-FASTRAN была построена блочноструктурированная гексагональная расчетная сетка объемом 4,1 млн.
ячеек.
Выполнено численное моделирование обтекания спроектированных
вариантов воздухозаборника при различных числах Маха и углах атаки,
получены
внутренние
характеристики
воздухозаборников:
коэффициенты расхода и восстановления полного давления. Выявлено,
что особенностью работы изоэнтропического воздухозаборника
является неустойчивость течения на входе на ненулевых углах атаки. По
этой причине для дальнейших исследований был выбран
воздухозаборник
с
трехступенчатым
телом
торможения,
обеспечивающий устойчивую работу при больших скоростях и на
различных углах атаки. Достигнутый уровень коэффициента
восстановления полного давления выбранного воздухозаборника близок
к стандартной зависимости ЦАГИ-ЦИАМ.
В результате численного моделирования cформирован оптимальный
контур носовой части ЛА и проведена интеграция воздухозаборника с
предкамерным диффузором и камерой сгорания силовой установки.
Выбранная геометрия была принята в качестве базовой при
проектировании аэродинамической модели, предназначенной для
проведения исследований в аэродинамических трубах ЦАГИ.
30
Оценка эффективности действий группы, охраняющей
территорию, от проникновения группы нарушителей
Карпунина Д.О.
МАИ (НИУ), каф. 106
Рассматривается система массового обслуживания, которая включает
группу обслуживания и группу обслуживаемых объектов. Элементы
группы обслуживания характеризуются размерами зоны обслуживания,
затратами времени на обслуживание объектов. Численность группы
обслуживания существенно меньше числа обслуживаемых объектов.
Целью исследований является определение возможностей системы
массового обслуживания по числу обслуживаемых объектов.
Методика решения задачи включает:
− разработку математической модели системы обслуживания;
− параметрические расчеты влияния параметров модели на число
обслуживаемых объектов;
− исследование влияния случайных факторов на решение задачи;
− определение статистических показателей числа обслуживаемых
объектов на множестве экспериментов.
Работа системы массового обслуживания рассматривается для
случаев случайного и координированного целераспределения.
В случае случайного целераспределения каждый из участников
группы обслуживания может выбирать объекты по критериям затрат
времени, удаленности и другим частным показателям. В этом случае
отсутствие
координации
действий
ведет
к
уменьшению
производительности системы массового обслуживания и уменьшению
числа обслуживаемых объектов.
Координированное
целераспределение
требует
создание
диспетчерского центра, в котором будет храниться информация обо всех
обслуживаемых объектах. В этом случае задача руководства системой
массового обслуживания состоит в целеуказании каждому элементу
группы обслуживания конкретных объектов обслуживания.
На основе решения частной задачи с гипотетическими исходными
данными показано, что выбор объектов обслуживания по частным
критериям существенно снижает производительность системы
массового обслуживания.
Наиболее рациональным способом работы системы массового
обслуживания является сбор информации обо всех объектах
обслуживания, оптимальное целераспределение в целях обслуживания
максимального числа объектов.
Координированное
целераспределение
требует
создания
диспетчерского центра, в котором будет храниться информация обо всех
31
обслуживаемых объектах. В этом случае задача руководства системой
массового обслуживания состоит в целеуказании каждому элементу
группы обслуживания конкретных объектов обслуживания.
«ДПЛА с внешним источником питания»
Картавцев С.В., Пестунов А.А.
Научный руководитель – Калягин М.Ю.
МАИ (НИУ), каф. 602
Малоразмерные ДПЛА заняли прочное место в гражданской сфере,
начиная от простой видовой разведки, заканчивая мониторингом
радиоактивной обстановки местности. Однако, у всех малоразмерных
ДПЛА на электрической тяге существует один недостаток – невысокая
продолжительность
полета
(максимум
1.5
часа).
Рост
продолжительности полета сдерживается в основном невысокими
удельными ёмкостными характеристиками бортовых источников
питания ДПЛА. В работе делается попытка теоретического обоснования
возможности применения иных (внешних) источников питания для
увеличения продолжительности полета.
Одним из наиболее перспективных направлений в исследовании
передачи энергии на расстоянии является использование лазерного луча
ближнего инфракрасного диапазона в качестве источника питания
малоразмерных ДПЛА. Такой способ питания позволит отказаться от
замены ДПЛА в процессе мониторинга, сократит потребное снаряжение
комплекса ДПЛА. Так как подзарядка бортовых аккумуляторов ДПЛА
будет осуществляться прямо в полете.
Работа разделяется на четыре этапа:
− на первом этапе осуществлено математические моделирование
− распространения излучения в атмосфере и рассеивание
лазерного луча
− на втором этапе создается концепт электрической силовой
установки (для наземного пункта дистанционного управления и для
ДПЛА) и приведение некоторых характеристик преобразователей
лазерной энергии.
− на третьем этапе осуществлен расчет потребной мощности для
обеспечения горизонтального полета ДПЛА и необходимую площадь
фотоэлементов (с помощью уравнения энергетического баланса)
− на четвертом этапе осуществлена постановка эксперимента по
подтверждению возможности передачи энергии с помощью лазера
С помощью данной работы мы можем рассчитать необходимую
мощность силовой установки, суммарную площадь фотоэлементов,
параметры электрооборудования и рекомендации по выбору типа ДПЛА
для определенной стартовой массы.
32
Исследование характеристик пожарной безопасности тепловой
акустической изоляции фюзеляжа
Кириенко О.А., Шуркова Е.Н., Вольный О.С.
Научный руководитель – Барботько С.Л.
ВИАМ, лаб. 620
В случае летных происшествий, сопровождающихся возникновением
внешнего пожара от разлившегося топлива, происходит быстрое
прогорание
внешней
алюминиевой
обшивки
фюзеляжа,
и
проникновение пламени во внутренние отсеки самолёта. Повышение
выживаемости людей находящихся в пассажирском салоне, может быть
обеспечено за счет использования новых материалов, обеспечивающих
повышение сопротивления прогоранию внешнего контура авиационной
техники. Одним из способов решения данной задачи является
повышение пожарной безопасности матов тепловой звукоизоляции
(ТЗИ)фюзеляжа.
Исследования по определению характеристик пожарной безопасности
(продолжительность остаточного самостоятельного горения, длина
прогорания) материала тепловой акустической изоляции проводили в
соответствии с требованиями АП-25 п.25.856(а) Приложение F часть VI,
согласно которым пламя не должно распространяться за пределы
расстояния, равного 51 мм влево от точки воздействия пламени горелки,
а продолжительность остаточного самостоятельного горения образца не
должна превышать 3 с после удаления источника воспламенения. В
процессе испытания образец подвергался одновременному воздействию,
как радиационного теплового потока, так и инициирующего
воспламенение пламени горелки (время экспозиции составляло 15 с).
Для проведения исследований были изготовлены образцы
перспективного ТЗИ материала, содержащего следующие слои:
− теплозвукоизолирующий слой на основе неорганического
(базальтовое и кремнеземное) волокна, пропитанного термостойким
связующим, облицованный термостойким материалом (кремнеземная
ткань).
− слой из нетканого иглопробивного материала на основе
арамидных волокон, обеспечивающий затухание звуковой волны.
− слой защитного покрытия на основе стеклотканиСТФ-26.
Установлено, что испытанные образцы материалов ТЗИ –
теплозвукоизолирующий мат, защитное покрытие стеклоткань СТФ-42,
ТЗИ мат с покрытием стеклоткань СТФ-42 – соответствуют
требованиям АП-25 п.25.856; мат акустической изоляции из нетканого
иглопробивного материала – не соответствует требованиям АП-25 п.
25.856, вследствие большой продолжительности остаточного горения
33
(240 с), а так же, по длине прогорания (распространение пламени по
всей поверхности).
Следовательно, не рекомендуется самостоятельное применение матов
акустической изоляции из нетканого иглопробивного материала, в связи
их несоответствия требованиям АП-25 п. 25.856. Рекомендуется
использовать данные материалы только в комплекте с ТЗИ матами,
обеспечивающими стойкость к прогоранию при воздействии пламени.
Сравнение результатов расчетов и измерений частотных
характеристик сопротивлений связи плетеных экранов
бортовых кабелей ЛА
Клыков А.В.
«ОКБ «Аэрокосмические системы»
Научный руководитель – Кириллов В.Ю.
МАИ (НИУ), каф. 309
Бортовые кабели летательных аппаратов (ЛА) являются наиболее
восприимчивой частью бортовых систем ЛА к воздействию
электромагнитных помех (ЭМП).
Излучаемые ЭМП естественного и искусственного происхождения,
путём воздействия на бортовые кабели ЛА могут привести к
значительному ухудшению качества функционирования бортовых
систем ЛА, потере работоспособности элементов и устройств бортовых
систем ЛА, возникновению аварийных ситуаций.
К основным видам внешних ЭМП, представляющих опасность для
бортовых систем ЛА относятся: электромагнитные поля высокой
интенсивности (HIRF), грозовые разряды, электростатические разряды,
электромагнитный импульс ядерного взрыва, сверхширокополосные
импульсы от установок направленного излучения и т.п.
Защищённость бортовых систем ЛА от ЭМП во многом зависит от
эффективности экранирования бортовых кабелей, которая определяется
параметрами кабелей и их экранов.
Эффективность экранирования связана с важной характеристикой
экранов
кабелей
–
сопротивлением
связи
(передаточным
сопротивлением). Сопротивление связи позволяет оценить реакцию
внутренних проводников экранированного бортового кабеля на
воздействие ЭМП при известных параметрах экрана.
В докладе приведено сравнение результатов расчетов и измерений
частотных характеристик сопротивлений связи плетеных экранов
бортовых кабелей ЛА. Расчеты проводились по моделям,
разработанным зарубежными исследователями (Вэнсом Э.Ф., Тайни М.,
Клэем Т.) и отечественными учеными (Кравченко В.И., Дьяковым А.Ф.,
Максимовым Б.К, Кужекиным И.П.). Измерения проводились по ОСТ 1
34
01205-2012 «Экранирование бортовой кабельной сети самолетов
(вертолетов), методики измерений эффективности экранирования».
Результаты сравнения показывают разницу между расчетными и
измеренными частотными характеристиками сопротивлений связи
плетеных экранов, растущую с увеличением частоты.
Выбор необходимого количества ЧПИ зондирующего сигнала при
измерении дальности до зависшего вертолета.
Клыков Д.В.
Научный руководитель – к.т.н. Форштер А.А.
ОАО «Корпорация «Фазотрон-НИИР»
Зависший вертолет в бортовой импульсно-допплеровской РЛС
обнаруживается по отражениям зондирующего сигнала от лопастей
вращающегося несущего винта. Для этого используется сигнал с
высокой частотой повторения импульсов. Измерение дальности в этом
случае связано с определенными трудностями.
В работе приведены результаты моделирования процедуры измерения
дальности по китайской теореме об остатках. Используются критерии
измерения дальности 3 из 8 ЧПИ, 3 из 10 ЧПИ и 3 из 11 ЧПИ.
Показаны ограничения в выборе ЧПИ, основанные, в том числе на
результатах летных испытаний.
Рассмотрены
варианты
с
использованием
нескольких
последовательных попыток измерения дальности для повышения
вероятности правильного измерения.
Получены следующие результаты: с увеличением количества
используемых ЧПИ увеличивается вероятность правильного измерения
дальности, а также вероятность измерения дальности с первой попытки,
уменьшается вероятность не измерения дальности.
Показано, что использование 11 ЧПИ позволяет полностью устранить
«слепые» зоны в диапазоне значений дальности от 10 до 40 км.
11 ЧПИ дают возможность правильно измерить дальность за одну
попытку с вероятностью правильного измерения дальности близкой к
1,уменьшая таким образом временные затраты.
Назначение, анализ и свойства РПП для двигателей РД-33МК
Кондранин А.С., Журавлев Н.А., Егоров М.М.
Научный руководитель – Лонин Б.И.
ОАО «ММП им. В.В. Чернышева»
На данный момент радиопоглощающие материалы (РПМ) и
радиопоглощающие покрытия (РПП), т.н. («стелс-технология») актуальная тема в военной промышленности. Обладать такой техникой значит иметь большое преимущество перед противником. Летящий в
35
небе самолет освещает радар, луч посланный радаром, достигая
поверхности самолета, отражается строго обратно в радар, так система
определяет координаты самолета. В военных целях, когда нужно
проникнуть на вражескую воздушную территорию незамеченным для
ПВО противника, нужен такой самолет, который способен либо
отразить радиолокационный луч в сторону от радара, либо его
поглотить. Самолеты не способны этого сделать в силу того, что
сделаны из металла, который по определению не может поглотить
радиолокационный сигнал, и обладают идеальной, с точки зрения
аэродинамики формой, которая не способна отразить луч локатора в
сторону от него. Для того чтоб существенно снизить эффективную
поверхность рассеяния объекта в конкретном диапазоне частот РЛС
применяют РПМ и РПП.
Палубный многоцелевой истребитель МиГ-29К значительно
отличается от своих предшественников, он был выпущен с большим
перечнем изменений и доработок, в том числе с меньшей заметностью
самолета в радиолокационном диапазоне за счет нанесения РПП на
планер и детали двигателя. На нашем предприятии полностью
отработана и доведена до серийного производства технология нанесения
покрытия, разработанного ИТПЭ РАН. Согласно технологии покрытие
наносится на корпус наружный, корпус передней опоры, обтекатель,
стойки ВНА и хвостовики двигателя РД-33МК. Покрытия РАН-1М,
РАН-2 и РАН-8М имеют всеклиматическое исполнение, сохраняют
работоспособность при температуре от -60 до +200 оС, стойкое к
воздействию солевого (морского) тумана, к попаданию птиц, льда,
града, влагостойкое, выдерживает кратковременный контакт с маслами,
керосином. Гарантийный ресурс и срок службы РПП составляет 500
часов и 4 года. Для исключения основных дефектов радиопоглощающих
покрытий, таких как: трещины, отслоения, расслоения, задиры,
набухания, утончения, коррозионные поражения, выявленные при
эксплуатации двигателей РД-33МК, на нашем предприятии были
внедрены мероприятия по доводке технологии нанесения покрытия,
погрузки-разгрузки, а также при транспортировке двигателя.
На настоящий момент осмотрено несколько двигателей, вернувшихся
из эксплуатации, с общей наработкой свыше 250 часов. Результаты
осмотра говорят о том что РПП находится в удовлетворительном
состоянии, признаки старения не наблюдаются.
36
Комплекс динамических проверок объективов аэрофотоаппаратуры
и специальной аппаратуры дистанционного зондирования Земли
Копбаев Р.А.
Научный руководитель – Соколов В.А.
МАИ, каф. 307
Для сборки и юстировки объективов аэрофотоаппаратуры и
специальной аппаратуры дистанционного зондирования Земли путем
проведения
операций
по
точному
выставлению
взаимного
пространственного положения оптических компонентов и проведения
операций
контроля
используется
специальное
оборудование
(коллиматор со статическим фокальным узлом), которое проверяет
характеристики объектива в статическом положении. Для проверки
динамических характеристик объектива прибора при наземных
испытаниях и контрольно-юстировочных работах необходимо
использовать имитатор движения местности(ИДМ)[Л] предназначенный
для специальных оптических скамей в качестве фокального узла с
движущейся мирой (тест-объектом).
ИДМ должен обеспечивать: равномерное движение тест-объектов
(ТО) в фокальной плоскости коллиматора зеркального (КЗ);регулировку
и стабилизацию скорости движения ТО в заданном диапазоне (вектора и
модуля);контроль и регистрацию скорости движения ТО; контроль и
регистрацию «нулевого» положения ТО (с привязкой к шкале времени
прибора);информационный обмен с контрольно- проверочной
аппаратурой по локальной сети в согласованном объеме и формате;
смену ТО; изменение положения ТО относительно фокальной плоскости
КЗ (расфокусировку) в заданном диапазоне; равномерную подсветку
фокальной плоскости КЗ (ТО, при прохождении поля зрения
КЗ);изменение уровня и спектрального состава освещенности ТО с
помощью сменных фильтров в осветителе; изменение вектора скорости
ТО относительного меридионального сечения КЗ; изменение плоскости
движения ТО (две рабочие плоскости: горизонтальная и вертикальная).
ИДМ должен устанавливаться на общем основании узла фокального.
Базовая система координат ИДМ и система координат коллиматора
зеркального должны быть коллинеарными (с учетом отражения), а
оптическая ось коллиматора зеркального должна проходить строго
через центр рабочего поля ИДМ.
Таким образом, при выполнении вышеперечисленных условий может
быть создан универсальный динамический стенд проверки
аэрофотоаппаратуры и специальной аппаратуры дистанционного
зондирования Земли, который при наземных испытаниях сможет дать
более подробную информацию о характеристиках объективов и их
правильной юстировке, не прибегая к летным испытаниям.
37
Список литературы:
Травин В.Г. Чекризов Г.С. Имитатор бега местности с
Фотографической регистрацией скорости изображения и скорости
компенсации в Фотоаппарате.-"Оптико-механическая промышленность", 1971, 9 2, с. 30-31.
Пример реализации благоприятной аэродинамической
интерференции при газодинамической интеграции планера
и силовой установки.
Корнев А.В.
Научный руководитель – Амброжевич А.В.
ХАИ, каф. 401, НИИ ПФМ ХАИ
Создание эффективной силовой установки для приведения в
движение летательного аппарата (ЛА) связано с решением ряда
взаимосвязанных задач: внешней и внутренней аэродинамики,
конструкторских задач компоновки силовой установки (СУ) на ЛА,
предотвращения попадания пограничного слоя во внутренние тракты
СУ. Эти задачи объединены общими требованиями снижения
сопротивления ЛА и СУ, обеспечения устойчивой работы СУ во всей
области эксплуатационных режимов полета ЛА. При этом часто
возникают трудности компоновки СУ и входного устройства (ВУ)
вследствие эксплуатационных требований и ограничений, например
таких, как способы базирования, маневренность, минимизация
демаскирующих факторов. В ряде случаев эти факторы становятся
определяющими при выборе типа элементов СУ и компоновке их на ЛА.
Эти и ряд других проблем находят свое решение при применении
конформных и интегрированных СУ с ВУ частично или полностью
утопленных в тело планера, в т.ч., при их верхней компоновке. Однако,
обеспечение
устойчивой
работы
верхнерасположенного
ВУ
затрудняется в полете на критических режимах.
Разработанное компактное ВУ с воздухозаборником утопленного
типа является унифицированным для ЛА различных аэродинамических
схем, типов, назначений и способов базирования, в т.ч. аппаратов ВВП,
гидросамолетов и экранопланов. Применение такого ВУ в
аэродинамической компоновке с внешними вихрегенераторами
позволило расширить область его применения.
На примере маневренного БПЛА с интегрированной СУ с ВРД,
оснащенной надфюзеляжным ВУ с воздухозаборником утопленного
типа
продемонстрирован
способ
реализации
благоприятной
интерференции планера и СУ. Решена проблема обеспечения
поступления достаточного объема воздуха к двигателю в условиях
аэродинамической тени от конструкции планера и обеспечения
38
устойчивой работы в широком диапазоне углов атаки с помощью
внешних вихрегенераторов.
Проведенные исследования взаимовлияния показали положительное
влияние несущей системы БПЛА на работу СУ с верхнерасположенным
ВУ и повышение несущих свойств ЛА при работающей СУ. Полный
эффект представляет собой мультипликацию ряда составляющих
аэродинамических эффектов, взаимодействующих на разных режимах
полета.
Разработка термостойкого стеклопластикового сотового
заполнителя для двигателя ПД-14
Волков В.С., Денисова Е.В., Корнейчук Е.В.
ОАО ОНПП «Технология»
Cтеклопластиковые сотовые заполнители – стеклосотопласты (ССП)
нашли широкое применение в конструкциях самолетов Ту-204, Ту-334,
Ил-96, а также в новейших самолетах типа Сухой-Суперджет - SSJ100 и
Ан-148. В тоже время развитие авиационной промышленности требует
улучшения эксплуатационных свойств ССП.
Для трехслойных сотовых конструкций, работающих при высоких
температурах, необходимы такие материалы, которые обладали бы
максимальной
устойчивостью
при
воздействии
повышенных
температур.
В ОАО «ОНПП «Технология» разработан ряд ССП на основе
полиимидногосвязующегоСП-97К,
обладающих
высокой
термостойкостью. В докладе приводятся результаты последних
исследований по разработке технологии изготовления термостойкого
стеклосотопласта марки ССП-7-8Т на основе связующего СП-97К.
Материал, полученный на основе связующегоСП-97К, работоспособен
при температуре 300°С.
В качестве наполнителя в этом типе стеклосотопласта используется
стеклоткань алюмоборосиликатного состава марки Т-10П.
Стеклосотопласт марки ССП-7-8Т с размером грани ячейки 8 мм,
изготовленный на основе стеклоткани Т-10П и связующего СП-97К,
планируется использовать в панелях шумоглушения двигателя ПД-14в
зонах с повышенными температурами (зона газогенератора).
В разработанном полиимидном ССП проведена замена клея БФ-2 на
более термостойкий ВС-10Т,ГОСТ 22345-77. Показано преимущество
клея ВС-10Т перед клеем БФ-2, традиционно используемым в
производстве фенолоформальдегидных стеклосотопластов типа ССП-1
и ССП-1П.
Были проведены физико-механические испытания опытных образцов
термостойких ССП с различными показателями плотности. Результаты
39
проведенных испытаний подтвердили правильность выбора в качестве
полимерной матрицы для термостойкого ССП связующегоСП-97К и
термостойкого клея ВС-10Т, обеспечивающих получение требуемых
прочностных характеристик при заданных значениях плотности.
Результаты температурных испытаний показали, что при 300°С
прочность при сжатии составляет 1,65 МПа. При этом после выдержки
образцов ССП-7-8Т при температуре 300°С в течение 500 часов
прочность при сжатии образцов, испытанных при комнатной
температуре, снижается на 30%: с 3,3 МПа в исходном состоянии до 2,6
МПа после испытания.
Выбранные материалы и разработанная технология изготовления
стеклосотопласта
маркиССП-7-8Т
на
основе
полиимидного
связующегоСП-97К, термостойкого клея ВС-10Т и стеклотканиТ10Ппозволяют получить стеклосотопласт, работоспособный при
температуре 300°С с ресурсом не менее 500 часов.
Система интеллектуальной поддержки экипажа
летательного аппарата
Корсаков Д.А.
Научный руководитель – доцент, к.т.н. Ефанов В.В.
ВУНЦ ВВС «ВВА»
На современных боевых самолетах летчик работает на пределе своих
интеллектуальных и психофизических возможностей.
Предложена система интеллектуальной поддержки (СИП) экипажа
ЛА, которая обеспечивает возможность в автоматическом режиме
производить диагностику агрегатов, систем и всего ЛА в целом, а при
возникновении особых случаев полета, получение необходимой
информации ("подсказки"). При этом "подсказка" предъявляется
каждому члену экипажа своевременно и в форме, позволяющей в
кратчайшие сроки ее воспринять и применить. Кроме того
осуществляется контроль за деятельностью каждого члена экипажа с
выдачей информации о сделанных ими ошибках. СИП при отказах
бортовых систем могут работать в автоматическом режиме с
информированием летчика о принятии и исполнении решения.
СИП содержит процессор, блок питания, интерфейсный блок,
состоящий из мультиплексного аналого-цифрового преобразователя и
мультиплексного цифрового преобразователя, датчики, установленные в
агрегатах и системах ЛА. Процессор функционально связан системами
обратной связи с арифметическим сопроцессором, блоками оперативной
и энергонезависимой памяти.
Кроме того, пассивные подсказки используются при решении задач
навигации (следования по маршруту), распознавания и ранжирования
40
целей, а также при выработке тактических приемов в применении
средств поражения.
Предложена система, помогающая экипажу принимать решения в
различных типовых боевых ситуациях, включая этапы навигации,
выхода в информационный контакт с воздушными целями, дальнего и
ближнего воздушного боя, а также с наземными целями. Каждый из
указанных этапов и режимов полета выполняется с использованием
отдельной экспертной системы.
СИП берет на себя задачи по оценке ситуации, выбору проблемных
фрагментов, анализу возникающих проблем, выбору наиболее
рационального способа их разрешения и предъявляет летчику
рекомендацию на конкретный способ противодействия и краткое
пояснение к ней.
Внедрение интеллектуальных систем расширяет функциональные
возможности бортового оборудования, связанные с управлением,
оценкой боевой обстановки, боеспособностью самолета и всех систем.
Такие системы позволяют значительно снизить нагрузку и оказать
помощь летчику в боевых ситуациях, оценить степень угрозы самолету
со стороны воздушных и наземных средств поражения, обеспечивают
полное использование возможностей самолета и качественное решение
новых задач.
Система температурных датчиков для измерений
в реальном времени
Корявко Д.А.
Научный руководитель – Маркин Н.Н.,
МАИ (НИУ), каф. 106, Hochschule Heilbronn University (Germany)
Цель проекта было разрабатывать программное обеспечение для
Atmel ATmega644 micro-controller , которое позволяет измерять
Температуру и показывать её в градусах Цельсия на ЖК-дисплее.
В этой работе основной упор сделан на датчик температуры, который
присоединен к общей цепи, и преобразует аналоговые значения в
цифровые с помощью калибровки и отображает полученный результат
на ЖК-дисплее.
Цель этой работы, объяснить все функции, процедуры на примере
используемого программного обеспечения и аппаратного обеспечения.
Программа была разработана в системе Atmel ATmega644, в режиме
реального времени.
Проект был завершен, когда мы смогли снять и вывести данные с
двух датчиков KTY81-222 и NTC Thermistor 1K. В работе не были
приняты во внимание ветер и влажность воздуха.
41
Автоматизация конфигурирования геоинформационных данных
авионики на рабочем месте оператора
Костишин М.О., Шукалов А.В., Жаринов И.О., Коновалов П.В.
Научный руководитель – д.т.н., доцент Жаринов И.О.
ФГУП ОКБ «Электроавтоматика».
Перспективным направлением развития бортового авиационного
оборудования является подход на основе создания систем и технических
средств отображения геоинформационных данных на средствах
индикации летательного аппарата (ЛА). Геоинформационные данные
представляют
собой
совокупность
топогеодезических,
аэронавигационных, гидрометеорологических и других видов данных.
Подготовка
геоинформационных
данных
выполняется
на
автоматизированном
рабочем
месте
с
использованием
специализированной системы автоматизации проектирования (САПР),
позволяющей формировать загрузочный компонент — файл,
представляющий собой массив команд и данных.
Файл загружается в специализированный накопитель (кассету памяти)
бортовой цифровой системы картографической информации (БСКИ) и
используется
для
синтеза
видеопотока
изображения
геоинформационных
данных
авионики.
Отображение
геоинформационных данных на борту ЛА осуществляется на
многофункциональном цветном индикаторе (МФЦИ), выполненном на
базе плоской жидкокристаллической панели.
САПР
входит
в
состав
программного
обеспечения
автоматизированного рабочего места программиста, выполняется на
инструментальной ЭВМ и имеет следующие инструментальные
средства проектирования:
− подготовка цифровой карты местности в зоне полета ЛА;
− выполнение штурманских расчетов по маршруту полета ЛА.
В памяти БСКИ массив команд и данных группируется в блоки
данных, состоящие из слоев. Каждый слой содержит набор графических
примитивов и их атрибутов, описывающий объекты одной группы
данных (промышленные и гражданские объекты, дороги, линии
электропередач, мосты, названия населенных пунктов, описание
рельефов местности с матрицей высот и т.д.). Примитивы представляют
собой элементарные графические элементы (линии, дуги, окружности,
знаки, полигоны и т.д.), составляющие на экране МФЦИ
индикационный кадр.
САПР обеспечивает пользователю возможность автоматизированного
конфигурирования массива команд и данных за счет включения в
загружаемый компонент требуемых в процессе полета ЛА слоев
цифровой карты местности в различных масштабах отображения,
42
определения
идентификационной
информации
загрузочного
компонента, занесение загрузочного компонента в БСКИ.
Формирование требований к облику перспективного рулевого
привода горизонтального оперения маневренного самолета
Кузнецов И.П., Паршин А.А., Редько П.Г. (ОАО «ПМЗ Восход»)
Константинов С.В. (ОАО «Компания Сухой»)
Халецкий Л.В. (ФГУП ЦАГИ)
Кузнецов В.Е. (СПбГЭТУ «ЛЭТИ»)
В работе рассматриваются основные проблемы, возникающие при
разработке
прецизионного
рулевого
привода
перспективного
маневренного самолета. В основе этих проблем лежат причины,
связанные с наличием в рулевом приводе различного рода
нелинейностей и воздействии на качество его функционирования
внутренних и внешних возмущающих факторов. Последствие этих
проблем – возможность возбуждения в замкнутом контуре самолета
устойчивых и неустойчивых предельных циклов колебаний,
недопустимых для полета маневренного самолета. Наиболее остро эти
проблемы стоят для продольного и бокового каналов управления
перспективного
маневренного
самолета
с
аэродинамически
неустойчивой компоновкой и высокой эффективностью органов
управления.
Для решения указанных выше проблем требуется разработка
прецизионных электрогидравлических приводов (ЭГРП) с высокой
динамической точностью в области малых сигналов управления. При
этом достижение необходимых показателей качества функционирования
ЭГРП в жестких условиях эксплуатации требует использование
комплексного системного подхода – это разработка функциональной
схемы перспективного рулевого привода с трехкаскадным усилением, в
котором управление гидрораспределителем первого каскада усиления
производится высокоэффективным линейным электродвигателем в
сочетании с использованием специальных адаптивных алгоритмов
управления,
обеспечивающих
требуемые
функциональные
характеристики привода при воздействии внешних и внутренних
возмущений и расширение эффективного диапазона регулирования.
С практической точки зрения решение данной задачи возможно лишь
при интеграции рулевого привода и электронной системы его
управления в единый комплекс – систему рулевого привода с цифровым
адаптивными алгоритмами управления.
В работе на примере проекта перспективного рулевого привода
практически подтверждается возможность решения поставленной
задачи – создание высокоэффективной системы рулевого привода с
43
обеспечением требуемой динамической точности и стабильности
функциональных характеристик в области малых входных сигналов
(~0,1%).
Проектирование исполнительного механизма привода рулей
беспилотных ЛА
Кутейникова Е.Н.,
Научный руководитель - профессор Самсонович С.Л.,
МАИ (НИУ), каф. 702
В последние годы, в связи с развитием электротехники и
электромеханики, в том числе и в авиации стали больше уделять
внимания электроприводным системам, в связи с их компактностью,
дешевизной и меньшим весом. Эти характеристики , с учетом тенденции
развития малых беспилотных ЛА, являются определяющими в росте
потребности на электромеханические приводные системы с
компактными электродвигателями.
В области электродвигателей одними из последних разработок
являются бескорпусные двигатели с магнитами из редкоземельных
металлов. Двигатели одновременно обладают небольшими габаритами и
хорошими показателями выходных нагрузочных моментов, на
основании чего можно рассматривать их применение в беспилотных
ЛА.
К механическим передачам редукторов также предъявляются высокие
требования, которым в большей степени соответствуют планетарные,
волновые и шариковинтовые передачи.
В данной работе была рассмотрена перспективная волновая передача
с телами качения для проектирования исполнительного механизма
привода руля направления. В качестве исполнительного двигателя был
выбран бескорпусной двигатель по каталогу Parker.
В процессе разработки были рассмотрены патенты исполнительных
механизмов на основе электромеханики в качестве прототипов.
В спроектированном редукторе волновая передача с шариками в
качестве тел качения обладает малым люфтом, высокой жесткостью,
высоким коэффициентами стандартизации и унификации. Компоновка
осуществлена по двухкаскадной схеме, а именно, промежуточный
каскад находится внутри выходного, что существенно позволяет
оптимизировать габаритные размеры.
Полученный исполнительный механизм в состоянии обеспечить
требуемые нагрузки, обладает приемлемыми габаритными размерами(
при моменте М=12кНм габариты составляют 300 х 300 х 255 мм) и
имеет упрощенную конструкцию в сравнении со своими аналогами.
44
Конструктивная схема зеркал резонатора
Макаров И.В.
МАИ (НИУ)
В мощных лазерах большая выходная мощность достигается за счет
увеличения объема активной среды, ее сечения и длины, что в свою
очередь предусматривает увеличение соответствующих размеров
лазерных зеркал, изготовленных из высокотеплопроводных материалов,
а также системы их охлаждения. Последнее условие необходимо для
предотвращения изгиба зеркала, возникающего вследствие поглощения
им части падающего на него излучения и нагрева отражающей
поверхности.
Увеличение размера зеркала при нагреве практически не влияет на
формирование излучения, в то время как его изгиб приводит к
изменению кривизны поверхности отражающего слоя, что чаще всего
приводит к дефокусировке резонатора, и, в свою очередь, ухудшает
угловые характеристики выходного пучка излучения. Например, в
щелевых лазерах с конфокальным резонатором и боковым выводом
излучения деформация зеркал приводит к угловому смещению
выходного пучка.
Для снижения уровня термодеформаций оптики в мощных лазерах
используют системы охлаждения высокотеплопроводных зеркал. Как
правило, система охлаждения зеркал организуется таким образом, чтобы
в стационарном режиме работы можно было обеспечить максимально
эффективный теплоотвод с поверхности зеркала. Однако из-за
конечного расстояния между поверхностью зеркала и каналами
охлаждения неизбежно возникает градиент температурного поля,
направленный перпендикулярно зеркальной поверхности, который и
приводит к термодеформации зеркала. В данной работе описывается
метод борьбы с термооптическими искажениями путем контроподогрева
противоположной поверхности зеркала резонатора. Очевидно, что если
обеспечить полную симметрию температурного поля относительно
плоскости симметрии зеркала, параллельно его отражающей
поверхности, можно полностью исключить изгиб зеркала как целого при
лучевой нагрузке. Такая симметрия нагрева зеркала может быть
достигнута, когда геометрия источника тепловыделения полностью
повторяет геометрию сечения пучка на отражающей поверхности, а
величина и временная зависимость его мощности точно воспроизводит
динамику поглощенной мощности лазерного пучка.
45
Способ определения характеристик быстропротекающих процессов
Махно И.В.
Научный руководитель – доцент, к.т.н. Ефанов В.В.
ВУНЦ ВВС «ВВА»
Актуальность данного направления исследований обусловлена
высокими затратами и низкой оперативностью существующих
технологий исследований в области быстропротекающих процессов.
Действующая
технология
проведения
исследований
быстропротекающих процессов является затратной, так как
предполагает воздействие поражающих факторов быстропротекающих
процессов на объект с вынесением соответствующего экспертного
заключения.
Для повышения оперативности и снижения затрат на проведение
исследований предлагается способ определения характеристик
быстропротекающих процессов, заключающийся в:
− определении характеристик осколков оболочки на основе
использования оптических неконтактных датчиков и электронных
блоков;
− определении закона распределения метаемых тел в
пространстве на основе измеренных координат метаемых тел;
− передаче информации о характеристиках метаемых тел на ЭВМ;
− оценке эффективности воздействия поражающих факторов
быстропротекающих
процессов
на
объект
исследования,
представленный в виде математической модели.
При инициировании взрывчатого вещества в оболочке, осколки
фиксируются чувствительными элементами оптических датчиков, число
осколков подсчитывается в каждой площадке, потом определяется
количество осколков оболочки, летящих в угловом секторе. Далее
находится относительное число осколков и рассчитывается
распределение осколков оболочки по направлениям.
Результаты эксперимента позволяют построить двумерную матрицу
распределения осколков по массе в угловой зоне. Обработка
экспериментальных данных дает возможность теоретического описания
разлета осколков по массе.
Практическая ценность разработанного способа состоит в
значительном сокращении времени и стоимости при проведении
испытаний быстропротекающих процессов, так как позволяет
практически сразу с высокой точностью получить информацию о
параметрах полета метаемых тел и распределении их в пространстве, без
дополнительной обработки первичных данных.
46
Формирование требований к САПР высокоскоростного БЛА.
Маховых А.В.
Научный руководитель - профессор, д.т.н Гусейнов А.Б.
МАИ (НИУ), каф. 602
Использование САПР при проектировании летательных аппаратов,
как сложных технических систем позволяет улучшить качество и
сократить время на проектирование.
Для решения задач проектирования БЛА может быть использована
система САПР-602 на базе персональных ЭВМ IBM PC с терминалами
SVGA и операционной системой MS DOS. Она была разработана на
кафедре 602 МАИ.
Программное обеспечение состоит из двух частей - прикладного и
общесистемного. Прикладное ПО представляет собой программную
реализацию
математических
моделей
(ММ)
и
алгоритмов
проектирования БЛА а общесистемное ПО является надстройкой над
операционной
системой,
обеспечивающей
удобство
работы
пользователей САПР с прикладными программами.
На базе существующей САПР-602 можно проектировать БЛА с
ракетными двигателями (РДТТ, ЖРД), ТРДД, РПД с дозвуковыми и
умеренными сверхзвуковыми скоростями.
Для проектирования гиперзвуковых БЛА на базе САПР-602
необходимо разработать новые математические модели, алгоритмы и
программы расчета аэродинамических характеристик, рабочих
характеристик гиперзвуковых ПВРД, тепловых полей, характеристик
высокотемпературных материалов, массогабаритных и экономических
показателей. Для учета сложных физических явлений, таких как
аэродинамические характеристики, тепловые поля в САПР могут быть
использованы аппроксимирующие зависимости, полученные на базе
результатов расчетов по программе ANSYS. При этом к новому
программному обеспечению должно быть предъявлено требование по
совместимости входных и выходных параметров и одинаковый уровень
по сложности.
Список использованной литературы:
1. Гусейнов А.Б., Трусов В.Н. Проектирование крылатых ракет с ТРД:
Учебное пособие. - М.: Изд-во МАИ,2003. - 88 с.:ил.
2. Чернобровкин Л.С., Петраш В.Я. Методические указания к
курсовому проекту по дисциплине "Проектирование ЛА". - М.: Изд-во
МАИ, 1995. - 60 с.: ил.
47
Пути развития авиационной отрасли
Михайлов В.С.
Научный руководитель – Исмагилова Т.В.
ФД-52, каф. 716
Необходимо рассмотреть пути развития авиационной отрасли, где
первостепенные шаги должны быть предприняты, прежде всего, в самой
отрасли с точки зрения изменения менталитета. Каждый работающий в
отрасли должен понять, что происходит смена идеологии
проектирования самолета, замена материалов и технологий, изменяется
культура труда и отношения в коллективе. Инженер должен владеть
методами компьютерного проектирования, менеджер – компьютерными
методами организации производства, рабочий - готов к работе на
дорогостоящем оборудовании, соблюдать технологию, требования по
качеству, по временным показателям. Математика – это точная наука,
независимая от языкового, национального или политического барьера.
Говоря высоким штилем - математика глобальна и входит в число
необходимых знаний, умелое владение которыми необходимо всем
честолюбивым менеджерам от мала до велика. Внедрение в жизнь
математических методов для решения технических, экономических,
социальных, политических задач в целом зависит от степени подхода к
данной науке со стороны государства и бизнеса, в совокупности с
материальной и моральной поддержкой. Это сложно, тем более что
выбор изделия связан с анализом ситуации на мировом рынке. России
предстоит вернуться на рынки, уже поделенные высокотехнологичными
фирмами. Инженер должен владеть методами компьютерного
проектирования, менеджер – компьютерными методами организации
производства, рабочий - готов к работе на дорогостоящем
оборудовании, соблюдать технологию, требования по качеству, по
временным показателям. Это – глубокий и сложный процесс,
требующий совместных усилий всех работников отрасли. Итак,
необходимая задача – вернуть авиационной отрасли инновационную
направленность,
сделать
ее
локомотивом
отечественного
машиностроения.
Теория российского менеджмента должна опираться на наш
исторический опыт коллективизма и на европейские стандарты,
поскольку русская культура и религия имеет европейские корни.
Начинать надо с обращения к лучшим традициям советского времени:
предприятие– твоя опора в решении жизненных проблем (в первую
очередь – жилищной), видимые перспективы карьерного роста и роста
зарплаты, всяческое поощрение инициативы и инноваций, вилка в
оплате труда – в пределах европейских норм. Следует понимать, что
повышение производительности труда и качества продукции с учетом
48
современных российских реалий является основной задачей
российского менеджмента. Слепое заимствование чужого опыта уже
принесло России отрицательный результат на начальной стадии реформ.
Отличительной чертой российского менеджмента должно стать
стремление к консенсусу между работодателями и работниками, где
государственным структурам отведена роль арбитра.
БПЛА НАУ ПК-04 «Орлёнок», как пример применения
современных поликоптерных и микропроцессорных технологий для
создания сверхточных беспилотных авиационных систем нового
поколения
Нахаба А.А.
Научный руководитель – Харченко В.П.
НАУ
В 2013 году на базе ГУ «Институт нейрохирургии им. А.П.
Ромоданова НАМНУ», г.Киев и на базе отдела беспилотных
летательных аппаратов «Национального Авиационного Университета»,
г.Киев был построен первый украинский поликоптер под названием
НАУ ПК-04 «Орлёнок». НАУ ПК-04 «Орлёнок» – Украинский
(Славянский) беспилотный летающий робот.
В течение 2013 года этот летательный аппарат многократно
дооснащался наилучшими на сегодняшний день системами
автопилотирования, системами GPS навигации, системами цифрового
видеонаблюдения, и системами цифровой Wi-fi связи и на сегодняшний
день это один из лучших мультироторных БПЛА в Украине.
Технические характеристики: стартовый вес – до 8 кг, вес полезной
нагрузки – до 3,5 кг, крейсерская скорость – 60 км/ч, габаритные
размеры – 0,8 м х 0,8 м х 0,4 м, суммарная мощность силовых установок
– 3 кВт (4 лошадиных сил), продолжительность полёта – до 35 минут (в
режиме зависания),
радиус цифровой Wi-fi связи – до 15 км,
максимальная высота полёта (благодаря высокооборотистым
электродвигателям, которые не зависят от содержания кислорода в
атмосфере) – до 5 км, максимальная горизонтальная дальность полёта –
до 10 км.
Благодаря электронным компонентам, которые использованы в
конструкции, летательный аппарат НАУ ПК-04 «Орлёнок» на
сегодняшний день позволяет выполнять идеально плавный
вертикальный взлёт и посадку, ювелирно точное маневрирование как на
малых, так и на больших высотах, в условиях ветра до 15 м/с, в условиях
сплошного тумана (благодаря приемнику GPS), в условиях ночной
темноты (благодаря камере ночного видеонаблюдения), при этом он в
процессе полёта передает на наземную станцию цифровое
49
видеоизображение и звук с бортовой IP-видеокамеры, а также полный
спектр телеметрической информации относительно работы автопилота
(более 200 показателей – барометрическая высота, GPS – высота,
скорость, широта, долгота и т.д.), что позволяет оператору такого БПЛА
полностью расслабиться и наслаждаться комфортным процессом
управления, выполняя большую часть манёвров «шутя»,«с
удовольствием», словно это не реальный летательный аппарат, который
выполняет сложный и небезопасный полёт в условиях густонаселённого
городского квартала, а «игрушечный» виртуальный самолёт будущего
из компьютерного авиасимулятора.
Выводы: на основе многократных лётных испытаний в разных
условиях можно рекомендовать БПЛА НАУ ПК-04 «Орлёнок» для
дальнейшего гражданского, военного применения, а также применения в
качестве спецсредства.
Исследование модели многоканальной одновременной первичной
некогерентной цифровой обработки навигационного сигнала
ГНСС ГЛОНАСС в условиях помех
Новиков А.А., Коровин А.В.
Научный руководитель – д.т.н., профессор Миронов В.А.
ВУНЦ ВВС «ВВА»
Количество одновременно доступных измерений для современной
навигационной аппаратуры потребителей (НАП) в ближайшем будущем
возрастет до нескольких сотен, при том, что набор измеряемых
навигационных параметров остается неизменным, поэтому перед
современным компактным навигационным приемником возникнет
вопрос какие навигационные сигналы использовать. Одно из решения
данной проблемы, является использование одновременной первичной
обработки нескольких разных типов навигационных сигналов на одной
несущей частоте.
Цель работы - разработка цифровой модели каналов одновременного
слежения за задержкой и частотой многоканального мультисистемного
приемника НАП осуществляющего одновременную обработку разных
типов навигационных сигналов и исследование его помехозащищенности.
В качестве исследуемых навигационных сигналов рассмотрены BPSK(5)
и BOC(5.2,5) – сигналы, предположительно планируемые к излучению с
перспективных навигационных космических аппаратов ГЛОНАСС.
Разработана
структурная
схема
модели
исследования
многоканального навигационного приемника при совместной обработке
нескольких типов навигационных сигналов.
50
Очевидно, что аппаратура потребителя ГНСС подвержена влиянию
различного рода радиопомех, затенений и переотражений принимаемых
навигационных сигналов от навигационных спутников.
Далее представлена методика исследования помехозащищенности
модели по определению показателя вероятности срыва слежения и
среднего время до срыва слежения за навигационным сигналом при
воздействии частотно-модулированной шумом помехи с различной
шириной спектра: 15 МГц, 10 МГц 5 МГц, что соответствует ширине
спектра BPSK и BOC сигналов.
Проведенные исследования показали, что первичная одновременная
обработка разных типов навигационных сигналов позволяет улучшить
помехозащищенность перспективной НАП на 3…6 дБ.
Расчет течения в трапециевидном воздухозаборнике
с криволинейным каналом
Карпов Е.В., Новогородцев Е.В.
ФГУП «ЦАГИ»
Проведено расчетное исследование обтекания изолированного
трапециевидного воздухозаборника с криволинейным каналом при
сверхзвуковых числах Маха набегающего потока. Расчеты выполнены с
применением программного пакета ANSYS CFX (Сustomer N 501.02.4).
Численные решения получены в рамках системы осредненных по
Рейнольдсу стационарных уравнений Навье-Стокса с использованием
модели турбулентности SST.
При
построении
начального
сверхзвукового
участка
воздухозаборника
был
применен
метод
газодинамического
конструирования. Согласно расчетной теоретической схеме течения
сжатие потока в воздухозаборнике осуществляется горизонтальным
(верхним) клином с углом δкл=10°, а также боковыми стреловидными
клиньями-щёками. При расчётном числе Маха набегающего потока М=2
горизонтальный клин и боковые клинья-щёки формируют единый косой
скачок уплотнения, в плоскости которого лежат кромки клина, щёк и
обечайки. При виде спереди указанные кромки образуют равнобочную
трапецию.
Для моделирования течения в воздухозаборнике с использованием
программного комплекса ANSYS ICEM CFD была построена блочноструктурированная расчетная сетка объемом 6,3 млн. ячеек.
Расчёты проведены для варианта воздухозаборника без системы
отсоса пограничного слоя и без створки перепуска. Получено, что в
области взаимодействия замыкающего прямого скачка уплотнения с
пограничным слоем горизонтального клина сжатия возникает отрывная
зона с λ – образной структурой. Вторая отрывная зона формируется за
51
горлом в месте сильного искривления контура канала на участке
положительного градиента давления.
По результатам расчётов строились дроссельные характеристики
воздухозаборника, т.е. зависимости коэффициента восстановления
полного давления ν в сечении канала перед двигателем от коэффициента
расхода воздуха f через него.
Дросселирование воздухозаборника моделировалось пережатием
канала за плоскостью сечения входа в двигатель. Для этого за сечением
входа в двигатель в расчётной геометрии был сформирован канал типа
сопла Лаваля. При расчёте каждой точки дроссельной характеристики
площадь узкого сечения сопла (шайбы) Fш менялась.
Проведенные расчеты подтвердили, что при М=2 на входе
разработанного
воздухозаборника
формируется
равномерно
заторможенный поток с постоянными по трапециевидному сечению
параметрами в соответствии с заданной схемой течения.
Сравнительные оценки алгоритмов управления бездатчиковым
вентильным двигателем в системе следящих рулевых приводов
беспилотных летательных аппаратов
Окулов Е.В.
Научный руководитель – Сыроежкин Е.В.
МАИ (НИУ), каф. 310
Использование электропривода, в качестве основных приводов
управляющих поверхностей (рулей, щитков и т.д.), взамен
гидравлических и пневматических уменьшают вес ЛА, время
приведения системы в готовность а также стоимость изделия. Наиболее
привлекательным двигателем для таких приводов считается вентильный
двигатель (ВД), так как он обладает лучшей совокупностью рабочих
характеристик по сравнению с коллекторным и асинхронным. Однако
применение ВД ограниченно там, где условия окружающей среды не
позволяют разместить в двигателе датчики положения ротора (ДПР) —
высокая температура, различные излучения и т.д. Возникает
необходимость применения бездатчикого управления.
В настоящее время существует достаточно способов бездатчикого
определения положения ротора ВД. Эти алгоритмы имеют свои
достоинства и недостатки. Однако ни один из них не применялся для
управления ВД в составе следящего по углу электропривода руля ЛА,
работающего на сложную механическую нагрузку. Основные проблемы,
препятствующие применению бездатчиковых алгоритмов управления
ВД в составе следящего электропривода: это, широкий диапазон
частоты вращения, динамические режимы работы привода, (пуск,
реверс, динамическое торможение, торможение противовключением),
52
пуск двигателя при наличии момента нагрузки на валу, требование
удержания момента в статическом режиме.
Цель исследования — дать сравнительные оценки алгоритмов
управления бездатчикого ВД, выбрать из них наиболее подходящий для
систем следящих рулевых проводов беспилотных летательных
аппаратов,
Исследование выполнено при помощи компьютерного моделирования
на модели бездатчикого ВД в приложении Simulink системы Mathlab.
В докладе приводится описание модели ВД, программная реализация
алгоритмов бездатчикого управления предлагается подход к задаче
синтеза закона управления электроприводом на основе анализа
характера механической нагрузки в соответствии с заданными
требованиями к рулевым приводам. Суть предлагаемого способа
заключается в использовании аналитических ТАР-овских методов
синтеза алгоритмов управления в применительно к числовым моделям
полупроводникового преобразователя и электрической машины.
Полученные на модели статические и динамические характеристики
привода позволяют определить параметры, от которых зависит
работоспособность привода, (в том числе надежный пуск) оценить их
влияние на качество управления.
Моделирование алгоритмов обнаружения маневров
высокоскоростных целей
Окунев Е. В.
Научный руководитель – Лучин А. А.
РТИ им. А. Л. Минца
Создание летательных аппаратов (ЛА) различного назначения с
повышенными боевыми возможностями (гиперзвуковые управляемые
ракеты, ударные БЛА, воздушно-космические самолеты), становится
наиболее важным перспективным направлением и новым этапом
развития техники и авиации. Возрастающий интерес к таким проектам
объясняется в первую очередь подготовкой ВВС США к ведению
боевых действий на гиперзвуковых скоростях в воздушном
пространстве и в космосе.
Сегодня по оценкам специалистов и политиков в ближайшем
у нас в стране и за рубежом на вооружение
будут
будущем
поставлены новейшие технические комплексы, которые в состоянии
поражать цели на межконтинентальной глубине с гиперзвуковой
скоростью и высокой точностью, с возможностью глубокого маневра
как по высоте, так и по курсу.
Эффективных
способов
высокоточного
радиолокационного
сопровождения маневрирующих ГЗЛА (гиперзвуковых летательных
53
аппаратов), окруженных плазменными образованиями, сегодня не
разработано. Главная причина этого состоит в отсутствии адекватных
моделей радиофизических явлений в окрестности ГЗЛА, существенных
при их радиолокационном наблюдении.
В виду этого были смоделированы возможные траектории движения
высокоскоростных маневрирующих объектов. При моделировании
учитывались такие характеристики как большая скорость перемещения
(число М > 5), наличие управляющих ускорений, высоты движений (h =
0 – 100 км).
Рассмотрен вариант траекторной обработки с помощью фильтра
Калмана. Фильтр Калмана – рекурсивный алгоритм решения задачи
оценивания состояния динамической системы с достаточно хорошо
известной моделью движения. В реальных условиях качество вторичной
обработки снижается за счет множества факторов, приводящих к
расходимости процессов в фильтре Калмана.
В случае ГЗЛА одним из таких факторов является большая
неопределенность маневра объекта. Маневр представляет собой
возникновение дополнительного управляющего ускорения у объекта.
Оно может достигать больших значений, меняться по неизвестному
закону. Такие неопределенности в параметрах модели движения
приводят к расхождению работы фильтра и срыву слежения за
объектом.
На основе фильтра Калмана рассмотрены варианты по использованию
алгоритмов обнаружения маневра и подстройки фильтра слежения.
Так же рассмотрены другие особенности движения ГЗЛА.
Основные результаты таких исследований могут быть использованы
для разработки рекомендаций по модернизации существующих и
построению перспективных РЛС.
Планетарно-волновой редуктор
Павлова О.А
Научный руководитель – д.т.н., профессор Ереско С.П.
СибГАУ, каф. ОКМ
В последнее время стремительно развивается космические аппараты
(КА). Повышаются их энерговооружённость (увеличение количества
каналов приемно-передающей аппаратуры и мощности полезного
сигнала) и функциональные возможности КА-увеличение точности
передачи сигнала потребителю с наземного объекта, как неподвижному,
так и подвижному.
Обеспечение точности зависит от точного наведения приемнопередающих антенн. Наведение и ориентация антенн осуществляется
электро-механическими устройствами исполнительной автоматики.
54
Точность позиционирования напрямую зависит от параметров
механизмов поворота, в состав которых входит редуктор.
При выборе редуктора важны такие параметры как: передаточное
отношение, КПД, габариты, момент на выходном валу, люфт или
мертвый ход, угловая жесткость.
Разработана конструкция планетарно-волнового редуктора, в котором
рационально сочетаются достоинства и компенсируются недостатки
волновых и планетарных редукторов.
Планетарно-волновой редуктор содержит ведущий и ведомый валы,
неподвижное центральное колесо, водило с тремя сателлитами,
установленными под равными углами, относительно общей
геометрической оси вращения сателлитов, соединенных с водилом.
В данной конструкции редуктора одновременно в зацеплении
участвуют 3 сателлита, соответственно коэффициент перекрытия равен
3, что позволяет передавать большие крутящие моменты по сравнению с
зубчатыми передачами.
Передача крутящего момента осуществляется через тела качения
Особое достоинство - высокая износостойкость передачи из-за
отсутствия в ней трения скольжения, поскольку фактически передача
представляет собой подшипник с волнообразной беговой дорожкой.
Передача отличается тем, что, с целью повышения КПД, ресурса и
жесткости, сателлиты выполнены двухступенчатыми.
Внешняя ступень сателлитов имеет полусферические углубления и
контактирует с неподвижным центральным колесом посредством
шариков, расположенных в углублениях основания. Внутренняя ступень
контактирует с выходным валом, также посредством шариков.
Планетарно-волновая передача отличается тем, что, с целью передачи
более высокого крутящего момента и точности передачи крутящий
момент передается через тела качения. За счет того, что шарики в
лунках совершают только вращательное движение, снижены биения
передачи, а соответственно и шум при работе. На данную конструкцию
редуктора подана заявка на изобретение.
Оптимизация формы профиля крыла малоразмерного беспилотного
летательного аппарата
Пархаев Е.С.
Научный руководитель – Семенчиков Н.В.
МАИ (НИУ), каф. 105
В настоящее время во многих странах мира создаются и успешно
эксплуатируются беспилотные летательные аппараты (БПЛА) и в
гражданских целях. Одной из основных целей БПЛА является
наблюдение за определенными районами, контроль окружающей среды
55
в режиме реального времени. Решение этой задачи наилучшим образом
достигается с помощью малоскоростных малоразмерных БПЛА
(МБПЛА, микро-БПЛА), оснащенных специальной малогабаритной
аппаратурой наблюдения и передачи видеоинформации.
Аэродинамика и динамика полета указанных аппаратов имеют
существенные отличия от аэродинамики и динамики полета БПЛА
больших размерностей и пилотируемых летательных аппаратов. Прежде
всего, это связано с тем, что полет МБПЛА осуществляется при малых
дозвуковых скоростях (часто в несколько десятков метров в секунду),
которым соответствуют малые числа Рейнольдса Re = 104…5*105 . При
таких числах Рейнольдса обычные профили крыла обладают новыми
свойствами по сравнению с теми, что имеют место при больших числах
Рейнольдса: в частности, быстро уменьшающейся величиной
аэродинамического качества, нелинейным изменением несущих свойств
профилей при малых (стремящихся к нулю) углах атаки, а также рядом
других свойств.
Из сказанного выше следует, что оптимизация формы профиля крыла
является актуальной задачей, возникающей при выборе проектных
параметров таких аппаратов.
В работе применен прямой метод оптимизации профиля крыла,
основная идея которого заключается в использовании параметрической
кривой, с помощью которой, путем варьирования переменных,
возможно создание большого количества произвольных контуров.
Каждый такой контур подвергается аэродинамическому расчету в
программном пакете, учитывающем особенности обтекания профилей
при малых числах Рейнольдса. Отбор же лучшего аэродинамического
профиля осуществляется с помощью алгоритма оптимизации,
производящего сравнение и оценку аэродинамических характеристик по
заданному критерию оптимизации.
В ходе работы получена серия новых профилей, оптимизированных
по различным критериям.
Определение метода технической эксплуатации и прогнозирование
технического состояния авиационной техники
Почтарь Д.В.
Научный руководитель – Лебедев В.В.
ВУНЦ ВВС «ВВА», каф. 83
Совершенствование системы эксплуатации авиационной техники
(АТ) связано с необходимостью проведения исследований по
продлению ресурса техники при снижении расходов на эксплуатацию.
Одним из путей повышения качественных показателей технического
состояния (ТС) объектов АТ на протяжении их жизненного цикла при
56
одновременном снижении расходов на эксплуатацию является переход
на техническое обслуживание (ТО) с периодическим контролем.
Признаком ТС изделия (изделий) может быть:
− значение наработки;
− значение показателя надежности;
− значение определяющего параметра.
Каждая стратегия ТО определяет техническую политику и затраты на
ТО изделия и предъявляет определенные требования ко всем элементам
системы ТО, т.е. к объектам, средствам, исполнителям и к связям между
этими элементами, установленным в документации.
Основной целью внедрения стратегий ТО по состоянию является
сокращение эксплуатационных расходов при обеспечении заданного
уровня надежности.
Для определения стратегий технической эксплуатации в работе
предлагается применение метода анализа иерархий (МАИ), основанного
на парных сравнениях альтернативных вариантов по различным
критериям с использованием девятибалльной шкалы и последующим
ранжированием набора альтернатив по критериям и целям.
Разработанный алгоритм, использующий процедуры МАИ позволяет
для каждого элемента АТ найти наиболее эффективный метод
технической эксплуатации с целью прогнозирования периода и объема
проведения ТО.
Для решения задачи определения рациональной периодичности
проведения ТО с использованием методов статистического
прогнозирования в работе предлагается алгоритмы прогнозирования
объема и периодичности проведения ТО при технической эксплуатации
АТ с контролем уровня надежности и при технической эксплуатации АТ
с контролем параметров.
Применение алгоритмов определения стратегий технической
эксплуатации и прогнозирования технического состояния авиационной
техники в зависимости от выбранной стратегии позволяют сократить
эксплуатационные расходы при обеспечении заданного уровня
надежности.
Случайная вибрация элемента тонкостенной конструкции с
дискретными сварными соединениями
Рыбаулин А.Г.
Научный руководитель – Сидоренко А.С.
МАИ (НИУ), каф. 906
В докладе представлены результаты численного моделирования
типового элемента конструкции авиационного изделия, содержащего
точечные
сварные
соединения
при
действии
случайного
57
кинематического возбуждения. Целью исследования является
формирование методики численного моделирования и определение
спектральных характеристик вибрационных ускорений и напряжений в
элементе конструкции с дискретным сварным соединением.
В качестве типового элемента тонкостенной конструкции
рассмотрена составная пластинка, две части которой соединены между
собой восьмиточечным сварным швом.
Для формирования расчетной модели используется система
твердотельного моделирования и конечно-элементного расчета
SolidWorks. Пластина моделируется параболическими твердотельными
элементами SOLID. Сварные точки моделируются путем задания
условий отсутствия взаимных относительных перемещений между
смежными круговыми областями на контактных частях пластинки.
Каждая из сварных точек содержит до 70 конечных элементов. Элемент
конструкции имеет следующие граничные условия: на одной пластинке
выделена область, закрепленная по всем осям, на второй пластинке область, по которой запрещались перемещения по нормали. Расчетная
модель содержит 24523 узла и 11769 элементов.
Случайное кинематическое возбуждение задается в виде
стационарного процесса ускорения одной из кромок пластинки. Процесс
ускорения представляет собой усеченный «белый шум» в диапазоне до
700 Гц. Динамический расчет выполнен с применением алгоритмов
модального анализа для случайных процессов.
Получено распределение среднеквадратических значений эквивалентных напряжений в сварном соединении. Показано, что наибольший
уровень напряжений наблюдается в крайней сварной точке. Построены
частотные характеристики для отклика элемента конструкции при
разрушении отдельных сварных точек, позволяющие диагностировать
разрушения в сварном соединении.
Многофункциональная бортовая радиолокационнаястанция
Савельев Д.О.
Научный руководитель – доцент, к.т.н. Ефанов В.В.
ВУНЦ ВВС «ВВА»
Создание многофункциональных бортовых радиолокационных
станций (БРЛС), обеспечивающих поиск, обнаружение, распознавание,
автоматическое сопровождение воздушных и наземных целей,
маловысотный полет летательного аппарата (ЛА) с обходом и облетом
естественных и искусственных препятствий является одним из
основных направлений развития БРЛС.
Появление самолетов, обладающих сверхманевренными свойствами,
приводит к повышению требований к устойчивости, точности и
58
быстродействию
радиоэлектронных
следящих
систем,
функционирующих в режиме сопровождения ВЦ, особенно в ближнем
маневренном бою.
Предлагается ряд технических решений, позволяющих обеспечить
определение начала маневра воздушной цели и сопровождение
маневрирующей высокоскоростной цели.
Требование одновременной работы БРЛС в нескольких основных
режимах работы, вызвано следующими обстоятельствами.
Профиль полета ЛА может включать участки на малой или предельно
малой высоте для скрытного выхода ЛА в район предполагаемого
расположения НЦ (МЦ). При этом задача поиска и обнаружения НЦ
(МЦ) БРЛС, осуществляемая при постоянном профиле полета или
полете с «подскоком» ЛА по высоте полета, должна выполняться
одновременно с обнаружением препятствий, представляющих опасность
для ЛА.
Предлагается
ряд
технических
решений,
обеспечивающих
одновременное измерение высоты полета и контроль воздушного
пространства, при этом осуществляется автоматическая выдача команды
«отворот» при полете на недопустимо малой высоте, кроме того
дополнительно определяется наличия препятствий типа линий
электропередач на основе анализа излучаемого ими сигналов.
Реализация в БРЛС режима распознавания ВЦ позволяет решать
следующие задачи:
− определение состава группировки противника;
− выработку тактики предстоящего воздушного боя;
− определение типа атакуемой ВЦ;
− выбор типа оружия для поражения ВЦ;
− выбор времени задержки срабатывания радиовзрывателя
управляемой ракеты.
Предложены технические решения по распознаванию класса цели на
основе анализа отраженных от цели сигналов.
Разработка универсальной малогабаритной колёсной платформы с
поворотным мостом для робототехнических модулей
Семенов В.Д.
Научный руководитель – Полянский В.В.
МАИ (НИУ), каф. 701
В данной работе рассматривается этап разработки колёсной
платформы, предназначенной для установки робототехнического
модуля загрузки/разгрузки для участия в фестивале робототехники
«Робофест 2014»
59
При разработке и создании данного модуля основной трудностью
является обеспечение максимальной маневренности при условии
сохранения высокой грузоподъёмности, надёжности и малых габаритов.
Помимо этого, при создании подобных мехатронных устройств
целесообразным является рассматривать задачу универсализации их
силовой конструкции с целью адаптации к установке широко спектра
робототехнических модулей различного назначения.
Таким образом, при разработке такого рода конструкций в первую
очередь должен быть определен ряд параметров, которые являются
зависимыми от особенностей поставленной задачи и спектра
воспринимаемых нагрузок, а также от необходимой динамики
перемещений [1], предполагаемого облика и конструктивных
особенностей робототехнической системы в целом.
В рамках проектно-конструкторских работ по созданию подвижной
платформы была разработана пространственная силовая конструкция,
обладающая
требуемой
жесткостью
и
массогабаритными
характеристиками, а также блок кинематики, обеспечивающий
необходимую точность и динамику поворота колес. При этом в
архитектуре платформы был обеспечен определённый уровень
избыточности, обеспечивающий возможность установки широкого
спектра робототехнических модулей различного назначения, а также
подобран комплект приводов и датчиков обратной связи,
обеспечивающих возможность адаптации ходовых характеристик
платформы к задачам, определяемым смонтированным в данный момент
времени функциональным робототехническим модулем.
В ходе дальнейшей разработки предполагается определить
универсальную схему закрепления как можно более широкого спектра
робототехнических модулей на созданной платформе, а также
отработать на ней существующие алгоритмы управления транспортным
средствам автомобильного типа в условиях лаборатории.
Помимо этого, определено перспективное направление повышения
маневренности за счет создания узла «подруливания» ведущего колеса.
Библиографический список:
Хусаинов, А.Ш. Эксплуатационные свойства автомобиля: учебное
пособие, Автомобиле- и тракторостроение - Ульяновск: УлГТУ, 2011.
60
Проектирование конструкции кессона крыла из композиционных
материалов в зоне стыка с центропланом
Солошенко В.Н.
Научный руководитель – Попов Ю.И.
МАИ (НИУ), каф. 101
Технология изготовления соединений для металлических конструкций самолета к настоящему времени хорошо отлажена. Виды
разрушения соединений композитных элементов практически эквивалентны тем, которые имеют место для металлических соединений,
но поведение композитных материалов отличается от поведения
аналогичных металлических соединений в силу следующих причин:
− относительно высокой уязвимости материала, связанной с
высокой концентрацией напряжений на границах отверстий;
− расслоения композита в поперечных направлениях ввиду его
слоистой структуры и т.д.
− неоднородности свойств композита и особенностей его взаимодействия с металлическим крепежом, значительно отличающегося
от взаимодействия крепежа с металлом. [1]
Цель работы. Разработка методики проектирования конструкции
кессона крыла, изготовленного из композиционных материалов, в зоне
стыка с центропланом.
Задачи исследования. Для заданной КСС кессона из композиционных
материалов, при известных расчетных нагрузках, определить
конструктивные параметры стыка ОЧК с центропланом при которых
обеспечивается минимум веса конструкции и удовлетворяются
ограничения, связанные:
− с нормами прочности и жесткости;
− с ресурсом конструкции;
− с
физико-механическими
свойствами
композиционных
материалов;
− с технологией изготовления конструкции.
Результаты работы:
Предложена методика проектирования стыка кессона ОЧК с
центропланом, основанная на мултидисциплинанром подходе.
Проведены параметрические исследования по проектированию
различных конструкций стыков кессона ОЧК с центропланом. На
основании выполненных исследований даны рекомендации по
рациональному
проектированию
стыков
новых
авиационных
конструкций из композиционных материалов.
Список литературы:
61
1. В. И. Гришин, А. С. Дзюба, Ю.И. Дударьков. Прочность и
устойчивость элементов и соединений авиационных конструкций из
композитов. - М.: Физматлит, 2013.
Плоская антенная решетка Х-диапазона круговой поляризации.
Степанов Н.С.
ОАО «Корпорация «Фазотрон-НИИР
Бортовая антенна, предназначенная для приема и передачи, имеет
особенности, связанные со следующими факторами: размеры
летательного аппарата и обтекателя накладываются ограничения на
размеры антенны; на антенну действуют большие ускорения и
вибрационные нагрузки; антенна должна иметь минимальную массу и
быть виброустойчивой. Учитывая перечисленные факторы, бортовую
антенну следует выполнять из прочных металлов, и диэлектриков,
обладающих
хорошими
механическими,
электрическими
и
температурными свойствами: малые диэлектрические потери, малый
коэффициент линейного расширения и большая жесткость.
Рассмотрена
антенна
предназначенная
дляметео-РЛС,
обеспечивающая
формирование
суммарной
однолепестковой
диаграммы направленности.
Ослабление мешающего действия гидрометеоров на работу
радиолокационных станций является одной из актуальных задач
повышения эффективности использования радиолокационных средств.
Исторически первым и самым простейшим способом борьбы с
отражениями от облаков и осадков является способ, основанный на
использовании волн с круговой (эллиптической) поляризацией. При
этом эффект ослабления от гидрометеоров достигается за счет того, что
капли облаков и осадков ориентировочно можно считать сферическими.
Так как сфера является изотропной в поляризационном смысле целью,
т.е. целью, не изменяющей поляризацию волны при отражении, то при
облучении сферических капель дождя волной круговой поляризации
отраженная волна будет так же поляризована по кругу.Антеннас
круговой поляризацией векторно суммирует все составляющие
компоненты сигнала с какой бы фазовой задержкой они не пришли на
антенну.
Рассматриваемая антенна построена на основе волноводного
щелевого
излучателяэллиптической
(круговой)
поляризации,
состоящего из двух пересекающихся щелей, прорезанных в
соответствующем месте широкой стенки прямоугольного волновода.
Разработана методика проектированияволноводно-щелевой антенной
решетки (ВЩАР) с крестообразными щелями расположенных на
полотне в шахматном порядке. При проведении моделирование данной
62
ВЩАР, в результате
которогобыли
достигнуты требуемые
параметры:эллиптическая
поляризация,
узкая
суммарная
однолепестковая диаграмма направленности с достаточно низким
уровнем боковых лепестков.
Выполненная работа позволяет модернизировать методы расчетов по
моделированию, проектированию и реализации антенн для метео-РЛС с
достаточно высокими характеристиками.
Исследование динамики движения самолета при попадании
в сложную пространственную ориентировку
Стуков В.В., Акимов Д.А.
Научный руководитель – Маркин Н.Н.,
МАИ (НИУ), каф. 106
Анализ статистики показывает, что 20% летных происшествий и
авиакатастроф связываются с пространственной дезориентацией
летчиков в ночных условиях и при полетах в облаках.
В качестве предмета исследования рассматривается решение
следующих задач:
− Моделирование углового и траекторного движения при потере
летчиком
ориентировки
и
выхода
самолета
в
сложное
пространственное положение на этапе захода на посадку в условиях
рейса АФЛ 821 самолета В-757-505 14.9.08;
− Определение последовательности действий и управления для
вывода самолета из сложного пространственного положения (Upset
recovery).
В настоящее время в авиапредприятиях Российской Федерации
эксплуатируются воздушные суда иностранного производства с
навигационными комплексами FMS без GPS датчиков (т.е. без GPS
Update). Программное обеспечение FMS этого типа рассчитано на
работу в развитой навигационной инфраструктуре, т.е. рассчитано на
постоянную коррекцию по маякам DME. В регионах, где нет такой
развитой сети маяков DME система практически весь полет работают в
инерциальном
режиме.
Насыщенная
инфраструктура
маяков
существует, например, в США и Европе.
Миниатюризация систем отображения полетной информации, которая
получила широкое развитие и повсеместное признание в создании и
внедрении на борт самолетов коллиматорных авиационных индикаторов
из полупрозрачных материалов, стимулировала к жизни в авиационной
психологии, особенно в последние годы, ожесточенные споры о
преимуществах прямой и обратной индикации пространственного
положения самолета. Сторонники каждой из концепций отстаивают
преимущества одной и отрицают право на существование другой,
63
доходя до утверждений о невозможности использования каждой из них
в решении задач пространственной ориентировки летчика в полете и
требований отстранять от полетов авиаспециалистов, склонных отдавать
бескомпромиссное предпочтение и поддержку каждой из названных
концепций.
Анализируется влияние навигационных ошибок на пространственную
дезориентацию, возможности балансировки самолета в полете с
несимметричной тягой двигателей, влияние отключения систем
автоматического управления на динамику бокового движения.
Автоматизированное обнаружение дефектов печатных модулей
Тазитдинов И. Х.
Научный руководитель — Васильев Ф.В.
МАИ (НИУ), каф. 307
Основными источниками дефектов электронных печатных модулей
являются паяные соединения. В настоящее время требования к качеству
выпускаемых изделий и процессу сборки печатных узлов с
применением новых типов корпусов привели к появлению новых
стандартов на паяные соединения, дефекты которых трудно обнаружить
визуально.
Наиболее часто применяются микро- и нанофокусные установки
рентгеновского контроля. В силу того, что рентгеновский аппарат
инспектирует образец на просвет, бывает довольно сложно найти
искомые дефекты. Компоненты, расположенные на другой стороне
печатного модуля, проводники и т.п. затрудняют поиск даже для
опытного специалиста.
Возможным решением данной проблемы является применение
компьютерной томографии (CT). Компьютерная томография позволяет
изучить компоненты в 3D для поиска дефектов без каких-либо
повреждений или оказания давления. CT используется для анализа BGA
(ball grid array), полупроводниковых пластин, LED и т.д. Также
возможна проверка пайки контактов, поиск коротких замыканий.
Компьютерная томография позволяет построить 3D объект на
основании более 1300 2D снимков, полученных при вращении
печатного модуля.
Используемый рентгеновский аппарат Dage XD7600NT позволяет
использовать mCT (microfocus computer tomography) для получения
точной модели объекта. Также возможно использовать X-Plane —
технология получения множества срезов объекта под разными углами
для более подробного анализа интересующего участка печатного
модуля.
64
Предлагается разработка программного обеспечения, использующего
машинное обучения [1] для автоматического поиска дефектов, в том
числе в корпусах BGA. Уже известен метод применения нейронных
сетей для поиска дефектов в BGA на основании формы шариков
(используются 5 признаков) [2], однако он применим далеко не для всех
типов дефектов. Для решения этой проблемы возможно разработка и
реализация более сложных алгоритмов.
Литература
1) C. Neubauer, S. Schropfer, R. Hanke. «X-ray inspection of solder joints
by planar computer tomography» - 1994.
2) A. Teramoto, T. Murakoshi, M. Tsuzaka, H. Fujita. «Automated Solder
Inspection Method by Means of X-ray Oblique Computed Tomography» 2007.
Гидравлический привод несущего винта вертолёта
Тусов П.А.
ОАО «Камов»
Перспектива и развитие всех видов транспорта, большинства видов
оборонной техники, безусловно, зависят от технических методов
преобразования механической энергии, которая, как правило,
передаётся от двигателя к потребителю, например, воздушному винту
вертолёта.
Передача
энергии
осуществляется,
как
правило,
с
её
преобразованием; обычно это происходит за счёт изменения частоты
вращения приводного вала. Для этой цели используют механические
зубчатые передачи. Ввиду существенного возрастания передаваемых
мощностей при сохранении массы трансмиссии, существенно
сокращается ресурс механической передачи, который у большинства
вертолётов в настоящее время не превышает значение 1500 часов для
межремонтного ресурса и 6000 часов для срока службы. Кроме того,
механическая передача является источником повышенных вибраций и
акустического шума, оказывающих негативное влияние как на
механизмы, так и на находящихся в вертолёте экипаж и пассажиров.
Таким образом, появляется необходимость создания силовой
трансмиссии, в которой указанные недостатки отсутствуют.
В работе представлена проработка гидравлической трансмиссии
нового типа для одного из вертолётов, отвечающей названным
требованиям
и
выполняющая
дополнительно
предъявляемые
требования, такие как:
- обеспечение широкой вариативности относительного расположения
двигателя, несущих винтов и агрегатов трансмиссии без существенного
её усложнения;
65
- обеспечение работы двигателя при неподвижных несущих винтах
(холостого хода).
Отмечается, что ранее подобные требования к вертолётным
трансмиссиям не предъявлялись.
Представленная в настоящей работе гидравлическая трансмиссия не
имеет работы трения при отсутствии возвратно-поступательных
движений на рабочих органах и аналогов в мировой практике не имеет.
Проектирование карданного подвеса для лазерного сканера
Фурс Е.В.
Научный руководитель – доц.Полянский В.В.
МАИ (НИУ), каф. 702
В последние годы все большую актуальность в различных отраслях
военного
и
гражданскогоназначения
стали
приобретать
автоматизированные беспилотные летательные аппараты, способные в
автономном режиме выполнять различные задачи. Присутствие
человека в выполнении многих задач сводится к минимуму, либо вовсе
исключает таковую потребность, возлагая всю логическую и
механическую работу на компьютеризированные системы, обладающие
искусственным интеллектом или программным управлением по заранее
подготовленным алгоритмам действий.
В качестве беспилотных летательных аппаратов широко применяются
квадрокоптеры, которые, в зависимости от их габаритов, способны
выполнять широкий спектр задач. Одной из целей создания автономного
летательного аппарата являлось обеспечение его системой ориентации в
пространстве, частью которой было обеспечение возможности
определять наличие препятствий и расстояния до них. В качестве
устройства слежения был применен малогабаритный лазерный сканер
[1], имеющий некоторый диапазон сканирования. Для обеспечения
кругового обзора требовалось создать управляемый подвес сканера,
способного
обеспечиватьтребуемоегоризонтальное
положения
сканирующей головки и помогать ей сканировать область в «мертвой
зоне».
В процессе разработки были изучены различные варианты
конструкции и компоновки подвеса, был выбран наиболее
предпочтительный вариант с учетом предъявленных требований и
произведены необходимые расчеты, в результате чего была разработана
управляемая подвесная система, в которойиспользованы легкие
материалы и малогабаритные двигатели [2]. Данный подвес является
электромеханической системой. Используя систему в качестве
прототипа,есть возможность ее дальнейшей модернизации.
66
Результатом
разработки
является
малогабаритный
легкий
управляемый подвес, выполняющий все заданные функции, являясь при
этом достаточно простым в эксплуатации и дешевым в производстве.
Библиографический список
1. http://en.manu-systems.com/UTM-30LX-EW.shtml.
2. http://www.hobbyking.com/
Проблемы разработки программного обеспечения встроенных
систем индикации и способы их решения
Чернов А.М.
Научный руководитель – Хахулин Г.Ф.
МАИ (НИУ), каф. 302
Во многих компаниях, занимающихся выпуском встроенных систем и
их программного обеспечения принят V-образный процесс разработки,
одними из этапов которого являются:
Разработка спецификаций требований к ПО (СТПО) на основании
бизнес-требований.
Разработка программного кода на основе СТПО.
Разработка тестовых процедур для проверки соответствия
разработанного программного кода спецификациям.
Как отечественный, так и зарубежный опыт разработки ПО в рамках
подобного процесса показывает, что при отсутствии специальных
программных средств наибольшее количество ошибок совершается
именно на этапе разработки СТПО.
Процесс разработки СТПО сложен и занимает продолжительное
время. При этом, при рассмотрении данного вопроса, было обнаружено,
что разработка определенного класса спецификаций может быть
автоматизирована.
Таким классом спецификаций является СТПО знакографических
индикаторов, т.е. индикаторов, которые отображают заданный символ
на заданном месте. Не смотря на свою простоту, такие индикаторы
имеют высокую надежность и широко применяются в авиационной и
космической технике, в промышленности и измерительных устройствах.
Разработка таких спецификаций требований к ПО указанных систем
требует предельной внимательности от разработчика, так как любая
неточность в определении места или правила индикации даже одного
символа приводит к ошибкам, которые могут быть не выявлены в
процессе передачи СТПО для реализации в виде программного кода.
Непосредственно разработка самого программного кода по подобным
СТПО также сопровождается большим количеством ошибок из-за
однообразия требований, представленных в документе.
67
В связи с этим, возникает необходимость в разработке такой
автоматизированной системы (и соответствующих алгоритмов и
методов), которая бы позволяла разработчику в режиме реального
времени моделировать процесс поведения системы на основании
некоторых исходных данных, в качестве которых, могут выступать
СТПО, как источник информации о логике работы системы, и тестовые
процедуры для задания различных наборов данных, поступающих на
вход системы.
Использование подобной системы позволит повысить качество
выпускаемой продукции, сократить сроки и затраты на разработку ПО
строенных систем.
Методика автоматизированного проектирования цифровой
системы управления трёхфазным вентильным двигателем с
использованием веб-технологий и параллельных вычислений
Чумичев Б.О.
Научный руководитель – к.т.н., доц. Кривилев А.В.
МАИ, каф. 702
Одним из этапов разработки цифрового следящего привода является
проектирование цифровой системы управления (ЦСУ), реализующей
алгоритмы управления, которые влияют на вид динамических,
статических и энергетических характеристик. В настоящее время одной
из проблем при проектировании приводных систем на основе
современных
типов
электродвигателей
является
создание
энергоэффективных цифровых алгоритмов управления с их
последующей реализацией на быстродействующей элементной базе.
Определение
энергоэффективного
способа
управления
для
рассматриваемого случая и выявление адекватных эквивалентных или
упрощённых моделей приводных систем сопряжено с большими
вычислительными затратами и использованием современных средств
визуализации.
В работе приводится описание методики автоматизированного
проектирования ЦСУ трёхфазным вентильным двигателем на основе
задействования параллельных вычислений во время расчета
компьютерных моделей и веб-технологий при хранении, отображении
результатов расчета и анализа изменений координат системы в
произвольной точке статических характеристик в установившемся
режиме.
Предлагаемая методика была апробирована для получения
математического описания ЦСУ, эпюр управляющих сигналов, фазных
токов, напряжений, динамических, статических и энергетических
характеристик и эквивалентной передаточной функции при реализации
68
180-градусного поочерёдного метода импульсного управления
трёхфазным вентильным двигателем с различной частотой широтноимпульсного сигнала.
Справедливость
полученных
данных
была
подтверждена
результатами экспериментальных исследований на базе лабораторного
макета кафедры №702.
Использование программы ANSYS для определения
аэродинамических характеристик объекта и модели его обтекания в
воздушном потоке
Шайтанов Д.И.
Научный руководитель – Маркин Н.Н.,
МАИ (НИУ), каф. 106
Рассматривается использование программного обеспечения ANSYS
для аэродинамических расчетов и моделирования картины обтекания.
ANSYS — универсальная программная система конечно-элементного
(МКЭ) анализа. ANSYS существует и развивается на протяжении
последних 30 лет, используется специалистами по автоматизированным
инженерным расчётам (CAE - Computer-Aided Engineering) и
специалистами по конечно-элементным методам для решения линейных
и нелинейных, стационарных и нестационарных пространственных
задач механики деформируемого твёрдого тела. С использованием
ANSYS
решаются
задачи механики
конструкций,
включая
нестационарные геометрически и физически нелинейные задачи
контактного взаимодействия элементов конструкций, задачи механики
жидкости и газа, теплопередачи и теплообмена, электродинамики,
акустики, а также механики связанных полей. Моделирование и анализ
в некоторых областях промышленности позволяет избежать
дорогостоящих и длительных циклов разработки типа «проектирование
— изготовление — испытания».
Рассматривается задача определения по модели объекта его
аэродинамические характеристик. Рассматривается пошаговое решение
задачи расчета аэродинамических коэффициентов. Для этапа
моделирования разрабатывается картина обтекания объекта в потоке
воздуха. Результаты моделирования включают графики распределения
температур, давлений, что облегчает разработку конструкции.
69
Особенности построения бездатчиковых систем управления
бесщеточными двигателями постоянного тока с постоянными
магнитами на роторе.
Сухов Д.В., Шевцов Д.А., Шишов Д.М.
Научный руководитель – профессор, д.т.н. Пенкин В.Т.
МАИ (НИУ), каф. 310
В настоящее время на фоне повсеместного внедрения электропривода
все больше возрастает роль бесщеточного (бесколлекторного)
электродвигателя постоянного тока (БДПТ) с постоянными магнитами
(ПМ) на роторе (так же называемого вентильным). Этот тип
электродвигателя обладает следующими преимуществами: высокий
КПД, очень высокая плотность энергии в единице объёма, простота
конструкции и минимальные требования по обслуживанию.
В работе предлагается вариант бездатчиковой системы управления
БДПТ, разработанный на базе широко известного метода, основанного
на определении перехода через нуль сигнала противо-ЭДС. Однако, для
достижения необходимых характеристик привода, его необходимо
усовершенствовать.
Система управления состоит из трех основных блоков и
дополнительного блока защиты. Пусковой блок служит для обеспечения
пуска и выхода двигателя на режим при различных видах нагрузки. На
этом этапе работы осуществляется управление без обратной связи.
Блок переключения режимов работы определяет момент, когда
сигналы с датчиков тока и напряжения становятся достаточными для
работы вычислительного блока. Этот момент достигается, когда
полезный сигнал становится в определенное количество раз больше, чем
уровень помех.
Вычислительный
блок
реализует
разработанный
алгоритм
определения положения ротора и генерирует последовательность
сигналов управления силовыми транзисторными ключами (СТК)
инвертора. Предлагаемый бездатчиковый метод управления основан на
вычислении противо-ЭДС фаз с помощью информации с трех датчиков
тока и трех датчиков напряжения. Моменты переключения СТК
определяются по переходу через нуль сигнала противо-ЭДС. Отличие от
других систем заключается в том, что благодаря наличию информации
одновременно о трех фазах, можно ввести дополнительные НЧ фильтры
с частотой среза ниже минимально необходимой скорости вращения
БДПТ. Это позволит вычислять параметры двигателя на низких
скоростях. При этом вводится сдвиг по фазе сигнала противо-ЭДС
гарантированно на 90 электрических градусов. Чтобы получить
реальную
информацию,
необходимо
применить
несложные
математические операции. Кроме того вычислительный блок дает
70
информацию о скорости вращения БДПТ и позволяет реализовать ее
регулирование и стабилизацию.
71
2. Ракетные и космические системы
Исследование работоспособности тонкостенной оболочечной
конструкции при действии комплексного нагружения
Агафонов И.В.
Научный руководитель – Туркин И.К.
МАИ (НИУ), каф. 602
Оболочечные конструкции получили широкое применение в области
авиации и ракетостроения, что и послужило толчком для проведения
исследований их работы в различных полетных условиях. В данной
работе была исследована тонкостенная цилиндрическая панель и
проведена оценка ее работоспособности при действии статического
термосилового нагружения.
В качестве исходных данных были приняты геометрические
характеристики части отсека корпуса ЛА, стрингерной силовой схемы.
Конструкция была представлена в виде незамкнутой цилиндрической
панели средней длины.
В общем случае сжатая в осевом направлении цилиндрическая панель
находится под действием неравномерного по контуру поперечного
сечения температурного поля и внешнего давления.
Суть исследования заключалась в определении несущей способности
конструкции в зависимости от ее конструктивных параметров и
параметров нагружения.
Несущая способность цилиндрической панели характеризуется общей
потерей устойчивости от действия внешнего давления, неравномерного
по поперечному контуру нагрева, и осевой сжимающей нагрузки.
Принимаются допущения технической теории тонких пологих оболочек.
Уравнения равновесия с учетом начальных неправильностей
принимаются в безразмерном виде.
Граничные условия соответствуют шарнирному закреплению
цилиндрической панели по торцам и кромкам при четном числе волн по
контуру поперечного сечения и наиболее полно отражают условия
работы элемента в конструкции ЛА.
Используя уравнение Лагранжа 2-го рода, было выражено
окончательное
дифференциальное
уравнение
устойчивости
тонкостенной оболочки для самого общего случая – динамического
нагружения внешним давлением.
Далее было получено выражение позволяющее определять
критические значения внешнего давления в зависимости от
конструктивных параметров и параметров комплексного нагружения. В
процессе
проведения
работы
был
разработан
алгоритм
72
параметрического исследования несущей способности рассматриваемой
конструкции.
Результаты проделанной работы были соотнесены с экспериментом и
с результатами КЭ расчета твердотельной модели тонкостенной
оболочки в конечно-элементном пакете Ansys. Наблюдается хорошее
соответствие полученных результатов.
Возможность применения метода газификации для нейтрализации
почвогрунтов, фрагментов отработанных ступеней ракет
космического назначения от токсичного ракетного топлива
Белоусова С.И., Качурина Е.С.
Научный руководитель – Трушляков В.И.
ОГТУ, каф. 160100
Обеспечение экологической безопасности является одной из
важнейших задач в области ракетно-космической деятельности. Это
связано как с новыми высокими требованиями к экологической
безопасности техногенной деятельности, предъявляемыми в последние
годы, так и со специфическими особенностями создания и эксплуатации
ракетно-космической техники.
В данной статье рассматриваются приложения разработанной
методики газификации невыработанных остатков топлива в баках
отработанных ступеней ракет космического назначения (РКН) с
маршевыми жидкостными ракетными двигателями непосредственно в
полете траектории спуска для фрагментов ступеней и почвогрунтов в
районах падения .
Основная идея разработки базируется на основе использования
горячих газов с заданными физико-химическими свойствами и
акустическим воздействием на фрагменты ступеней и почвогрунты.
На первом этапе исследования проводятся анализ существующих
методов детоксикации в районах падения отделяющихся частей
ступеней РКН и их фрагментов , почвогрунтов.
С целью уменьшения проливов компонентов ракетного топлива в
районах падения разрабатываются активные бортовые системы
управляемого спуска отработанных ступеней РКН, которые
обеспечивают резкое снижение остатков топлива в баках. Кроме того,
при разработке этих систем используются методы газификации
жидкостей с использованием акустического воздействия. Эти методы
близки к рассмотренному выше и может в перспективе могут
применятся к детоксикации почвогрунтов и ступеней ракет.
Список литературы
1.Куденцов В.В., Одинцов П.В., Трушляков В.И., Шалай В.В.
Развитие технологий снижения техногенного воздействия ракетных
73
средств выведения на окружающую среду//Космонавтика и
ракетостроение. 2008. - №4 (53).- с. 117-124
2.Пат. 2359876 РФ. Способ очистки отделяющейся части ракеты от
жидких токсичных остатков компонентов ракетного топлива и
устройство для его осуществления / В. И. Трушляков, В. Ю. Куденцов,
П. В. Одинцов, В. В. Шалай, М. В. Шукшин; опубл. 27.06.2009
3.Трушляков В. И., Шатров Я. Т., Шалай В.В. Снижение техногенного
воздействия ракетных средств выведения на жидких токсичных
компонентах ракетного топлива на окружающую среду. Омск: Изд.
ОмГТУ, 2004, с.220.
4. Шатров Я. Т. Обеспечение экологической безопасности ракетнокосмической деятельности / Я. Т.Шатров.- Королев ; М. : ЦНИИмаш, в 3
томах, 2010.
Снижение экологического ущерба и обеспечение безаварийной
эксплуатации изделий РКТ
Беляков С.С.
Научный руководитель – Гусев Е.В.
МАИ (НИУ), каф. 610
Одним из важнейших показателей уровня разработки изделий
ракетно-космической техники (РКТ), наряду с энергетическими и
точностными
характеристиками,
является
её
безаварийная
эксплуатация.
Решение этой задачи затрагивает всю совокупность мероприятий
программы обеспечения надёжности, отработки алгоритмов и
эксплуатационной документации. При этом многие вопросы тесно
связывают работу и характеристики агрегатов изделия с работой
системы управления полётом.
В связи с тем, что в отечественной практике ракетостроения ракеты
разрабатываются одними организациями, а системы управления для них
разрабатываются
другими,
представляется
целесообразным
рассмотрение некоторых аспектов затронутой проблемы безаварийной
эксплуатации, решение которых связано с возложением на систему
управления дополнительных функций по обеспечению безаварийного
полёта в случае возникновения отказов (нештатных ситуаций). Также в
кругу этих вопросов находится задача минимизации ущерба в случае
необходимости прекращения полёта.
Помимо высоких требований, предъявляемых к системам управления
в связи с необходимостью решения поставленных задач идентификации
в полёте возможных отказов, их парирования и минимизации ущерба,
необходимо наличие возможности влиять на процесс полёта
имеющимися бортовыми средствами, а также высокая достоверность и
74
точность знания динамических свойств отдельных узлов и агрегатов и
изделия в целом.
На основании верифицированных математических моделей объекта
управления может быть проведён комплекс работ, направленный на
создание алгоритмов системы управления, которые позволили бы
оперативно и надёжно идентифицировать отказы элементов и систем в
процессе полёта и вырабатывать решения (команды на исполнительные
элементы), предотвращающие аварию либо минимизирующие ущерб от
аварии.
Дистанционные и контактные методы исследования лунной
поверхности и возможности их использования в перспективных
программах исследования Луны
Ващенкова Е.В.
Научный руководитель – Тузиков С.А.
МАИ, каф. 601
Интерес человека к Луне находит истоки в глубокой древности
и в
результате исследований, также проведенных Галилеем, у
современников продолжает возникать повышенный интерес к спутнику
Земли.
История эволюции Луны интересна не только сама по себе, но и
как часть общей проблемы происхождения Земли и других планет
Солнечной системы.
Существование местных ресурсов на Луне может значительно
облегчить развитие деятельности и, всвязи с этим, анализ современных
данных о наличии ресурсов на спутнике Земли позволит определить
верное направление и темпы развития космической деятельности.
Изучение топографии Луны является одной из главных научных
целей орбитальных КА.
Главными типами геологических структур на Луне являются
материки и моря.
Одним из важнейших вопросов истории Луны является
происхождение лунных кратеров на поверхности и со временем
сформировались две основные гипотезы - вулканическое и метеоритное
происхождение.
Плагиоклаз, пироксен и оливин являются основными
породообразующими минералами лунной поверхности.
Оценки мощности реголитного слоя Луны важны для
понимания эволюции исследуемого участка поверхности и создания
инженерных моделей, необходимых для планирования строительства
лунных баз.
75
В 1995 году известным планетологом Полом Люси был
предложен способ для разделения влияния методов оптической
диагностики по изучению реголита.
В существующих на сегодняшний день условиях резко
возрастает актуальность
разработки методов
дистанционного
определения степени зрелости лунного грунта.
Основная задача данной работы заключается в том, чтобы
провести анализ зоны высадки для последующей деятельности на
поверхности Луны.
Влияние термотоков на распределение магнитного поля при
электронно-лучевой сварке
Вейсвер Т.Г.
Научный руководитель – Браверман В.Я.
ОАО "Красмаш"
Магнитное поле при электронно-лучевой сварке (ЭЛС) может
создаваться различными источниками, такими как токи, наведенные
термоэдс, ток луча, индуцированная и остаточная намагниченность, и
может существенно влиять на позиционирование луча по вертикальной
составляющей магнитного поля.
При ЭЛС ферромагнитных и неферромагнитных материалов
возникают спонтанные магнитные поля. За источник данных магнитных
полей можно принять термотоки, возникающие при сильных
температурных градиентах при ЭЛС. При этом изменение поля носит
нерегулярный и невоспроизводимый характер, а изменение
вертикальной составляющей магнитного поля в случае сварки током 450
мА и прямом движении образца из стали 12Х2Н4МД достигает 0,1-0,2
Гс и в случае наложения повторного шва на ранее выполненный 0,3-0,4
Гс. Существует зависимость индукции магнитного поля от чистоты
свариваемых материалов и состояния поверхности.
Возникновение термоэлектрических явлений при ЭЛС связано с
диффузионным движением носителей заряда, скорость которых зависит
от температуры. Наличие теплового потока при ЭЛС приводит к
возникновению термоэдс и термотоков, которые в свою очередь
приводят к появлению магнитного поля. Тепловые потоки в
направлении движения электронного луча ничтожно малы по
сравнению с тепловыми потоками в перпендикулярном к стыку
направлении. Исходя из этого, можно считать, что основная часть
термотоков протекает перпендикулярно к сварному шву, имеющему
высокую температуру, и замыкается через сварной шов, находящийся в
стадии охлаждения.
76
Термотоки, протекающие поперек свариваемых деталей оказывают
влияние на величину вертикальной составляющей магнитного поля,
однако это влияние носит характер случайного процесса и может быть
компенсировано при проектировании системы автоматического
наведения луча на стык по вертикальной составляющей магнитного
поля путем модулирования поля сварочного тока гармонической
составляющей выделением ее методом синхронного детектирования,
при котором отсеиваются медленно изменяющиеся и постоянные
магнитные поля.
Анализ математических моделей летательного аппарата как
объекта управления для идентификации его аэродинамических
характеристик
Волков Г.А.
Научный руководитель – д.т.н., проф., Бобронников В.Т.
МАИ (НИУ), каф. 604
При разработке авиационной и ракетной техники существуют задачи,
при решении которых необходимо использовать достаточно точную
математическую модель (ММ) летательного аппарата (ЛА) как объекта
управления, в том числе при разработке системы управления движением
ЛА, прогнозировании траекторий движения, разработке летных
тренажеров и других. Важным этапом в процессе решения задачи
построения ММ ЛА является этап идентификации аэродинамических
характеристик (АДХ) ЛА по результатам летных испытаний.
При решении задачи идентификации можно выделить ряд
последовательных этапов: планирование летного эксперимента,
предварительная обработка измерительной информации, определение
структуры ММ ЛА, выбор критерия и метода оценивания параметров
ММ, вычисление оценок параметров ММ, проверка адекватности
полученной ММ.
В данной работе рассматривается этап определения структуры ММ
ЛА.
При идентификации АДХ ЛА помимо общей ММ, которая отражает
динамические свойства ЛА как объекта управления во всей
эксплуатационной области, применяются частные ММ для конкретных
режимов полета. Выбор структуры ММ движения для конкретного
полетного режима осуществляется на основе имеющейся априорной
информации и обработанной измерительной информации. При этом в
первую очередь анализируются простые линеаризованные модели
типовых движений ЛА (продольное коротко- и длиннопериодическое
движения, движение крена и т.д.). В случае невозможности
линеаризации используются нелинейные модели. На основе анализа
77
вариантов ММ с использованием различных критериев принимается
решение о выборе конкретного варианта ММ.
При анализе альтернативных вариантов ММ используются также
различные формы представления ММ. В наиболее эффективных
методах оценивания параметров ММ используется представление ММ в
пространстве состояний. Для проверки адекватности ММ, полученной в
результате идентификации с помощью частотных характеристик,
используется представление ММ в виде передаточных функций.
Использование изложенных принципов выбора ММ ЛА для
идентификации АДХ ЛА иллюстрируется на примере решения задачи
идентификации нелинейной ММ ЛА определенного класса. Исходные
данные для идентификации получены методом имитационного
моделирования. Моделирование движение ЛА, а также решение задачи
идентификации, реализованы в среде MATLAB/Simulink.
Инновационные конструктивно-технологические решения в
создании поисково-гидроакустических систем двухсредного
аппарата
Ганьшин Н.С.
Научный руководитель – Махров В.П.
МАИ, каф. 608
Морские мины уже на протяжении многих десятилетий продолжают
оставаться грозным подводным оружием, представляющим реальную
опасность для кораблей. Мины являются одним из наиболее
эффективных видов морского оружия по критерию «эффективностьстоимость». Основным средством обнаружения мин являются активные
гидролокационные системы.
Данная работа посвящена проблемам создания конкурентоспособной
гидроакустической системы миноискания двухсредного аппарата.
Аппарат запускается с подводных, надводных и авиационных
носителей; проходит по заданной траектории и производит поиск
миноподобных объектов в назначенной области поиска.
Гидроакустическая система аппарата состоит из 3 частей:
− Носовая плоская низкочастотная антенная решетка служит для
предварительного сканирования акватории и корректирования
программы движения.
− Низкочастотная антенна нижнего обзора служит для
обнаружения миноподобных объектов под слоем ила/мягкого
грунта/водорослей.
− Высокочастотная антенна нижнего обзора обладает меньшим
радиусом действия, но лучшей разрешающей способностью и
позволяет детально рассмотреть объект и классифицировать его.
78
В настоящее время поиск мин производится устаревшими системами,
требующими больших затрат времени и ресурсов, данный аппарат
позволит существенно ускорить процесс обнаружения и обезвреживания
миноподобных объектов, в том числе на опасной для судоходства
территории.
Экспериментальная отработка посадки и внедрения пенетраторов
в грунты планет
Горяина М.В., Садретдинова Э.Р., Фишкина Е.И.
МАИ (НИУ), каф. 610
Экспериментальная отработка - совокупность наземных испытаний,
предназначенных для подтверждения соответствия количественных и
качественных
характеристик
пенетратора
(ПН)
требованиям
технического
задания
и
соответственно
его
надежного
функционирования при различных воздействующих параметрах
окружающей среды. ПН предназначены для жесткой посадки с
расчетом, что их головная часть, представляющая собой проникающий
зонд с датчиками, при этом значительно углубится в лунный грунт.
Внедрение головной части пенетратора в подповерхностный грунт на
глубину до нескольких метров происходит с большой начальной
скоростью за счет энергии спуска. Пенетраторы - это новый тип
исследовательских зондов, рассчитанных на изучение грунта Луны,
Марса и других планет.
Экспериментальная отработка пенетратора включает исследования
всех проблемных вопросов связанных с поиском его оптимальной
конструкции с изучением динамики отделения пенетратора от
посадочного аппарата, динамики движения при прохождении спуска,
определение возможности по достижению заданных глубин внедрения и
способу выполнения целевой задачи.
Моделирование этапа посадки и внедрения пенетратора в грунтыаналоги,
что
осуществляется
на
ряде
специализированных
испытательных стендов. Экспериментальная отработка ПН должна
моделировать экстремальные условия, которые сильно отличаются от
наземных (температура, давление, гравитационное поле и др.), что
требует создания сложных автоматизированных стендов.
В результате теоретических исследований определяются основные
расчетные случаи. Желательно, имитировать как можно больше
внешних факторов на более ранних стадиях отработки. Это позволит
заблаговременно выявить дефекты конструкции. Важным является
вопрос об объеме испытаний, о том минимальном количестве
экспериментов каждого вида, после которого при получении
положительных результатов можно гарантировать достаточную
79
надежность. Необходимо принимать во внимание преемственность
конструкции, степень новизны и сложности конструктивно-силовой
схемы, наличие надежных методов теоретической и экспериментальной
отработки, применение новых материалов, ее восстанавливаемость
после испытаний, а также значимость каждого узла, системы или
агрегата для живучести аппарата в целом.
Разработка предложений по использованию пенетраторов в рамках
перспективной исследовательской программы изучения Луны.
Журов Л.О.
МАИ (НИУ), каф. 601
Огромный вклад в изучение космических объектов может внести
пенетратор: высокоскоростной ударный проникающий зонд, в составе
которого имеется большое количество научного оборудования, сенсоров
и инструментов, и главной целью которого являются далекие небесные
тела, в которые ему предстоит врезаться.
Данный космический аппарат имеет стреловидную форму и состоит
из нескольких частей, из которых можно выделить три основные.
Головная верхняя часть содержит радиопередающее устройство для
обмена информацией с Землей, систему накопления данных, камеру,
способную выполнить панорамную съемку, а так же научное
оборудование для изучения поверхности Луны. Средне-центральная
часть пенетратора служит для анализа верхних слоев грунта. Нижняя
часть представляет цилиндр с конусом на конце, способная на тросах
опускаться на глубину до 6 метров. Оно содержит оборудование,
необходимое для исследования более глубоких слоев грунта.
Исследования с помощью пенетраторов так же перспективны, потому
как позволяют без дорогого бурового оборудования углубляться под
верхний слой грунта. Но параллельно с этим оболочка пенетратора
должна выдерживать огромные нагрузки и должно уцелеть и сохранить
функциональность все внутреннее оборудование.
Основная задача данной работы заключается в получении
максимальной полезной информации о составе грунта Луны. Для ее
достижения необходимо рассмотреть проблему увеличения глубины
проникания пенетратора. Решение проблемы нельзя найти в повышении
начальной скорости движения, т.к. это приводит к возрастанию
перегрузок, что может привести к деформациям или даже разрушению.
Для обоснованного выбора приемлемой схемы проникновения
необходимо решать задачу сравнительной оценки экономичности
расходования имеющегося запаса энергии в процессе проникновения
одинаковых по массогабаритным характеристикам аппаратов,
реализующих разные способы образования скважин в грунте.
80
Аппарат с ДУ по всем критериям значительно превосходит
инерционный аппарат, что объясняется, во-первых, наличием большого
запаса потенциальной энергии, заключенной в топливе ДУ, и вовторых, тем, что он большее время по сравнению с инерционным
аппаратом движется с меньшей скоростью.
Определение параметров воздействия на пограничный слой с целью
изменения аэродинамических характеристик ступеней ракет
Качурина Е.С., Белоусова С.И.
Научный руководитель – Трушляков В.И.
ОмГТУ, каф. «АВиРС»
Возможность осуществления управляемого спуска ступеней ракет
после выполнения своей миссии на основе изменения параметров
пограничного слоя ступени при ее движении на атмосферном участке
траектории спуска.
В развитии работ по спуску отработанных ступеней ракет
космического назначения с маршевым жидкостным ракетным
двигателем [1,2] развиваются исследования направленные на научнометодическое обеспечение проектирования средств стабилизации на
основе использования газифицированных жидких остатков ракетного
топлива в баках.
В качестве основного направления рассматривается возможность
использования вдува горячих газов получаемых в результате процесса
газификации остатков топлива в баках отработанной ступени ракеты
космического назначения.
Для выбора схемных решений по разработке системы стабилизации
проводится анализ возможных технологических и проектноконструкторских решений.
Проведен первый этап анализа на основе патентно-информационных
исследований, проведена постановка задачи и разработана программа
дальнейших теоретических и экспериментальных исследований.
Существует ряд технологий по изменению аэродинамических
характеристик ЛА, которые можно разделить на четыре группы [3-5]:
− отсоса газа из погранслоя и вдув в погранслой рабочего тела на
разных частях поверхностиЛА;
− изменение геометрии поверхности ЛА;
− применение вибрационных устройств на поверхности ступеней
ракет.
На основе этих базовых технологических и проектноконструкторских решений планируется разработка решений систем
стабилизации в приложении к отработанным ступеням ракет.
Библиографический список:
81
Трушляков В.И., Куденцов В.Ю., Лемперт Д.Б. Разработка
дополнительных бортовых систем космических средств выведения
//Полёт. – 2010. - №3. с.3-10
Пат. 2475429 РФ. Способ спуска отделяющейся части ступени ракеты
космического назначения / В. И. Трушляков, В. Ю. Куденцов, Д. В.
Ситников. - №2011127432/11; заявл. 04.07.2011.
Пат. 2414387 РФ. Способы получения газа и для обдува поверхности
летательного аппарата и парогенератор / Г. А. Копылов, В. Д. Ковалев. № 2009105701/11; заявл. 18.02.2009; опубл. 20.03.2011.
Пат. 2268847 РФ. Устройство для управления обтеканием
гиперзвукового летательного аппарата / В. В. Типаев, К. В. Никитин, С.
Ю. Пирогов, Г. Н. Москалец, А. С. Юрьев. - № 2004116169/11; заявл.
10.09.2001; опубл. 27.01.2006.
Пат. 2157777 РФ. Способ управления пограничным слоем на
поверхности крыла толстого профиля и устройство для его реализации /
В. А. Коноваленко. - № 96120046/28; заявл. 30.09.1996; опубл.
20.10.2000.
Устройство удержания и освобождения подвижных элементов
конструкции космического аппарата с пониженным ударным
воздействием
Кузнецов В.В.
Научный руководитель – д. т. н., проф. Ереско С.П.
СибГАУ, каф. ОКМ
В настоящее время, в современных космических аппаратах (КА),
применяется высокоточное оборудование, чувствительное к ударным
воздействиям. В связи с этим возникает необходимость и потребность в
создании механических устройств удержания и освобождения
подвижных элементов конструкции КА с пониженным ударным
воздействием при срабатывании.
Основным источником ударных воздействий, в механических
устройствах удержания и освобождения подвижных элементов
конструкции КА, являются такие элементы как пружины, а точнее
элементы конструкции которые после проворачивания, или
выталкивания пружинами ударяются о другие элементы. Помимо
ударных воздействий от срабатывания таких устройств, на
оборудование КА передается ударное воздействие от срабатывания
пиросредств (пирочеки, пироузлы и т.д.) служащих для освобождения
тяг, которые удерживают механические устройства от срабатывания.
Так же такие устройства имеют большое количество деталей и как
следствие усложнение конструкции и снижение надежности устройства
в целом.
82
В связи со всем вышеперечисленным предлагается использовать
механическое устройство, для удержания подвижных элементов
конструкции, которое не содержит пружин, соударяющихся элементов и
имеет минимальное количество деталей и простоту конструкции. Для
создания такого устройства, необходимо отходить от полностью
механических схем, и интегрировать в него активирующий механизм
(актуатор) не основанный на пиросредствах.
Работа направлена на разработку такого типа устройства удержания и
освобождения подвижных элементов конструкции КА с пониженным
ударным воздействием при срабатывании.
Устройство удержания и освобождения такого типа имеет массу в
среднем в 2,5 раза меньшую, чем устройства удержания и освобождения
основанные на механических схемах, при одинаковых параметрах
силового нагружения, оказывает практически нулевые ударные
воздействия на оборудование КА и повышают надежность работы
механических систем, значительно удешевляя запуск КА в связи с
уменьшением его массы.
В докладе приведены и предлагаются к обсуждению варианты
разработок и опыт использования устройств подобного типа с целью
отработки и оптимизации их параметров. На отдельные варианты
устройств поданы заявки на изобретения.
Пространственный разворот солнечного паруса
без расхода рабочего тела
Макаренкова Н.А.
Научный руководитель – д.т.н. Степаньянц Г.А.
МАИ (НИУ), каф. 301
Солнечный парус представляет собой аппарат с тонкой зеркальной
пленкой, на которую действует давление солнечного света для
приведения паруса в движение. Главным преимуществом солнечного
паруса является отсутствие потребности в ракетном топливе и
возможность работы в течение почти неограниченного периода
времени. В работе рассмотрена конструкция солнечного паруса в виде
вращающейся тонкой круговой зеркальной пленки, прикрепленной к
цилиндрической жесткой вставке, и маховика, компенсирующего
кинетический момент системы «жесткая вставка – пленка». В процессе
эксплуатации космического аппарата требуется время от времени
осуществлять разворот солнечного паруса, при этом количество
рабочего тела на борту всегда ограничено. Поэтому важно исследовать
способы пространственного разворота без расхода рабочего тела. С
целью обеспечения пространственного разворота солнечного паруса
предлагается изменять угол между векторами кинетических моментов
83
маховика и системы «жесткая вставка – пленка». Если они расположены
под некоторым углом, не равным 180˚, то суммарный кинетический
момент солнечного паруса не будет равен нулю, в результате чего
солнечный парус начнет вращаться. Одним из преимуществ
конструкции солнечного паруса в виде маховика и системы «жесткая
вставка – пленка», имеющими равные по модулю и противоположные
по направлению кинетические моменты, является возможность
использования ее в качестве аккумулятора энергии. Необходимая
мощность для разворота паруса может быть получена за счет перевода
кинетических энергий маховика и системы «жесткая вставка – пленка» в
электрическую. После разворота угловые скорости маховика и жесткой
вставки увеличатся до своего первоначального значения за счет энергии,
получаемой с солнечных батарей. Это позволит отказаться от
использования недолговечных химических аккумуляторов, что особенно
важно
в
случае
длительного
полета.
При
исследовании
пространственного разворота солнечного паруса математическая модель
представляется в виде набора жестких окружностей, соединенных
тонкой натянутой невесомой пленкой. При выборе такой модели
предполагалось, что оптимальное количество аппроксимирующих
окружностей определяется из сравнения установившегося вида
поверхности
солнечного
паруса
при
конечноэлементной
и
бесконечноэлементной аппроксимациях в случае равномерного
вращательного движения. В результате моделирования поверхности
солнечного паруса установлено, что отклонение пленки от плоскости
жесткой вставки составляет малую величину по сравнению с радиусом
пленки, что позволило для исследований представить его модель в виде
плоского диска.
Оптимизация межпланетной траектории КА
с ЭРДУ в рамках задачи трех тел
Нгуен Диен Нгок
Научный руководитель – Константинов М.С.
МАИ, каф. 601
При проектировании траекторий межпланетного перелета часто
используется метод грависфер нулевой протяжённости. В рамках этого
метода при расчете планетоцентрических участков траектории
учитывается только притяжение одной планеты (и не учитывается
притяжение Солнца), а при расчете гелиоцентрического участка
траектории учитывается только притяжение Солнца. Такие допущения
могут производить к существенным методическим ошибкам. При
использовании схем полета, включающих гравитационные маневры,
вероятность увеличения методической ошибки возрастает. В данной
84
работе предложен метод проектирования траектории межпланетного КА
с электроракетной двигательной установкой (ЭРДУ) и гравитационным
маневром у Земли при использовании модели движения КА в рамках
ограниченной задаче трех тел.
Анализируется траектория Земля-Земля-Венера с последующими
возможными гравитационными маневрами у Венеры для выведения
зонда,
гелиоцентрическая
траектория
которого
обеспечивает
благоприятные условия для наблюдения Солнца. КА стартует с
круговой околоземной орбиты помощью химического разгонного блока
(ХРБ). ХРБ обеспечивает отлет от Земли с некоторым гиперболическим
избытком скорости и отделяется от КА. КА через несколько сотен дней
встречается с Землей для выполнения гравитационный маневр у Земли.
Он обеспечивает дальнейший перелет КА к Венере. Гравитационный
маневр у Венеры переводит КА на рабочую орбиту, с которой
производится исследование Солнца.
Среди оптимизируемых программ управления движением КА на
межпланетном перелете мы рассматриваем: программу включения –
выключения ЭРДУ и программу, определяющую ориентацию вектора
тяги ЭРДУ на гелиоцентрическом участке траектории перелета Земля Земля.
Критерием оптимальности рассматривается максимальная масса КА,
доставляемая в окрестность Венеры (конечная масса КА).Задача
оптимизации траектории межпланетного перелета сводится к решению
краевой задачи для системы обыкновенных дифференциальных
уравнений с помощью формализма принципа максимума. Для решения
краевой задачи используется метод продолжения по параметру.
Проанализирована оптимальная программа включения – выключения
ЭРДУ на гелиоцентрическом участке траектории перелета Земля –
Земля, оптимальная программа ориентации вектора тяги ЭРДУ на
активных участках полета КА. Для транспортной космической системы
на базе ракеты-носителя Союз-2, ХРБ «Фрегат» и ЭРДУ с удельным
импульсом 1670си тягой0.23401496 н., максимизируемая конечная масса
оказалась равной 1426,502кг.
Исследование напряжённо-деформированного состояния
композиционной панели под действием перепада температуры с
использованием градиентной теории
Нгуен Дак Куанг
Научный руководитель – Дудченко А.А.
МАИ (НИУ), каф. 603
Летательные аппараты за срок службы испытывают при эксплуатации
многократные циклические температурные перепады, которые
85
воздействуют как нагрузки на материал конструкции. Из-за большой
разницы в коэффициентах линейного температурного расширения
волокна и матрицы в композите появляются дефекты, что приводит к
изменению его механических характеристик. Проведение исследований
напряжённо-деформированного состояния многослойного пакета с
прослойками из композиционных материалов имеет важное значение
для обеспечения безопасной эксплуатации самолетов и повышения их
надежности и ресурса. В настоящей работе построена методика расчета
и приведены примеры решения задачи термоупругости, в которой
определены распределение поля температуры и приведены значения
термических напряжений по толщине слоистого пакета в рамках
градиентной теории. Кроме того, учтены величины напряженнодеформированного состояния, возникающие в плоскости панели от
температурного воздействия.
Способ контроля процесса причаливания и стыковки
пилотируемого космического корабля
Овчинников И.В.
Научный руководитель – Кукин О.Н.
МАИ (НИУ), каф. 601; РКК «Энергия»
45 лет назад впервые состоялась стыковка двух пилотируемых
кораблей «Союз-4» и «Союз-5» в ручном режиме. С тех пор, во время
процесса причаливания и стыковки пилотируемого космического
корабля использовались различные средства контроля: телекамеры,
оптические средства контроля (Визир специальный космонавта ВСК),
сигнальные огни , специальные мишени на пассивном объекте,
наблюдаемые в визире ВСК, мишень для телекамеры [1].
В таких методах управления и контроля стыковки космонавт видит
вынесенную точку (косвенное наблюдение), что усиливает ограничения
на значения параметров касания, возрастают требования к точности.
Предлагаются новые решения. Так как для перспективного корабля не
предусмотрены оптические средства, аналогичные ВСК и будут
использоваться только телекамеры, установленные на корпусе корабля
вне продольной оси, то авторы считают, что целесообразно
пересмотреть способ контроля.
Предлагаются предварительные результаты разработки иного метода
контроля причаливания и стыковки пилотируемого корабля:
-перенести телекамеру на головку штанги стыковочного механизма;
-на стыковочном конусе (пассивный агрегат стыковки ПАС) нанести
разметку, по которой с помощью телекамеры сможет ориентировать
корабль при причаливании и стыковке.
86
Новизна заключается в совмещении инструментальных средств
контроля и самого объекта, вследствие чего повышается достоверность
и точность оценки параметров касания оператором.
Моделирование
на
основе
средств
САПР
подтвердило
принципиальную возможность реализации предложенного способа.
Литература
1. Сыромятников В.С. 100 рассказов о стыковке и о других
приключениях в космосе и на Земле. Часть 1:20 лет назад.- М.: Логос,
2003.-568с.
Исследование возможности термостартирования КА при
проведении комплексных электрических испытаний в вакуумной
камере.
Окишев А.Н.
Научный руководитель – Палешкин А.В.
МАИ (НИУ), каф. 610
Разрабатываемые в настоящее время космические аппараты (КА)
характеризуются отсутствием герметичных отсеков и использованием
аппаратуры вакуумного исполнения. Негерметичное исполнение,
увеличение срока эксплуатации и, как следствие, более высокие
требования по надежности обуславливают необходимость более
тщательной
экспериментальной
отработки
КА,
включающей
комплексные и автономные испытания штатного изделия и его
элементов, в том числе и комплексные электрические испытания
собранного КА в тепловакуумной камере.
В испытаниях такого типа с помощью инфракрасного имитатора
(ИКИ) необходимо в области размещения испытуемого объекта
выявлять энергетический режим работы ИКИ исходя из условия
достижения максимально возможной однородности в распределении
плотности падающих тепловых потоков по некоторой поверхности. Она
должна охватывать наружную поверхность испытуемого изделия и в
максимальной степени соответствовать геометрической конфигурации
аппарата. В процессе проведения испытаний к модулям имитатора
должны подводиться такие электрические мощности, чтобы заданные
значения плотности падающих на поверхность испытуемого объекта
тепловых потоков воспроизводились в условиях экспериментальной
установки с максимально возможной точностью. В качестве критерия
оптимальности режима работы имитатора выбран минимум суммы
квадратов “взвешенных” погрешностей воспроизведения расчетных
внешних тепловых потоков к наиболее важным, с точки зрения решения
задачи
термостатирования
объекта
тепловоспринимающим
87
элементам.“Вес” погрешности задается с помощью коэффициента в
зависимости от относительной важности элемента.
Для реализации этого подхода к решению рассматриваемой задачи
необходимо иметь геометрические модели испытываемого объекта и
имитатора, а также информацию о спектральных интегральных
радиационных характеристиках элементов наружной поверхности
объекта и излучателей имитатора.
Данный подход реализовывался для различных уровней температур
термостатирования (-10; 0; 10; 20; 30 в град. C).Выявлены оптимальные
значения подводимой к каждому модулю имитатора электрической
мощности и определены погрешности воспроизведения требуемых
температур.
Расчет отделения защитного обтекателя
Пестунов А.А., Картавцев С.В.
Научный руководитель – Калягин М.Ю.
МАИ (НИУ), каф. 602
Постройка высокоскоростных ЛА – одна из перспективнейших работ
в области авиа- и ракетостроения, т.к. высокая скорость полета (более 2
М) обеспечивает малое время полета на максимальную дистанцию.
Минусом высоких скоростей является сильный нагрев поверхностей ЛА
(особенно головного обтекателя).
Одним из методов решения данной проблемы является введение в
конструкцию ЛА защитного головного обтекателя. Сброс обтекателя
происходит в земной атмосфере, где на тело действуют
аэродинамические силы.
Работа разделяется на три этапа:
− на первом этапе осуществлено моделирование обтекания
створки защитного обтекателя для определения величин сил,
действующих на него и положение центра давления в зависимости от
углов раскрытия створки;
− на втором этапе составлена математическая модель движения
створки обтекателя под действием толкателя, аэродинамических сил.
Модель описывает движения обтекателя в горизонтальной плоскости,
разделяя его на поступательное движение центра масс и вращательное
движение относительно центра масс;
− на третьем этапе составлен алгоритм работы и текст программы
для моделирования отделения защитного обтекателя при различных
условиях отделения.
С помощью данной работы мы можем оценить силу толкателя,
необходимую для раскрытия защитного обтекателя на определенный
угол атаки; максимальную дальность отлета сброшенного защитного
88
обтекателя; длину штока, необходимую для раскрытия защитного
обтекателя на определенный угол атаки.
Статистическое макромоделирование динамики пространственного
движения РН тяжелого класса на участке спуска. Оценка
рассеивания точек падения отработавших ступеней
Рыкалин А.С.
Научный руководитель – Пичужкин П.В.
МАИ (НИУ), каф. 610
При проведении проектных разработок стартовых космических
комплексов и средств выведения на орбиты полезных нагрузок большое
значение имеют вопросы комплексной оценки энергетических
возможностей средств выведения с учетом ряда существующих
ограничительных факторов, среди которых все большее значение
принимают задачи минимизации экологического ущерба при
реализации пусков.
Одним из существенных аспектов в решении этой целевой задачи
является минимизация потребных областей отчуждения, выделяемых
для падения отработавших ступеней средств выведения.
Проблема уменьшения размеров зон отчуждения требует
комплексного решения задач динамики движения, аэродинамики,
теплофизики и прочности сложных по форме и массово-инерционным
характеристикам объектов.
Как правило, районы падения отработавших ступеней определяются с
использованием упрощенных динамических моделей и уточняются при
поступлении опытных данных, в том числе и данных о падении
фрагментов, разрушенных в плотных слоях атмосферы.
Математические модели возмущающих факторов обычно включают
модели движения центра масс и движения объекта относительно центра
масс.
К числу основных возмущающих факторов, влияющих на движение
отработавших ступеней средств выведения, относятся:
вариации плотности атмосферы;
горизонтальный струйный ветер;
отклонения аэродинамических и инерционно-массовых характеристик
средств выведения от номинальных значений;
начальные условия движения.
Кроме этого на движение отработавших ступеней оказывают влияние
турбулентность атмосферы, наличие остатков жидких компонентов
топлива, конечная жесткость конструкции ступеней, угловое отклонение
сопел маршевых двигателей к моменту разделения ступеней и др. Таким
образом, цена риска отражает априорную суммарную величину
89
экономического ущерба с учетом величины ЭР возникновения данной
ситуации.
Анализ существующих проектных решений для сервисных КА
применительно к операции заправки на орбите
Петрашевская М.С., Салопахин С.К.
Научный руководитель – Трушляков В.И.
ОмГТУ, каф. "АВиРС"
В настоящее время приоритеты развития ракетно-космической
деятельности направленная на обеспечение увеличения сроков
эксплуатации КА, которые достигаются различными путями:
увеличение
сроков
функционирования
бортовой
аппаратуры,
увеличение массы заправляемого топлива, ремонт на орбите путем
замены вышедших из строя бортовых систем, дозаправки двигательных
установок.
На сегодняшний день осуществлены следующие операции: замена
аппаратуры
космического
телескопа
"Хаббла",
космической
обсерватории "Комптон", на МКС и т.д. В [1] подробно описано
состояние данной проблемы на сегодняшний день.
Главной проблемой при решении указанных выше задач является
обеспечение
автоматической
стыковки,
как
правило,
с
некооперируемым КА, т.к. выход из строя элементов системы
управления, двигательной установки приводят к потере ориентации и
стабилизации КА.
Основной идеей предлагаемой разработки является автоматическая
стыковка с некооперируемым КА на основе предлагаемых решений [23] и последующее осуществление дозаправки по аналогии с [1], с тем
отличием,
что
заправка
осуществляется
через
специально
устанавливаемый (врезаемый в стенку топливного бака по аналогии
несанкционированного забора нефти из трубопровода, находящегося
под давлением) заправочный клапан вместо использования
существующего.
Постановка задачи
Необходима разработка требований к сервисному КА в части
осуществления автоматической стыковки и последующей операции
заправки (системе для реализации предлагаемой технологической схемы
заправки, в том числе: механизм вскрытия бака, установки штуцера для
заправки и т.д.).
Выводы
Предлагаемая работа носит поисковый характер и направлена
повышение эффективности ракетно-космической деятельности за счет
90
разработки специализированных сервисных КА, в частности, разработки
тактико-технических требований.
Библиографический список:
1. Пат. 2478534 Российская Федерация. Система и способ дозаправки
спутников / Л. Гриньевски, Д. Кримбл. - № 2009135297/11; заявл.
10.03.2008; опубл. 20.04.2011.
2. Способ увода космического мусора с орбит полезных нагрузок на
основе использования отделившейся части ракеты-носителя, разгонного
блока и устройства для его реализации. Патент на изобретение
№2462399 RU: B64 G1/00; ОмГТУ. - № 201011972/11; заявл.
18.05.02.2010; опубл. 27.09.2012. Бюл. № 27. Трушляков В.И., Куденцов
В.Ю., Шатров Я.Т., Макаров Ю.Н.
3. Стыковочное устройство КА. Патент на изобретение № RU B64
G1/64, F42B 15/36 ОмГТУ. - Заявка № 2012108867 от 07.03. 2012. ПР от
27.02.2013, Трушляков В.И., Юткин Е.А., Тютебаев Т. Т., Макаров
Ю.Н., Шатров Я.Т.
Напряженно-деформированное состояние корпуса камеры при
запуске жидкостного ракетного двигателя.
Самонов Е.В.
Научный руководитель – Хомяков А.М.
МАИ (НИУ), каф. 209Б
Настоящая
работа
посвящена
изучению
напряженнодеформированного состояния (НДС) стенок корпуса камеры сгорания
при запуске жидкостного ракетного двигателя (ЖРД).Запуск
реактивного двигателя может осуществляться по трем характерным
режимам:- бесступенчатый ("пушечный"); - ступенчатый ("с
подогревом");- постепенный ( с монотонным подъемом внутреннего
давления).
Запуск ЖРД, как правило, происходит с предварительной ступенью .
На предварительной ступени возникают температурные напряжения,
которые затем при выходе двигателя на главную ступень номинального
режима, можно минимизировать благодаря механическим напряжениям,
возникающим под действием давления жидкости (охладителя) и газа в
камере сгорания. Очевидно, прогрев стенок происходит значительно
медленнее подъема давлений. Поэтому ступенчатый запуск является
более рациональным по сравнению с двумя другими.
Расчет напряженно-деформированного состояния (НДС) стенок
корпуса камеры сгорания основывается на решении системы двух
уравнений, соответствующих принимаемой кольцевой расчетной схеме:
уравнению равновесия и уравнению совместимости деформаций стенок
корпуса камеры.
91
Настоящая НИРС будет продолжена в направлении изучения НДС
корпуса камеры сгорания при выключении двигателя, а так же при его
повторном и многократном включении. Такая перспектива связывает
НИРС с проблемой малоцикловой прочности камеры, что актуально
прежде всего для доводочных работ одноразовых двигателей и
двигателей многократного включения - выключения.
Разработка компьютерной трехмерной визуализации узла
реактивной ракеты
Степанюк С.О.
Научный руководитель – Шоль Д.Е.
МАИ, каф. 610
В настоящее время существует проблема подготовки и
переподготовки специалистов в области проектирования ракетнокосмических систем в современных системах автоматизированного
проектирования, по причине малого количества утвержденных ракетнокосмической промышленностью задач на проектирование. В качестве
методики получения практического опыта в проектировании
необходимо применять обратное проектирование на основе натурного
объекта. Натурными объектами могут служить музейные экспонаты и
изделия снятые с эксплуатации.
Работа состояла из двух этапов, включала в себя работу в Системе
автоматизированного проектирования, а также обследование и анализ
натурного объекта - узла реактивной ракеты.
Было произведено инструментальное образмеривание деталей узла
реактивной ракеты, и впоследствии создана твердотельная модель узла
реактивной ракеты в системе автоматизированного проектирования,
создана трехмерная компьютерная визуализация узла реактивной
ракеты.
Методы, применяемые в работе: аналитический и инструментальный
методы анализа натурного объекта, также применялись:
− методика обратного проектирования ракетного изделия,
− методика компьютерного твердотельного моделирования.
В части вывода необходимо отметить, что данный проект позволил
получить опыт трехмерного проектирования, и в результате
проделанной работы исполнитель получил необходимые навыки для
будущей работы в аэрокосмической и машиностроительной отраслях.
92
Разработка и создание электронных учебных пособий для ракетнокосмической промышленности
Сухинин В.В.
Научный руководитель – Гусев Е.В.
МАИ (НИУ), каф. 610
Как известно, для аэрокосмической области, (впрочем, как и для
многих других) всю жизнь существует задача - свести к минимуму
нештатные и аварийные ситуации и в пределе - исключить их вовсе,
потому, что цена последствий аварии будет в разы больше цены всех
затраченных превентивных мер. Как везде - предупредить проще, чем
лечить.
Как же избежать аварий и нештатных ситуаций? Существует целый
комплекс мер, включающий в себя, как путь совершенствование
техники (дублирование, самопроверки), так и второй путь совершенствование персонала, который с этой техникой работает.
Первый путь, безусловно, нужный, но дорогой. К тому же, чем
сложнее система, тем ниже ее надежность. Второй путь доступнее,
проще и возможно действеннее, потому что не секрет, что от 70 до 90%
аварий в авиации и космонавтике - человеческий фактор.
Таким образом, имеем задачу - снижение числа аварий. Путь решения
- повышение квалификации персонала.
Один из возможных способов – создание обучающих электронных
пособий.
Воплощая идею в жизнь, появилась цель создать такое пособие,
которое бы помогло сформировать общие, всесторонние знания по
конкретному РКК. Суть в том, что человек, которому предстоит на нем
работать, безусловно, должен быть специализирован на какой-то одной
конкретной части. Из-за сложности, уникальности, опасности комплекса
и высокой плотности размещенного оборудования, он должен иметь
пусть и неглубокие, но всесторонние знания обо всех системах и
входящих в их состав механизмах и агрегатах, используемых на
комплексе. Хотя бы для того, чтобы банально не навредить себе, а
заодно и РКК. Помимо того, чтобы помочь сориентироваться новичку,
пособие может быть полезно и в дальнейшем, пока человек "вливается"
в работу, являясь удобной справкой по тому или иному вопросу.
Предлагается включить в пособие для наглядности много фотографий
и схем. Как известно, в процессе подготовки нового сотрудника,
обязательно имеет место стажировка, чтобы в живую посмотреть
глазами на ту или иную железку. Это занимает достаточно времени и
стоит хороших денег. С данным пособием человек может заранее
ознакомиться, где и с чем ему предстоит работать. Безусловно,
стажировка так же необходима, но теперь ее можно сократить.
93
Синтез алгоритмов управления движением ракеты-носителя в
возмущённом приземном слое атмосферы для увеличения
эксплуатационного ресурса стартового комплекса
Трифонов М.В.
Научный руководитель – д.т.н., проф. Бобронников В.Т.
МАИ (НИУ), каф. 604
В работе рассматривается системный анализ задачи управляемого
увода ракеты-носителя (РН) от сооружений стартового комплекса(СК).
Применение системного подхода к решению любой инженерной задачи
является первым этапом исследования, где вследствие построения
иерархии подзадач повышается наглядность и информативность
целевой задачи [1].
При движении первой ступени РН на начальном участке полёта (до
высот 300…400 метров) газодинамические струи от двигателей
оказывают негативное воздействие на сооружения СК, в том числе на
газоход, пусковое устройство(ПУ), кабельно-заправочную башню. Такое
воздействие приводит к сокращению эксплуатационного ресурса
элементов СК. Одним из способов увеличения этого ресурса, снижения
затрат на создание и ремонт элементов СК является управляемый увод
РН от ПУ в заданный секторв горизонтальном направлении, сохраняя
положение РН близкое к вертикальному [2].
Управляемый увод может быть реализован системой управления (СУ)
РН в двух вариантах: 1)путем априорного расчета программы
управления движением на участке увода с учетом заданных граничных
условий и реализации этой программы с помощью СУ угловым
движением РН; 2)путем решения задачи синтеза управления с учетом
текущего и требуемого конечного состояний РН. В обоих вариантах
эффективность синтезированного алгоритма управления должна быть
оценена путем статистического анализа замкнутой СУ с учётом
возмущающих воздействий, среди которых одним из наиболее
существенных является горизонтальный ветер в атмосфере, величина и
направление которого являются случайными функциями высоты полета
РН.
Для включения модели ветра в модель управляемого движения РН на
рассматриваемом участке необходимо решить две частные задачи:
1)разработать математическую модель (ММ) ветра, как случайной
функции высоты, используя, например, технологию формирующих
фильтров; 2)рассчитать характеристики ветра, используемые в ММ по
результатам метеорологических наблюдений на наземных станциях в
районе космодрома. При этом необходимо преодолеть ещё одну
трудность, связанную с отсутствием характеристик ветра в приземном
94
слое атмосферы на некоторых территориях из-за больших ошибок
измерений метеозондов в этом слое.
Таким образом, решение рассмотренной задачи сводится к
следующим подзадачам: 1)выбор прототипа, космодрома старта и
метеостанций в его окрестности; 2)выбор варианта управления уводом
РН от СК; 3)настройка и подбор параметров СУ РН; 4)построение ММ
ветра; 5)проведение статистического анализа СУ РН; 6)выработка
рекомендаций.
1.А.А.Лебедев. Курс системного анализа. – М.: Машиностроение,
2010
2.А.Ш.Альтшулер, В.Д.Володин. Журнал «Авиакосмическая техника
и технология», 2007, №2, с.3-8.
Исследование влияния параметров элементов бортовой активной
фазированной антенной решетки космического аппарата для
исследования дальнего космоса на её основные характеристики.
Филатова Д.Ю.
Научный руководитель – Ламзин В.А.
МАИ, каф. 601
Одним из основных направлений использования космической техники
является программа освоения Луны и планет Солнечной системы. Роль
этого направления в настоящее время значительна. Выполнение данной
программы непосредственно связано как с новыми научнотехническими достижениями в системах радиосвязи, так и
совершенством
методического
аппарата
исследования
их
характеристик.Особое место в обеспечении радиосвязи отведено
антеннам в составе антенно-фидерных систем (АФС). Антенна –
устройство, преобразующее подводимые к ней по линии питания
электромагнитные колебания в электромагнитное излучение и наоборот.
В настоящее время в радиокомплексах КА все шире применяются
активные фазированные антенные решетки (АФАР).Как показывает
опыт, во многих случаях повышение эффективности бортовых
радиокомплексов КА связано с созданием их модификаций, имеющих в
своём составе АФАР. По сравнению с другими типами антенн
применение АФАР позволяет: реализовать многофункциональный
режим
работыбортового
радиокомплекса;
выполнитьжесткие
требования к энергетическим и массогабаритным характеристикам
связной аппаратуры; повысить качество и количество передаваемой
информации на больших расстояниях по сравнению с другими типами
антенн в составе АФС при тех же массово-габаритных и энергетических
характеристиках, что делает их, в настоящее время, наиболее
перспективными для решения новых задач.
95
В докладе приведен методический аппарат (алгоритм исследования,
проектные модели и др.) для исследований влияния параметров
элементов АФАР и АФС в целом на основные характеристикирешетки.
Рассматривается бортовой радиокомплекс КА, который находится в
составе орбитальной группировки, размещённой на марсианской
стационарной орбите. Исследуется влияние габаритов антеннофидерной системы (АФС) и элементарных излучателей решетки, а
также шага между этими элементами на основные характеристики
АФАР.Исследование основных характеристик АФАР проводится при
помощи компьютерного моделирования, позволяющего на этапе
проектирования определить:минимальную ширину основного луча (для
формирования многолучевой диаграммы направленности), уровень
боковых лепестков (характеризует её конструктивное совершенство) и
направленные свойства решетки в целом.
Адаптивная напланетная колесная платформа повышенной
проходимости с системой 3D зрения.
Фрейлехман С.А., Викулов Т.С.
Научный руководитель – Титов Д.М.
МАИ (НИУ), каф. 601
Цель работы заключается в создании алгоритмов взаимодействия
роботов на основе концепции роевого интеллекта для выполнения
военных и исследовательских задач.
За основу была взята шестиколесная платформа на основе анализа
существующих напланетных систем, как наиболее оптимальная.
Использовалось компьютерное (техническое) зрение, как универсальное
средство получения информации в условиях нестандартной атмосферы
или полном ее отсутствии. В рамках решаемой задачи при организации
управления роботом обеспечивает построение трехмерной картины
местности, организует позиционирование робота в пространстве, а так
же выполняет функцию по распознанию объектов (препятствий).Камера
имеет собственный вычислительный блок, что позволяет ей сразу
обрабатывать поступающую информацию и передавать ее в готовом
виде сразу на основной процессор или же сразу на микроконтроллер
установленный на шасси.
Система управления платформой строилась на основе использования
управляющего контроллера производства NI. Алгоритмы управления
разрабатывались в программной среде LabView.
Оператор может управлять платформой через ПК, связанный с
контроллером высокого уровня CompactRio, установленным на
платформе. На него же поступает и информация с датчиков и системы
3D зрения. После информация поступает на контроллер низкого уровня
96
Arduino, который в свою очередь отвечает за приводы всех шести
мотор-колес.
Так же создано локальное инфракрасное поле ориентации,
позволяющее платформам самостоятельно ориентироваться в
пространстве, что позволяет им работать без помощи оператора или
спутников.
На данном этапе идет написание софта и отработка систем
управления для выполнения большого спектра задач, в том числе и
возведение объектов.
Исследование нестационарных процессов теплообмена при
разработке малых космических аппаратов
Чебаков Е.В.
Научный руководитель – Ненарокомов А.В.
МАИ (НИУ), каф. 601
В данной работе рассматривается тепловые процессы малого
космического аппарата(МКА) на основе прототипа разрабатываемого
СКБ «ИСКРА» кафедры 601 МАИ.
Актуальностью
поставленной
задачи
определяетсямногофункциональностью
малых
космических
аппаратов:отработка новейших технологий, методов и программноаппаратных решений, различные образовательные программы,
экологический мониторинг, исследования геофизических полей, а также
астрономические наблюдения,кроме функциональности можно отметить
простоту, относительно небольшую трудоемкость сборки и стоимость.
Но при этом возникает вопрос о функционирование аппарата в условиях
космического пространства, и одной из основных задач решения
является обеспечение теплового режима. Актуальностью данного
исследования является анализ герметичных малых космических
аппаратов с активной системой обеспечения теплового режима, которая
позволит расширить рамки функционирования и применения малых
космических аппаратов на различных орбитах в зависимости от
поставленных задач. Также стоит отметить, что МКА являются
относительно новой ветвью развития космической индустрии, поэтому
быстродействие алгоритмарасчета их теплового режима также
актуально(с учетом достаточно широкого варьирования их
геометрических параметров и/или конструктивных решений).
Целью работы является определение:
Суммарного внешнего теплового потока падающего на МКА и
внутреннего тепловыделение аппаратуры.
Теплового состояния МКА на основе расчета теплопереноса.
Определение температуры элементов конструкции МКА.
97
В
работе
представлены
результатырасчетовнестационарных
падающих и проникающих тепловых потоков (прямое солнечное
излучение, отраженное от поверхности Земли солнечное излучение,
собственное тепловое излучение Земли) и внутреннеготепловыделения
бортовой аппаратуры.
В заключение,результаты расчетоввнешних тепловых потоков
падающих на МКА и изменение температуры корпуса и аппаратуры от
времени представляютсяв виде графиков.
98
3. Энергетические установки авиационных,
ракетных и космических систем
Анализ вариантов размещения холодильника-излучателя
на космической ЯЭУ
Абдуллина М.Ф.
Научный руководитель – Еремин А.Г.
МАИ (НИУ), каф. 203
В докладе представлены результаты расчетно-конструкторских работ
по размещению панелей холодильника-излучателя с различной
излучающей поверхностью в габаритах отсека полезной нагрузки
ракеты-носителя.
В настоящее время для ЯЭУ средней мощности принята схема
холодильника-излучателя с плоскими излучающими панелями,
располагаемыми по хорде и размещенными на балках системы
развертывания. В силу хордового расположения панелей существует
ограничение на достигаемую величину излучающей поверхности. Как
решение этой задачи предлагается вариант придания панелям
цилиндрической формы. Коллектор в этом случае выполнен изогнутым
по цилиндрической поверхности, а тепловые трубы расположены по
образующим цилиндрической поверхности. Силовым элементом,
воспринимающим нагрузки от холодильника-излучателя, служат
шпангоуты, закрепленные на силовой балке.
Применение такой схемы решает несколько задач, в числе которых
увеличение площади холодильника-излучателя, который может быть
размещен в габаритах отсека полезной нагрузки ракеты-носителя,
повышение эффективной площади теплосброса панелей холодильникаизлучателя, более жесткое крепление его панелей, снижающее
опасность разгерметизации жидкометаллического контура.
Расчеты, выполненные в работе, позволяют сделать выводы по
достоинствам и недостаткам предложенной конструкции холодильникаизлучателя и дать рекомендации по проектированию ЯЭУ различной
мощности.
99
Теоретическое и экспериментальное исследование работы
двухрежимного двигателя с регулируемой паузой включения
Андрюшин А.С., Диденко Б.В., Коротков М.О.
Научные руководители – Ерохин Б.Т., Прудников А.Г.,
Макаревский Д.И.
ОАО МКБ «Искра»
Рассматривается двухимпульсный РДТТ с разделенным топливным
зарядом. Одним из основных узлов, которого является промежуточное
днище, которое расположено в стыке маршевой и стартовой ступеней.
Такая компоновка в зависимости от условий применения ракеты,
позволяет управлять паузой между импульсами.
В конструкции днища имеются четыре отверстия, в которых
устанавливаются специальные сферические колпаки с отверстиями,
закрытыми мембраной из алюминия. Днище термоизолировано с двух
сторон.
Основным требованием при выборе толщины мембраны было,
выдерживание давления со стороны стартовой ступени, чтобы она не
продавливалась в отверстия сферического колпака, и вскрывалась при
заданном давлении при включении маршевой ступени.
Был сделан анализ внутрибаллистических характеристик двигателя и
напряженно-деформированного состояния при его работе.
С учетом циклической симметрии конструкции была рассмотрена её
часть вырезанная меридиональными сечениями.
Задача решалась с применением конечно-элементного пакета
SolidWorks Simulation при следующих граничных условиях;
- условия симметрии в меридиональных сечениях;
- торец оболочки стартовой ступени жестко закреплялся в осевом
направлении;
- в местах контактирующих поверхностей условие «нет
проникновения».
В результате расчета определены геометрические параметры
элементов конструкции. Проведена экспериментальная отработка
промежуточного днища и колпаков с мембраной от двухстороннего
давления, которая подтвердила работоспособность конструкции.
Проведенные
натурные
испытания
подтвердили
внутрибаллистические характеристики, полученные расчетным путем, а
также возможность управление импульсом тяги.
100
Тенденции развития бортовых систем электроснабжения
Вахничев А.В.
Научный руководитель – д.т.н., доц. Пенкин В.Т.
МАИ (НИУ), каф. 310
В развитии авиационной техники, как гражданского, так и военного
назначения, наблюдается устойчивый рост числа бортовых
потребителей электроэнергии.
Все многообразие бортовых потребителей требует качественной
электроэнергии, которая обеспечивается системой электроснабжения
(СЭС) летательного аппарата (ЛА).
В соответствии с ГОСТ Р 54073-2010 СЭС – это система самолета или
вертолета, обеспечивающая электропитание бортового оборудования
или
агрегатов,
потребляющих
электроэнергию
(приемников
электроэнергии), и состоящая из систем генерирования или/и
преобразования и системы распределения электроэнергии.
Многообразие типов ЛА и выполняемых ими функций,
неоднозначность условий эксплуатации и другие факторы исключают
возможность создания единой и оптимальной СЭС для всех типов ЛА.
В настоящее время наиболее распространенной на средних и тяжелых
самолетах и вертолетах является СЭС, в которой первичными
источниками электрической энергии являются бесконтактные
трехфазные синхронные генераторы, напряжением 120/208 В.
Вторичная система генерирования представляет собой выпрямительные
устройства, обеспечивающие потребители постоянным напряжением 27
В.
В сфере гражданской авиации прослеживается тенденция к
повышению уровня комфорта пассажиров, ужесточению экологических
норм и повышения топливной эффективности ЛА. Это приводит к
повышению генерируемой электрической мощности на борту,
ужесточению требований к надежности СЭС, а так же к внедрению
новых принципов управления, диагностики и защиты всех
электрических нагрузок.
Таким образом, встает задача проектирования новой СЭС, которая
сможет удовлетворять жестким требованиям самолетов с большой
суммарной мощностью потребителей электроэнергии. Её основным
характерным отличием является повышенное напряжение, позволяющее
снизить сечение, а, следовательно, и массу бортовой кабельной сети.
Удовлетворяет этим требованиям СЭС, имеющая шины постоянного
напряжения 27 В и 270 В, а также шины переменного тока 115 В и 230
В. Такая СЭС для ЛА с повышенным уровнем электрификации
становится более сложной и разветвленной.
101
Задача разработки такой СЭС решается с применением современных
электротехнических материалов, передовых разработок в области
электротехники, а также современных средств автоматизированного
проектирования.
Несущая способность закритической части сопла
Гневушев М.А.
Научный руководитель — Хомяков А.М.
МАИ (НИУ), каф. 209Б
Главным требованием, предъявляемым к конструкции корпуса
камеры, является сохранение на рабочем режиме двигателя размеров и
формы расчетного газодинамического контура с приемлемым
отклонением от номинала. Размеры, т.е. геометрические параметры
газодинамического контура, могут изменяться в следствие деформации
стенки корпуса под действием внутрикамерного давления газа и
жидкости, а также под действием тепловых потоков со стороны газового
потока, идущего в стенки корпуса камеры.
В данной работе выведена расчетная зависимость для предельной
осевой нагрузки, вызывающей пластическую деформацию стенок
корпуса сопла.
При этом определяется величина предельной центральной силы,
сжимающей полубесконечную цилиндрическую оболочку. Решение
задачи проводится методами теории предельного равновесия. При этом
принимается, что оболочка в предельном состоянии принимает форму
трехшарнирного пластического механизма с равными кольцевыми
участками. Материал оболочки — жестко-идеально пластичный,
соответствующий модели Прандтля.
В работе на основании анализа предельного состояния сопла
предложен эффективный способ разгрузки критического сечения
камеры от сжимающей силы (тяги сопла).
К вопросу определения температурных полей в конструкциях
космических энергоустановок
Диков А.В.
Научный руководитель – Меснянкин С.Ю.
МАИ (НИУ), каф. 204
В конструкциях космических энергоустановок имеется большое
количество деталей и узлов, через контактирующие поверхности
которых проходят большие тепловые потоки. В данных случаях
необходимо
учитывать
величину
контактного
термического
сопротивления, обусловленного несовершенством механического
соединения контактирующих поверхностей и проявляющееся в виде
102
скачка температур в контактной зоне. Особо актуальна данная задача
при расчетах охлаждения ядерных реакторов, анода термоэмиссионных
преобразователей энергии, коммутирующих элементов горячих и
холодных спаев в термоэлектрогенераторах. С учетом повышенных
требований к точности тепловых расчетов космических энергоустановок
ставится задача по точному определению величины термического
сопротивления контакта.
С учетом выполненного теоретического анализа в работе выполнен
системный анализ теоретических моделей контактного взаимодействия
твердых тел. При этом на первом этапе рассматривается модель с
единичным выступом, когда контактирующие элементы представляют
собой прямые соосные цилиндры со сферическими закруглениями.
В дальнейшем анализируется модель с несколькими выступами. В
этом случае распределение вершин выступов по высоте соответствует
статистической
зависимости.
Преимущество
данной
модели
заключается в отсутствии допущения о том, что тепловые процессы в
соседних элементах протекают аналогично, а также в том, что при
малых механических нагрузках не все выступы приходят в контакт, что
приближает модель к реальным контактирующим поверхностям.
И наконец рассматривается модель, приближенная к реальным
поверхностям. Такая модель строится по массиву точек, высоты
которых соответствуют закону распределения Гаусса.
На базе вышеупомянутых моделей предложен метод определения
контактного термического сопротивления реальных соединений,
который заключается в решении прочностной и тепловой задач
контактирования. При подобной постановке сначала решается
прочностная задача, в ходе которой определяется фактическая площадь
контакта соприкасающихся поверхностей, когда по известным
свойствам контактирующих материалов и прилагаемой удельной
нагрузке рассчитывается деформация модели, а затем решается тепловая
задача, в ходе которой определяется поля температур в
рассматриваемых элементах. Метод сопоставлен с опубликованными
экспериментальными исследованиями, а хорошее совпадение
результатов позволяет его рекомендовать для расчётов широкого круга
задач.
103
Расчет характеристик сверхпроводниковых синхронных
генераторов с когтеобразными полюсами и постоянными
магнитами для перспективных ЛА
Дубенский А.А.
Научный руководитель – Пенкин В.Т.
МАИ (НИУ), каф. 310
При проектировании сверхпроводниковых синхронных генераторов
(СПСГ) с когтеобразными полюсами (КП) и постоянными магнитами
(ПМ) необходим учет возможных режимов их работы и влияние этих
режимов на качество электрической энергии. Нагрузочные режимы
СПСГ сопровождаются реакцией якоря (РЯ), искажающей магнитное
поле в активной зоне электрической машины и изменяющей величину
выходного напряжения генератора, что влияет на внешнюю
характеристику СГ.
Магнитная цепь СПСГ с КП и ПМ существенно отличается от
магнитных цепей классических синхронных машин: в ней присутствуют
когтеобразные
полюсы
сложной
пространственной
формы,
размещенные в межполюсном пространстве постоянные магниты
тангенциальной намагниченности, основной и дополнительный
воздушные зазоры, внешний магнитопровод.
Через участок дополнительного воздушного зазора проходят поток
рассеяния постоянных магнитов и поток обмоток возбуждения. При
работе машины в режиме комбинированного возбуждения, когда в
создании магнитного потока в зазоре участвуют сверхпроводниковые
обмотки возбуждения (СПОВ) и ПМ, величина дополнительного зазора
оказывает влияние на поток рассеяния постоянных магнитов и на
рабочий поток обмоток возбуждения. Если величина дополнительного
зазора будет мала по сравнению с основным зазором, то магнитный
поток в рабочем зазоре от постоянных магнитов будет мал по
сравнению с магнитным потоком рассеяния через внешний
магнитопровод. Если же величина дополнительного зазора будет
слишком велика, то рабочий магнитный поток от СПОВ будет мал, и в
этом случае для проведения потока от обмоток возбуждения
потребуются большие значения магнитодвижущей силы СПОВ, а значит
– больший объем СПОВ. Таким образом, существует оптимальное
значение величины дополнительного воздушного зазора, которое может
быть найдено из семейства характеристик холостого хода.
Магнитное поле РЯ в таких машинах имеет явновыраженный
трехмерный характер. В классических СГ магнитное поле РЯ для
расчетов представляется двумерным, что неприменимо для СПСГ с КП
и
ПМ.
Поэтому расчет
внешней
характеристики
машин
рассматриваемого типа осуществляется на основе схемы замещения
104
магнитной цепи, составленной с учетом трехмерного характера
магнитного поля и учитывающей наличие дополнительных воздушных
зазоров и внешнего магнитопровода, отсутствующих в классических СГ.
Применение мультиконвертера на летательных аппаратах
Дякин С.В.
Научный руководитель – профессор, д.т.н. Вольский С.И.
МАИ (НИУ), каф. 310
Современные электронные устройства на летательных аппаратах
характеризуются достаточно высокой сложностью отдельных узлов,
требующих различные уровни питания. В устройствах, питающихся от
сети, можно построить блок питания с необходимым уровнем, тогда как
в портативных устройствах, питающихся от автономного источника
питания, необходимо применять DC/DC-преобразователь для получения
требуемых уровней напряжения.
Преобразователи постоянного тока необходимо также применять с
накопителями энергии. Это объясняется тем, что напряжение
аккумуляторной батареи (химического источника тока) падает по мере
разряда.
Применение
DC/DC-преобразователя
позволит
скомпенсировать падение напряжения на аккумуляторной батарее.
Химические накопители энергии применяются в космических
аппаратах в комплексе с солнечными панелями, в качестве источника
питания рулевых двигателей, которые обеспечивают поворот сопел
спускаемого аппарата и т. д. На самолете химические накопители
энергии используются при автономном запуске, при рулении самолета с
отключенными двигателями, при проверке систем в случае отсутствия
аэродромного питания.
Повысить надежность и эффективность накопителя энергии и
солнечных панелей возможно путем использования мультиконвертера,
состоящего из системы преобразователей постоянного тока,
подключенных к одному (накопителю энергии или солнечной панели)
или нескольким элементам. К преимуществам применения
мультиконвертер анеобходимо отнести: независимое функционирование
накопителя и преобразователя в системе, контроль параметров
накопителя энергии, повышение надежности системы, возможность
исключения трансформатора, увеличение эффективности системы
солнечных батарей за счет снижения к минимуму эффекта затенения
солнечных элементов.
К основным недостаткам использования мультиконвертера можно
отнести
сложность
управления
и
большое
количество
полупроводниковых элементов.
105
В работе представлена классификация преобразователей постоянного
тока и компьютерная модель повышающего преобразователя
постоянного тока.
Комбинирование различных типов химических накопителей для
системы электроснабжения летательных аппаратов
Дякин Н.В.
Научный руководитель – проф. д.т.н. Вольский С.И.
МАИ (НИУ), каф. 310
В XXIвеке системы энергоснабжения включают в себя различные
виды генерирующих установок и накопителей электрической энергии на
летательных аппаратах. Последние играют важную роль буфера между
потребителями и источниками (генераторами) электрической энергии.
Одну из исключительных ролей выполняют бортовые накопители
электрической энергии (НЭ) в системе энергоснабжения современных
летательных аппаратов.
Быстро растущие требования к коммерческой и военной авиации,
повышение высоты и дальности полёта, высокие требования к
безопасности полетов повлекло к увеличению мощности системы
электроснабжения летательных аппаратов. При этом повышенные
требования стали предъявляться к качеству электрической энергии
бортовых систем электроснабжения. Основные НЭ, пригодные для
применения в авиационной техники, являются герметичные свинцовокислотные
батареи(SLA)
и
герметичные
никель-кадмиевые
батареи(SNC). Данные аккумуляторные батареи отличаются высокой
надежностью и низкими затратами на обслуживание. В последние время
все больше внимание стали обращать на литиевые аккумуляторные
батареи. Литиевые батареи могут аккумулировать на 216 % больше
энергии на килограмм чем Nicd и на 337 % больше чем кислотные
батареи. Число циклов у Nicd и Li-ion примерно одинаковое. Никелькадмиевые аккумуляторы практически в два раза меньше времени
требуют на заряд , чем литиевые и в 12 раз меньше кислотных. Главным
недостатком никель-кадмиевых батарей является наличие эффекта
памяти.
Предложено путем комбинирования различных типов бортовых НЭ
собирать блок аккумуляторных батарей, который максимально
эффективно будет выполнять все задачи, предъявленные тактическими
и стратегическими целями в коммерческой и военной авиации. С целью
повышения эффективности применения аккумуляторных батарей
предложено применить мультисистему, которая представляет собой
набор независимых дискретных преобразователей, работающих по
параллельно-последовательному принципу на один или группу
106
элементов аккумуляторной батареи. Мультисистема позволит
обеспечить балансировку
энергии между потребителями
и
генерирующими установками. Каждая батарея/блок имеет независимые
дискретные
преобразователи,
которые
подключены
параллельно/последовательно. Такой подход позволит многократно
повысить надежность и эффективность накопителей энергии
(химических) за счет учета различных параметров потребителей и
множество других косвенных параметров системы электроснабжения
летательного аппарата.
Температурные поля в сложных сопряженных конструкциях
композитных камер сгорания ЖРД
Ежов А.Д.
Научный руководитель – Меснянкин С.Ю.
МАИ (НИУ), каф. 204
В последнее время всё интенсивнее начинают использовать
разнообразные композиционные материалы при разработке устройств и
конструкций. Наибольшее распространение в этом случае получили
углерод-углерод композиционные материалы. Из этих материалов
изготавливаются колёса турбин, турбинные форсунки, камеры сгорания
ЖРД, сопловые насадки, тормозные диски для самолётов.
Указанные конструктивные элементы содержат
множество
сопряжений, через которые протекают тепловые потоки различной
интенсивности. Поскольку при прохождении теплового потока через
зону неидеального контактирования твердых тел возникает контактное
термическое сопротивление (КТС), величина которого для больших
величин теплового потока характерных для камер сгорания ЖРД
должна быть четко подсчитана. Выполнен анализ известных методов
определения КТС и установлено, что из-за особенностей свойств
композитных
материалов
требуется
специфический
подход,
базирующийся
на
использовании
современных
программных
комплексах ANSYS.
Для определения температурных полей указанным методом
необходимо точно знать состояние контактирующих поверхностей и в
особенности шероховатость и волнистость поверхности.
На основе анализа контактирующих поверхностей и характера
распределения неровностей по поверхности разработана методика
получения координат поверхности, что позволило получить 3-х мерные
модели шероховатости поверхности, которые совпали со снимками
реальной поверхности, полученной с помощью электронного
микроскопа.
107
Полученные результаты легли в основу теплового расчёта и
определения контактного термического сопротивления для соединений
различных контактных пар.
Результаты работы с большой определённостью и точностью
позволяют определить температурные поля в контактирующих узлах
различных теплонапряженных конструкций.
Высоковольтный твердотельный коммутатор для источников
питания импульсных модуляторов авиационных
радиолокационных станций
Ермилов Ю.В., Присеко Ю.С.
Научный руководитель – Резников С.Б.
МАИ (НИУ), каф. 309; ООО "НПП" ВЭЛИТ".
Мощные тиратроны, применяемые обычно для импульсных
модуляторов в составе авиационных радиолокационных станций, имеют
ряд существенных недостатков. Например, небольшой ресурс и
высокую стоимость. Кроме того для обеспечения работы мощных
тиратронов требуются накальный трансформатор, источник питания
генератора водорода, сложная и энергоемкая система запуска.
В последнее время произошел значительный прогресс в области
полупроводниковых коммутаторов для преобразовательной техники.
Одним из наиболее перспективных приборов для рассматриваемой
области применения представляется биполярный транзистор с
изолированным затвором (БТИЗ или IGBT в англоязычной литературе),
который по скорости нарастания тока уже не уступает многим
тиратронам. Серийно выпускаемые биполярные транзисторы с
изолированным затвором имеют рабочие напряжения, достигающие 6
кВ. Однако технологический процесс увеличения предельного рабочего
напряжения связан с уменьшением скорости нарастания и спада тока
при переключениях, так как при включении транзистора необходимо
инжектировать в n-слой (и, соответственно, удалять из n-слоя при
выключении) носители заряда, имеющие высокие концентрации. В
высоковольтных полупроводниковых приборах дрейфовый слой имеет
увеличенную толщину, поэтому процессы переключения происходят
медленнее. Таким образом, основной недостаток высоковольтных
полупроводниковых приборов - их низкое быстродействие. В связи с
этим,
представляется
целесообразным
использование
цепи
последовательно соединенных, относительно низковольтных IGBT, что
не только увеличивает быстродействие высоковольтного коммутатора,
но и расширяет область применения за счет лучшего масштабирования.
В
данной
работе
рассмотрены
особенности
построения
высоковольтных коммутаторов на основе биполярных транзисторов с
108
изолированным затвором. Основным отличием от уже существующих
аналогов, является использование драйверов для подачи импульса
напряжения на затворы последовательно соединенных транзисторов.
В настоящее время разработан и испытан высоковольтный
твердотельный коммутатор на базе IGBT типа IRG7PH46UD, с
параметрами: амплитуда напряжения на твердотельном коммутаторе в
закрытом состоянии - 16 кВ; амплитуда импульсов тока через
твердотельный коммутатор при длительности по основанию до 1 мкс 120 А; частота следования импульсов коммутации - 15,0 кГц;
длительность фронта нарастания импульса тока через твердотельный
коммутатор при амплитуде тока до 100 А, не более 180 нс.
Влияние геометрии подводящих каналов на неравномерность
подачи газообразных компонентов в ракетном двигателе малой
тяги
Зубанов В.М.
Научный руководитель – Шаблий Л.С.
СГАУ, каф. ТДЛА
Небольшие расходы компонентов топлива в ракетных двигателях
малой тяги предопределяют использование одностороннего подвода
каждого компонента топлива. В целях улучшения динамических
характеристик двигателя уменьшают заклапанные объёмы, что приводит
к неравномерности в коллекторе и, как следствие, в камере двигателя.
Поэтому возникает необходимость создания подводящих каналов с
минимальным заклапанным объёмом при допустимых динамических
характеристиках ракетного двигателя. Особенно это важно для
газообразных компонентов (например, кислород и водород), которые
имеют малую вязкость.
Основное внимание при исследованиях неравномерности уделяют
геометрии коллектора, так как именно в нем происходит
перераспределение потока. Самой технологичной формой коллектора
является перераспределяющая решетка, на которой создается
небольшой перепад давления для снижения неравномерности перед
форсунками.
В данной работе с помощью программного комплекса ANSYS CFX
проведено исследование влияния геометрических параметров
коллектора и перераспределяющей решетки на неравномерность в
камере сгорания ракетного двигателя малой тяги. Параметры
газообразного кислорода принимались при температуре 283 К из
стандартной библиотеки материалов программы ANSYS CFX.
В результате работы была получена геометрия подводящего канала
кислорода диаметром 3,5 мм и коллектор с перераспределяющей
109
решеткой для расхода кислорода 4,9 г/с. Толщина решетки была
принята 1 мм по технологическим соображениям. Отверстия диаметром
0,82 мм были расположены в основном в шахматном порядке, за
исключением области непосредственно перед форсунками, где
отверстия отсутствовали. Необходимый для выравнивания потока
перепад давления на перераспределяющей решетке составил 15 кПа.
Результаты данной работы можно использовать при исследовании
перспективных
конструкций
подводящих
каналов
с
перераспределяющими решетками ракетных двигателей малой тяги на
газообразных компонентах.
Сравнительная характеристика СГ с ПМ и электромагнитным
возбуждением на основе ВТСП проводов
Иванов Н.С., Тулинова Е.Е.
Научный руководитель – Ковалев К.Л.
МАИ (НИУ), каф. 310
В настоящее время развитие авиационной и космической техники
находится на том уровне, когда ключевую роль играют мощности,
компактность
бортовых
источников
питания.
Машины
с
электромагнитным возбуждением из медных проводов обладают
меньшими магнитодвижущими силами индуктора по сравнению с
машинами с постоянными магнитами, однако, дают возможность
регулирования параметров машины. Низкие по сравнению с машинами
с постоянными магнитами значения магнитодвижущей силы (МДС)
обмоток возбуждения могут быть увеличены с помощью
сверхпроводниковых
(СП)
токонесущих
элементов.
Вопрос
характеристик электрических машин и сравнительного анализа МДС
машин с постоянными магнитами и с ВТСП обмоткой возбуждения
рассмотрен в литературе недостаточно полно. Развитый в данной работе
подход позволяет проводить детальные расчеты электрических машин с
различной конструкцией ротора, в том числе с применением ВТСП
проводов второго поколения на роторе. В данной работе приведены
постановка и решение электродинамических задач о распределении
двухмерных магнитных полей в активной зоне многополюсных
генераторов с электромагнитным возбуждением в индукторе и с
возбуждением от постоянных магнитов. Получены аналитические
выражения для основных параметров таких генераторов, позволяющие
проводить расчеты внешних характеристик и частичную оптимизацию
их параметров с учетом геометрии активной зоны, насыщения
сердечника ротора. Установив связь МДС магнита и ВТСП обмотки
возбуждения, представляется возможным оценить эффективность
использования тех или иных типов машин (с ПМ или с
110
электромагнитным возбуждением из ВТСП проводов), а также
определить при каких условиях охлаждения различные типы машин
обладают наиболее высоким уровнем мощности единичного агрегата.
Оценка влияния неопределенности геометрических и режимных
параметров лопаточного венца турбины на его газодинамические
характеристики
Колмакова Д.А.
Научный руководитель – Батурин О.В.
СГАУ, каф. ТДЛА
На современном этапе проведения газодинамических исследований,
как расчетных, так и экспериментальных, большое значение имеет
точность получаемых результатов. Однако, неопределенность исходных
данных, используемых при проведении этих исследований (отклонения
геометрической формы и размеров, девиация физических параметров,
определяющих режим работы исследуемого объекта), отрицательно
влияет на точность получаемых результатов. В настоящее время данной
проблеме уделяется внимание инженерного сообщества. В частности,
встречаются попытки внедрения робастностности подходов в методики
обработки результатов инженерных исследований. В открытых
источниках не представлено четких методик как для оценки влияния
неопределенности исходных данных, так и для проектирования каналов
сложной пространственной формы с учетом этого влияния.
Целью данной работы является оценка влияния неопределённости
исходных данных на расчётные газодинамические характеристики
турбомашин.
На первом этапе был проведён анализ отраслевых стандартов и
рабочих чертежей турбомашин, составленных на разных предприятиях,
который позволил выделить их важнейшие геометрические размеры и
типовые значения допусков на эти размеры. Значения погрешностей для
физических параметров потока были приняты согласно оценкам,
приведённым в технической литературе
Оценка влияния неопределённости исходных данных на рабочий
процесс в венце лопаточной машины была проведена на примере
незакрученной решётки соплового аппарата (СА), постоянного сечения
по высоте, для которого имеются обширные экспериментальные данные
Полученные результаты и сравнение их с результатами расчёта
базового варианта СА (показали, что неопределённость исходных
данных в CFD расчете оказывает существенное влияние на
количественные оценки, получаемых с их помощью. Разница между
расчётными и экспериментальными данными может превышать 5%. В
этой связи представленная работа является лишь первым шагом в
111
решении данной проблемы. В дальнейшем планируется разработка
методики получения газодинамических характеристик течений в
каналах сложной пространственной формы с учетом погрешностей
геометрических и режимных параметров, а также разработка методики
назначения допусков на геометрические и режимные параметры каналов
сложной пространственной формы с целью достижения заданных
газодинамических характеристик.
Температурные напряжения в деталях двигателя сложной формы
Коломацкая А.Г.
Научный руководитель – Хомяков А.М.
МАИ (НИУ), каф. 209б
Настоящая работа посвящена расчетам температурных напряжений в
деталях сложной формы. Такие детали имеют элементы, существенно
отличающиеся по своим размерам от основной части детали. К таким
элементам относятся кольцевые и продольные ребра, бурты, выступы и
т.п. В условиях многократного включения энергосиловой установки или
двигателя, когда возникают циклические температурные напряжения,
влияющие совместно с механическими напряжениями на прочностную
работоспособность теплонапряженных узлов и агрегатов. В этом случае
говорят о термоциклической прочности. Под термоциклической
прочностью деталей или их элементов понимается прочность в условиях
теплосмен, когда значительную роль в напряженном состоянии
элементов
конструкции
играют
переменные
температурные
напряжения.
Теплосмены, прежде всего, характерны для тепловых двигателей и
энергетических установок. При включении – выключении двигателя
меняется направление тепловых потоков: происходит нагрев –
охлаждение деталей и узлов. Вместе с этим меняются знаки
температурных градиентов, что приводит к изменению знаков
напряжений (сжатие – растяжение). Смену нагрева на охлаждение
детали принято называть теплосменой. Одна теплосмена вызывает одну
смену знака напряжения в детали, что соответствует одному циклу
нагружения. Так возникают в деталях и узлах двигателя циклические
температурные напряжения, которые вместе с напряжениями от
внешних нагрузок (механические напряжения) могут создавать
проблемы в отношении прочностной работоспособности двигателя.
Полученные в настоящей НИРС расчетные зависимости позволяют
определить напряжения в слоях биметаллического кольца или в
элементах кольцевой детали геометрически сложной формы для первой
половины цикла термического нагружения – время нагрева.
112
Кавитационная модель распыления жидкости ультразвуком
Коровянская А.Д.
Научный руководитель – Лебедев В.В.
МАИ (НИУ), каф. 801
В ультразвуковой форсунке распыление жидкости происходит на
вибрирующей поверхности излучателя. Скорость передаётся капле
жидкости от вибратора. Какие явления происходят в капле жидкости
потом? Почему она превращается в облако тумана? Полученные
результаты позволяют сделать вывод о сингулярности явления передачи
гидроудара в верхней точке капли. В верхней точке капли кратность
возрастания скорости, по сравнению с переданной вибратором,
стремится к бесконечности. По закону Бернулли с увеличением
скорости жидкости давление в ней уменьшается. Но давление в
жидкости не может уменьшаться бесконечно. Оно может уменьшится
только до величины давления насыщенного пара при заданной
температуре окружающей среды. Дальнейшее уменьшение давления
приведёт к испарению, кавитации капли не за счёт подведения тепла, а
за счёт уменьшения давления. Этот новый результат подтверждается
полученными фотографиями и видеосъёмкой процесса распыления
капли. Для определения размеров распылённых частиц жидкости был
предложен метод на основе школьной олимпиадной задачи –
определение скорости падения капли в воздухе при линейной или
нелинейной зависимости силы сопротивления от скорости. Оказалось,
что ультразвуковым способом вполне реально получить распылённые
частицы с характерным диаметром до 0,5 мкм. Для справки, в
дизельных двигателях качественное сгорание топлива требует получить
размер частиц не более 20 мкм. Если в дизельном двигателе размер
топливных частиц будет более 70 мкм, то топливо практически не
сгорает, двигатель очень сильно дымит, расход топлива резко
возрастает, мощность двигателя уменьшается, на поршнях образуется
нагар, двигатель быстро выходит из строя. Разработанная физикоматематическая модель распыления капли жидкости ультразвуком
позволила объяснить парадокс относительно присадок к топливам.
Казалось бы, коэффициент поверхностного натяжения топлива надо
уменьшать, чтобы снизить потери на поверхностную энергию при
распылении. Но ситуация оказалась противоположной. Это означает,
что более существенную роль при распылении капли играет её форма на
излучателе, а не поверхностная энергия.
113
Оптимизация размещения солнечных батарей гелиостанций
на местности
Куи Мин Хан
Научный руководитель – Маркин Л.В.
МАИ (НИУ), каф. 904
В последнее время в мире все большее внимание уделяется
альтернативным возобновляемым источникам энергии – ветровым,
приливным и солнечным электростанциям. Основными из них являются
солнечные станции, способные работать вдали от морей и при
отсутствии ветра. Кроме того, они являются единственно возможным
внешним источником энергии в будущих космических колониях
человечества, например, в лунных поселениях.
В докладе показаны последние конструкторские разработки
концентраторов солнечной энергии – гелиостатов, использующих
различные физические принципы преобразования энергии Солнца.
Однако в любом случае преобразуемая ими энергии Солнца
определяется их размещением (компоновкой) на местности и
настройкой (ориентацией) на Солнце. Очевидно, что наибольший съем
энергии с каждого гелиостата, а следовательно и со всей гелиостанции,
будет в том случае, если его рабочая поверхность перпендикулярна
направлению солнечных лучей.
Сложность решения этой проблемы заключается в том, что
положение Солнца в каждый момент времени меняется как по
направлению, так и по высоте его траектории. На каждом участке
солнечной траектории меняется и интенсивность солнечных лучей. Эти
параметры ориентации определяют и энергосъем с каждого гелиостата в
конкретный момент времени. Конечно, наилучшим решением может
быть адаптивное управление каждый отдельным гелиостатом,
позволяющим оптимальным образом ориентировать его по направлению
Солнца, но это значительно усложняет и удорожает их конструкцию,
увеличивая стоимость всей гелиостанции. Поэтому такое решение в
современной практике гелиоэнергетики используется крайне редко.
В данном докладе рассмотрен подход к размещению гелиостанций
как оптимизационная задача, позволяющая получить максимальное
интегральное количество солнечной энергии при минимальных
затратах. Именно по параметру движения Солнца по небосводу
оптимизируется расположение и ориентация отдельных солнечных
батарей. Кроме того, оптимизируется количество солнечных батарей на
местности, что также уменьшает затраты по выработке энергии. Под
затратами понимают в данном случае количество солнечных
концентраторов на единицу площади – если их мало, то территория
гелиостанции будет использоваться неэффективно, а если слишком
114
много, то солнечные батареи будут затенять друг друга и снижать
общую выработку энергии.
Метод исследования поставленной задачи – геометрическое и
компьютерное моделирование размещения отдельных солнечных
батарей относительно движения Солнца.
Межпланетный экспедиционный комплекс
Медяный И.В.
Научный руководитель – Ткаченко Д.П.
МАИ (НИУ), военная кафедра
Пилотируемая экспедиция на Марс является сложнейшей
технической задачей, поставленной человечеством в 21 веке.
В течении многих десятилетий рассматривались различные
концепции марсианских экспедиций с использованием различных
сценариев полета и различных технических решений по конструкции
комплекса. Российский проект отличается от других использованием
для межпланетного перелета маршевых электроракетных двигателей
(ЭРД). Источником энергии для таких двигателей могут быть или
ядерные реакторы, или солнечное излучение.
В представленной работе проведен анализ двух схем: межпланетный
экспедиционный комплекс с ЭРД на основе ядерной энергетической
установки (ЯЭУ) и на основе солнечной энергетической установки
(СЭУ). При анализе принималось, что проектируемые схемы должны
удовлетворять исходным данным, а так же ряду требований и
ограничений.
Каждая схема имеет свои достоинства и недостатки. Схемы, как на
основе ЯУЭ, так и на основе СЭУ, являются теоретически
осуществимыми, удовлетворяя всем поставленным требованиям,
ограничениям и исходным данным. При выборе конкретной схемы,
придется руководствоваться не только массовыми и энергетическими
характеристиками. Потребуется учитывать возможность реализации той
или иной схемы, учитывать накопившийся опыт по энергодвигательным
установкам, опыт эксплуатации орбитальных станций. Но прежде всего
основным и главный критерием выбора той или иной схемы является
обеспечение безопасности и необходимого уровня надежности на
протяжении всего пилотируемого полета.
Создание пилотируемого комплекса для полета на Марс потребует
практической реализации многих новейших технологий, в их
неразрывном сочетании в сложнейшем космическом объекте. Это
откроет одновременно пути использования новейших технологий в
интересах общества, что, в значительной степени, будет способствовать
устойчивому развитию мира.
115
Список использованной литературы:
1) «Пилотируемая экспедиция на Марс» Под ред. А.С. Коротеева:
Российская академия космонавтики имени К.Э. Циолковского, 2006 г.
2) В.Е.Бугров «Марсианский проект Королева». Журнал «Российский
космос» , № 2, 2006 г.
Методика расчета деформации лазерных зеркал
Метельников А.А., Макаров И.В.
Научные руководители – Хомяков А.М., Авдеев А.В.
МАИ (НИУ), каф. 209б
При проектировании химических лазеров, мощность которых может
достигать 1 МВт, особое внимание следует уделять лазерным зеркалам,
так как из них формируется квантово-оптический резонатор. А от его
надежности напрямую зависит работоспособность химического лазера.
Во время генерации излучения в резонаторе зеркало подвергается
большим температурным нагрузкам, из-за чего возникает деформация
поверхности зеркала. Это ведет к искажению волнового фронта и
снижению КПД лазерной установки. В настоящее время методика
проектирования лазерных зеркал с учетом температурных нагрузок
слабо освещена в литературе.
Одним из самых ответственных оптических элементов химических
лазеров являются зеркала резонатора. Для высокоэнергетических
лазеров удельная мощность излучения на зеркалах резонатора достигает
.
Данная работа ставит своей целью определить зависимость
температурных нагрузок и деформаций, возникающих при действии
лазерного излучения на поверхность зеркала. Рассмотрены основные
явления, возникающие в зеркале функционирующего резонатора
генерирующего мощное излучение. Приводится расчетная методика,
которая учитывает моментный и безмоментный механизм деформации,
для зеркала, имеющего температурный градиент вдоль толщины.
Данную расчетную методику можно использовать на начальном этапе
проектирования непрерывно-химического лазера. Также проведен
расчет для медного зеркала, по данным которого, определен механизм
деформации, который ведет к наибольшим повреждениям и предложены
пути минимизации деформации лазерных зеркал.
116
Экологические проблемы при создании современных легких
винтовых самолетов и БПЛА
Мошков П.А.
Научный руководитель – Самохин В.Ф.
МАИ (НИУ), каф. 201
Экологические проблемы при создании современных легких
винтовых самолетов (ЛВС) и беспилотных летательных аппаратов
(БПЛА) заключаются в проектировании малошумных силовых
установок, удовлетворяющим требованиям ИКАО для случая
гражданской авиации, а также требованиям акустической заметности,
когда речь идет о военной авиации. Основным источником шума ЛВС и
БПЛА на местности является силовая установка (СУ), в состав которой
входят поршневой двигатель и воздушный винт.
Были выполнены измерения акустических характеристик легких
винтовых самолетов ЯК-18Т и Вильга-35А, а также малоразмерного
БПЛА. Силовая установка (СУ) данных летательных аппаратов (ЛА)
включает в себя поршневые двигатели воздушные винты. Измерения
проводились как при гонке силовой установки самолетов в статических
условиях, так и в случае полетных испытаний.
На основании полученных данных можно сделать следующие
выводы. Основным источником гармонического шума силовой
установки ЛВС с четырехтактным поршневым двигателем является
воздушный винт. Источниками широкополосного излучения являются и
турбулентный след за лопастями винта и поршневой двигатель, причем
вклад двигателя с увеличением располагаемой мощности СУ
постепенно увеличивается и может доминировать над вихревой
составляющей шума винта [1], определяя широкополосный шум СУ. В
то же время, если в состав СУ БПЛА входит двухтактный двигатель и в
выхлопном тракте отсутствует глушитель шума выхлопа, то в этом
случае шум двигателя практически полностью определяет внешний шум
системы.
Таким образом, установлено, что при создании современного
малошумного легкого самолета или БПЛА необходимо учитывать все
источники шума и стремиться к созданию малошумного винта, за счет
аэроакустической оптимизации формы лопасти и снижения окружной
скорости воздушного винта при увеличении числа лопастей в условиях
конкретной компоновки силовой установки на самолете при условии
сохранения неизменной тяги, а также применять глушители шума
выхлопа ДВС.
Литература
В.Ф. Самохин, П.А. Мошков. Акустические характеристики легкого
винтового самолета с двигателем внутреннего сгорания. Электронный
117
журнал
«Труды
МАИ»,
2012,
выпуск
№
57:
http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=30715 (дата публикации
30.06.2012).
Необратимые структурные изменения и повреждение
монокристаллических рабочих лопаток турбины в процессе
ресурсных испытаний авиационного газотурбинного двигателя.
Колодочкина В.Г., Назаркин Р.М.
Научные руководители – д.т.н. Орлов М.Р., к.т.н. Оспенникова О.Г.
ФГУП «ВИАМ»
Комплекс характеристик авиационных газотурбинных двигателей
(ГТД) во многом определяется работоспособностью рабочих лопаток
турбины в условиях частых смен режимов нагружения, а также
периодических забросов температуры газового потока. Высокая
анизотропия свойств монокристаллов и значительное различие упругих,
прочностных, пластических и теплофизических характеристик
жаропрочных
сплавов
определили
изменение
подходов
к
конструированию охлаждаемых рабочих лопаток ТВД.
Состояния структуры рабочих лопаток ТВД из сплава ЖС32-ВИ
исследовали как после цикла изготовления лопаток, так и после
ресурсных испытаний ГТД. Исследование структуры, состава фаз,
аксиальной и азимутальной кристаллографической ориентации (КГО)
выполнили на металлографических шлифах после полирования и
травления.
По результатам проведенных исследований вероятной причиной
разрушения диффузионного покрытия является структура наружного
слоя, представленного хрупкой β- фазой на основе интерметаллида
NiAl. В связи с тем, что в защитном диффузионном покрытии на
внутренней поверхности охлаждаемых каналов нет признаков
окисления и развития диффузионных процессов в течение ресурсных
испытаний ГТД, толщина покрытия на внутренней поверхности
охлаждаемых каналов представляется избыточной.
Наиболее существенные изменения структуры сплава отмечаются на
входной кромке со стороны проточной поверхности пера. Отсутствие
признаков формирования «рафт»- структуры свидетельствует о
компенсации растягивающих напряжений от действия центробежных
нагрузок сжимающими термическими напряжениями в зоне входной
кромки. Более значимым повреждением структуры жаропрочного
сплава, лимитирующим ресурс лопатки, является зарождение и рост
дисперсных пор по механизму диффузии вакансий, возникающих в
результате развития дислокационных реакций в процессе эксплуатации.
Еще одним существенным повреждением рабочих лопаток ТВД,
118
ограничивающим их работоспособность являются трещины усталости.
Так как трещины усталости распространяются в жаропрочный сплав на
глубину
не
более
15
мкм,
представляется
возможным
восстановительный ремонт рабочих лопаток ТВД.
Набор ремонтных технологий должен включать удаление
отработанных
покрытий,
очистку
трещин
усталости
от
высокотемпературных оксидов, устранение диффузионной пористости в
сплаве, а также нанесение защитных диффузионных покрытий.
Наиболее проблемными из перечисленных технологий являются
технологии очистки полостей термоусталостных трещин и технология
устранения диффузионной пористости.
Исследование характеристик воздушно-алюминиевого
электрохимического генератора при использовании в нем
щелочных электролитов с добавками органических ингибиторов
Окорокова Н.С., Пушкин К.В., Суворова Е.В.
Научные руководители – Севрук С.Д., Фармаковская А.А.
МАИ (НИУ), каф. 208
Воздушно-алюминиевый (ВА) электрохимический генератор (ЭХГ) со
щелочным
электролитом
обладает
высокими
удельными
энергетическими характеристиками, превосходящими традиционно
используемые в авиационной и космической технике никель-кадмиевые
и никель-гидридные аккумуляторы. Преимущества ВА ЭХГ перед
аналогичными источниками тока связаны с принципом его работы. В
качестве окислителя в ВА ЭХГ применен воздух, который обладает
достаточно высокой электрохимической активностью за счет
содержащегося в нем кислорода, доступностью в наземной эксплуатации и возможностью легко перейти на потребление чистого кислорода
от автономной системы хранения в случае безвоздушного пространства.
Алюминий, используемый в качестве горючего, является самым
распространенным из энергоемких металлов в земной коре и занимает
первое место по запасенной электрической и электрохимической
емкости, уступая только водороду и литию по теоретической удельной
энергии. Это обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики
ВА ЭХГ и удобство его эксплуатации в наземных условиях. Например,
применение ВА ЭХГ в электролётах обеспечит ему существенно
больший энергозапас, чем традиционные аккумуляторы.
В работе приведены результаты экспериментальных исследований
влияния добавок ряда органических ингибиторов коррозии алюминия в
щелочной электролит ВА ЭХГ на его энергомассовые характеристики.
Получены поляризационные и коррозионные характеристики для
алюминия марки А995 и анодного сплава Al-In (А995+0,6 масс. % In) в
119
4М растворе NaОН (чистом) и с добавкой 0,052М цитрата К, а также
этого сплава и протекторного алюминиевого сплава АП4Н в чистом 8М
растворе NaOH и в таком же растворе с добавками: 0,06М станната Na
(для сравнения), 0,01М цитрата Na, 0,01М бензоата Na.
Проведенные исследования показали, что эти добавки, снижая
скорость коррозии алюминий-индиевых анодов, ухудшают их
поляризационные характеристики, и, в отличие от щёлочно-станнатных
электролитов, при их применении имеет место отрицательный
дифференц-эффект. Вследствие этого, применение данных ингибиторов,
в частности 0,01М цитрата Na, целесообразно только в ЭХГ, не
требующих высоких энергомассовых характеристик.
Технология жидкой штамповки детали летательного аппарата из
наномодифицированного алюминиево-кремниевого сплава
Резанова М.В.
Научный руководитель – Крушенко Г.Г.
СибГАУ, каф. ДЛА
Физико-механические свойства и эксплуатационные характеристики
металлоизделий, получаемых в результате их формирования из жидкого
состояния с применением различных методов литья, зависят от
кристаллической структуры – чем мельче структурные составляющие
сплава, тем качество литых деталей выше. Чаще всего измельчение
структуры сплавов выполняют путем введения в жидкий металл
дополнительных центров кристаллизации в виде лигатур.
Процесс измельчения структурных составляющих сплавов на макрои микроуровне называют модифицированием. В последние годы с
целью модифицирования структуры различных сплавов нашли
применение нанопорошки (НП) тугоплавких химических соединений
(нитриды, бориды, карбиды и др.), получаемые методом
плазмохимического синтеза, детонационным, электровзрывным и
другими способами, литейных и деформируемых сплавов, чугунов и
сталей.
Однако при литье не всегда удается избежать возникновения в
отливках, в том числе и из алюминиевых сплавов дефектов газового и
усадочного
происхождения,
представляющие
собой
пустоты,
ослабляющие сечение, что снижает механические свойства и
герметичность.
В связи с этим нами была разработана технология изготовления
деталей из литейного доэвтектического алюминиево-кремниевого
сплава АК7ч, сочетающая измельчение структуры с помощью
нанопорошка (НП) карбида бора В4С с жидкой штамповкой.
120
Объектом исследования служила деталь из сплава АК7ч типа
«переходник» силового агрегата летального аппарата массой 2,5 кг. При
этом в жидкий металл вводили в объеме предварительно
отпрессованного прутка НП карбида бора В4С (до 0,5 масс. %),
выдерживали сплав 15-20 с, и заливали его в матрицу при 953…973 К.
Штамповку производили при удельном давлении 491⋅106 МПа.
Результаты испытаний механических свойств образцов, вырезанных
из термообработанных по режиму Т5 штамповок, показали, что по
сравнению со стандартной технологией подготовки расплава, временное
сопротивление σв модифицированного НП В4С и штампованного
сплава, возросло на 6,3 % (с 245,0 до 261,5 МПа), относительное
удлинение δ − в 2,1 раза (с 4,9 до 10,1 %). Твердость НВ осталась на
прежнем уровне − 620 МПа. По ГОСТ 1583-93 требуется σв ≥ 210 МПа;
δ ≥ 2,0 %; НВ ≥ 600. Изучение микроструктуры показало, что НП В4С
приводит к существенному измельчению дендритов первичного αтвердого раствора и эвтектики.
При этом по рентгенопросвечиванию и порезке опытных штамповок
пористость и усадочные раковины отсутствовали.
Использование композитных материалов в приводе органов
регулирования ядерной энергетической установки
Рубцов М.С.
Научный руководитель – Демидов А.С.
МАИ (НИУ), каф. 203
Важнейшим
элементом
реактора
ЯЭУ
являются
органы
регулирования. Органы регулирования в ЯЭУ приводятся в движение
электромоторами, которые соединяются с ними через редукторы. В
составе электропривода предлагается использовать волновую зубчатую
передачу (ВЗП) с гибким колесом из композиционного материала
«углерод-углерод», при этом зубчатый венец колеса должен
изготавливаться из стали. По сравнению с применяемыми редукторами
волновые зубчатые передачи имеют определённые преимущества в
отношении массовых характеристик из-за принципиальной простоты
конструкции и величины передаточного отношения. Перспективным
материалом для изготовления гибкого зубчатого колеса (ГЗК) является
композиционный материал «углерод-углерод» (УУКМ), отличающийся
высокими
усталостными
характеристиками,
и
кроме
того
неприхотливый в агрессивных средах. Детали из УУКМ достаточно
технологичны,
имеют
низкий
удельный
вес,
а
также
удовлетворительные характеристики на растяжение и сжатие. ГЗК из
121
такого материала было просчитано на прочность приближённым
способом при условном «развороте» его в простую изгибаемую панель.
Этот способ подтвердил, что ресурс ГЗК ядерного реактора может
составлять 10 и более лет с высоким коэффициентом запаса по
долговечности.
Выбор параметров рабочего процесса унифицированного
газогенератора и семейства газотурбинных двигателей,
создаваемых на его базе
Рыбаков В.Н.
Научный руководитель – Кузьмичев В.С.
СГАУ, каф. ТДЛА
Разработка газотурбинных двигателей (ГТД) различного назначения
на базе унифицированного газогенератора – одно из основных
стратегических направлений мирового авиадвигателестроения. Все
современные авиадвигателестроительные предприятия очередные
модификации своих двигателей создают, как правило, на базе
существующего газогенератора. В этой связи разработка методов,
которые
позволят
выбирать
рациональные
параметры
унифицированного газогенератора и двигателей различного целевого
назначения, является важной и актуальной задачей.
В представленной работе задача выбора параметров рабочего
процесса семейства ГТД на базе унифицированного газогенератора
формулируется следующим образом: необходимо определить
рациональные
значения
параметров
рабочего
процесса
унифицированного газогенератора для семейства ГТД и параметров
рабочего процесса каждого из двигателей семейства. Искомые
параметры
должны
обеспечивать
максимально
возможную
эффективность проектируемых двигателей по совокупности критериев
летательного
аппарата
при
ограничениях,
гарантирующих
работоспособность двигателя. При такой постановке решается две
вложенных
задачи
многокритериальной
оптимизации:
выбор
рациональных параметров газогенератора для всего семейства
двигателей и оптимизация параметров каждого двигателя при заданном
унифицированном газогенераторе.
Разработаны методы решения поставленных задач, которые
реализованы в CAE-системе «АСТРА». Данные методы позволяют
выбирать параметры унифицированного газогенератора и семейства
двигателей различных типов и схем, создаваемых на его базе.
В качестве апробации методов решена задача выбора параметров
рабочего процесса ТРДД для дальнемагистрального транспортного
самолёта (Р0=230 кН), ТРДД для среднемагистрального пассажирского
122
самолёта (Р0=150 кН) и ГТУ мощностью Ne=25 МВт, создаваемых на
базе унифицированного газогенератора. В результате оптимизации были
получены рациональные значения параметров рабочего процесса
унифицированного газогенератора и двигателей семейства.
Практическая значимость работы состоит в том, что разработанные
методы выбора параметров рабочего процесса семейства ГТД на базе
унифицированного газогенератора позволяют оценить возможность
создания унифицированного газогенератора для семейства двигателей,
улучшить технико-экономические показатели создаваемых двигателей,
сократить время на их проектирование и повысить их
конкурентоспособность.
Методика расчета проектирования центрального тела
сверхзвукового воздухозаборного устройства.
Самохин И.А.
Научный руководитель – Абашев В.М.
МАИ (НИУ), каф. 203
Целью работы является разработка методики проектирования
центрального тела сверхзвукового воздухозаборного устройства.
Анализ литературных источников позволил создать комплексную
методику
проектирования
центрального
тела
сверхзвукового
воздухозаборного устройства. Она учитывает особенности построения
различных методик. Данная методика представляет возможность
определения углов наклона центрального тела при условии задания
скорости за системой скачков. Был разработан алгоритм, позволяющий
не подбирать числа Маха перед скачками, что сильно усложняет работу
проектирования, а ввести необходимые значения расчетной скорости
полета. Если это необходимо, ввести скорость на входе в горло
воздухозаборного устройства. Программа сама найдет оптимальный
вариант геометрии центрального тела.
Использование данной методики позволяет создать программу,
способную рассчитать оптимальную геометрию центрального тела для
n-скачкового диффузора. Это приводит к высоким коэффициентам
восстановления полного давления, и в следствии, уменьшению массы
ЛА.
123
Несущая способность рабочих колес активных турбин
Семина О.С.
Научный руководитель – Хомяков А.М.
МАИ (НИУ), каф. 209б
Настоящая работа посвящена изучению предельных состояний
рабочих колес активных турбин (РКАТ) и определению запаса по
несущей способности.
Оценка запаса РКАТ по несущей способности проводится по
отношению предельной угловой скорости к угловой скорости ротора на
рабочем режиме.
В работе рассматриваются рабочие колеса турбины, применяемые в
ракетных двигателях на жидком топливе (ЖРД). Конструкция таких
колес ряд характерных особенностей. В научной и учебной литературе
до настоящего времени нет достаточно полного расчета РКАТ на
несущую способность. Сама конструкция колес объясняется
поверхностно и неточно, что затрудняет понимание роли тех или иных
элементов в повышении (или понижении) их прочностной
работоспособности. Например, роль обода колеса или роль радиальных
сверлений в лопатках обойдена молчанием. В настоящей работе учтены
характерные особенности конструкции рабочих колес активных турбин,
что нашло отражение в полученных расчетных зависимостях для
определения запаса по несущей способности. Полученные в работе
формулы могут найти применение в расчетах курсового и дипломного
проектирования.
Непаяные соединения в авионике
Степанова М.А.
Научный руководитель – Медведев А.М.
МАИ (НИУ), каф. 307
Системы управления энергетическими установками используют
платы, насыщенные силовыми цепями с большим массивом металлов.
Монтаж таких плат крайне затруднен из-за значительного теплоотвода
от элементов пайки. Выход из положения видится в том, чтобы
использовать непаяные соединения, в частности: технологии press-fit,
монтаж накруткой и соединение обжимом.
Одним из наиболее эффективных и перспективных видов непаяных
соединений являются соединения, выполняемые запрессовкой. В
отличие от паяных соединений, технология press-fit обеспечивает:
герметичность зоны контакта и высокую надёжность при
климатических испытаниях на перепады температур, удар и вибрацию;
постоянное контактное сопротивление; компенсацию погрешностей при
124
изготовлении сквозных металлизированных отверстий; отсутствие
высокотемпературных воздействий на печатную плату; отсутствие
газовых выделений и остатков флюса; исключение необходимости
последующей промывки платы, благодаря чистоте процесса;
исключение вероятностей возникновения коротких замыканий,
благодаря отсутствию мостиков припоя; простоту реализации
соединений;
ремонтопригодность
получаемых
соединений
и
сохранность печатных плат; экономическую эффективность процесса.
В условиях эксплуатации электронной аппаратуры эти соединения
подвергаются экстремальным воздействиям: вибрация, высокие
температуры, увлажнение и др. Кроме того, соединения типа press-fit
могут
ослабляться
в
результате
релаксации
(ползучести)
диэлектрического
основания
печатной
платы.
Проведенные
исследования показали оптимальные технологические приемы для
реализации прочности непаяных соединений.
Дальнейшие
исследования
должны
быть
направлены
на
технологическое обеспечение надежности непаяных соединений в
экстремальных условиях эксплуатации бортовой авиационной
аппаратуры.
Проект холодильника-излучателя для десятимегаваттной
энергоустановки для полёта на спутник Юпитера Каллисто.
Тависов Э.Р.
Научный руководитель – Демидов А.С.
МАИ (НИУ), каф. 203
В настоящее время в специальной литературе печатаются статьи о
проектах пилотируемых полётов на удалённые от нас планеты и их
спутники солнечной системы. Для реализации таких проектов
необходима мощная энергетика, чтобы обеспечить не только работу
основной аппаратуры космического корабля, но и комфортное
пребывание экипажа на борту в течение длительного срока полета. На
данном этапе развития технологии такие мощности можно обеспечить
только посредством ядерной энергетики. Мегаваттные энергоустановки
имеют свои преимущества (относительно небольшие размеры и
независимость от солнечного излучения) и недостатки (радиационная
опасность).
Первоочередной задачей реализации проекта стоит определение
компоновочной и конструктивной схем, габаритов космического
корабля. Основной вклад в его протяжённость вносит холодильникизлучатель. В докладе освещены результаты расчёта гидравлических
потерь жидкометаллического теплоносителя в циркуляционном
контуре, количества тепловых труб и других основных элементов ПГС,
125
приближённого числа электромагнитных насосов для прокачки
теплоносителя, объёма компенсационных ёмкостей и их расположение.
Крестообразное расположение панелей холодильника-излучателя с
коллекторами тепловых труб позволяет уменьшить размеры
космического корабля в целом. Заправка теплоносителем должна
производиться непосредственно на орбите.
Расчёты, проделанные в работе, позволяют подтвердить возможность
реализации проекта холодильника-излучателя с десятимегаваттным
источником полезной электрической энергии.
Особенности радиационной защиты перспективных ядерных
энергетических установок
Титаренко М.В.
Научный руководитель – Еремин А.Г.
МАИ (НИУ), каф. 203
Радиационная Защита (РЗ) космической ядерной энергетической
установки (ЯЭУ) должна обеспечивать заданную кратность
ионизирующего излучения. Именно эта функция, в первую очередь,
определяет состав и конфигурацию РЗ. Внимание, уделяемое
проектированию РЗ, обусловлено ее значительной массой, которая, в
зависимости от поставленной задачи полета, составляет в общей массе
энергоустановки от 25 до 50% .
С ростом ресурса и мощности ЯЭУ более чем на порядок,
потребовалось введение в состав РЗ, помимо легкого компонента (ЛКЗ)
- гидрида лития, второго, тяжелого компонента (ТКЗ), - обедненного
урана-238 для снижения дозы гамма-излучения.
Высокие радиационные нагрузки приводят к недопустимому
повышению температуры защитных материалов. Для обеспечения
температурного режима перед ЛКЗ и ТКЗ необходимо расположение
слоев тепловой защиты из боросодержащего материала для снижения
потока излучения определенного энергетического спектра. Таким
образом, РЗ ЯЭУ будет представлять собой сборку слоев защитных
материалов,
скомпонованных
с
требованиями
достижения
максимального ослабляющего эффекта при минимальном внутреннем
энерговыделении.
Помимо радиационных нагрузок имеет место значительное
температурное нагружение от реактора и проходящих сквозь защиту
трубопроводов с теплоносителем. Термические нагрузки могут быть
снижены путем применения более термостойкого материала, например,
бериллия или карбида бора, либо с помощью методов активного
охлаждения, таких как прокачка теплоносителя, использование
тепловых труб с автономным холодильником-излучателем.
126
Используемые методы проектирования РЗ позволят повысить уровень
энерговооруженности КА и расширить область решаемых научноисследовательских задач.
Экспериментальное исследование охлаждающей
способности суспензии
Хромченко П.А.
Научный руководитель – Бурдаков В.П.
МАИ (НИУ), каф. 204
Результаты теоретической проработки возможности создания
унитарного пульпообразного ракетного топлива (УПТ) у разработчиков
двигательных установок на жидком топливе вызвали не однозначную
реакцию, а именно возник ряд критических вопросов связанных с
особенностью гидродинамики и теплообмена суспензий в трактах ЖРД.
Одной из критических задач является определение охлаждающей
способности УПТ.
УПТ представляет собой жидкий окислитель (жидкий кислород,
высококонцентирированный
пероксид
водорода),
горючее
–
сферические ТМГ размером 5 – 300 мкм. Состав гранул может
варьироваться, основными компонентами являются: полиэтилен,
полиэтилентерефталат, алюминий, гидрид алюминия. Внутри капсул
возможно размещение жидкого горючего. При плотности ρО2 = 1.14 т/м3,
и оптимальном соотношении металла и полимера IУД ТЕОР достигает 457с.
Для отработки экспериментальной методики определения ТФХ
суспензии было решено использовать модельную суспензию,
состоящую из воды и полимерных микрокапсул. Микрокапсулы
размером 150 – 300 мкм были синтезированы в лаборатории
микрокапсулирования РХТУ им. Менделеева. Высокая стоимость
модельных микрокапсул наложила ограничение на объем партии.
Партия состояла из 5 образцов с концентрациями твердой фазы 10, 20,
30, 40, 50 % по 300 - 400 мл каждая. Ограничение по объему
исследуемого образца привело к выбору без проточной схемы
экспериментальной установки. За основу был взят метод исследования
ТФХ при течении жидкости в зазоре между конусом и пластиной.
Конструкция экспериментальной установки позволяет реализовать
течение потока в плоском канале, где в нижней части канала подводится
тепло, а верхняя часть канала является диском, вращающимся с
заданной скоростью.
При таких размерах распределение температур в зазоре между
пластинами с погрешностью не более 1% совпадает с плоской задачей
(модель Куэтта) с постоянным тепловым потоком q на внутренней и
температурой Тн – на наружной стенках. Решение этой задачи для
127
квазистационарного теплового режима позволяет определить α по
измеренным значениям, q, Тв, Тн при заданном и известном зазоре δ
между пластинами. На изготовленной установке были исследованы
значения эффективных αэф, а также произведено определение Nu по
критериальным зависимостям.
История развития космических ядерных энергоустановок
Шилов Е.А.
Научный руководитель – Демидов А.С.
МАИ (НИУ), каф. 203
Активное освоение космического пространства требует постоянного
увеличения мощности энергетической установки космического
аппарата. Если для околоземных полетов прекрасно себя показали
солнечные батареи, то при полетах к Марсу или к окраинам Солнечной
системы единственными на данный момент источниками энергии
являются ядерный реактор или радиоизотопная станция.
Первый опыт создания ядерного реактора для работы в условиях
космического пространства принадлежит США. Реактор SNAP – 10A
был запущен 3 апреля 1965 года и проработал 43 дня. В Советском
Союзе первым реактором стал БЭС-5 «Бук», выведенный в космос 3
октября 1970. Всего было запущено более 30 аппаратов с данной
энергоустановкой.
Реакторы первого поколения имели малый ресурс работы (до 1 года) и
небольшую мощность (до 3 кВт). Практическая применимость данных
энергоустановок была невелика, но результаты их испытаний выявили
множество проблем, связанных с использование ядерной энергии в
космосе. В это же время была сформулирована концепция, которая
определяла облик космического аппарата с ядерной энергоустановкой
на борту. Были отработаны элементы конструкции, радиационной
защиты, органы регулирования реакторов, а также принципы
обеспечения безопасной работы и утилизации реактора. Все эти
наработки легли в основу создания нового поколения энергоустановок.
Следующим шагом в США было создание ряда энергетических
установок с электрической мощность от 25 до 550 кВт,
термоэлектрическим и машинным преобразованием энергии. В этих
устройствах реализовался опыт проектирования предыдущего
поколения реакторов, а также применение новых материалов и
конструктивных особенностей. В Советском Союзе ядерной
энергоустановкой второго поколения можно считать реакторпреобразователь «Топаз-I», а также «Топаз-II» (Енисей). В отличие от
США Советский Союз провел испытания второго поколения в космосе.
В нашей стране были разработаны перспективные энергоустановки с
128
двумя теплоносителями (один для разогрева реактора, а второй для его
дальнейшей работы).
В докладе подробно рассмотрены особенности перспективных
ядерных энергоустановок нового поколения.
129
4. Информационно-телекоммуникационные
технологии авиационных, ракетных и
космических систем
Алгоритм совмещения спутниковых снимков и цифровых карт
местности, основанный на искусственных нейронных сетях прямого
распространения без обратных связей
Акинин М.В.
ОАО «ГРПЗ», НКЦ ВКТ
Существует ряд задач, в которых требуется высокоточная привязка
спутниковых снимков к имеющимся цифровым картам местности
(ЦКМ). К таковым задачам относятся задачи оцифровки имеющихся
бумажных топографических карт, задачи коррекции первоначальной
привязки спутниковых снимков по данным, полученным от систем
ориентирования космического аппарата (КА) в пространстве, и
некоторые другие задачи.
Существуют различные подходы к решению задачи совмещения,
одним из которых является подход, основанный на применении
искусственных нейронных сетей (ИНС) прямого распространения без
обратных связей.
Суть рассматриваемого подхода состоит в выделении образов
различных объектов на спутниковом снимке, классификации образов с
использованием классификатора, состоящего из нескольких ИНС
прямого распространения без обратных связей, и поиска соответствий
между объектам, присутствующими на ЦКМ, и образами, выделенными
на спутниковом снимке.
Классификатор представляет собой двоичное дерево, в узлах которого
расположены классификаторы, решающие задачу разбиения входного
векторного пространства признаков образов, выделенных на
спутниковом снимке, на два класса, соответствующих данному узлу.
Каждый узловой классификатор состоит из нескольких ИНС прямого
распространения без обратных связей, объединённых с помощью
алгоритма AdaBoost.
Кроме принципов работы алгоритма совмещения в общем и
классификатора в частности, в докладе рассмотрен подход к поиску
оптимальной структуры ИНС прямого распространения без обратных
связей, основанный на использовании генетического алгоритма и
грамматик графовой генерации Китано.
В докладе приводятся результаты экспериментальных исследований,
проведённых с использованием спутниковых снимков, полученных от
КА Landsat 5, и ЦКМ, полученных от проекта OpenStreetMaps.
130
Экспериментальные исследования были проведены для национального
парка «Мещерский», расположенного в Рязанской области. В ходе
проведения экспериментов предлагаемый алгоритм совмещения показал
свою пригодность для решения поставленной задачи совмещения
спутниковых снимков и ЦКМ.
Основные элементы системы обеспечения безопасности полётов,
основанной на измерении параметров электростатического поля
окружающего пространства, и требования к ним
Александров А.А.
Научный руководитель – Фаворский К.Г.
МАИ (НИУ), каф. 309
Предлагается
принцип
обеспечения
безопасности
полётов,
основанный на измерении электростатического поля окружающего
пространства. Система, построенная по этому принципу, содержит
следующие элементы: измерители напряжённости электростатического
поля, система приёма и обработки сигналов с измерителей, система
прогнозирования уровня напряжённости электростатического поля по
маршруту, система индикации.
Измерители напряжённости электростатического поля предназначены
для измерения уровня напряжённости поля около летательного
аппарата. Требования, предъявляемые к таким измерителям: измерители
должны быть просты в установке на летательный аппарат, система
таких измерителей должна предоставлять возможность восстановить по
их сигналам вектор напряжённости электростатического поля.
Система приёма и обработки сигналов с измерителей обеспечивает
восстановление вектора напряжённости электростатического поля по
сигналам измерителей. Требования к этой системе: возможность
учитывать расположение измерителей и их количество, так как вся
система обеспечения безопасности полётов работает в следящем
режиме, то также от системы приёма и обработки сигналов требуется
быстрота работы. Система представляет собой программно-аппаратный
комплекс.
Система
прогнозирования
уровня
напряжённости
электростатического
поля
по
вектору
напряжённости
электростатического поля, получаемого от системы приёма и обработки
сигналов, и предполагаемому маршруту полёта летательного аппарата
экстраполирует значение уровня напряжённости электростатического
поля по маршруту и сообщает, если где-то этот уровень будет
небезопасным для летательного аппарата. Требования к этой системе:
возможность прогнозирования уровня поля по исходным данным
131
(текущий вектор напряжённости поля и маршрут). Система является
программным комплексом.
Система индикации предупреждает пилотов о том, что уровень
напряжённости по маршруту может превысить допустимое значение.
Требования к этой системе: система должна своевременно
информировать пилотов о небезопасном для летательного аппарата
уровне электростатического поля по маршруту полёта летательного
аппарата.
Метод формирования сигналов многопозиционной частотной
модуляции и устройство для его реализации
Анненков А.М.
Научный руководитель – Юдин В.Н.
МАИ (НИУ), каф. 405
Ситуация с ограниченностью выделенной полосы пропускания
современных радиоканалов и возрастающие объемы передаваемой
информации вынуждает разработчиков радиоэлектронных устройств
искать варианты решения возникающих вопросов в части методов
формирования модулирующих сигналов.
Внедрение цифровых радиопередающих устройств позволило на
проверенной базе реализовать новые идеи, которые, в свою очередь,
требуют дополнительной проверки и макетирования.
Одним из вариантов решения озвученных вопросов является
применение многопозиционности при передаче модулированных
сигналов.
Теоретически,
разработчик
при
четырехи
восьмипозиционном кодировании получает двукратный и трехкратный
выигрыш по полосе пропускания. Однако в процессе разработки
необходимо учитывать множество факторов.
Основным элементом устройства становится коммутирующий блок
аналогово-цифрового преобразования информационных потоков и
преобразования полученных данных в многопозиционную структуру.
Потоки оцифровываются независимо, многопозиционная структура
формируется в зависимости от наличия в эфире одного, двух или трех
потоков аналоговой информации. Для снижения габаритов
радиопередающего
устройства
функцию
аналогово-цифрового
преобразования необходимо выполнять в телеметрической системе.
Коммутатор по сравнительной схеме формирует из потоков двоичной
информации цифровой код, соответствующий комбинации сигналов на
входе коммутатора. Полученный цифровой код является кодом
выходной частоты радиопередающего устройства, фактически
представляя собой работу традиционного генератора, управляемого
напряжением.
132
Устройство приема и демодуляции, регистрируя информацию на
определенной частоте, аккумулирует принятые цифровые коды и на
этапе преобразования выделяет из набора кодов информацию,
принадлежащую конкретному информационному потоку.
В описанной системе есть возможность для применения как
современных методов передачи информации (сформированные частоты
можно модулировать любым из известных современных методов
модуляции), так и методов приема и обработки цифровых данных. А
также на этапе формирования информационных потоков есть
возможность внедрения помехоустойчивых кодов, так как информация в
передатчик приходит в виде нескольких потоков двоичной информации.
Микрополосковый фильтр на кольцевом резонаторе
Афонин А.О., Угрюмов А.В.
Научные руководители – Беляев Б.А., Ходенков С.А.
СибГАУ, каф. физики, каф. техн. физики, ИФ СО РАН, лаб. ЭДСВЧЭ
Разработчиков частотно-селективных устройств сверхвысоких частот,
в том числе и полосно-пропускающих фильтров, в последнее время
привлекают многомодовые микрополосковые и полосковые резонаторы.
Прежде всего, это связано с возможностью существенного уменьшения
габаритов устройств за счет снижения количества резонаторов в них,
причем без ухудшения их частотно-селективных свойств.
Настоящая работа посвящена разработке микрополоскового фильтра
на многомодовом резонаторе в форме кольца. Фильтр спроектирован на
подложке из традиционного СВЧ материала – ФЛАН-2.8 с
диэлектрической проницаемостью ε = 2.8. На одну сторону подложки
нанесено заземляемое основание, а на вторую сторону нанесены
соединенные кольцом полосковые проводники. На этой же стороне
подложки параллельно длинным сторонам кольца находятся
проводники, электромагнитно связанные с кольцом.
Благодаря такому замкнутому соединению полосковых проводников
и их нерегулярностям можно сблизить частоты их нижайших
резонансов так, чтобы они сформировали первую полосу пропускания
фильтра.
Стоит
отметить
хорошее
согласие
теоретической
и
экспериментальной АЧХ, снятой с реально изготовленного макета. При
этом существенному увеличению подавления мощности на частотах
полос заграждения способствует смежное подключение тракта СВЧ к
одиночным полосковым проводникам, за счет чего возникает
одновременно и емкостная, и индуктивная связь этих проводников с
проводниками кольца. В результате, на АЧХ рядом со склонами первой
полосы пропускания наблюдаются два полюса затухания СВЧ
133
мощности. Кроме того, размеры двух одиночных проводников
подобраны так, что их резонансные частоты попадают на частоты
второй – паразитной полосы пропускания фильтра, существенно
подавляя ее, и, тем самым, расширяя ширину высокочастотной полосы
заграждения.
Таким
образом,
разработан
микрополосковый
полоснопропускающий фильтр на многомодовом резонаторе в форме кольца с
высокими частотно-селективными свойствами, обусловленными
высокой прямоугольностью склонов полосы пропускания и
протяженной высокочастотной полосой заграждения.
Исследование выполнено при поддержке Министерства образования
и науки Российской Федерации, грант Президента Российской
Федерации для государственной поддержки молодых российских
ученых - кандидатов наук, МК-5942.2014.8 «Исследование и
проектирование современных микрополосковых и полосковых
устройств частотной селекции, в том числе с использованием активных
сред и на основе фотонных кристаллов»
Методы распределения задач в параллельных гетерогенных
вычислительных системах
Баландин Н.А.,
Научный руководитель – Брехов О.М.
МАИ (НИУ), каф. 304
Параллельные
вычисления
характеризуются
факторами
и
требованиями, влияющими на быстродействие вычислительной
системы. История развития процессоров состоит из постоянного
стремления повысить его производительность. Параллельные
вычисления используются достаточно давно, но одновременно с их
использованием появляется все больше и больше факторов и
требований, влияющих на программные компоненты той или иной
параллельной вычислительной системы.
К таким факторам можно отнести выбор минимального сегмента кода
для распараллеливания между узлами системы, оценку времени
задержки при синхронизации между ними, а также вопросы, связанные с
минимизацией энергопотребления параллельной системы.
Можно
привести
несколько
классификаций
параллельных
вычислительных систем – например по типу памяти (системы с общей
памятью, распределенные и гибридные), по типу ядер (гомогенные и
гетерогенные) или же по типу распараллеливания задач (конвейер или
паттерн Manager/Worker).
В данной статье рассмотрены традиционные методы распределения
(планирования) вычислительных задач в гомогенных вычислительных
134
системах и проецирование данных методов на применение в
гетерогенных вычислительных системах. При проецировании данных
методик распределения задач в гетерогенных вычислительных системах
возникает необходимость учета дополнительных факторов, таких как
относительная производительность узлов системы и типы выполняемых
ими операций.
Для решения этой задачи предлагаются способы моделирования и
анализа эффективности распараллеливания программ с открытым
исходным кодом.
Применение семиуровневой сетевой модели OSI для классификации
неисправностей и методов обеспечения отказоустойчивости
вычислительных сетей.
Балян А.В.
Научный руководитель – д.т.н. проф. Брехов О.М.
МАИ (НИУ), каф. 304
Семиуровневая сетевая модель OSI является базовой эталонной
моделью для описания работы вычислительных сетей. В данной работе
предлагается подход классификации сетевых неисправностей и
механизмов обеспечения отказоустойчивости в соответствии с каждым
уровнем данной модели.
В работе рассматриваются семь уровней модели OSI (прикладной,
уровень представления, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный,
физический), описываются возможные неисправности, возникающие на
каждом уровне, также рассматриваются механизмы, которые
обеспечивают выявление и парирование данных неисправностей.
Учитывается влияние неисправностей, которые возникают на соседних
уровнях, но выявляются на рассматриваемом уровне и возможные
методы парирования данных неисправностей.
Предлагаемый подход классификации позволяет разработчикам
комплексно определять возможности возникновения и характеристики
неисправностей, рассматривать уже существующие механизмы
обеспечения отказоустойчивости, выявлять необходимость разработки
новых методов и инструментов повышения степени надежности
вычислительных сетей.
135
Программное обеспечение процессов изучения и использования
иностранного языка на базе статистических языковых моделей
Баскаков О.А.
Научный руководитель — Сошников Д.В.
МАИ (НИУ), каф. 806
Для профессионалов отдельно взятой области важно читать тексты в
оригинале и понимать их суть. Постоянная работа со словарем отнимает
много времени и делает изучение слов без контекста - бесполезным.
Поэтому и решено было сделать сервис, который позволит читать
иностранный текст с минимальным использованием словаря.
Разработанный прототип реализует функцонал, достаточный для
изучения языка. Предложены архитектура приложения, алгоритм
обучения модели и технические аспекты работы с корпусом документов.
Существующие реализации предполагают ручное управление
словарем, то есть среднему пользователю приходится около 3000 раз
выделять слова, а затем вручную изучать их. Эта методика хорошо
известна со школы: читаем текст и в процессе добавляем новые слова в
словарь, а затем учим их. Но одиночные слова без контекста мы быстро
забываем, не успев выучить. Единственный способ оставить их в памяти
- встретить слово в другом тексте. Очевидно, что лучше сначала
выучить незнакомые слова, а затем они сами хорошо отложатся в
памяти при встрече их в тексте уже более 2-3 раз.
Для автоматизации процесса требуется определить следующие
данные: жанр текста, начальный уровень каждого пользователя,
частотность слов в каждом из текстов, профессиональные словари для
точного перевода слов в заданном контексте и др.
Основная идея сервиса - избавить пользователя от ручного ввода слов
и попытаться предугадать, какие из слов нужно обязательно освоить для
понимания главных идей текста, а какие - перевести "на месте" и
отнести к редко встречаемым в жанре текущего произведения. Для этого
понадобится актуальная языковая модель, которая позволит по новому
слову сказать – знает его пользователь, будет ли учить в скором времени
или отложит на будущее.
Ключевые особенности разработанной системы:
− оригинальный подход к практике языка, сочетающий метод
Ильи Франка и чтение со словарем
− учет каждого пользователя в его языковой модели
− предложен метод обучения модели на основе базисных
корпусов
− настраиваемая скорость изучения языка
136
В дальнейшие планы входит публичный запуск и исследование
возможности решения задачи с использованием вероятностного
латентно-семантического анализа и EM-алгоритма.
Сверхширокополосный радиофотонный смеситель СВЧ
Белоусов А.А.
Научные руководители – Дубровская А.А., Вольхин Ю.Н.
ОАО «ЦКБА»
В истории развития науки и техники приводятся примеры того, как
достижения в какой-то одной области человеческой деятельности
находили ещё более успешное и более широкое применение в других
областях. Так, например, оптические волокна до 70-х годов прошлого
века применялись фактически только в медицинских эндоскопах, в
которых оптические сигналы передавались на расстояния до нескольких
метров, не более (из-за высоких погонных потерь (до 1000 дБ/Км)).
Однако с появлением в 70-х годах прошлого века оптических волокон с
уровнем затухания сначала до 0,2 дБ/Км появилась возможность
создания волоконно-оптических линий передачи (ВОЛП) информации
протяжённостью в десятки, сотни и даже тысячи километров.
Исследовательские работы в области ВОЛП показали, что используя
элементную
базу,
разработанную
для
коммерческих
сверхширокполосных ВОЛП, их можно применять для:
− создания сверхширокполосных аналоговых ВОЛП СВЧ;
− высокостабильных автогенераторов СВЧ (с рекордными
характеристиками по спектру сигнала);
− многоканальных мультплексеров СВЧ;
− АЦП СВЧ и других широкополосных и сверхширокополосных
радиофотонных устройств СВЧ.
Одним из таких сверхширокополосных радиофотонных устройств
СВЧ является сверхширокополосный преобразователь частоты –
смеситель.
Данный смеситель реализован с использованием методов и средств
радиофотоники и имеет следующие достоинства:
− широчайший диапазон рабочих частот по входам радиосигнала
и сигнала гетеродина - от сотен мегагерц до 50 ГГц и выше при
отличном уровне согласования по этим входам с входными выходными 50-омными трактами;
− устойчивость к входным радиосигналам с высоким уровнем
мощности (до 500 мВт по входу СВЧ сигнала модулятора);
− возможность реализации в виде радиофотонной монолитной
интегральной схемы.
137
В дальнейшем планируется отработка системных параметров
радиофотонного смесителя для получения более перспективных и
конкурентоспособных изделий.
Разработка модуля тестирования памяти типа СОЗУ
Бубнова М.Д., Денеко И.А.
Научный руководитель – Норкина Н.В.
МАИ (НИУ), каф. 403
При проведении электрических испытаний и функционального
контроля микросхем памяти возникает ряд проблем, связанных с
необходимостью выбора наиболее оптимальных методик и алгоритмов
тестирования, а также с функциональными характеристиками
имеющегося оборудования. Для испытания микросхем памяти на
предприятиях используются дорогостоящие логические анализаторы.
Однако функциональные возможности оборудования не всегда
позволяют проводить тестирование новых типов изделий должным
образом – очень часто оборудование позволяет в полной мере проводить
контроль электрических параметров микросхем памяти, но при этом
уязвимым местом остается функциональное тестирование. В данном
случае испытания новых изделий можно возложить на отдельный
модуль, для тестирования микросхем статической памяти со
следующими характеристиками:
− микросхема СОЗУ1М емкостью 1 Мбит с организацией 128К×8;
− микросхема СОЗУ4М емкостью 4 Мбит с организацией 512К×8;
− микросхема СОЗУ8М емкостью 8 Мбит с организацией
512К×16;
− микросхема СОЗУ16М емкостью 16 Мбит с организацией
512К×32.
За счет малой стоимости отладочных плат на базе различных ПЛИС
финансовые и трудозатраты по разработке и производству модуля
минимальны, при том, что современные отладочные платы ПЛИС
привнесут в функционал модуля избыточность.
Согласно требованиям, предъявляемым к разрабатываемому
устройству, разработана структурная схема. Конструкция модуля
основывается на отладочной плате ALTERA, для которой
разрабатывается ряд дочерних плат: переходная плата для
формирования сигналов тестирования памяти и плата с контактным
устройством для установки микросхем.
При тестировании микросхем для обеспечения прослеживаемости
необходимо сохранять карту ошибок. Поэтому предусмотрена
возможность работы модуля, как с персональным компьютером, так и
автономно с использованием SD карты.
138
Алгоритмы тестирования обычно представляют собой «стандартный
эффективный набор тестов», которые могут быть записаны в базе на SD
карте. Но так как новые типы изделий требуют новых функциональных
тестов, либо доработки старых, модуль должен сопрягаться с
персональным компьютером. На основании этих простых фактов
продумана и предусмотрена реализация нескольких режимов
функционирования модуля тестирования памяти.
В докладе более развернуто представлены все этапы
проектирования модуля, приведено экономическое обоснование
разработки модуля тестирования памяти.
Электродинамическое моделирование печатных антенн
сотовых телефонов
Буй Као Нинь
Научный руководитель – Воскресенский Д.И.
МАИ (НИУ), каф. 406
В настоящее время широкое применение получили системы сотовой
связи четвертого поколения, отличающиеся
широкополосной
унифицированной системой радиодоступа, позволяющей передавать
видео и мультимедийную информацию. Выбор стандарта сотовой связи
однозначно определяет и выбор класса модели телефона.
Перспективным направлением в создании антенн сотовых телефонов
является разработка компактных антенн, работающих в разных
комбинациях частотных диапазонов сотовых стандартов. Возникает
необходимость
существенного
расширения
функциональных
возможностей антенн телефонов сотовой связи. Этим и обусловлен
поиск путей создания антенн сотовых телефонов, отвечающих
требованиям стандарта 4G.
На начальных этапах развития сотовой телефонии широкое
распространение получили спиральные антенны, совмещенные с
несимметричным вибратором. Однако внешние антенны имеют целый
ряд недостатков по сравнению с микрополосковыми невыступающими
антеннами. Поэтому разработчики современных сотовых телефонов
используют только печатную технологию изготовления антенн.
Печатная антенна представляет собой металлический проводник той
или иной формы, расположенный над заземленной подложкой. Она
может быть удачно совмещена с печатной платой, на которой
расположены СВЧ каскады телефонной трубки.
В настоящее время широкое распространение получили телефоны
многорежимного действия, работающие одновременно в нескольких
частотных диапазонах, поэтому одной из задач является создание
широкополосных антенн. Эти антенны работают в полосах: GSM 1800
139
(1710 - 1885 МГц), GSM 1900 (1850 - 1990 МГц), UMTS (1885 – 2200
МГц).
Целью проектирования антенны является получение требуемой
диаграммы направленности и хорошее согласование в рабочей полосе
(или нескольких полосах) частот.
При проектировании антенн и устройств СВЧ используется
программа численного электродинамического моделирования с
помощью ряда различных программ: CST Microwave Studio, AWR
Microwave Office, HFSS… Эти программы трехмерного моделирования
электромагнитного поля.
В
моей
работе
обоснована
необходимость
разработки
малогабаритных широкополосных антенн для сотовых телефонов.
Приведены различные варианты таких антенн и их характеристики
направленности.
Режим многоканальной съемки земной поверхности
для космической системы РСА
Булыгин М.Л.
Научный руководитель – Риман В.В.
МАИ (НИУ), каф. 416Б
Существующие космические радиолокационные средства наблюдения
Земли в режимах формирования РЛИ земной поверхности реализованы
как одноканальные импульсные когерентные радиолокаторы бокового
обзора. Эффект неоднозначности, присущий системам такого типа,
существенно ограничивает возможности получения детальных РЛИ
земной поверхности с широкой полосой съемки.
Одним из кардинальных способов снятия данных ограничений
является реализация режима сканирующей съемки местности ScanSAR
(Сканcар). Расширение полосы съемки достигается ценой уменьшения
времени синтезирования апертуры, что ведет к ухудшению
разрешающей
способности.
Накопленный
временной
резерв
расходуется на наблюдение в нескольких парциальных полосах.
Улучшение разрешения в режиме Скансар основывается на
применении многоапертурных (многоканальных) радиолокаторов с
синтезированной
апертурой
с
использованием
технологий
многомерного кодирования формы сигнала (при передаче) и цифрового
формирования нескольких лучей антенны (при приёме).
Проведенные исследования показали, что подобные принципы
радиолокационного наблюдения можно реализовать в РСА,
построенных на базе приёмо-передающих цифровых АФАР Хдиапазона.
При
этом
модернизации
бортовой
аппаратуры
140
существующего радиолокационного комплекса не требуется, поскольку
многоканальная обработка сигнала ведется программно.
Для реализации многоканального режима при излучении формируется
импульсная последовательность сигналов, каждый из которых
представляет собой пачку из нескольких коротких широкополосных
субимпульсов. При этом каждому субимпульсу соответствует своя
несущая частота и своя отдельная реализация фазового распределения
возбуждающего поля на апертуре АФАР и, как следствие, своё
азимутальное угловое положение ДН антенны. На прием, посредствам
специальной цифровой обработки сигналов, формируется многолучевая
ДН.В результате суммарный размер "засвечиваемого" участка земной
поверхности становится существенно больше величины следа одного
луча ДН АФАР, что ведет к увеличению времени синтезирования
каждого кадра в режиме Скансар и, в конечном счете, повышает
разрешающую способность РЛИ.
Предложенный алгоритм цифрового формирования лучей ДН
позволяет улучшить характеристики космических систем РСА в
различных режимах съемки.
Анализ нейросетевого метода обработки дискретного косинусного
преобразования для оценки времени запаздывания сигнала
Валайтите А.А., Садовская Е.В., Ефимов Е.Н.
Научный руководитель – Шевгунов Т.Я.
МАИ (НИУ), каф. 405
Одной из важных проблем, остающихся актуальными в задачах
радионавигации и связи, является точное оценивание задержки между
приходом сигнала в пространственно разнесенные точки приема. В
данной работе была рассмотрена модель пеленгационной системы,
основанная на предположениях, что радиосигнал, излучаемый
источником, является моногармоническим, а уровень шума для
сигналов, поступающих на входы приемников, мал. Авторами была
выбрана и исследована перспективная методика нахождения фазового
сдвига на основе алгоритмов, используемых нейросетевые структуры.
Для того чтобы произвести оценку времени задержки, или
эквивалентный фазовый сдвиг сигнала, были выбраны признаки,
содержащие информацию о задержке сигнала и, таким образом,
чувствительные к изменению времени задержки. В качестве
эффективных признаков предложено использовать коэффициенты
дискретного косинусного преобразования (ДКП), выполняемого над
принятым сигналом.
В результате исследования было выявлено, что некоторые из
коэффициентов с вариацией фазового сдвига имеют наибольшие
141
изменения, поэтому использование всего набора коэффициентов ДКП
является излишним. В результате возникла необходимость поиска
критерия, по которому будет проводиться отбор коэффициентов,
наиболее чувствительных к изменению фазового сдвига.
В данной статье в качестве такого критерия был выбран критерий
максимизации совокупной энергии. Отобранный вектор наиболее
чувствительных коэффициентов служит входным параметром
нейронной сети, и найденный ограниченный набор наиболее
чувствительных коэффициентов в дальнейшем используется для
восстановления значения фазы и пересчета его во временную задержку.
Была создана модель оценки фазового сдвига на основе метода
аппроксимации, выполняемого с использованием искусственной
нейронной сети типа многослойный персептрон. Для скрытого слоя
использовалась функция активации, имеющая вид гиперболического
тангенса. Выходы нейронов скрытого слоя взвешенно суммировались
единственным нейроном выходного слоя без дополнительной
функциональной трансформации. В ходе исследования было найдено
оптимальное количество нейронов в скрытом слое и количество
входных признаков, при которых нейронная сеть обеспечивает точные
оценки фазового сдвига.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках
научного проекта № 14-01-31399 мол_а
СВЧ–композитные структуры с электромагнитной запрещенной
зоной для создания низкопрофильных антенных систем
Волков А.П., Кузнецов Г.Ю., Бронников Д.В.
Научный руководитель – Гринев А.Ю.
МАИ (НИУ), каф. 406
СВЧ–композитные структуры с электромагнитной запрещенной зоной,
применяемые для создания низкопрофильных антенн, позволяют
контролировать диаграмму направленности, входной импеданс и
эффективность излучения. Их часто определяют как искусственные
магнитные проводники, поскольку касательная компонента магнитного
поля равна нулю, а коэффициент отражения от такой структуры равен
+1. Исследуемая СВЧ–композитная структура представляет из себя
подложку из искусственного диэлектрика на основе одноуровневой
структуры типа “грибы”[1].
В докладе представлены результаты разработки низкопрофильной
приемопередающей антенной системы P диапазона, расположенной на
СВЧ–композитной структуре с электромагнитной запрещенной зоной,
предназначенной для эксплуатации на борту космического аппарата в
открытом космосе.
142
Для выбранной СВЧ–композитной структуры представлены
зависимость фазы коэффициента отражения от частоты и дисперсионная
диаграмма, построенная в зоне Бриллюэна.
Приведены результаты численного моделирования устройства
возбуждения для разрабатываемой антенной системы.
Приведены результаты численного моделирования проектируемой
антенной системы для следующих параметров: размер пластины 0.17λ,
расстояние между пластинами 0.003λ, толщина структуры 0.035λ,
диаметр ножки 0.015λ, относительные диэлектрические проницаемости
диэлектриков 2.2 и 3.5. В качестве излучателей выбраны турникетные
вибраторы длиной 0.36λ и шириной 0.015λ. Рабочая полоса антенной
системы составляет 15% по уровню КСВ=1.5, развязка между
излучателями менее -20дБ.
1. Sievenpiper D.F. Artificial impedance surfaces for fntennas. In Modern
antenna handbook. Ed. C. A. Balanis. – John Wiley & Sons, 2008. – pp. 737777.
2. Гринев А.Ю. Численные методы решения прикладных задач
электродинамики. – М.: Изд. Радиотехника, 2012, 320с.
Системы хранения и передачи медицинских изображений
Волков А.В.
Научный руководитель – Скородумов С.В.
МАИ (НИУ), каф. 806
Работа посвящена исследованию PACS-систем (PACS-Picture
Archiving and Communication System – Система Архивирования и
Передачи Изображений), включающая в себя анализ основных аспектов
данного класса информационных систем. Представлены ключевые
пользователи (врачи, пациенты и административный персонал
медицинского учреждения) и их интересы в контексте использования
систем данного класса, что имеет решающее значение для практической
реализации прототипа системы.
Рассматривается архитектура и внутреннее устройство PACS-систем.
Делается акцент на интеграции медицинского оборудования и
оборудования систем связи в единую информационную систему учета
изображений, чтобы изучить проблемы удаленного доступа к
медицинским данным.
Описан стандарт DICOM (Digital Imaging and Communications in
Medicine – Цифровые Изображения и Обмен ими в Медицине):
одновременно рассматривается структура данных для хранения самого
изображения какого-либо фрагмента или органа человеческого
организма и описывающая его информация, а также протокол передачи
медицинских данных.
143
Здесь же представлены алгоритмы сжатия, используемые для
снижения трафика в разрабатываемом прототипе клиента медицинской
системы. Представлен обзор методов сжатия JPEG и JPEG 2000.
В заключении работы описан разработанный прототип для
удаленного доступа к PACS-системе. Описывается архитектура клиента
для удаленного доступа и способ взаимодействия с самой системой,
принятой за основу для разработки прототипа.
Характерная замкнутость PACS-систем делает актуальным ее
расширение с целью удаленного доступа. В результате проведенного
исследования продемонстрирована возможность простого, безопасного
и удобного в доступа к одной из наиболее распространенных PACSсистем.
Разработка модели микрополосковой антенны метрового диапазона
(137 МГц) для перспективного использования на малом
КА «Ионосфера»
Гаджиев Э.В.
Научный руководитель – д.т.н., проф. Воскресенский Д.И.
ОАО «НИИ электромеханики», МАИ (НИУ) каф.406
Активная тенденция по переходу от разработок и внедрения малых
космических аппаратов (КА) вместо больших КА привела к
миниатюризации бортовых систем, в том числе и бортовых антенных
систем (АС). Как известно, одной из главных особенностей бортовых
АС является ограниченное и определённое место установки антенн на
поверхности КА [1]. Эта особенность накладывает ряд трудностей
(ограничение по массогабаритным показателям антенн, искажение
диаграммы направленности, ослабление коэффициента усиления и т.д.)
при разработке того или иного антенно-фидерного устройства КА.
Таким образом, при проектировании АС для малых КА необходимо
разрабатывать малогабаритные, невыступающие антенны с простой
конструкцией и хорошей надежностью для обеспечения целевой задачи
АС.
Для
решения
данной
задачи
предлагается
использовать
микрополосковые (печатные) антенны (МПА) [2]. В работе
представлены результаты разработки модели МПА на рабочей частоте
137 МГц для перспективного применения на малом КА «Ионосфера»,
разрабатываемого в ОАО «Корпорация «ВНИИЭМ». Для КА
«Ионосфера» в ОАО «НИИ электромеханики» была разработана АС,
подробно представленная в [3].
Для построения модели МПА был использован САПР EMPro [4]. В
ходе моделирования были оценены габаритные размеры антенны,
получен с помощью оптимальной запитки коэффициент стоячей волны,
144
а также диаграмма направленности и коэффициент усиления антенны.
Полученные результаты удовлетворяют техническому заданию.
Литература.
Бочаров В.С., Генералов А.Г., Гаджиев Э.В. Особенности бортовых
антенно-фидерных устройств космических аппаратов. Научнотехнический семинар «Перспективы развития антенно-фидерных
устройств летательных аппаратов» 25 сентября 2013. – Истра: ОАО
«НИИЭМ».2013 с. 55–58;
Гаджиев Э.В. Возможность применения микрополосковых антенн на
космических аппаратах. Московская молодёжная научно-практическая
конференция «Инновации в авиации и космонавтике – 2012». 17–20
апреля 2012 года. Москва. Сборник тезисов докладов. – М.: ООО
«Принт-салон»
С. 87–88;
Бочаров В.С., Генералов А.Г., Гаджиев Э.В. Антенная система
космического аппарата «Ионосфера».// Вопросы электромеханики.
Труды ВНИИЭМ. М.:ОАО «Корпорация «ВНИИЭМ», 2012.Т. 131.№6.
С. 11–14;
Гаджиев Э.В. Моделирование бортовых антенн СВЧ космических
аппаратов. Антенны. 2013. Выпуск 9 (196). С. 65–68.
Схемный редактор для разработки устройств на базе ПЛИС
с поддержкой языка SystemVerilog
Данилов А.М., Жданов А.А.
Научный руководитель – Брехов О.М.
МАИ (НИУ), каф. 304
Как правило, при разработке сложных проектов на базе ПЛИС
проектируемая вычислительная система подвергается декомпозиции,
затем каждая из частей реализуется на одном из языков описания
цифровой аппаратуры, все файлы объединяются в файл верхнего уровня
(топ-файл), который подлежит компиляции и синтезу. Объединение
файлов (компонентов устройства) при этом может осуществляться
двумя способами: вручную и с помощью используемой системы
автоматизированного проектирования.
Первый подход предполагает постоянное переключение между
файлами, копирование информации из одного файла в другой и т.д., что
достаточно трудоемко и приводит к большому количеству ошибок.
Второй подход заключается в том, что разработчик, реализовав
ключевые блоки устройства на языке описания цифровой аппаратуры
(например, SystemVerilog), с помощью САПР преобразует код в
графические символы и затем в схемном редакторе (входящем в состав
САПР) производит окончательную сборку устройства. Данный подход
145
позволяет совершать меньше ошибок при соединении компонентов
устройства и тем самым сократить время разработки и отладки, однако
имеет ряд недостатков. Во-первых, графические схемные редакторы
входят в состав специализированных и дорогостоящих САПР, а
свободно распространяемые САПР не поддерживают создание
графических символов из описания компонентов на языке
SystemVerilog, получившего широкое распространение в последнее
время. Кроме того, при создании символьного представления блока,
написанного на языке описания цифровой аппаратуры, некоторые САПР
производят компиляцию файлов. Тогда, если какая-либо конструкция
языка
не
поддерживается
системой
автоматизированного
проектирования, графическое представление компонента создано не
будет.
В данной работе рассматривается независимый схемный редактор,
ключевыми особенностями которого являются частичная компиляция
кода (только поиск входных и выходных линий), поддержка языка
SystemVerilog и возможность документирования проекта.
Комплексная модель прогнозирования поведения противника в
групповом воздушном бою
Демин А.Н.
Научный руководитель – Хрипунов С.П.
ВУНЦ ВВС «ВВА»
Анализ особенностей боевых действий истребительной авиации
свидетельствует о том, что любой экипаж, выполняющий боевой полет,
работает, как правило, на пределе своих интеллектуальных и
психофизиологических возможностей, а эффективность современного
группового воздушного боя во многом зависит от качества решения,
принимаемого летчиком-командиром (оператором), при этом основным
параметром, характеризующим данное качество является соответствие
прогнозируемого поведения противника фактическому. В связи с
проведенным анализом актуальной является задача автоматизации
процесса прогнозировании путем разработки соответствующем модели.
Для решения задачи прогнозирования поведения противника
предлагается комплексное использование методов искусственного
интеллекта и математического моделирования.
Для решения поставленной цели в работе использовались теория
ситуационного моделирования, нечеткой логики, теории рефлексивного
управления, математические методы моделирования динамики полета,
методы теории вероятностей, исследования операций, моделирование с
применением ЭВМ, экспертные оценки.
146
Комплексное использование методов искусственного интеллекта и
математического моделирования позволяет производить моделирование
логики рассуждений противника, на основе этого выявляет возможную
тактику действий и определяет местоположение ЛА противника.
Принимая во внимание, что исходная информация представлена
нечеткими сведениями в виде эвристических рассуждений лётчиковэкспертов, комплексная модель прогнозирования поведения противника
будет носить нечеткий характер.
Поясним процедуру нечёткого вывода на следующем примере:
ЕСЛИ «тактическое предназначение ЛА противника - истребители»,
ТО «характер действии ЛА противника – навязывание боя».
В целом прогнозирование представляет собой циклический процесс.
Цикл состоит из фазы формирования гипотезы и ее проверке на
состоятельность.
После
чего
производится
либо
принятие
сформулированной гипотезы, либо ее корректировка.
Предлагаемый подход к построению комплексной модели
прогнозирования поведения противника позволит улучшить качество
принятия тактических решений при ведении группового воздушного боя
за счет учета, как логики поведения, так и за счет учета динамики
изменения положения ЛА противника.
Разработка устройства диагностического контроля электрических
соединений в печатных платах
Домени А.С., Новиков Н.А.
Научный руководитель – Васильев Ф.В.
МАИ (НИУ), каф. 307
Для решения задачи выявления скрытых дефектов соединений
печатных плат на стадии производства предлагается использование
неразрушающего диагностического контроля, основанного на методе
теплового возбуждения цепей соединений. По этому методу при
пропускании одиночного мощного импульса тока заданной амплитуды и
длительности через контролируемое соединение по увеличению падения
напряжения на нем регистрируется температура нагрева.
В основе разрабатываемого устройства контроля лежит источник
питания GW Instek GPD-73303S. Величины напряжения и
сопротивления взяты из расчета сопротивления диагностируемой цепи
около 0.2 Ом (максимум 1 Ом). Для получения токового импульса силой
20 А источник питания переключается в режим источника тока с
максимальным напряжением 20 В и включается в диагностируемую
цепь.
Коммутация импульсов осуществляется мощным IGBT или MOSFET
транзистором. В представляемом устройстве используется IGBT
147
транзистор IRG4BC40F. При проектировании и разработке устройства
первым предложенным и опробованным способом создания импульсов
и управления их длительностью стало использование интегральный
таймер NE555 с внешним переменным резистором. Впоследствии схема
устройства была модифицирована – для управления импульсами стал
использоваться
микроконтроллер
ATmega8A-PU,
получающий
питающее постоянное напряжение 5 В с фиксированного канала
источника GW Instek GPD-73303S. Сигнал, открывающий и
закрывающий транзистор, подается с микроконтроллера через
микросхему-ключ IR4427.
Планируется
использовать
встроенный
аналогово-цифровой
преобразователь ATmega8A-PU для измерения напряжения в
тестируемой цепи и последующего вывода измеренного значения на
компьютер с помощью микросхемы MAX232CPE, переводящей сигнал в
стандарт RS-232 для последующего соединения либо напрямую, либо
через конвертер RS-232/USB с ЭВМ. В процессе разработки находится
программное обеспечение для ЭВМ, способное задавать длительность
токовых импульсов, считывать, отображать и сохранять получаемые с
микроконтроллера значения и выносить заключение о наличии или
отсутствии дефектов в диагностируемой цепи.
Разработка информационно-вычислительной системы
на базе технологии Space Plug and Play Avionics.
Анализ требований, возможные проблемы и
способы их устранения.
Жданов П.А.
Научный руководитель – Брехов О.М.
МАИ (НИУ), каф. 304
Интерес к использованию технологии Space Plug and Play Avionics
(SPA) обоснован рядом причин, одна из которых – возможность
быстрой замены устройств в составе системы. Такая необходимость
может возникнуть в случае, если невозможна поставка каких-либо
приборов и их надо заменить аналогичными.
В статье рассматривается возможность использования данной
технологии при реализации конкретной системы, разрабатываемой в
МАИ в рамках международного проекта спутника. Анализ производится
на основе данных об архитектуре имеющейся системы, особенностях её
функционирования, составе полезной нагрузки и служебной
аппаратуры, способах подключения отдельных устройств, а также на
основе требований, предъявляемых в стандартах к системе,
базирующейся на технологии SPA. В рамках данной работы
рассматриваются следующие вопросы:
148
− особенности реализации сетевой подсистемы SPA: различные
варианты сетевых интерфейсов, особенности их работы, способы
автоматического обнаружения отключения и подключения устройств и
др.;
− аспекты реализации службы регистрации компонентов системы;
− способы реализации подсистемы обмена данными между
компонентами, логический протокол взаимодействия, методы
гарантированной доставки сообщений и т.д.
− необходимость разработки модуля адаптации (ASIM) для
программных и аппаратных компонентов, не удовлетворяющих
требованиям стандартов SPA;
− особенности реализации службы временной синхронизации
компонентов и т.д.
Методика интеграции систем технического обслуживания и
ремонта крупномасштабных вычислительных комплексов
с ERP-системами
Закиров С.И.
Научный руководитель - Падалко С. Н.
МАИ (НИУ), каф. 609
На сегодняшний день проектирование современной авиационной и
космической техники практически невозможно без проведения
огромного количества расчетов, выполняемых с использованием
специализированного программного обеспечения, функционирующего
на базе крупномасштабных вычислительных комплексов.
Такие комплексы состоят из тысяч взаимосвязанных узлов и
входящих в них компонент, каждая из которых требует своевременного
технического обслуживания и ремонта. Для того чтобы выполнить все
необходимые операции качественно и в срок необходимы
специализированные системы.
Изолированные системы технического обслуживания и ремонта, как
правило, имеют низкую эффективность и влекут за собой множество
накладных расходов и проблем, связанных с дублированием и
последующим расхождением информации об объектах обслуживания в
различных системах учета организации, например, в складском или
бухгалтерском программном комплексе.
Для того чтобы исключить описанные негативные факторы при
внедрении системы технического обслуживания и ремонта
крупномасштабного
вычислительного
комплекса
необходимо
произвести ее интеграцию с остальными системами организации,
реализующими стратегию ERP, где ERP - это стратегия интеграции
производства и операций, управления трудовыми ресурсами,
149
финансового менеджмента и управления активами, ориентированная на
непрерывную балансировку и оптимизацию ресурсов предприятия
посредством
специализированного
интегрированного
пакета
прикладного программного обеспечения, обеспечивающего общую
модель данных и процессов для всех сфер деятельности.
Основной принцип методики заключается в максимально детальном
(до необходимого для ТОиР-системы уровня) описании объектов
обслуживания, их состояния, расположения и конфигурации в ERPсистеме.
Получение и изменение информации об объектах ТОиР системой
технического обслуживания и ремонта осуществляется при помощи
специализированных программных интерфейсов.
Обо всех производимых изменениях в состоянии, расположении
и/или конфигурации объектов технического обслуживания система
ТОиР в обязательном порядке информирует ERP-систему по средствам
программных интерфейсов взаимодействия.
Техническая операция, затрагивающая описанные в ERP-системе
объекты ТОиР, не считается завершенной, пока ERP-система не
подтвердит корректную обработку и принятие произведенных с этими
объектами изменений.
Угловое разрешение и пеленгование многолучевых сигналов
с использованием антенных решеток
Зинин Е.Д., Васин А.А.
Научный руководитель – Пономарёв Л.И.
МАИ (НИУ), каф. 406
Проблема углового разрешения многолучевых сигналов является
весьма актуальной. К этой проблеме сводится решение многих задач,
таких как возможность разделения и независимой обработки каждого из
сигналов на выходе N-канальной антенной решетки (АР) с
последующим определением параметров (угловых координат и
спектральных характеристик) многолучевых сигналов, а также
использование этой информации для высокоточного определения
местоположения источников излучения.
Подобные задачи возникают также в радиолокационных системах
определения координат и распознавания близко расположенных целей, в
связных системах коротковолнового диапазона из-за возможной
многолучевости прихода сигналов, в системах высокоточного
глобального позиционирования и др. Как правило, принимаемые АР
многолучевые сигналы в изложенных выше ситуациях являются сильно
коррелированными, причем априори степень корреляции сигналов, как
правило, неизвестна.
150
Несмотря на значительное число работ, посвященных цифровым
методам пеленгования многолучевых сигналов в антенных решетках
[1, 2], задачу углового разрешения и точного пеленгования таких
сигналов нельзя считать окончательно решенной. В настоящем докладе
приводится
алгоритм
пеленгования
сильно
коррелированных
многолучевых сигналов [3], основанный на спектральном разложении
корреляционной матрицы по собственным значениям и векторам.
Представлены результаты исследования зависимости точности
пеленгования и разрешения многолучевых сигналов при помощи
разработанного алгоритма от размеров АР, отношения мощности
сигналов к мощности шума на входе излучателей, временного интервала
наблюдения сигнала (числа временных выборок), а также от углового
расстояния между направлениями прихода сигналов и соотношения их
амплитуд. Результаты имитационного моделирования оформлены в виде
графиков и таблиц.
Список литературы:
Марпл-мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения /
пер. с англ. М.: Мир. 1990.
Дрогалин В.В. и др. Алгоритмы оценивания угловых координат
источников излучений, основанные на методах спектрального анализа //
Успехи современной радиоэлектроники. 1998. № 2. С. 3–17.
Пономарев Л.И., Васин А.А. Способ пеленгования произвольно
коррелированных сигналов с использованием цифровых антенных
решеток // Антенны. 2013. № 9 (196). С. 31–45.
Широкополосный излучатель для бортовой совмещённой
антенной решётки
Зыков Л.С., Кондратьева С.Г., Овчинникова Е.В., Шмачилин П.А.
Научный руководитель – Воскресенский Д.И.
МАИ (НИУ), каф. 406
В настоящее время набирают популярность совмещённые бортовые
антенные системы, а также возникает необходимость в расширении
функциональных возможностей бортовых систем связи. Антенные
решетки при этом могут одновременно работать в нескольких
частотных диапазонах или широкой полосе частот. К основным
требованиям, предъявляемым к бортовым антенным решёткам,
добавляется необходимость работы в широком секторе углов, массогабаритные требования и т.п.
В литературе приводятся различными антенные решетки с тремя
основными способами обеспечения многодиапазонности: совмещённые
антенные решётки, широкополосные/сверхширокополосные антенные
решётки и перестраиваемые антенные решётки. Несмотря на большие
151
массо-габаритные характеристики первого способа, он до сих пор
остаётся
довольно
популярным
способом
обеспечения
многодиапазонной работы за счёт своей низкой стоимости и, при
определённых условиях, простоты реализации.
Широкополосные и многодиапазонные антенные решетки строятся на
основе широкополосной распределительной системы и антенного
полотна. К излучателям таких решеток предъявляются требования по
согласованию в полосе частот. Частотные характеристики согласования
целесообразно рассчитывать при взаимодействии излучателей в
решетке. В докладе рассмотрены различные варианты излучателей, их
характеристики направленности и частотные характеристики. Для
конструкции, имеющей минимальные массогабаритные характеристики,
выполнена параметрическая оптимизация конструкции. В результате
оптимизации определена высота излучателя и размер его раскрыва, а
также выбраны высоты компенсирующей нагрузки и угол раскрыва. В
приведенной
электродинамической
модели
возбуждение
осуществляется коаксиальным портом.
Таким образом, определены схемы построения бортовых
совмещённых антенных решеток с широкоугольным сканированием.
Разработаны электродинамические модели различных вариантов
построения антенного полотна. Рассмотрены различные варианты
систем, обеспечивающих многодиапазонную работу. Определены
параметры антенного полотна и характеристики распределительной
системы.
Методика автоматизированного проектирования электронных
узлов управления высокоточными электроприводами
Зыонг Дык Ха
Научный руководитель – Чайка Ю.В.
МАИ (НИУ), каф. 404
Известны ряд подходов к разработке устройств управления
электроприводом высокой точности и с высокими динамическими
характеристиками: классический синтез и корректировка передаточных
характеристик звеньев контура управления методами ТАУ, инженерные
методики построения устройств управления, например, ПИДрегуляторов методом Зиглера-Никольса, методом CHR и др. Во всех
методах необходимо принимать во внимание передаточные
характеристики всех звеньев привода: двигателя, датчиков обратной
связи, всех звеньев передаточных механизмов, узлов управления,
которые могут быть получены либо экспериментально, либо
теоретическим расчетом, либо в результате моделирования.
152
В работе рассматривается методика построения вариантов
электронных устройств управления электроприводами и выбора среди
них оптимального.
В качестве исходных вариантов структурных схем электропривода
берутся типовые схемы управляющих устройств, соединенные с
электромеханическими моделями электродвигателя, передаточного
механизма, нагрузки, датчиков. Использование моделей звеньев привода
в форме электромеханических имитационных моделей делает
возможным:
− использовать в качестве средства моделирования всех звеньев
известные программные продукты моделирования электронных
устройств, например OrCAD-PSpice;
− автоматизировать получение передаточных характеристик всех
звеньев следящей системы как во временной, так и в частотной
области, используя встроенные возможности PSpice;
− автоматизировать
получение
набора
функциональных
характеристик привода в целом и всех промежуточных звеньев за счет
возможности объединения однородных по виду моделей звеньев в
единые модели электропривода и использования единого средства
моделирования;
− использовать подсистему параметрической оптимизации пакета
программ PSpice для автоматизации улучшения характеристик
звеньев, синтезированных известными формальными методами, с
целью получения более высоких точностных характеристик привода,
быстродействия привода, энергоэффективности;
− выполнять непосредственное моделирование приводов и
электронных устройств, содержащих нелинейные и параметрические
звенья, а, следовательно, устройств управления с изменяемыми в
процессе работы параметрами, а также осуществлять их
параметрическую оптимизацию;
− использовать для построения моделей как электронных
устройств управления, так и других звеньев привода богатый набор
библиотек электронных компонентов, имеющихся в стандартном
комплекте OrCAD.
Влияние конструкции печатных плат авионики на их надежность
Игнатенко А.В., Исаев В.В.
Научный руководитель – к.т.н., доцент Можаров В.А.
МАИ (НИУ), каф. 307
Проблема надежности печатной электроники на сегодняшний день
является крайне актуальной в системах авионики. Высокая надежность
используемых в этих системах печатных плат (ПП) означает не только
153
способность устройств сохранять функционирование в экстремальных
рабочих условиях, но и отсутствие возникновения недопустимых
изменений качества этих устройств в процессе эксплуатации и/или
ремонта.
Надежность ПП определяется влиянием трех факторов: качеством
меди, качеством базового материала, конструкцией ПП. Первоначально
качество меди являлось фактором, оказывающим наибольшее влияние
на надежность ПП, на втором месте располагалось качество материала.
Однако, с развитием технологий, качество меди и материала
улучшаются и теперь влияние конструкции ПП на надежность выходит
на первый план.
Влияние конструкции на надежность можно определить по
косвенному признаку – сопротивлению изоляции, которое показывает
стойкость ПП к термоциклическим воздействиям. Надежной
конструкция устройства считается, если тестируемый образец способен
пройти несколько процессов термоциклирования без изменения
сопротивления изоляции более чем на 10%.
В работе рассматривается влияние следующих параметров
конструкции на стойкость к термоциклированию:
− Топология проводников;
− Присутствие нефункциональных контактных площадок на
внутренних слоях;
− Размер переходных отверстий;
− Финишное покрытие ПП;
− Использование последовательных и расположенных в
шахматном порядке микроотверстий.
В ходе научной работы была разработана методика обнаружения
отказов после проведения термоциклических испытаний, рассмотрено
влияние различных особенностей конструкции ПП на ее общую
надежность и определены типы отказов, которые могут возникнуть при
использовании тех или иных конструкционных решений.
Лабораторный образец системы питания и управления (СПУ)
с высокочастотным генератором (ВЧГ) высокочастотного ионного
двигателя (ВЧИД)
Игроков Л.А.
Научный руководитель – Гришин Р.А.
УНПЦ ФРЭЛА МАИ
Перспективным направлением развития космических аппаратов
является применение ионных двигателей (ИД). ИД в качестве топлива
используют ионизированные газы, такие как ксенон, которые намного
легче топлива, применяемого для работы химических двигателей, что
154
приводит к малому расходу топлива и его низкой массе. Так как Россия
была
и
остается
космической
державой,
разработка
конкурентоспособного ИД является актуальной задачей для нашей
страны. Разработка блока системы питания и управления с ВЧГ
выполняется в рамках НИОКР, проводимой учебным научнопроизводственным центром (УНПЦ) ФРЭЛА по заказу НИИПМЭ МАИ.
В ионном двигателе энергия электромагнитного поля преобразуется в
кинетическую энергию движения ионов, возникающих в результате
ионизации газа и являющихся в данном случае рабочим телом. Блок
СПУ с ВЧГ предназначен для: реализации циклограммы включения ИД;
управления работой ИД с целью поддержания максимального КПД;
формирования необходимых потенциалов (±300В; 2кВ и др.);
формирования ВЧ-напряжения для ионизации газа (до 280В, 13001600кГц). Наиболее сложным с точки зрения проектирования элементом
блока являлся ВЧГ, так как не было точно известно: как изменятся
параметры нагрузки ВЧГ при прогреве и при возникновении плазмы;
какие условия необходимы для возникновения плазмы; какой режим
работы резонансного контура позволит получить максимальный КПД.
Кроме того, частота работы ВЧГ находится на стыке диапазонов работы
преобразовательной техники и ВЧ-техники, что затрудняло выбор
элементной базы.
Для решения поставленной задачи были приняты ряд мер: для
обеспечения возможности работы как в режиме последовательного, так и
в режиме параллельного резонанса с нагрузкой, питание ВЧГ
осуществляется от повышающе-понижающего ИП; обеспечена
возможность изменения угла отсечки ВЧГ. Кроме того, был проведен
анализ существующих силовых транзисторов и микросхем драйверов с
целью выбора элементов с наименьшими потерями, удовлетворяющих
требованиям по быстродействию.
В результате был разработан и изготовлен лабораторный образец (ЛО)
блока СПУ с ВЧГ, обеспечивающий возможность работы в различных
режимах. С использованием ЛО блока проведены исследования, которые
позволили: уточнить характеристики нагрузки ВЧГ; определить
основной рабочий режим блока, удовлетворяющий требованиям ТЗ;
оптимизировать схему блока.
155
Совместное обнаружение и идентификация
взаимно-ортогональных сигналов
Ильчук П.А.
Научный руководитель – Татарский Б.Г.
МАИ (НИУ), каф. 401
В докладе рассматриваются вопросы совместного обнаружения и
идентификации взаимно-ортогональных сигналов, отраженных от цели,
на фоне белого гауссовского шума при одновременном зондировании ее
разнесенными приемо-передающими позициями.
Приведены алгоритмы совместного обнаружения и идентификации
взаимно-ортогональных сигналов и представлена структурная схема
устройства, обеспечивающего реализацию данных алгоритмов.
Показано, что эффективность совместного обнаружения и
идентификации взаимно-ортогональных сигналов зависит от степени
корреляции используемых сигналов и в пределе вырождается в
совокупность отдельных обнаружителей, настроенных на отдельный
сигнал из используемого ансамбля взаимно-ортогональных сигналов.
Приведены характеристики обнаружения устройства совместного
обнаружения и идентификации, позволяющие оценить эффективность
работы системы обработки при приеме данного типа сигналов. .
При оценке эффективности алгоритмов в качестве множества
взаимно-ортогональных
сигналов
использовались
сигналы,
комплексные огибающие которых описывались с помощью функций
Уолша.
Универсальный регистратор информации
Кабышев А.Д., Салахиев Р.Ф.
Научный руководитель – Бурунов Ю.М.
ОАО «ЦКБА»
Существующие в настоящее время системы бортовых измерений (в
дальнейшем СБИ) – это громоздкие отдельные блоки, чтение данных с
которых производится с большой затратой времени. Наш подход к
решению
данной
проблемы
заключается
в
реализации
высокоскоростных регистраторов, находящихся в составе блока
управляющего устройства комплекса обороны (УУБКО). Это поможет
сократить время обработки и съема данных.
При разработке СБИ учитывался опыт и различные разработки
данного плана. Устройство в составе блока УУБКО должно
соответствовать определенным требованиям в реализации технологии, в
частности:
156
− универсальность – СБИ в своем роде уникальна благодаря
использованию новейших технологий и способности запоминать,
обрабатывать
большие
разнородные
потоки
информации,
необходимые для проведения летных испытаний летательных
аппаратов и бортового оборудования;
− реконфигурация – возможность конфигурации оборудования
как аппаратной части, так и программной для более грамотного
использования технологии;
− синхронность - привязка всех измеряемых и запоминаемых
параметров к единой временной шкале, что обеспечивает более
упрощенную работу с устройством;
− изолированность – нахождение в отдельном поле от
выполнения основных алгоритмов УУБКО и выполнение записи в
определенное время, что снизит риски;
− адекватная реализация систем объективного контроля.
Также на данном этапе реализации технологии существует
возможность увеличить защиту данных путем введения алгоритмов
криптографии и стеганографии.
Устройство входит в комплект УУБКО, который включает в себя
несколько различных ячеек. Связь между ячейками осуществляется
через каналы Ethernet, SpaceWire, мультиплексорный канал,
двуполярный последовательный код, предназначенные для сохранения
информации на регистраторе. Отдельно для регистратора была написана
файловая система, соответствующая файловым системам (FAT32, NTFS
и др.).
В дальнейшем предложенное устройство будет модернизироваться в
целях конкурентоспособности на современном рынке.
Исследование влияния ошибок символьной синхронизации на
точность методов определения текущего отношения сигнал/шум по
циклическому префиксу в OFDM системах
Казачков В.О.
Научный руководитель – Важенин Н.А.
МАИ (НИУ), каф. 408
Определение текущего отношения сигнал/шум в полосе сигнала
(Signal to noise ratio (SNR)) - важнейшая задача, позволяющая
произвести оценку качества связи. SNR является ключевым параметром,
используемым для принятия решения в случае применения адаптивной
модуляции и кодирования, адаптивного изменения мощности, SNR так
же зачастую применяется в задачах идентификации видов модуляции
для определения порогового значения и т.д.
157
Условно методы определения SNR в системах с ортогональным
частотным мультиплексированием (Orthogonal Frequency Division
Multiplexing (OFDM)) можно разделить на два класса: базирующиеся на
пилотных последовательностях и на циклическом префиксе. Первые
требуют знаний о пилотных последовательностях и относятся к т.н. dataaided методам. Вторые же не требует знания самого циклического
префикса на приемной стороне и относится к т.н. non-data-aided
методам. Циклический префикс применяется в OFDM системах для
борьбы с межсимвольными искажениями и представляет защитный
интервал, формируемый путем дублирования фрагмента полезного
сигнала с конца OFDM символа в его начало.
Благодаря применению non-data-aided методов возможен отказ от
использования пилотных последовательностей, применяемых в т.ч. для
оценки SNR, что позволит более эффективно использовать выделенную
полосу частот. К достоинству таких методов так же можно отнести
довольно высокую точность. В качестве критерия, характеризующего
точность, обычно применяется нормированная среднеквадратическая
ошибка (Normalised Mean Square Error (NMSE)) оценки SNR. В
настоящее время предложены методы, позволяющие достигать значения
NMSE 10-5 при SNR порядка -5 дБ. Однако, такие методы имеют и
недостатки, к которым можно отнести, например, требование идеальной
работы системы символьной синхронизации. Стоит отметить, при этом
в литературе отсутствуют сведения о влиянии ошибок символьной
синхронизации на точность применяемых методов.
В данной работе выше отмеченный пробел был восполнен.
Использовалась модель генератора LTE (Long Term Evolution) сигнала в
среде Matlab/Simulink. По результатам имитационного моделирования
были получены зависимости NMSE от реального значения SNR для
конфигурации LTE сигнала 1.4, 3, 5, 10, 15 и 20 МГц для случаев
нормального и расширенного префикса при ошибках работы системы
символьной синхронизации.
Сравнительный анализ технологий позиционирования
Килимниченко А.А.
Научный руководитель – Громаков Ю.А.
МАИ (НИУ), каф. 408
Определять местоположение и идентифицировать интересующие
объекты можно разными методами. Применение систем идентификации
и позиционирования материальных объектов – людей, транспортных
средств, грузов и других предметов – актуальное направление
оптимизации технологических и бизнес процессов. В зависимости от
поставленных задач целесообразно использование тех или иных
158
технологий: спутниковые системы навигации, местоопределение в
сотовых и wi-fi сетях, технологии инфракрасного и ультразвукового
позиционирования, радиочастотные метки (RFID).
Общий недостаток глобальных систем навигации (ГЛОНАСС/GPS) –
зависимость от условий использования. Практически невозможно
обеспечить позиционирование объектов внутри зданий, в подвалах или
тоннелях, уровень сигнала значительно снижается под покровом листвы
деревьев и даже при большой облачности.
Позиционирование в сотовых сетях осуществляется с точностью не
лучше 50-100 метров при использовании методов Angle of arrival (AOA),
Time of arrival (TOA), Time difference of arrival (TDOA). В WiFi сети
достигается точность определения позиционирования в 10-15 метров,
используя измерение уровня радиосигнала, время его распространения
от абонента до точки доступа, направление на источник сигнала.
Мобильная метка в системе инфракрасного позиционирования
излучает инфракрасные импульсы, которые принимаются приемниками
системы, имеющими фиксированные координаты. Местонахождение
метки рассчитывается по Time-of-flight (ToF). Недостаток метода –
чувствительность к помехам от солнечного света. Точность
позиционирования этим методом 10-30 сантиметров. В системах
ультразвукового позиционирования используются измерения Time-offlight (ToF) до четырех приемников. Основной недостаток –
чувствительность к потерям сигнала при наличии даже «легких»
препятствий, к ложным эхо-сигналам и к помехам от источников
ультразвука. Точность позиционирования достигает 3-х сантиметров.
В системах позиционирования с использованием RFID меток
расстояние до приемников с фиксированными координатами
определяются по углу направления на метку Angle of arrival (AoA), по
времени прихода сигнала Time of arrival (ToA) или по времени
распространения сигнала от метки до приемника Time-of-flight
(ToF). Характеристики активных радиочастотных меток, включая
точность позиционирования и стоимость, сильно различаются, в
зависимости от конкретного производителя.
В рамках данной работы проведен сравнительный анализ технологий
позиционирования
по
следующим
критериям:
точность
позиционирования, периодичность опроса, помехоустойчивость,
энергопотребление,
простота
развертывания
и
эксплуатации,
электромагнитная совместимость и необходимость получения
частотного разрешения, стоимость решений.
159
Мажоритарное декодирование кодов с малой плотностью
проверок на четность
Кирьянов И.А.
Научный руководитель – Важенин Н.А.
МАИ (НИУ), каф. 408
Коды с малой плотностью проверок на четность используют в
системах радиосвязи для коррекции ошибок. Эти коды обладают
наилучшей исправляющей способностью на сегодняшний день.
Существует низкоплотностный код, обеспечивающий рекордные 0.0045
дБ от границы Шеннона. К плюсам низкоплотностных кодов относят
эффективность, высокую скорость декодирования, компактное хранение
низкоплотностной матрицы проверки на четность и отсутствие
патентной защиты.
Базовым алгоритмом декодирования низкоплотностных кодов
является алгоритм «Belief propagation». Алгоритм слишком сложен для
реализации вследствие необходимости использования гиперболических
функций тангенса и арктангенса для расчета поправок. На практике
применяют субоптимальные алгоритмы декодирования, являющиеся
упрощением стандартного алгоритма. В числе таких алгоритмов можно
назвать «Min - sum» и «UMP BP».
Алгоритм «Min - sum» рассчитывает поправки к «мягким» решениям
демодулятора по упрощенной схеме без использования сложных
гиперболических функций. При этом знак поправки формируется с
помощью использования операций умножения и сравнения с нулем.
Платой за это упрощение является энергетический проигрыш
декодирования ~0.7 дБ по уровню 10-5.
Мажоритарный алгоритм «UMP BP» как и алгоритм «Min - sum»
рассчитывает поправки к «мягким» решениям демодулятора по
упрощенной схеме. Однако знак поправки формируется иначе, с
помощью операций сложения по модулю 2. Эффективности алгоритмов
«Min - sum» и «UMP BP» идентичны.
Многопороговое
декодирование
является
модификацией
декодирования по алгоритму «UMP BP». Суть модификации
заключается в изменение порога инвертирования символов от итерации
к итерации. В алгоритме «UMP BP» порог инвертирования инвариантен
и равен 0, что негативно сказывается на процессе декодирования на
начальных итерациях. Символы с ошибками распространяют свое
негативное влияние по графу Таннера, внося ошибки в правильно
принятые символы. Варьирование порога на начальных итерациях
позволяет нивелировать это негативное влияние.
В работе предложен способ изменения порога инвертирования для
декодирования по многопороговому алгоритму. Проведена оценка
160
сложности упомянутых выше алгоритмов декодирования. Получены и
анализируются статистические характеристики функционирования
декодера.
Антенная решетка спутниковой связи
с широкоугольным сканированием
Кондратьева С.Г.
Научный руководитель – Воскресенский Д.И.
МАИ (НИУ), каф. 406
В настоящее время возникает необходимость в расширении
функциональных возможностей систем спутниковой связи с
подвижными объектами. При этом антенны, устанавливаемые на
подвижном объекте, должны обеспечивать устойчивый прием сигнала
при
изменении
ракурса
объекта.
Основным
требованием,
предъявляемым к таким системам, является обеспечение высокого
энергетического потенциала в секторе сканирования.
В литературе приводятся антенные решетки с электрическим
сканированием
в
угломестной
плоскости
и
механическим
сканированием в азимутальной плоскости. Однако не все варианты
позволяют отслеживать направление на спутник при изменении ракурса
подвижного объекта.
Антенные решетки (АР) для мобильных систем спутниковой связи
обычно, изготавливаются по печатной технологии и обладают
хорошими массогабаритными характеристиками. Однако печатные
антенные решетки имеют большие потери в распределительной системе.
Поэтому перспективным вариантом построения является использование
волноводных элементов и радиального волновода в качестве
распределительной системы. Излучающий элемент такой решетки
образуется волноводом прямоугольного или круглого поперечного
сечения и возбуждающим плоским или радиальным волноводом.
Высота ступеньки излучателя и его диаметр выбираются исходя из
согласования волновода со свободным пространством. В приведенной
электродинамической
модели
возбуждение
осуществляется
волноводным портом.
При моделировании антенного полотна необходимо определить
оптимальную схему размещения элементов. Здесь возможны три
варианта: размещение элементов в узлах прямоугольной сетки,
гексагональной сетки и по концентрическим окружностям. По
количеству элементов, а также для сохранения характеристик
направленности при сканировании в горизонтальной плоскости
наиболее подходящим вариантом является размещение элементов по
концентрическим окружностям.
161
Таким образом, определены схемы построения антенных решеток
спутниковой связи с широкоугольным сканированием. Разработаны
электродинамические модели различных вариантов построения
антенного полотна. Рассмотрены различные типы замедляющих систем,
обеспечивающих формирование луча. Определены параметры
антенного полотна и характеристики распределительной системы.
Новый учебный инфракрасный прибор из старой техники
Коровянский Е.Д.
Научный руководитель – Коровянская А.Д.
МАИ (НИУ), каф. 801
В школьном кабинете физики есть приборы для расширения
возможностей зрения человека. Московский государственный
строительный университет подарил школе ночной танковый прицел
пассивно-активного типа ТПН-3. Прибор долго лежал в ящике. Прибор
тяжелый, 24 кг. В школьном кружке была поставлена задача испытать
прибор. В ящике вместе с прибором была инструкция. В ней рассказано
о подключении прибора. Для этого нужен аккумулятор с напряжением
24 вольта. Обычный автомобильный аккумулятор имеет напряжение 12
вольт. Решили подключить прибор к школьному источнику тока.
Источник может выдавать несколько напряжений. Установили нужное
напряжение. По инструкции прибор нельзя включать на свету. Вечером
в школе выключили свет и включили прибор. Прибор заработал сразу.
Наблюдали за людьми в тёмном коридоре. На приборе есть рычаги
управления для получения хорошей картинки. Есть прицельная шкала.
Первая задача была решена, прибор работает. Следующая задача –
сфотографировать картинку в темноте. Фотоаппарат без вспышки с этим
не справится. Вспышку включать нельзя. Сначала применяли
зеркальный
фотоаппарат.
Картинки
получались
маленькими.
Попробовали поднести к окуляру фотоаппарат на телефоне. Картинки
стали большими и чёткими. Это необычные фотографии людей. На этих
фотографиях на чёрном цвете люди зелёные или белые. Видны контуры
людей. Контуры чёткие. Сразу видно, что это человек. Фотографии
доказывают, что темнота не будет препятствием для зрения человека,
если смотреть через прибор ночного видения. Работа имеет важное
значение для ночного транспорта. Со временем автомобили можно
сделать без фар, водители будут смотреть через такие приборы и видеть
всё вокруг. Такой прибор нужен в космосе, когда наступает полная
темнота. Для кораблей такой прибор нужен в ночных плаваниях. Другое
применение этому прибору – осмотр водопроводных труб. Как
определить, холодная или горячая вода течёт в трубе? Открыта или
закрыта задвижка? В каком направлении течёт вода? Первые опыты уже
162
выполнены. Важное применение прибору – уроки физики, потому что
можно видеть практическое применение инфракрасных лучей. Это
новый полезный учебный прибор из устаревшей военной техники.
Усовершенствованный алгоритм устранения фазовой
неоднозначности при определении пространственной ориентации
объекта в среде ГНСС
Зимин А.С., Криницкий Г.В., Солдатенко В.В.
ОАО «НИИ ТП»
Основной трудностью создания практической радионавигационной
аппаратуры, работающей по сигналам космических аппаратов
глобальных радионавигационных спутниковых систем и обладающей
функцией определения пространственной ориентации объекта, является
разрешение фазовой неоднозначности при измерении разности фаз на
разнесённые в пространстве антенны. Неоднозначность измерения
разности фаз обусловлена тем, что с целью повышения точности
определения
пространственной
ориентации
используют
интерферометры с расстоянием между антеннами больше нескольких
длин волн.
Рассмотрена схема определения параметров пространственной
ориентации объекта в среде глобальных радионавигационных систем с
помощью трехантенного пеленгатора, использующего моноимпульсный
метод
фазовых
измерений.
Показано,
что
определение
пространственной ориентации возможно при минимальном созвездии
космических аппаратов равном трем.
Для схемы пеленгации двух космических аппаратов найдены
аналитические выражения связи параметров взаимной угловой
ориентации. Предложен способ устранения неоднозначности фазовых
измерений углов пеленга с использованием процедуры перебора
параметров неоднозначности и выбор оптимальных параметров на
основе критерия максимального правдоподобия с использованием
найденных уравнений связи и результатов фазовых измерений.
Обнаружение низколетящих малоконтрастных гиперзвуковых
объектов посредством воздушных РЛС
Лобжанидзе Д.Т.
Научный руководитель – Сазонов В.В.
ОАО «Радиотехнический институт им. академика А.Л. Минца»
Судя по публикациям в открытой печати, в настоящее время в США
активно ведутся исследования, связанные с созданием гиперзвуковых
управляемых ракет (УР) воздушного и морского базирования,
предназначенных для поражения мобильных наземных целей. Основное
163
преимущество таких УР – их высокая скорость, обеспечивающая малое
подлетное время, и трудность обнаружения существующими средствами
противовоздушной обороны. По-видимому, наиболее перспективными
средствами для обнаружения таких ракет являются радиолокаторы с
синтезированием апертуры космического базирования. Но и для них
указанная задача является весьма сложной, т.к. такие ракеты могут
двигаться на предельно малой высоте с высокой скоростью, что
затруднит их обнаружение на фоне земной поверхности.
Имеются
возможности
выработки
вариантов
построения
радиолокационных систем воздушного и космического базирования,
позволяющие оптимальным образом обнаруживать управляемые
ракеты, перемещающиеся с гиперзвуковой скоростью как на малых, так
и на больших высотах, оценки отдельных характеристик таких систем
(высота платформы, частота повторения импульсов, длительность
импульса),
исследования
основных
причин,
ухудшающих
радиолокационное
изображение
подвижных
высокоскоростных
объектов. Может быть предложен вариант борьбы с эффектом миграции
дальности.
Дополнительно следует отметить, что кроме своей основной задачи
такая система, построенная на комплексе стационарных или мобильных
спутников, могла бы решать задачу контроля состояния «космического
мусора», образовавшегося в околоземном пространстве в результате
разрушения выведенных из эксплуатации отработавших свой ресурс
космических аппаратов, и выявлять их опасные фрагменты. Также такая
система могла бы решать задачу сбора информации для систем,
занимающихся управлением движения воздушных судов, работа
которых с развитием авиационных перевозок существенно осложнилась.
Разработка интерфейса обмена данными на основе SpaceWire
Малкин А.А.
Научный руководитель – Брехов О.М.
МАИ (НИУ), каф. 304
Телекоммуникационная сеть SpaceWire находит широкое применение
при организации передачи данных на космических аппаратах, в
частности, она используются в следующих проектах: Космический
телескоп имени Джеймса Вебба, Burst Alert Telescope для Swift, Лунный
орбитальный зонд, Космический аппарат для наблюдения и
зондирования лунных кратеров, Geostationary Operational Environmental
Satellite (GOES-R) и Communications, Navigation, and Networking
Reconfigurable Testbed (CoNNeCT).
В рамках данной работы рассмотрены протокол установления и
поддержания соединения и протокол обмена данными. При
164
использовании стандартных процедур восстановления соединения при
сбоях в сети SpaceWire требуются временные затраты, которые для
систем реального времени могут быть критичны. Для реализации этого
подхода используется дополнительный канал обмена данными, по
которому в случае отказа основного канала будет происходить обмен
данными.
На основе протоколов, используемых в сети в SpaceWire, разработан
модуль обмена данными по последовательному интерфейсу, состоящий
из двух каналов обмена данными, один из которых является основным, а
второй работает в горячем резерве. Выбор канала, по которому идет
обмен данными, осуществляется арбитром. Работоспособность
разработанного модуля проверена на отладочных платах DE1 фирмы
Altera.
Проектирование модуля формирования и обработки сигналов для
локатора на базе цифровой активной фазированной
антенной решетки
Муллов К.Д.
Научный руководитель – Риман В.В.
МАИ (НИУ), каф. 416Б
Радиолокационный мониторинг является одним из наиболее
эффективных и перспективных видов дистанционного зондирования
Земли (ДЗЗ). В настоящее время широкое применение в мировой
практике нашли радиолокационные средства ДЗЗ, использующие
радиолокаторы с синтезированной апертурой самолетного и
космического базирования.
Все более широкое применение в таких типах локаторов находят
активные фазированные антенные решетки (АФАР).
Развитие микроэлектроники и в частности использование
программируемых
логических
интегральных
схем
(ПЛИС),
высокоскоростных цифро-аналоговых (ЦАП) и аналого-цифровых
преобразователей (АЦП) позволяет все шире применять цифровую
обработку сигналов (ЦОС) непосредственно в модулях АФАР, а так же
реализовать цифровое формирование луча. Цифровая АФАР
существенно расширяет функционал радиолокатора и позволяет
реализовать множество различных режимов съемки местности.
Широкое внедрение цифровой техники непосредственно в структуру
антенной решетки возможно только благодаря применению
быстродействующей высокоинтегральной элементной базы. Актуальной
становится задача проектирования таких цифровых устройств с
обеспечением их миниатюризации и допустимого энергопотребления
165
Одним из основных блоков разрабатываемого локатора является
модуль формирования и обработки сигналов (МФОС). Устройство
цифровой обработки сигналов (УЦОС) МФОС реализовано на ПЛИС
фирмы Xilinx семейства Virtex-6. УЦОС должно выполнять следующие
функции:
− приема данных с АЦП и их обработку;
− формирования требуемых зондирующих сигналов;
− обеспечения синхронизации работы с другими модулями
АФАР;
− управления антенным модулем и приемо-передающим
устройством;
− контроля и телеметрии;
− обмена с различными периферийными устройствами.
Главной особенностью работы модуля является необходимость
работать с сигналами с высокой частотой дискретизации 720 МГц. Это
вызвано применением в данном локаторе широкополосных сигналов для
повышения разрешающей способности локатора.
В данной работе рассматривается разработка прошивки ПЛИС МФОС
на основании моделей, построенных с помощью сетей Петри. Это
позволило разработать оптимальный вариант реализации модуля с точки
зрения быстродействия и аппаратных затрат. Также в ходе работы была
разработана конструкция модуля.
Разработка моделей и алгоритмов синтеза и анализа проектных
решений датчика давления летательного аппарата
Никонов К.П.
Научный руководитель – к.т.н. Орлов В.П.
МАИ (НИУ), каф. 403
В ИУС, предназначенных для изделий авиационной, ракетной и
космической техники, доля датчиков давления составляет 40 – 60% от
общего числа измерительных приборов. Датчики давления
предназначены для измерения давления, разности давлений, а также
расхода газа, пара или жидкости. Следует выделить класс датчиков
давления для летательного аппарата, обладающих погрешностью
измерения до 0,1%, высокой надежность, широким рабочим диапазоном
температур от -60°С до +85°С, работающих в условиях повышенных
вибраций и ударов. Для данного класса отсутствует полноценная
методика проектирования и недостаточно детализированы модели для
синтеза и анализа проектных решений.
Для выбора проектного решения необходимо решить задачи синтеза и
анализа. В современных САПР задача структурного синтеза
практически не решается. Поэтому необходимо использовать
166
структурно-параметрический синтез и анализ, где структурная схема
заменяется частной моделью функциональных элементов. В
соответствии с блочно-иерархическим методом проектирования, датчик
давления был разбит на уровни. Каждый элемент его структуры
является частным проектным решением.
Были разработаны математические модели для решения задач синтеза
и анализа статических, динамических характеристик, а также
конструкции датчика давления. Модель дифференциально-емкостного
первичного преобразователя, разработанная в Matlab, реализует этап
структурно-параметрического синтеза и анализа статических и
динамических характеристик. Модуль первичного преобразователя
представляет собой оригинальную систему. Полученные выходные
характеристики являются исходными данными для следующего этапа
проектирования. Модель преобразования электрических сигналов в
цифровой код реализует этап структурно-параметрического синтеза
электронной схемы. Модуль АЦП также является оригинальной
системой. Используя модели, был разработан макет датчика давления и
методика
по
отбраковке
первичных
преобразователей
не
соответствующих требуемым характеристикам. Для решения задач
синтеза и анализа конструкции датчика давления была разработана
частная модель для САПР инженерного анализа. Критериями являются
резонансная частота, диапазон рабочих температур, ударное ускорение.
Разработана методика проектирования выбранного класса датчиков
давления. Для подтверждения её адекватности проведены натурные
испытания макета. Датчик давления соответствует требованиям ТЗ,
погрешность моделей и алгоритмов не превышает 5,3%, методика
является адекватной, прогнозируется снижение длительности
проектирования.
Особенности организации алгоритмического и индикационного
обеспечения на борту перспективных авиационных комплексов
Обрезков И.В.
Научный руководитель – Поляков В.Б.
МАИ (НИУ), каф. 703
Осуществление интеллектуальной поддержки обязательное условие
при
создании
авиационных
комплексов
пятого
поколения.
Интеллектуальная поддержка призвана устранить информационную
перегрузку, обеспечить автоматизацию управления авиационным
комплексом, ситуационную осведомлённость экипажа и принятие
оперативных тактических решений в сложной боевой обстановке.
Структура интеллектуальной поддержки основана на трёх категориях
автоматических операций:
167
− Операции исполняемые без информирования человека, с
контролем по внешним изменениям в информационно управляющем
поле.
− Операции исполняемые с оповещением экипажа.
− Рекомендуемые операции, с выполнением после подтверждения
экипажа.
Интеллектуальная
поддержка
реализуется
на
борту
как
систематизация вывода информации и автоматизация управления.
В работе рассматриваются вопросы организации интерфейса
современных авиационных комплексов, управления режимами боевого
применения автоматически:
− Интеграция в интерфейсе информации от различных
источников и минимизация информационного потока
− Унификация алгоритмов действий экипажа при решение задач
различных типов
− Контроль выполнения режимов боевого применения
Длительный процесс создания авиационной техники и подготовки
квалифицированных
кадров
летного
состава
предъявляет
специфические
требования
при
внедрении
интеллектуальной
поддержки. Необходимо учитывать принципы и идеологию применения
эксплуатируемой авиационной техники, а также опыт и выработанные
стереотипы действий лётчиков.
Высокоточное местоопределение в ГНСС в абсолютном режиме
с разрешением целочисленной неоднозначности псевдофазовых
измерений: сетевое и пользовательское решения
Подкорытов А.Н.
Научный руководитель – Поваляев А.А.
МАИ (НИУ), каф. 402
Высокоточное местоопределение (PPP, Precise Point Positioning) в
ГНСС (глобальные навигационные спутниковые системы) в абсолютном
режиме в настоящее время позволяет определять абсолютные
координаты потребителя с точностью до сантиметра и менее.
Достижение такой точности возможно благодаря использованию
высокоточной эфемеридно-временной информации (ЭВИ), тщательной
компенсации в измерениях ряда тонких аппаратурных и геофизических
эффектов, а также обработке точных и неоднозначных псевдофазовых
измерений навигационного приёмника.
Широкое
распространение
получил
метод
высокоточного
местоопределения
Float
PPP,
при
котором
целочисленные
неоднозначности
псевдофазовых
измерений
оцениваются
действительными значениями, вбирая в себя ряд немоделируемых
168
аппаратурных смещений. Основным недостатком данного метода
является длительный период сходимости, т.е. длительное время
получения точного решения.
В течение последних нескольких лет активно развивался метод Integer
PPP, в котором в обработке учитывается целочисленная природа
неоднозначностей псевдофазовых измерений, т.е. осуществляется
процедура разрешения целочисленной неоднозначности псевдофазовых
измерений. Это позволяет существенно сократить период сходимости.
Однако реализация потребителем местоопределения в режиме Integer
PPP (пользовательское решение) требует использования особых
разделённых поправок к показаниям спутниковых часов (модель
разделённых часов, decoupled clock model), которые оцениваются при
обработке измерений сети наземных станций (сетевое решение)
нестандартными методами. В настоящее время такие разделённые
спутниковые поправки в мире вычисляются только в тестовом режиме
небольшим числом разработчиков.
В настоящем докладе приводятся результаты сетевого решения для
GPS по локальной сети наземных станций. Эффективность
местоопределения с использованием вычисленных разделённых
поправок к показаниям часов спутников сравнивается со случаем
использования аналогичных разделённых поправок, вычисленных
Министерством природных ресурсов Канады (NRCan) по глобальной
сети наземных станций и предоставленных автору для тестирования и
проведения вычислительных экспериментов.
Как сетевое, так и пользовательское решения при местоопределении в
режиме Integer PPP связаны с решением системы линейных уравнений с
дефицитом ранга. В докладе рассмотрены теоретические и практические
вопросы устранения этого дефицита ранга с сохранением возможности
использования разрешения целочисленной неоднозначности измерений.
Эффективные технологии проектирования и производства
композитных изделий на основе программного обеспечения
«Fibersim»
Полонская И.Р., Горлов А.В., Камашев В.С.
Научный руководитель – Выморков Н.В.
ОАО “ОНПП “Технология”, г. Обнинск
Одной из наиболее важных стадий жизненного цикла изделий для
производителей
композитных
агрегатов
является
процесс
проектирования и создания формы и содержания будущих изделий, с
учетом
использования
и
моделирования
эффективных,
высокопроизводительных технологий и оборудования, используемых
для их производства. Инструментом, позволяющим обеспечить
169
возможность проектирования изделий из ПКМ с учетом эффективного
их производства, является программный продукт FiberSim, который
предназначен для обеспечения моделирования процесса выкладки
композиционного материала, подготовки разверток слоев выкладки и
данных для машин автоматического раскроя, подготовки данных для
лазерных проекционных систем, подготовки управляющих программ
для комплексов автоматизированной выкладки препрега и волокна.
FiberSim предоставляет широкий спектр инструментов для
создания геометрии и компонентов, позволяющих сократить время
проектирования.
За
счет
уникальной
технологии FiberSim,
симулирующей выкладку материала на поверхность оснастки, которая
заключается в создании волоконной сетки по поверхности оснастки, на
стадии проектирования были определены проблемы, которые могут
возникнуть в процессе производства. С применением FiberSim были
созданы “оптимизированные” развертки как для одного слоя, так и для
всего пакета с учетом индивидуальных особенностей раскроечных
машин, различных настроек (с выводом или без вывода текста, точки
приложения, направления выкладки). Автоматизированный раскрой
препрега проводится на промышленном плоттере Zund М-1600. FiberSim
также создает данные в виде точек, необходимых для систем лазерного
проецирования для каждого слоя и для всего пакета в целом, в
зависимости от особенностей программного обеспечения лазерного
проектора, учитывая индивидуальные особенности и различные
настройки. Разработанные на основе программного обеспечения
технологии изготовления деталей с помощью автоматизированного
раскроя препрегов и лазерного проецирования и внедрение этих
технологий в производство позволило:
- сократить время исходного проектирования;
- уменьшить время внесения изменений;
- повысить эффективность использования материала;
- улучшить прочностные характеристики изделий из ПКМ в
среднем на 10%;
- снизить трудоемкость изготовления деталей из ПКМ на 30-40%;
- сократить технологический цикл процесса выкладки деталей из
ПКМ на 40% за счет применения автоматизированных процессов;
-улучшить условия труда и экологию при изготовлении деталей
из ПКМ.
170
Мониторинг параметров электропитания ЛА
Потапенко Д.А.
Научный руководитель – Васильев Ф.В.
МАИ (НИУ), каф. 307
Мониторинг системы электроснабжения ЛА (в частности
рассматривается мониторинг системы электроснабжения БПЛА) имеет
множество аспектов и решает различные задачи в зависимости от
мощности (размеров) системы и ее функционального назначения.
В частности, наличие многофункциональной системы мониторинга и
управления параметрами электроснабжения позволит:
а) Управлять электропотреблением объекта в целом;
б) Фиксировать в реальном времени десятки параметров качества
электроснабжения по каждому измеряемому каналу, в частности,
наличие реактивной составляющей электрической мощности, гармоник
и т.п. Анализ электрических параметров на различных участках объекта
поможет выявить места, где есть необходимость установки
дополнительного
оборудования,
корректирующего
качество
электроснабжения, и позволяющих снизить общее электропотребление
участка объекта, увеличить КПД оборудования и повысить общую
надежность работы систем;
в) Мгновенно регистрировать аварийные ситуации в энергосистеме
объекта,
либо
предупреждать
о
приближении
параметров
электроснабжения на объекте к критическим значениям, что позволит
избежать аварийной ситуации и заранее принять адекватные меры.
Наличие широкого спектра интерфейсов и протоколов связи позволит
производить обмен данными системы мониторинга энергоснабжения
БПЛА
с
другими
программными
(программно-аппаратными)
комплексами объекта. Имеющиеся коммуникационные возможности
системы позволят практически мгновенно информировать нужный круг
специалистов, вне зависимости от их местонахождения, о статусе
работы и обо всех значимых событиях (имеется возможность настройки
перечней событий индивидуально), происходящих в энергетической
системе объекта. Все данные о параметрах БПЛА предлагается
отправлять на центральный пульт управления.
171
Механизм адаптации искусственной нейронной сети на основе
анализа активности её элементов
Простов Ю.С.
Научный руководитель – Тюменцев Ю.В.
МАИ (НИУ), каф. 806
В работе рассматривается подход к задаче анализа независимых
компонент,
которая
применяется
в
различных
областях
аэрокосмической отрасли, например при обработке сигналов бортовыми
системами летательных аппаратов, а также при формировании и
корректировке математических моделей, обеспечивающих работу этих
систем.
При решении данной задачи привлекательным представляется
применение нейросетевого подхода в силу его высокой вычислительной
эффективности, особенно в случаях, когда имеется возможность
использования систем с поддержкой параллельных вычислений.
Однако если в процессе функционирования системы, построенной на
базе нейросетевой модели, изменится множество независимых
компонент, из которых формируются входные данные, то при
использовании стандартных методов обучения модель придётся
полностью переобучать. В ряде случаев, особенно когда система должна
работать в реальном времени в составе комплекса бортового
оборудования летательного аппарата, это неприемлемо, т.к. система
может быть неработоспособной в течение промежутка времени,
недопустимого с точки зрения безопасности эксплуатации аппарата.
Для решения данной проблемы предлагается механизм адаптации
нейронной сети, который позволяет детектировать изменения в составе
множества независимых компонент, анализируя среднюю активность
нейронов, а также дообучать сеть в соответствии с этими изменениями.
В ряде случаев такой механизм позволяет осуществлять корректировку
модели непосредственно в процессе её функционирования.
Работоспособность предлагаемого метода демонстрируется на
примере нелинейной задачи слепого разделения сигналов. Для оценки
значимости предлагаемого механизма адаптации сопоставляются
нейросетевые модели с ним и без него.
Антенная решетка миллиметрового диапазона для бортовой РЛС
Саатчян К.Л.
МАИ (НИУ), каф. 406
Со стремительным развитием беспилотных летательных аппаратов и
легкой авиации в целом, появляется потребность в малогабаритных, и
многофункциональных бортовых антенных системах, которые смогут
172
решать различные задачи военной и гражданской авиации, такие как
тактическая разведка, определение численности и класса боевых
единиц, слежение за множественными целями, определение их
координат и передача данных артиллерии, картографирование рельефа
местности, работа в режиме синтезированной апертуры, изучение
атмосферных явлений на траектории движения летательного аппарата
(ЛА), высотомер и т.д., к таким антенным системам предъявляются
жесткие
требования
не
только
по
электродинамическим
характеристикам, цене, технологичности, но и габаритам, и массе.
К разрабатываемой антенне были предъявлены высокие требования,
такие как, ширина суммарной диаграммы направленности по уровню
0,5PМАКС в диапазоне частот от FН до FВ в горизонтальной плоскости 1,1
град, в вертикальной плоскости 5,9 град; уровень бокового излучения
суммарной ДН в горизонтальной плоскости не более -18 дБ, в
вертикальной – не более -21 дБ, коэффициент усиления не менее 31 дБ.
Для обеспечения приемлемого соотношения массы и габаритов, что
является на борту БЛА одним из решающих факторов, была выбрана
волноводно-щелевая структура антенны, с резонансным возбуждением
щелей. В связи с требованием большого угла сканирования и
сложностью обеспечения электрического отклонения луча в
резонансной решетке, сканирование будет обеспеченно поворотным
механизмом и вращающимися переходами. Было произведено
исследование отечественного и зарубежного рынков, поиск аналогов,
подходящих по параметрам, и принято решение о проектировании
собственной антенной решетки. Выполнен численный расчет,
трехмерное моделирование волноводно-щелевой антенной решетки
миллиметрового диапазона и расчет излучаемого электромагнитного
поля, методом конечных элементов в среде ANSYS HFSS, а так же
изготовлен опытный образец и измерены его параметры.
Таким образом, в данной работе разработаны математические и
электродинамические модели антенной решетки миллиметрового
диапазона. В результате моделирования исследованы такие
характеристики антенной решетки, как диаграмма направленности,
коэффициент усиления, уровень боковых лепестков, коэффициент
полезного действия, масса. Показана возможность получения требуемых
в техническом задании характеристик.
173
Изучение влияния среды распространения сигнала на качество
позиционирования объектов в СРНС при помощи имитатора
навигационного поля
Валайтите А.А., Садовская Е.В.
Научный руководитель – Никитин Д.П.
МАИ (НИУ), каф. 402
В настоящее время круг задач и приложений для приемников,
обрабатывающих сигналы спутниковых радионавигационных систем
(СРНС) крайне широк. В связи с этим пользователем накладываются
различные требования на точность и надежность навигационных
определений, обеспечиваемых аппаратурой потребителя. При
распространении от навигационного космического аппарата (НКА) до
потребителя, навигационный сигнал подвергается негативному
воздействию множества факторов внешней среды: сигнал преодолевает
ионосферный и тропосферный слои атмосферы, которые существенно
влияют на время распространения сигнала, движение НКА по орбите
высотой порядка 20 тыс. км. приводит к возникновению релятивистских
эффектов, также при приеме сигнала в условиях отличных от
«свободного пространства», возможно наличие переотраженных
сигналов (эффект многолучевости) и т.д.Большие ошибки оценки
псевдодальности до НКА в СРНС могут существенно снижать не только
точность навигационного решения, но и надежность решения
критически важных задач, таких, как навигация на воздушных и
морских судах, автоматическое управление техникой, строительство.
Существует множество методик, позволяющих в разной степени
скомпенсировать или оценить влияние тех или иных факторов на оценку
псевдодальности. Однако теоретический анализ наталкивается на
трудности математического решения, и в то же время позволяет дать
лишь приближенную оценку, связанную с использованием различных
допущений в процессе решения, моделирование, как правило, дает
результат, справедливый только в рамках выбранной модели. Самым
актуальным и статистически достоверным является проведение
натурных экспериментов, которые в большей мере охватывают все
особенности
проблемы,
однако
их
проведение
является
затруднительным в связи со сложностью создания эталона, постановкой
самого эксперимента, а так же проблемой выделения изучаемых ошибок
среди ряда остальных.
Однако в настоящее время существует современная аппаратура,
которая позволяет имитировать сигналы СРНС для заданного сценария
динамики потребителя и созвездия НКА. Такая имитационная
аппаратура также позволяет настраивать имитацию тех или иных
ошибок распространения сигнала на пути НКА-потребитель. В данном
174
докладе приведены результаты исследования влияния задержек
навигационного сигнала в тропосфере и в ионосфере, в зависимости от
уровня солнечной активности, многоучёности, проведенные при
помощи имитатора навигационного поля компании Spirent, а также
различных методик, позволяющих компенсировать данные ошибки
позиционирования.
Анализ линий передачи методами инфинитезимального исчисления
Самбурская Н.П.
Научный руководитель – Щеглов А.В.
МАИ (НИУ), каф. 403
В системах контроля и измерительных системах передача измеряемых
сигналов осуществляется по линиям связи, достигающим длины
нескольких десятков метров. В этих условиях помехи, наводимые на
линию передачи, ограничивают точность измерения сигналов. Задача
исследования помехоустойчивости возникает и при изготовлении
печатных плат, когда проводники для быстро изменяющихся сигналов
можно рассматривать как длинные линии. Доклад посвящен
исследованию помехоустойчивости линии передачи при непрерывном
распределении помехи вдоль линии.
Предложен новый метод анализа помехоустойчивости линии связи с
использованием инфинитезимального исчисления Вольтерра [1].
Фрагмент элементарного участка линии представлен в виде
последовательного соединения активного четырехполюсника, заданного
цепочечной матрицей A a-параметров. Такое представление позволило
использовать для анализа теорию мультипликативного интеграла.
Проведено исследование воздействия равномерно распределенной по
всей линии помехи в виде скачка напряжения при различных
параметрах линии и получено выражение для переходного процесса в
линии.
Исследование показало, что согласование линии целесообразно не
только при передаче быстро изменяющихся (импульсных) сигналов, но
также при передаче постоянных или медленно изменяющихся
напряжений, при этом согласование по входу линии позволяет
существенно уменьшить длительность переходного процесса.
Инфинитезимальное исчисление - удобный математический аппарат
для анализа линии, он может быть использован также для анализа
многопроводных линий, в этом случае путем представления
элементарного участка линии как многополюсника произвольной
размерности.
175
Подобный подход можно использовать при исследовании помех в
проводниках печатных плат при быстро изменяющихся сигналах.
1 Гантмахер Ф.Р. Теория матриц.-4-е изд.- М: Наука, 1988 –с.407-410.
Термодинамический процесс нагрева печатных проводников
Сергеев А.В.
Научный руководитель – Васильев Ф.В.
МАИ (НИУ), каф. 307
Для решения задачи диагностирования скрытых дефектов в печатных
платах предполагается пропускать через проводник кратковременные
импульсы электрического тока большой величины. Для применения
этих воздействий и анализа их результатов требуется в том числе и
рассмотрение физического процесса нагрева.
Термодинамический процесс нагрева проводника электрическим
током можно разделить на три этапа. На первом этапе теплота,
выделяемая при пропускании электрического тока, поглощается самим
проводником. На втором этапе помимо нагрева проводника происходит
теплоперенос в материал диэлектрика, из которого изготовлена печатная
плата. На третьем этапе добавляется теплопередача во внешнюю среду.
При рассмотрении термодинамического процесса нагрева проводника
выведено уравнение, связывающее выделяемую и накапливаемую
проводником мощности. В ходе решения этого уравнения с учетом
накладываемых ограничений была выражена зависимость температуры
проводника от тока и времени нагрева и показано отсутствие
зависимости температуры проводника от теплового сопротивления
окружающего проводник материала. Таким образом, можно сделать
вывод о том, что при больших значениях плотности тока за короткий
промежуток времени процесс нагрева протекает настолько быстро, что
теплопроводность окружающей среды оказывает слабое влияние на
процесс и он становится близок к адиабатическому.
Использование данных о процессе позволит определить такие
характеристики проводника, как температура разрушения и
сопротивление. Эти характеристики играют важную роль в определении
критической токовой нагрузки, необходимой и достаточной для
неразрушающего диагностического контроля проводника.
176
Объектно–реляционная система информационной поддержки
многомасштабной схемы расчёта многослойной полупроводниковой
наноструктуры
Сеченых П.А.
Научный руководитель – Абгарян К.К.
МАИ (НИУ), каф. 806
Применение имитационного моделирования для разработки новых
технологий по получению многослойных полупроводниковых
наноструктур (МПНС) с заданными свойствами является весьма
актуальным. В частности, приборы, в основе которых используются
МПНС, широко применяются в авиационных и космических
радиоустройствах.
В работе [1] представлена многомасштабная схема расчёта
многослойной полупроводниковой наноструктуры (МСРПН), составной
частью которой является база данных, предназначенная для хранения
расчётных и экспериментальных данных по химическому составу,
структуре, свойствам (отдельных слоёв и всей МПНС в целом) и
способам получения конкретных МПНС. Планировщик на основе
описаний операций с данными и спецификаций информационных
потоков должен обеспечивать взаимодействие расчётных модулей
МСРПН. При разработке информационной поддержки применялся
принцип последовательного иерархического представления и хранения
данных во взаимосвязи «структура–свойство» на различных уровнях
структурной иерархии. Для конкретной МПНС собираются исходные и
рассчитанные данные по каждому слою отдельно. Затем, полученные
данные объединяются и ставятся в соответствие макросвойствам
МПНС, известным из экспериментов или рассчитанным с помощью
многомасштабной схемы расчёта.
В ходе проведённой работы была построена реляционная модель
хранения данных, а также разработана объектно-реляционная
архитектура планировщика. В приложении, реализующим функции
планировщика, было построено отображение реляционной модели в
объектную и разработан интерфейс пользователя, позволяющий
осуществлять выборку данных согласно заданным критериям, а также
сохранять результат выполнения запроса в текстовый файл для
последующего импорта в цепочку расчётных модулей. Реализация
объектно-реляционного отображения (ORM) базировалась
на
технологии NHibernate. Разработанная система апробирована на
компьютерных моделях многослойных полупроводников, активно
применяемых в аэрокосмической отрасли.
Литература:
177
Абгарян К.К. Применение оптимизационных методов для
моделирования многослойных полупроводниковых наносистем // Труды
Института системного анализа Российской академии наук. Динамика
неоднородных систем. 2010 г. Т.53(3).
Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект №13-08-01335А).
Формирование линий связи в неоднородных
диэлектрических средах
Сокольский А.М.
МАИ (НИУ), каф. 307
Необходимость
увеличения
производительности
бортовых
вычислительных средств летательных аппаратов обуславливает
увеличение частоты передаваемых сигналов. Именно поэтому
важнейшей задачей, возникающей при конструировании устройств
вычислительной техники, является необходимость обеспечения
целостности сигнала за счет более высокой точности расчета
электрофизических параметров печатных узлов. К таким параметрам
относятся волновое сопротивление, время задержки распространения
сигнала, а также возникающие помехи, вызванные отражением сигнала
в быстродействующих цепях, на всех этапах проектирования устройства
вычислительной техники.
Некоторым параметрам, а именно времени задержки распространения
сигнала и помехам отражения уделено достаточное внимание, тогда, как
проблема волнового сопротивления остается не раскрытой до сих пор.
Именно решению проблемы волнового сопротивления будет посвящена
работа.
Для правильного нахождения волнового сопротивления необходимо
учитывать
влияние
характеристик
проводника,
таких
как
геометрические размеры, форма, толщина, материал диэлектрического
слоя, конструкция экранных слоев, технологию и материал
изготовления многослойной печатной платы. Также необходимо
учитывать тот факт, что увеличение плотности трассировки приводит к
уменьшению ширины проводников, а следовательно отношение
наведенной помехи Uп в линии приемнике к сигналу в линии
индуктореUс, что повлечет за собой уменьшение толщины межслойной
изоляции
в
конструкции
многослойной
печатной
платы.
Вышеперечисленное следствие необходимо учитывать, так как оно,
несомненно усложнит технологическое обеспечение стабильности
значений волнового сопротивления.
Также для технологического обеспечения волнового сопротивления
необходимо решить задачу согласования линий связи, то есть нужно на
этапах проектирования учесть все дистабилизирующие факторы,
178
свойственные производству многослойной печатной платы, и
скомпенсировать их. Согласование линий связи дает понятие о том
удовлетворяет ли дисперсия волнового сопротивления заданным
значениям или необходимо принять решение о дополнительном
контроле всех или отдельных параметрах многослойной печатной
платы.
Автоматическое склеивание изображений с использованием
алгоритма параллельной обработки
Солюс Д.М.
Научный руководитель – Орлов В.П.
МАИ (НИУ), каф. 403
Одной из актуальных тем обработки видеоданных является
«склеивание» фотоизображений, полученных из разных ракурсов, с
дефектами, требующих «склеивания». «Склеивание» изображений –
процесс совмещения нескольких изображений с перекрывающимися
областями, в результате которого образуется сегментированная
панорама высокого разрешения. Обычно выполняется при помощи
компьютерного программного обеспечения.
Рассмотренный процесс «склеивания» состоит из четырех этапов. На
первом этапе на изображениях находятся «точки интереса»,
используется комбинированный алгоритм определения контуров и углов
изображения Харриса-Стивенса. На втором этапе находится
корреляционная зависимость между «точками интереса» изображений.
На третьем этапе по парам точек с корреляционной связью определяется
матрица гомографической трансформации, для определения лучшей
модели используется алгоритм RANSAC. На последнем этапе
выполняется бесшовное наложение изображений с использованием
матрицы трансформации.
Для повышения скорости работы всего процесса используемые
алгоритмы были разбиты на шаги так, чтобы каждый шаг мог
независимо произвести от одной до нескольких операций над каждым
пикселем. Так, на первом этапе такими шагами стали нахождение
разностных изображений, размытие, вычисление откликов углов,
определение координат максимумов. На втором этапе - создание и
заполнение окон для каждой точки, вычисление матрицы
коэффициентов корреляции, поиск максимальных значений, выделение
пар точек с корреляционной связью. На последнем независимо
рассчитывается каждый пиксель результирующего изображения.
RANSAC
является
итеративным
алгоритмом.
Он
показал
удовлетворительную производительность, поэтому параллельная
реализация третьего этапа не потребовалась.
179
В качестве практической реализации была разработана программа,
использующая для расчетов технологию вычислений на графическом
процессоре. Сравнения с последовательной реализацией этих же
алгоритмов для вычислений средствами центрального процессора
показали более чем десятикратный прирост скорости работы.
Таким образом, использование распараллеливания вычислений
поможет значительно снизить время на создание объединенного
панорамного изображения из полученных с ЛА фотоснимков.
Анализ тепловых режимов встраиваемых бортовых РЭС
беспилотных летательных аппаратов
Старенченко А.В.
Научный руководитель − Ушкар М.Н.
Корпорация «Фазотрон-НИИР»
Задачи тепловых режимов решаются в САПР инженерного анализа,
например, таких как: ELCUT, ANSIS, SolidWorks.
Однако указанные САПР не в полной мере учитывают особенности
конструкции РЭС, в том числе наличие системы подготовки воздуха.
На борту БПЛА нет ни системы внутреннего кондиционирования, ни
дополнительных мощностей для установки вентиляторов. Исходя из
этого обеспечение требуемого расхода воздуха возможно только за счет
использования естественного воздухозабора.
Обеспечение оптимального теплового режима работы БРЛС может
быть достигнуто путем эффективного распределения воздушных
потоков между зазорами составных частей станции. В этой связи
большое значение приобретает анализ распределения воздушных
потоков между составными частями станции.
Для достижения поставленной цели в работе были решены
следующие задачи:
− адаптация модели к задаче анализа теплового режима;
− определение внешних параметров системы охлаждения, в том
числе расхода воздуха, при заданной геометрии воздухозаборника и
скорости БПЛА;
− определение конфигурации и площади вентиляционных
отверстий;
− определение оптимальных зазоров между модулями РЛС.
Все
перечисленные
задачи
решались
в
САПР
SolidWorksFlowSimulation.
В работе предложен алгоритм, адаптации конструкции к анализу
теплового режима. Результатом работы алгоритма, является снижение
количества конечных элементов на 40 %. Что приводит к снижению
машинного времени в 3,3 раза.
180
Анализ результатов теплового моделирования показал, что в составе
станции присутствуют модули, температура которых превышает
допустимые значения.
Следующие задачи были решены методом "прозрачных мембран"
(под прозрачной мембраной понимается элемент конструкции, не
влияющий на результат инженерного расчета, но позволяющий
определить необходимые параметры в зазоре). В результате были
определены такие параметры как: расход воздуха, давление в зазоре,
теплоотдача стенок модулей.
Результатом решения вышеперечисленных задач, стало снижение
температуры корпусов основных модулей БРЛС на 4-5 град.
Проблемы внедрения автоматизированных систем планирования и
управления основным производством
Степаненко В.А.
Научный руководитель — Падалко С.Н.
МАИ (НИУ), каф. 609
В процессе работы над проектированием и внедрением подсистемы
планирования и управления основным производством в рамках общего
проекта построения автоматизированной системы управления для
нового машиностроительного завода, были сделаны следующие
наблюдения.
У всех участников проекта есть понимание того, что современное
промышленное предприятие не может обойтись без соответствующей
интегрированной
автоматизированной
системы
управления
предприятием (АСУП). Она необходима так же, как современное
производственное оборудование, интеллектуальное складское хозяйство
и т. д.
Однако даже на новом, только строящемся заводе, возникают
следующие проблемы при построении бизнес-процессов планирования
и управления основным производством:
− имеющиеся на рынке программные платформы управления
ресурсами (ERP) воплощают в себе лучшие мировые практики
организации бизнес-процессов. Это воспринимается как ограничение
программного продукта и выливается в требования написания
программных доработок, а не в пересмотр подхода к построению
собственных бизнес-процессов;
− разрабатываемые в соседних подсистемах технологические
процессы, не учитывающие требования четкой сегментации
производства, не позволяют получить прозрачную картину хода
производства;
181
− неготовность оперативно заносить в систему актуальную
информацию о ходе производства;
− существуют попытки возложить на подсистему планирования
функцию оптимизатора при отсутствии достоверных данных, а также
функции экспертных систем;
− и другие.
В целом, изложенные проблемы не являются принципиально
неразрешимыми и носят скорее организационный характер.
Выполнение запросов при квазиоптимальном порядке
распределения элементарных запросов
Тан Хлаинг Мьинт
Научный руководитель – Брехов О.М.
МАИ (НИУ), каф. 304
Критерий распределения элементарных запросов по процессорам
естественно определить как получение минимального времени
обработки запросов, когда все процессоры завершили бы свою работу
одновременно, при этом, конечно, необходимо сохранить порядок
обработки элементарных запросов на каждом из процессоров в
соответствии с теоремой.
Можно воспользоваться естественным распределением элементарных
запросов по процессорам в соответствии с правилом, показанным в
таблице 1, где в i-ой строке таблицы указаны номера элементарных
запросов выполняемых i-м процессором в порядке слева направо, при
этом мы используем (для простоты изложения) в качестве значения
числа элементарных запросов k целое четное число. Число процессоров
r отвечает условию [k/r]r = k. В этом случае i –ый (i =1,...,r) процессор
получает элементарные запросы с номерами i, r +i, 2r + i, 3r +i, 4r + i, 5r
+i, 6r + i, …
В работе [3] предложен квазиоптимальный метод оптимизации, когда
распределение элементарных запросов по процессорам осуществляется
в соответствии с правилом, показанным в таблице. В этом случае i –ый
(i =1,...,r) процессор получает элементарные запросы с номерами i, 2r +1
- i, 2r + i, 4r +1 - i, 4r + i, 6r +1 - i, 6r + i, …
В
данной
статье
дается
обоснование
эффективности
квазиоптимального метода распределения элементарных запросов в
многопроцессорной базе данных.
Определены соотношения времени выполнения запроса в
многопроцессорной БД для естественного и квазиоптимального порядка
их распределения.
Определены минимальная и максимальная границы времени
выполнения групп элементарных запросов в отдельных процессорах для
182
естественного
и
квазиоптимального
порядка
распределения
элементарных запросов.
На основе абсолютного и относительного уменьшения границ
времени выполнения запросов при использовании квазиоптимального
распределения
вместо
естественного
распределения
доказана
эффективность квазиоптимального распределения.
Приведен ряд численных результатов для времени выполнения
запроса, состоящего из конъюнкции элементарных запросов, при
квазиоптимальном порядке их распределения по процессорам,
подтверждающих эффективность квазиоптимального распределения.
SDR с программным преобразованием частоты (DDC)
Телешов А.В.
Научный руководитель – Орлов В.П.
МАИ (НИУ), каф. 403
В настоящее время в среде разработчиков все большее внимание
привлекают возможности SDR (Software Defined Radio) системы,
параметры которой, определяются программным обеспечением, хотя и
ограничены аппаратными ресурсами.
Основными элементами в SDR системах являются АЦП, блок DSP,
однако АЦП с большой частотой дискретизации для оцифровки
исходных сигналов высокой частоты являются малодоступными.
Возможным выходом для более эффективной работы с исходными
сигналами применяют перенос частоты сигнала вниз DDC (Digital
Down-Converter) программными или аппаратными методами.
В основе DDC лежит квадратурное преобразование спектра
комплексной огибающей на нулевую промежуточную частоту.
Исходный радиосигнал представляется в комплексной форме и из него
выделяется комплексная огибающая (complex envelope). Комплексная
огибающая имеет изменяющуюся во времени амплитуду и фазу,
которые полностью совпадают с изменением амплитуды и фазы
исходного сигнала. Однако у комплексной огибающей отсутствует
множитель комплексной экспоненты с несущей частотой в показателе
степени, что позволяет представить исходный комплексный сигнал как
сигнал, перенесенный на нулевую частоту. При дальнейшем
преобразовании комплексной огибающей, введении понятий синфазной
и квадратурной составляющей комплексной огибающей, выделения
действительной части из итоговой формы комплексного исходного
сигнала показывается, что исходный сигнал, из которого сформированы
синфазная и квадратурная компоненты комплексной огибающей сигнала
можно перенести ее на любую частоту при помощи схемы
универсального квадратурного преобразователя.
183
В классической схеме приемника (супергетеродинной) с переносом на
промежуточную частоту наиболее значительным недостатком является
наличие зеркального канала приёма. В случае применения
квадратурного преобразования, спектр комплексной огибающей, на
выходе DDC, расположен в окрестности нулевой частоты и не имеет
симметричной, относительно нулевой частоты, второй «половинки»
спектра, благодаря этому, практически, отсутствую зеркальные каналы.
Список литературы:
Сергиенко А.Б. и др. - Теоретические основы радиотехники. 2002
Что такое DDC SDR, комплексные сигналы и квадратурная обработка
http://www.r4n.su/forum/viewtopic.php?f=28&t=331
Полосовые радиосигналы. Комплексная огибающая и универсальный
квадратурный
модулятор
http://www.dsplib.ru/content/quadmod/quadmod.html
Оптимизация обработки выполнения запросов базы данных с
использованием ассоциативной памяти
Тин Мо Аунг
Научный руководитель – Брехов О.М.
МАИ (НИУ), каф. 304
Проблеме оптимизации обработки выполнения запросов баз данных с
использованием ассоциативной памяти при обращении к базе данных
посвящен ряд публикаций. В качестве критерия оптимизации запросов
обычно используют время выполнения запроса при стоимостных
ограничениях.
В рамках базовой постановки оптимизации мы будем считать, что
база данных целиком находится в основной памяти, что наиболее
соответствует бортовым базам данных авиационно-космических систем,
таким как картографические базы данных, навигационные базы данных
для систем управления полетом, базы данных для принятия решений в
экстренных ситуациях экипажем или автоматической системой.
В этой статье мы обсудим резидентные реляционные базы данных,
среду с большим количеством запросов, когда ВС имеет свою
оперативную память и ассоциативную память. Мы представим
архитектуру для СУБД с использованием ассоциативной памяти,
обсуждая, каким образом резидентная база данных с использованием
ассоциативной памяти отличается от резидентной базы данных без
использования ассоциативной памяти. Затем мы обсудим проблему
обработки реляционных запросов в этой архитектуре, будут
рассмотрены альтернативные алгоритмы для выбора данных, операций
соединения и изучения производительности ВС.
184
Мы покажем, что новая структура ВС обеспечивает более быструю
обработку запросов баз данных, что является актуальным для
авиационно-космических систем.
Модель реагирования на инциденты в сфере дистанционного
банковского обслуживания
Тихонова А.Б.
Научный руководитель – Лукин В.Н.
МАИ (НИУ), каф. 806
В настоящее время наблюдается значительный рост числа
фиксируемых в организациях инцидентов, связанных с мошенничеством
в системах ДБО. Финансовые потери организации от одного инцидента
в системе ДБО составляют от пятисот тысяч рублей до нескольких
миллионов рублей, а риск возникновения данного вида инцидентов не
зависит от характера деятельности организации, банка и применяемой
системы дистанционного банковского обслуживания, а зависит только
от степени защищенности информационной системы организации.
ISO/IEC
TR
18044
Informationsecurityincidentmanagement
–
определенная формальная модель процесса реагирования на инциденты.
Целями следования этой модели является уверенность в том, что:
− События и инциденты информационной безопасности
выявляются и обрабатываются эффективным образом;
− выявленные инциденты ИБ в организации учитываются и
обрабатываются наиболее подходящим и эффективным образом;
− последствия инцидентов информационной безопасности могут
быть минимизированы в процессе реагирования на инциденты;
− за счет анализа инцидентов и событий ИБ повышается
вероятность предотвращения будущих инцидентов.
Процесс реагирования на инциденты состоит из следующих этапов:
− Подготовка (Подбор и обучение персонала, утверждение
документации).
− Реагирование (Обнаружение и идентификация инцидента,
начальное реагирование и полное реагирование).
− Анализ (Выявление рекомендаций по улучшению обеспечения
ИБ, формирование отчета).
− Улучшение (Реализация рекомендаций по улучшению
процессов обеспечения ИБ).
При автоматизации процессов управления инцидентами в первую
очередь необходимо уделять внимание автоматизированной обработке
событий ИБ.
Процесс обработки событий состоит из этапов:
185
−
−
−
−
−
−
Фильтрация событий
Нормализация событий
Агрегирование событий
Корреляция событий
Приоритезация событий
Визуализация событий
Исследование временных и спектральных
характеристик узкополосных сигналов
Трофимов Д.В.
Научный руководитель – Баев А.Б.
МАИ (НИУ), каф. 405
В настоящее время всё острее ощущается необходимость в надёжной
защите передаваемого информационного сигнала от помех. Для этой
защиты используются разные способы, выбор которых во многом
зависит от того, какой именно сигнал необходимо передать. Быстрое
развитие цифровой техники ставит задачу о повышении скорости
передачи информации, с сохранением точности. Из-за принципиального
отличия цифровых и аналоговых сигналов, способы защиты от помех
тоже будут разные. В любом случае главной целью является улучшение
автокорреляционных характеристик информационных сигналов для
облегчения обнаружения сигнала на фоне шумов, а так же сужение
полосы частот, занимаемой передаваемым сообщением.
В данной работе применительно к цифровым сигналам
рассматривается использование двух способов улучшения АКФ:
использование линейно частотной модуляции и последовательности
Баркера. Так же исследуются возможные сочетания этих способов для
передачи цифровых сообщений. Последовательности Баркера
составляются из видеоимпульсов или радиоимпульсов с различной
модуляцией, как частотной, так и амплитудной. Далее сравниваются их
автокорелляционные и спектральные функции. Сигнал, передающий
цифровое слово, формируется из нескольких последовательностей
Баркера с разной полярностью, затем пропускается через согласованный
фильтр. Сигнал, получаемый на его выходе будет по форме совпадать с
АКФ приходящего сигнала. По реакции фильтра обнаруживаются
исходные логические уровни нуля и единицы.
Подобные способы передачи цифровых данных возможно применять
как для передачи сигналов по проводным линиям (в том числе по
оптоволоконным), так и по беспроводным (WI-FI). В первом случае для
кодирования можно использовать только код Баркера из
видеоимпульсов, так как можно передать постоянную составляющую, а
во втором случае – код Баркера из радиоимпульсов с различной
186
модуляцией, выбор которой нужно осуществлять исходя из
необходимой полосы частот.
Список использованных источников
А.Б.Сергиенко, «Цифровая обработка сигналов». – Ст. Петербург:
«Питер», 2002.
И.С. Гоноровский, «Радиотехнические цепи и сигналы». – М.: «Радио
и связь», 1986.
Сверх разрешение в системах радиовидения
Эспиноза М.П., Трущинский А.Ю.
ВУНЦ ВВС «ВВА»
В настоящее время известно множество способов обработки сигналов
в радиолокационных станциях с синтезированной апертурой антенны
(РСА), они в большинстве своем реализуются на основе классических
методах оценки энергетических спектров дискретизированных
детерминированных и случайных процессов обычно основанных на
применении процедур, использующих БПФ.
Классический подход в синтезе радиолокационного изображения
(РЛИ) эффективен в вычислительном отношении и обеспечивает
получение асимптотически достоверных оценок для получения
радиолокационных изображений РСА с качеством достаточным для
обнаружения малоразмерных объектов на фоне подстилающей
поверхности. Однако, дальнейшее повышение детальности получаемых
РЛИ с применением только классических методов неприемлемо, так как
подходу получения РЛИ, основанному на вычислении ДПФ, присущ ряд
принципиальных ограничений (Шахтарин, 2011). Наиболее важное из
них – ограничение частотного разрешения, т.е. способность различать
спектральные пики двух и более сигналов от соседних
близкорасположенных объектов на исследуемой земной (морской)
поверхности при решении РСА задачи дистанционного зондирования
земли.
Особенно остро данная проблема проявляется в том случае, когда в
одном элементе разрешения РСА, зависящим от времени накопления
траекторного сигнала (возможности полета беспилотного летательного
аппарата (БЛА) строго по заданной траектории), находятся несколько
мощных элементарных отражателей.
Если
использовать
новый
декомпозиционный
подход
к
формированию РЛИ, связанный с использованием модельных
представлений
об
анализируемых
процессах,
учитывающих
свойственные им внутренние закономерности, то как следствие
применения параметрических моделей спектральной плотности
возможно получение на основе этих моделей более точных оценок
187
спектра плотности мощности и более высокой разрешающей
способности по частоте, а следовательно и по азимуту.
Использование декомпозиционных методов (Шахтарин, 2011), где
основное внимание уделяется определению частот гармонических
сигналов в спектре, в чистом виде не возможно ввиду того что
частотный вектор сигнального подпространства, состоящий из заранее
предполагаемого числа элементов, может при формировании кадра РЛИ
группироваться хаотично на всем диапазоне возможных частот,
определяющих азимутальное расположение объекта переотражения.
Однако производя в каждом канале дальности сегментацию спектра
«азимутальных» частот, на отрезки соответствующие элементу
разрешения РЛИ, можно добиться существенного повышения качества
РЛИ.
Исследование работы СПУ высокочастотного ионного двигателя
(ВЧИД).
Филонова Е.В.
Научный руководитель – Гришин Р.А.
УНПЦ ФРЭЛА МАИ
УНПЦ ФРЭЛА выполняет НИОКР по разработке СПУ ВЧИД. В
докладе «Система питания и управления высокочастотного ионного
двигателя» рассмотрена структура СПУ ВЧИД, принцип действия
ВЧИД. Для изучения поведения ВЧИД при возникновении плазмы и в
процессе работы, проверки правильности функционирования элементов
САУ ВЧИД была проведена серия экспериментов. Элементы САУ,
исследовавшиеся в ходе экспериментов это: контур автоматической
подстройки частоты ВЧГ (АПЧ) и контур автоматической регулировки
уровня напряжения питания ВЧГ (АРУ).
Эксперименты проводились с использованием испытательного
стенда, разработанного совместно НИИПМЭ МАИ и (УНПЦ) ФРЭЛА.
Программа эксперимента состояла в следующем: включение СПУ;
включение источника питания ВЧГ; автоматический выход ВЧГ на
режим резонанса; увеличение тока индуктора до заданного уровня;
прогрев установки; появление плазмы; автоматическое восстановление
режима резонанса; ручная регулировка напряжения ЭЭ и УЭ;
исследование работы ВЧИД в различных режимах.
Эксперименты показали, что: - СПУ обеспечивает надежное
зажигание плазмы в ГРК; - несмотря на то, что при возникновении
плазмы резонансная частота и добротность контура резко изменяются,
что приводит к выходу схемы из режима резонанса, контур АПЧ
обеспечивает восстановление режима резонанса, а контур АРУ
188
своевременно повышает напряжение ВЧГ для поддержания тока
индуктора на заданном уровне;
− кратковременные провалы напряжения в контуре, вызванные
искровым разрядом в камере, не приводят к пропаданию плазмы,
контуры САУ правильно реагируют на данные нарушения
нормального режима работы ВЧИД и делают все возможное для
поддержания заданного режима работы;
− оцененная экспериментально цена иона составляет 396Вт/А, что
удовлетворяет требованиям ТЗ (до 450Вт/А).
Таким образом, испытания СПУ ВЧИД показали, что СПУ позволяет
сформировать и поддерживать требуемые режимы работы двигателя.
Испытанные элементы САУ ВЧИД работают правильно. Основной
показатель качества ВЧИД - цена иона, соответствует требованиям ТЗ.
Поддержка принятия решений в интеллектуальной
информационной системе
Хасаншин Р.А.
Научный руководитель – Заковряшин А.И.
МАИ (НИУ), каф. 403
Системы поддержки принятия решений (СППР) широко используется
при обеспечении безопасности всех этапов полёта пилотируемых
летательных аппаратов гражданской и военной авиации, например
СППР экипажа воздушного судна по предотвращению особых ситуаций
и бортовые интеллектуальные СППР на этапе взлёта.
В работе СППР при управлении БПЛА для распределения целей и
организации взаимодействия между несколькими беспилотниками
применяется генетический алгоритм. Система реализует алгоритм,
оперируя набором логических модулей, которые рассматриваются как
множество решений задачи.
В СППР искусственный интеллект обеспечивает также имитационное
и когнитивное моделирование, которые применяют при решении
конкретных задач с учётом субъективного предпочтения эксперта и его
опыта в вопросе принятия решения (в случае применения БПЛА в
военных целях). При использовании беспилотников для выполнения
тактических задач используют методику рассуждения на основе
прецедентов. Это позволяет напрямую использовать накопленный опыт
без привлечения эксперта в той или иной конкретной области, даёт
возможность быстрее принимать решения, позволяет избежать
повторного получения ошибочного решения. Для решения сложных
задач используют нейронную систему с нечёткой логикой. СППР
применяет комбинации вышеперечисленных методов и алгоритмов в
сочетании с компьютерным моделированием под управлением
189
искусственного интеллекта, в результате предлагается несколько
альтернативных вариантов решения.
СППР основаны на принципах количественного анализа больших
массивов информации с целью выбора варианта действий,
отличающегося
наиболее
благоприятным
исходом.
Система
обеспечивает реализацию алгоритма принятия решения на основе
обработки исходных данных и информации, поступающей в режиме
реального времени. Алгоритм процесса принятия оптимального
решения состоит из количественных процессов, включающих в себя
поиск вариантов, выполнение расчётов, обработку, анализ и обобщения
результатов расчётов. Обеспечивает прием и передачу данных в режиме
реального времени из труднодоступных или опасных для человека мест,
поддержку высокой скорости обработки поступающей информации,
выполнение тактических заданий и др.
Автоматизация процесса сбора и оценки информации, поступающей
во время полёта, облегчает приходящуюся на экипаж интеллектуальную
нагрузку, значительно повышает вероятность принятия оптимального
решения и сужает количество альтернатив оценки полётной ситуации.
Сводится к нулю риск принятия экипажем несвоевременного решения.
Исследование микрополосковых фильтров
на двухмодовых резонаторах
Ходенков С.А.
Научный консультант – Беляев Б.А.
СибГАУ, каф. физики
В настоящее время при разработке новых конструкций СВЧ
фильтров, особое внимание уделяют многомодовых микрополосковых
резонаторам. Так, конструкция микрополоскового двухмодового
резонатора, имеющая расщепленный с одной стороны проводник имеет
ряд достоинств, главное из которых – независимое изменение
резонансных частот двух нижайших мод колебаний (четной и нечетной)
в широких пределах.
С целью уменьшения габаритов полосно-пропускающих фильтров и
улучшения их селективных свойств, исследовались двухзвенные
конструкции на таких двухмодовых резонаторах с использованием
подложек с высокой диэлектрической проницаемостью ε = 80. Были
разработаны фильтры с относительной шириной полосы пропускания
Δf/f0 ≈ 20%, сформированной четырьмя резонансами, реализованные на
встречно-направленных
резонаторах
и
аналогичные
–
на
сонаправленных резонаторах.
Отметить следующие закономерности селективных свойств фильтров:
АЧХ настроенного фильтра на встречно-направленных резонаторах, в
190
котором частоты четных мод колебаний превосходят нечетные,
аналогична АЧХ настроенного фильтра на сонаправленных резонаторах,
в котором частоты нечетных мод колебаний превосходят четные, с тем
различием, что
полюс
затухания,
находящейся в центре
высокочастотной полосы заграждения перемещается в центр
низкочастотной полосы заграждения. АЧХ настроенного фильтра на
сонаправленных резонаторах, в котором частоты четных мод колебаний
превосходят нечетные, аналогична АЧХ настроенного фильтра на
встречно-направленных резонаторах, в котором частоты нечетных мод
колебаний превосходят четные с тем различием, что полюс затухания,
находящейся рядом с низкочастотным склоном полосы пропускания
наблюдается уже рядом с высокочастотным склоном полосы
пропускания.
Результаты проведенного эксперимента показывают хорошее
согласие с использованным электродинамическим расчетом 3D моделей.
Таким образом, исследованы миниатюрные двухзвенные конструкции
полосно-пропускающих фильтров четвертого порядка. Показана
возможность регулировать их высокие частотно-селективные свойства
за счет изменения положения полюсов затухания.
Исследование выполнено при поддержке Министерства образования
и науки Российской Федерации, грант Президента Российской
Федерации для государственной поддержки молодых российских
ученых - кандидатов наук, МК-5942.2014.8 «Исследование и
проектирование современных микрополосковых и полосковых
устройств частотной селекции, в том числе с использованием активных
сред и на основе фотонных кристаллов»
Моделирование комплексной системы навигации автономного
объекта, построенной на основе курсовертикали, одометра
и технического зрения.
Хорев Т.С., Максимов В.Н.
Научный руководитель – Плеханов В.Е.
МАИ (НИУ), каф. 305
Актуальным является определение координат местоположения
объекта в автономном режиме его движения.
Система навигации такого объекта в минимальной комплектации
может состоять из курсовертикали и одометра, однако ошибки
определения координат с помощью указанных измерителей нарастают
со временем. В данной комплектации курсовертикаль дает информацию
об угловой ориентации объекта, одометр линейную скорость вдоль
продольной оси объекта. Включение в навигационный комплекс
системы технического зрения (например, эхолокатор, лазерный
191
дальномер, стереовидеокамера), как средства измерения дальности и
углов направления на реперные точки, выделенные на основе анализа
пространства в секторе обзора.
Одновременно с решением задачи навигации объекта с помощью
системы технического зрения решается задача привязки наблюдаемых
ориентиров к карте местности, т.е. осуществляется построение
навигационной карты местности.
В работе представлен разработанный, комплексный алгоритм
навигации и ориентации на основе расширенного фильтра Калмана, с
использованием информации от курсовертикали, одометра и системы
технического зрения. Для оценки погрешности определяемых
навигационных параметров комплексной системы разработан алгоритм
задания траекторных параметров эталонной программируемой
траектории.
Проведено моделирование алгоритма комплексной системы с
использование эталонной траектории. Оценено влияние погрешностей
курсовертикали, одометра и системы технического зрения на точность
выработки координат и ориентации объекта. По результатам
моделирования ошибки определения местоположения не более трех
метров.
Методика исследования осведомленности персонала
о направлениях деятельности предприятия
Христолюбова А.А.
Научный руководитель – Фирсова Н.С.
ОАО «Центральное конструкторское бюро автоматики»
Результаты исследования осведомленности персонала о направлениях
деятельности
предприятия
помогают
избежать
избыточности
номенклатуры объектов защиты (т.е. не защищать то, что давно уже
всем известно), определить реальную ценность защищаемой
информации для интересов предприятия, откорректировать стратегию
построения системы защиты (актуально при разработке легенд
прикрытия предприятий оборонно-промышленного комплекса), а также
позволяют разработать мероприятия по формированию у персонала
необходимого представления о деятельности предприятия в целях
повышения лояльности работников и улучшения показателей
организационной культуры.
Анализ источников показал, что в настоящее время отсутствует
общепринятая методика исследования осведомленности персонала для
использования результатов этого исследования в целях защиты
информации. В ходе разработки методики исследования были изучены
аналогичные методы в сфере маркетинга и иных областях научной
192
деятельности. Разработанная методика исследования включает в себя
следующие этапы:
− составление программы исследования;
− разработка анкеты;
− проведение анкетирования;
− статистическая
оценка
и
интерпретация
результатов
исследования.
В качестве инструмента исследования был выбран опрос с
элементами интервьюирования для уточнения результатов. Анкета
разрабатывалась с учетом выявления направлений деятельности
предприятия, интересующих исследователей, и включала в себя
вопросы с возможностью множественного выбора и выражения особого
мнения. По результатам анкетирования обработка собранных анкет
производилась
с
использованием
методов
описательной
(дескриптивной) статистики с оформлением аналитического отчета,
содержащего выводы относительно заданных гипотез исследования в
процентном соотношении относительно структуры выборочной
совокупности.
Предложенная методика определения осведомленности работников о
деятельности предприятия будет полезна специалистам аналитических
групп при подразделениях по обеспечению безопасности информации,
особенно на предприятиях оборонно-промышленного комплекса, где
задача построения эффективной системы защиты информации стоит
наиболее остро.
Информационные технологии в системах видеонаблюдения
Шариков Е.Н., Косторных Е.И.
Научный руководитель – Большаков К.В.
МАИ (НИУ), каф. 403
На сегодняшний день, актуальной в различных технических
приложениях является задача приема, передачи, обработки
видеоизображения. Требования к качеству видеоизображения постоянно
растут. Таким образом, требуется обеспечить соответствующие
алгоритмы сжатия.
Сжатие видео необходимо, поскольку оно снижает ресурсоемкость
хранения и передачи информации при всевозрастающих параметрах его
качества.
Сжатие по классическим алгоритмам «без потерь» RLE и LZW
неприемлемо из-за низких коэффициентов сжатия этих алгоритмов (1,53 раз).
Высокоэффективные современные алгоритмы сжатия видео и
статических изображений предполагают потери качества, но позволяют
193
достичь больших коэффициентов сжатия. Потери допускаются в
области тех элементов изображения, чувствительность к точности,
воспроизведения которых у глаза не велика.
Альтернативное классическому RGB представлению, YCrCb позволяет сократить выходной поток в 2-3 раза (в зависимости от
схемы).
В основе стандартов сжатия JPEG (для статических изображений) и
MPEG (для видеоданных), а также перспективного Waveletпреобразования лежит переход от пространственного представления
изображения к спектральному. Эксперименты показывают, что на
типичных полутоновых изображениях возможно произвести описание
большого числа блоков с помощью небольшого числа спектральных
составляющих. Чувствительность человеческого глаза к точности
передачи высокочастотных спектральных составляющих невелика, что
позволяет сократить число бит, используемых для их кодирования.
Переход в частотную область в схемах на основе Waveletпреобразования
достигается
применением
набора
фильтров.
Максимально достижимые коэффициенты сжатия при использовании
Wavelet-преобразования зависят от размеров исходного изображения, и
при приемлемых искажениях на экранном разрешении можно говорить
о 50-70-кратном сжатии.
Решение проблемы эффективного сжатия видеоизображения методом
отслеживания изменений в сцене позволяет получить высокие
коэффициенты сжатия без задержек при визуальном наблюдении.
Поиск решений на основе модели автономного агента с
использованием метода растущего нейронного газа
Шарипова Т.И.
Научный руководитель – Падалко С.Н.
МАИ (НИУ), каф. 609
Задачи поиска решений, в том числе, проектных и управленческих
всегда занимали и в дальнейшем будут занимать центральное место в
человеческой деятельности. К настоящему времени известны и
развиваются различные подходы к созданию компьютерных систем,
поддерживающих поиск решений. Одним из таких актуальных
направлений является исследование возможностей заимствования
правил поведения животных в процессе их жизнедеятельности в
интересах создания компьютерных систем, поддерживающих поиск
решений. Такого рода системы – агенты – получили название
«аниматы» (ANIMAL + ROBOT = ANIMAT).
В основе данного направления лежит посылка, что люди и
высокоорганизованные животные похожи не только в обучении за
194
вознаграждение, но также во взаимодействие с окружающей средой.
Эксперименты по латентному обучению показали, что крысы также
изучают важные свойства окружающей среды, такие как структура
лабиринта для навигации. В этом случае, составляется когнитивная
карта окружающей среды, которая используется для нахождения гибких
путей к цели, если цель однажды представлена.
Были разработаны модели для одномерного и двумерных случаев, в
которых когнитивная карта формируется при помощи мотивации
любопытства. «Клетки места» представляют узлы нейросети, в то время
как связи ассоциируются с информацией о направлениях.
Поведенческие решения основываются на мотивационном модуле. В
результате мотивированный алгоритм РВНГ составляет мнение о
нескольких непрерывных лабиринтах окружающей среды. Анимат
успешно выполняет свои передвижения и отображает возникающие
поведенческие модели.
Представленные результаты показывают, что построенная модель
обеспечивает
нетривиальный
вариант
режима
обучения
с
подкреплением, который обеспечивает рост весов подходящих нейронов
и самостоятельное нахождение источника пищи агентом.
Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект 13-01-00399.
Хотелось бы выразить благодарность за содействие и руководство,
оказанное Редько В.Г., при выполнении данного доклада.
Контроль функционирования систем летательного аппарата на
ранних этапах эксплуатации с использованием эллипсоидальной
модели состояний
Векшина А.Б., Ким Р.В., Якименко В.А.
МАИ (НИУ), каф. 704
Ранее в работе [1] были предложены основы методов контроля и
оценки состояния систем ЛА с использованием эллипсоидальной
модели. Исходными данными для решения задачи оценки состояния
являются массивы полетной информации, накапливаемые штатными
бортовыми регистраторам. Однако, применение предложенных методов
сталкивается с определенными затруднениями, в силу того, что матрица
выборочных оценок ковариаций, используемая для построения
доверительного корреляционного эллипсоида, является вырожденной в
том случае, если объем выборки полетных данных не превышает
размерность вектора контролируемых параметров.
Одним из возможных выходов в данной ситуации является
сокращение размерности вектора контролируемых параметров,
используемых для оценки состояния систем ЛА. В работе предложен
формализованный подход к решению данной задачи, основанный на
195
методах факторного анализа [2], который позволяет избежать
необходимости привлечения специалистов-экспертов для решения
задачи выделения наиболее информативных данных. Также
преимуществом данного подхода является возможность увеличения
размерности вектора главных компонент, или факторов [2],
используемых для оценки состояния, по мере увеличения объема
накопленных данных.
С использованием разработанных методов была проведена оценка
состояния систем самолёта Як-130 с установленной на нём штатной
бортовой системой регистрации полетных данных «Карат». Результаты
обработки 75 полетов, охватывающих период эксплуатации длиной 18
месяцев, подтверждают возможность успешного использования
предложенного подхода для решения поставленной задачи контроля
функционирования летательного аппарата и его систем.
Список литературы
В.Н. Евдокименков, Р.В. Ким. Контроль функционирования
эргатической системы «самолет-летчик» на основе эллипсоидальной
модели ее состояний. //VIII Всероссийская юбилейная научнотехническая
конференция
«Проблемы
совершенствования
робототехнических
и
интеллектуальных
систем
летательных
аппаратов», Москва 21-23 июня 2010 г. Тезисы доклада. с. 65-70
Ким Дж.-О, Мюллер Ч.У., Клекка У.Р., Олдендерфер М.С., Блэшфилд
Р.К. Факторный, дискриминантный и кластерный анализ. М.: Финансы и
статистика, 1989
Метод диверсификации элементарных функций вычислительного
устройства для парирования эффектов кратковременных
импульсов
Якупов А.Ю.
Научный руководитель – Брехов О.М.
МАИ (НИУ), каф. 304
Наиболее часто используемым методом для пассивного парирования
эффектов кратковременных импульсов, возникающих в результате
попадания тяжелых заряженных частиц в схему устройства, является
метод n-модульного резервирования. Данный метод не является
наиболее эффективным из-за того, что все модули в такой архитектуре
полностью одинаковые, т.е. при воздействии большого потока частиц
одновременно все или большинство модулей в n-модульном
резервировании могут оказаться в состоянии неисправности.
Существуют
также
методы
многоверсионного
модульного
резервирования, использование которых может существенно повысить
эффективность парирования эффектов кратковременных импульсов.
196
Версии создаются на основе одного модуля. Они соответствуют одной
спецификации, изменения касаются, в первую очередь, реализации
элементарных функций и уровней активного сигнала. При создании
версий модуля может учитываться максимальная/минимальная
длительность импульса, от которой может зависеть расстояние между
блоками мажорирования и накладные расходы на аппаратную
избыточность. Влияние импульса на работу схемы во многом зависит от
текущего уровня сигнала на линии, длины импульса, смещения от
тактового импульса, типа линии и протокола передачи. Для наиболее
эффективного парирования импульсов все эти параметры должны
учитываться при создании версий модуля.
Данный метод позволяет автоматически создавать версии модуля.
При этом благодаря тому, что каждая версия соответствует
спецификации исходного модуля, отсутствует необходимость в
создании новых тестов, что повышает скорость разработки устройств с
заданным уровнем надежности. Более того, данный метод позволяет
производить мутационное тестирование благодаря тому, что в основе
метода заложено изменение элементарных функций, таким образом,
увеличивается эффективность тестирования.
Практическим результатом данного метода будет разрабатываемый
программный продукт, входом которого является описание устройства,
например, на языке описания аппаратуры Verilog/SystemVerilog/VHDL,
а выходом – описание устройства с многоверсионным модульным
резервированием, выполненным по описанной методике.
197
5. Математические аспекты авиационной
и космической отраслей
Влияние неоднородности локальных магнитных полей
на форму линии ЯМР в твердом теле
Андрианов С.А.
Научные руководители – Пунтус А.А., Кулагина Т.П.
ИПХФ РАН; МАИ (НИУ), каф. 803
Целью
данной
научно-исследовательской
работы
является
исследовании структуры и фазовых переходов в гетерогенных
материалах методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР), а также
изучение влияния различных типов неоднородности локальных
магнитных полей в твердом теле на форму линии ядерного магнитного
резонанса.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
развита теория спада свободной индукции (ССИ) и изучена формы
линии в микрогетерогенных веществах с выделенной трех-спиновой
группой с различными константами диполь-дипольного взаимодействия
(ДДВ).Проведено применение теории ЯМР в твердом теле для
моделирования формы линии в макро-гетерогенных системах в
процессе фазового перехода, проведено сравнение теоретических и
экспериментальных сигналов формы линии ЯМР при различных
температурах,
определены
микроскопические
параметры,
характеризующие надмолекулярное строение вещества и молекулярную
подвижность (второй момент, степень кристалличности, коэффициент
спиновой диффузии, и др.). Кроме того, изучено влияние доли
пластификатора на форму линии ЯМР и термодинамическую
совместимость полиуретановых блок-сополимерах.
В ходе выполнения данной работы были проведены теоретические и
практические исследования различных материалов методом ЯМРрелаксации. Были рассмотрены несколько видов неоднородностей
локальных магнитных полей в твердых телах. Проведены сравнения
теоретических и экспериментальных результатов. Основным методом
исследования в работе является метод ЯМР релаксации под действием
сильного и слабого резонансных полей. Математическое моделирование
спектров ЯМР-релаксации проводилось с помощью кинетической
теории магнитных диполей в твердом теле и сравнения с
экспериментами для определения микроскопических параметров
структуры вещества.
В результате работы развита теория сигнала спада свободной
индукции для веществ с выделенной трех-спиновой группой, проведено
198
моделирование ССИ и формы линии, которое позволяет определять
ориентацию и константы ДДВ спинов. Исследовано влияние
температурного режима переработки на надмолекулярную структуру и
степень
кристалличности
ультрадисперсных
порошков
политетрафторэтилена (ПТФЭ). Получена универсальная линейная
зависимость степени кристалличности от интегральной интенсивности
поглощения (площади спектра ЯМР), которая позволяет определять
долю аморфной и кристаллической фаз при любой температуре. Из
сравнения теоретических и экспериментальных спектров ЯМР получена
зависимость спиновой диффузии от температуры, которая позволяет
определять диапазон фазовых переходов.
Анализ поляриметра для фиксированного направления в
пространстве с возможностью восстановления амплитуды
напряжений на выходах антенн
Бекишев Р.А.
Научный руководитель – Кудрин О.И.
ЦКБА
Рассматривается фазовый пеленгатор – поляриметр (измеритель
полной поляризации сигнала) для фиксированного направления в
пространстве с возможностью восстановления амплитуды напряжений
на выходах антенн для антенной системы (АС) с использованием
фазоров.
В качестве упрощений принимаются следующие:
− направление на источник сигнала известно и фиксировано;
− параметры антенн для выбранного направления известны (либо
измерены экспериментально);
− каждая из антенн имеет произвольную, в общем случае
отличающуюся друг от друга поляризацию;
− предполагается, что приемник (построенный по типовой схеме
фазового пеленгатора) позволяет определять только разности фаз
между напряжениями на выходах антенн.
Каждая антенна описывается в фазорах, а так как параметры антенн
известны, то фазоры также считаются известными. Отсюда следует, что
взаимные разности фаз в АС полностью определяются как взаимные
разности фаз между одной из компонент антенны. В качестве точки
отсчёта в АС выбирается тетовая компонента первой антенны.
Начальная фаза сигнала неизвестна и для удобства приравнена к нулю
(либо к какому-нибудь удобному для калибровки системы значению)
[1].
Минимальное количество антенн, необходимое для нахождения
фазора сигнала в системе уравнений, должно равняться трём. Для такой
199
АС с идеальными измерителями сумма фаз по кругу равна нулю,
следовательно, достаточно измерить две разности фаз, третья
вычисляется. Если принять, что все разности фаз известны, то можно
найти значение фазора сигнала и восстановить его поляризацию.
В системе из трех антенн с использованием только измерителей
разности фаз между ними можно не только определить поляризацию
сигнала, но и восстановить (с точностью до постоянного множителя)
амплитуды сигналов на выходах антенн. В структурной схеме фазовой
системы сигнал проходит через усилитель-ограничитель и измерение
амплитуд становится недоступным. Однако полностью определенными
оказываются отношения амплитуд на выходах антенн друг к другу.
Список литературы:
Канарейкин Д.Б. и др. Поляризация радиолокационных сигналов: Под
ред. В.Е. Дулевича. - М.: Сов. радио, 1966.
Линейный анализ устойчивости относительных равновесий
твёрдого тела с вибрирующей вдоль горизонтали точкой подвеса
Беличенко М.В.
Научный руководитель – Холостова О.В.
МАИ (НИУ), каф. 802
В докладе рассматривается движение тяжёлого твёрдого тела, одна из
точек
которого(точка
подвеса)
совершает
горизонтальные
гармонические колебания высокой частоты и малой амплитуды. В
рамках приближенных автономных дифференциальных уравнений
движения типа уравнений Эйлера – Пуассона [1]рассматривается вопрос
о существовании, бифуркациях и устойчивости положений
относительного равновесия тела (в поступательно движущейся системе
координат с началом в точке подвеса). Рассмотрены два случая
геометрии масс, когда центр масс тела лежит на одной из главных осей
инерции для точки подвеса и когда тело динамически симметрично.
Устойчивость исследуется по линейному приближению, путём анализа
корней характеристического уравнения линеаризованной системы
уравнений возмущённого движения.
Существуют положения относительного равновесия, при которых
центр масс тела лежит на одной вертикали с точкой подвеса выше или
ниже её, причём имеется четыре верхних и четыре нижних равновесных
конфигурации. Анализ устойчивости показал, что все верхние
положения равновесия, а также две из четырёх нижних неустойчивы при
любых значениях частоты вибраций точки подвеса. Другие две нижние
конфигурации устойчивы в первом приближении, если частота
вибраций не превосходит некоторого значения, зависящего от
геометрии масс тела.
200
Также найдены боковые положения равновесия (центр масс и точка
подвеса не на одной вертикали).Для них центр масс тела расположен в
плоскости, содержащей вертикаль и ось вибраций, причём радиусвектор центра масс может находиться под двумя различными углами к
вертикали. Для каждого из этих двух случаев есть четыре различных
равновесных расположения тела. Указанные положения равновесия
существуют при условии, что частота вибраций больше некоторого
значения (своего для каждого угла). Показано, что одна из четвёрок
конфигураций устойчива, а другая неустойчива в области
существования.
Литература:
Маркеев А. П. К теории движения твёрдого тела с вибрирующим
подвесом //ДАН. 2009. Т. 427. №6. С. 771-775.
Устойчивость треугольного импульса к наклону фронта
Бирюкова К.С.
Научный руководитель – Дроботов В.Б.
МАИ (НИУ), каф. 801
Новым направлением в передаче информации является частотная
модуляция треугольных импульсов. Возможность такой передачи была
доказана созданием действующего модулятора, к которому был
подключён электродинамический микрофон. По устойчивости к
помехам треугольные сигналы занимают промежуточное положение
между телеграфной модуляцией (азбука Морзе) и амплитудной.
Модулятор создан, испытан, работа ведётся по отработке демодулятора.
Для последующей работы потребовалось изучить свойства треугольных
сигналов. Были изучены характеристики треугольных сигналов
различной формы: вертикальный фронт, вертикальный спад, наклонные
фронт и спад, возмущения фронта и т.д. Одновременно изучались
другие сигналы – гармонический, прямоугольный, параболический и
т.д. Оказалось, что характеристики треугольных сигналов чрезвычайно
устойчивы к любым линейным возмущениям. Энергия треугольного
сигнала, продолжительность детектирования на одном периоде,
действующее значение и скважность не зависят ни от какого линейного
возмущения. Эти положения доказаны математически в виде четырёх
теорем о свойствах треугольных импульсов. В основу доказательства
этих теорем положен факт о постоянстве высоты и средней линии
треугольника в случае различных наклонов его боковых сторон при
неизменном основании. Например, линейное запаздывание фронта
сигнала (наклон фронта сигнала на осциллограмме) никак не изменит
эти четыре характеристики. Этот теоретический вывод сразу же нашёл
практическое применение в рефлексотерапии, где требовалось создать
201
прибор для измерения критической частоты слияния мерцаний –
стробоскоп с очень жёстким требованием по устойчивости скважности.
Даже меандр не всегда удовлетворял медиков из-за наклона фронтов.
Одновременно была продолжена работа по созданию логопедического
визуального метронома на треугольных сигналах для отработки
правильного дыхания у заикающихся детей. Такой метроном уже
работает и применяется на практике. Он оказался очень удобен для
восстановления дыхания спортсменов после больших нагрузок.
Метод разделения переменных и тензорное произведение
для задачи Дирихле в цилиндре
Бобков И.А.
Научный руководитель – Байков А.Е.
МАИ (НИУ), каф. 803
Уравнение Пуассона для оператора Лапласа - одно из основных
уравнений математической физики. Известно, что стационарные
процессы распространения тепла, движения электрического тока в
проводящей среде, ламинарное движение идеальной жидкости, явление
диффузии, распространение магнитного потока и потока электрического
смещения подчинены одному и тому же дифференциальному
уравнению в частных производных эллиптического типа. Все эти
явления описываются уравнением Пуассона.
Классическим способом решения краевой задачи является метод
разделения
переменных.
Однако
современные
конструкции
функционального анализа позволяют взглянуть по-другому на
классические определения и методы.
Цель работы: доказать разрешимость задачи Дирихле в
цилиндрической области. Дать определение тензорному решению
краевой задачи и доказать разрешимость в терминах тензорного
произведения.
Для достижения цели использовались методы оценки, метод функции
Грина решения краевой задачи.
В результате выполнения работы была доказана разрешимость
краевой задачи Дирихле в цилиндре, дано определение тензорного
решения задачи, сформулирована теорема о регулярности и доказано
существование тензорного решения.
202
Оптимизация алгоритмов настройки коэффициента размытости
непараметрических оценок
Браништи В.В.
Научный руководитель – Медведев А.В.
СибГАУ, каф. ВМ
В различных областях науки и техники часто встречается задача
оценивания неизвестной функции плотности вероятности непрерывной
случайной величины. Функция плотности вероятности используется при
проверке статистических гипотез, при решении различных задач
классификации, распознавания образов, восстановления зависимостей и
др. Одним из наиболее распространённых подходов, позволяющим по
выборке значений случайной величины восстановить её функцию
плотности вероятности f(x), является использование непараметрических
оценок Розенблатта–Парзена.
Выражение для непараметрической оценки Розенблатта–Парзена
функции плотности вероятности содержит коэффициент размытости,
подлежащий настройке. Удачный выбор коэффициента размытости
позволяет существенно улучшить аппроксимацию неизвестной функции
плотности вероятности. В работе предлагается настраивать
коэффициент размытости путём минимизации функционала качества
специального вида.
Для минимизации функционала было рассмотрено 5 известных
алгоритмов локальной оптимизации: метод золотого сечения, метод
Пауэлла, метод кубической интерполяции, метод Ньютона и конечноразностная аппроксимация метода Ньютона. Сравнение эффективности
рассмотренных алгоритмов проводилось по времени оптимизации.
В результате численных экспериментов было установлено, что
наибольшая скорость оптимизации функционала качества достигалась
при использовании метода Пауэлла. Таким образом, в приложениях при
расчёте коэффициента размытости для непараметрической оценки
функции плотности вероятности предлагается минимизировать
функционал качества методом Пауэлла.
Разработка и верификация математической модели флаттера
лопаток рабочего колеса компрессора газотурбинного двигателя
при дозвуковых режимах работы
Говоров А.А.
Научный руководитель – Мартиросов М.И.
МАИ (НИУ), каф. 902
С предъявлением новых требований к современным летательным
аппаратам различного назначения конструкторы стали уходить от
203
традиционных методов проектирования лопаток и компрессоров
газотурбинных двигателей. Для создания рабочего колеса с высоким
КПД и низкими потерями представляет интерес задача проектирования
высоконагруженных лопаточных машин с достаточными запасами по
газодинамической устойчивости и устойчивости к автоколебаниям.
Разработка расчетных методов позволит снизить количество испытаний
и приведет к сокращению времени на проектирование перспективных
изделий.
В работе представлен комбинированный подход к решению
поставленной задачи: математическая теория на основе уравнений
количества движения, использование эмпирических данных и численное
моделирование для получения динамических характеристик. Уравнения
движения записывались для лопаточного венца из N лопаток с двумя
степенями свободы, который представлял собой развертку
цилиндрического сечения периферии рабочего колеса. В уравнения
входили члены, описывающие аэродинамическое поведение с помощью
аэродинамических
коэффициентов
влияния,
полученные
экспериментальным путем. Поскольку лопатки связанны друг с другом
не только механически, но и через газодинамический поток,
рассматриваемый энергетический подход позволил оценить вклад в
возникновение колебаний данной связи через поток. Метод показал
зависимость между формами колебаний и сдвига фаз между лопатками.
Различные
режимы
работы
двигателя
были
представлены
варьированием числа Маха и Струхаля. В энергетическом подходе
принималась гипотеза, что флаттер возникает по собственным формам.
Ввиду затруднений при моделировании сложной закрученной формы
исследуемой лопатки для получения значения собственных частот
использовался метод конечных элементов. По результатам численного
анализа построена диаграмма Кэмпбелла.
Проводится верификация предложенной математической модели.
Подход, применяемый в данной работе, позволяет анализировать
качественные параметры исследуемой конструкции на этапе
проектирования.
Работа выполнена при финансовой поддержке Совета по грантам
Президента РФ для государственной поддержки молодых российских
ученых и ведущих научных школ (код проекта НШ-2047.2012.8) и
гранта РФФИ (код проекта 11-01-00540_а).
204
Математическая модель упругой диффузии для полупространства
Давыдов С.А., Тарлаковский Д.В.
Научный руководитель – Земсков А.В.
МАИ (НИУ), каф. 311
В работе исследуется вопрос о нестационарном взаимодействии
механических и диффузионных полей в изотропном двухкомпонентном
полупространстве. Предполагается, что физико-механические процессы
в среде являются одномерными и описываются геометрически линейной
моделью упругой диффузии без учёта температурных эффектов [1].
Математическая постановка задачи включает в себя систему
дифференциальных уравнений в частных производных – одно
уравнение движения и два уравнения массопереноса. На границе
полупространства заданы перемещения и диффузионные потоки.
Начальные условия нулевые. Для решения задачи применяется
интегральное преобразование Фурье по пространственной координате и
Лапласа по времени. В результате исходная задача сводится к системе
линейных алгебраических уравнений относительно изображений ФурьеЛапласа искомых функций. Из этих уравнений получаем решение
исходной задачи в изображениях. Далее для перехода к оригиналам
изображения раскладываются на элементарные дроби, для обращения
которых используются таблицы операционного исчисления и
численный алгоритм обращения преобразования Фурье, основанный на
применении квадратурных формул Филона.
Рассмотрен пример для случая, когда диффузионный поток для
одного из компонента на границе постоянен. Результаты расчётов
представлены в виде графиков зависимостей искомых функций от
времени.
Численные расчёты проведены в среде Maple 17.
Полученные результаты представляют собой теоретическую основу
для анализа напряжённо-деформированного состояния в авиационных и
космических конструкциях, работающих в условиях многофакторных
внешних воздействий.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 14-0801161 А).
Список литературы.
Гойхбург Д.М., Земсков А.В., Тарлаковский Д.В. Двухкомпонентный
упруго
диффузионный
слой
под
действием
одномерных
нестационарных возмущений // Вестник Московского авиационного
института, 2013, т.20, №2, с. 226-237
205
Последействие температурных ударов в конструкциях
Дорошенко Е.С.
Научный руководитель – Лебедев В.В.
МАИ (НИУ), каф. 801
В работе внимание конструкторов обращено на влияние
последействия температурных ударов на функционирование основного
строительного элемента – балки с различными видами заделки концов с
теплофизической точки зрения. Так как тепловые воздействия связаны с
механическими нагрузками, то конструкция может потерять
работоспособность не только во время нерасчётного температурного
удара, а значительно позднее. Более того, работоспособность может
быть нарушена не в месте максимума теплового воздействия, а в
совершенно другом сечении.
Цель работы – доказать существенное последействие нестационарных
температурных полей в балке как основном элементе строительной
конструкции при различных способах её заделки.
Причиной выбора сформулированной цели исследования послужил
анализ нормативной конструкторской и технологической документации.
Однако в этой документации не регламентирован период воздействия и
контроля температурных ударов. Сварщик может добросовестно
выполнить поставленную перед ним задачу, сварной шов будет принят,
но, например, через час в здании может возникнуть пожар. Для
теоретического решения задачи о нестационарном температурном поле
в стержне было записано параболическое уравнение в частных
производных для одномерного случая. Параболическое одномерное
дифференциальное уравнение описывает нестационарный процесс
распространения тепла в стержне. В работе выявлено, какие способы
теплофизических заделок балки наиболее неблагоприятны для
дальнейшего развития нестационарных температурных полей.
Одновременно выяснено, при каких способах заделки можно проводить
температурные воздействия, например, сварочные работы, без опасения
за разрушение конструкции. Рассматриваются четыре основные
теплофизические
способа
заделки
двух
концов
балки
–
термостатирование и теплоизоляция концов в четырёх различных
возможных сочетаниях. Для каждого способа строится нестационарное
температурное поле, которое в последующем анализируется на предмет
опасности для разрушения конструкции.
206
Конечно-элементный анализ взаимодействия трехслойных
пластин с жидкостью
Крупенин А.М.
Научный руководитель – Мартиросов М.И.
МАИ (НИУ), каф. 902
Рассматривается вертикальный удар о первоначально невозмущенную
свободную поверхность идеальной сжимаемой жидкости, занимающей
нижнее полупространство, круговой упругой трехслойной пластины
симметричного строения по толщине.
Скорость начального взаимодействия считается малой по сравнению
со скоростью звука в жидкости. Исследуется начальный этап
взаимодействия, когда возникают максимальные гидродинамические
давления. При решении задачи предполагается, что нет перетекания
жидкости на верхнюю поверхность пластины, а граничные условия на
пластине и свободной поверхности жидкости сносятся на неподвижную
горизонтальную плоскость.
Толщины несущих слоев и заполнителя считаются известными,
используемые материалы - заданными. Для изотропных несущих слоев
приняты гипотезы Кирхгофа о несжимаемости, прямолинейности и
перпендикулярности нормали к деформированной срединной
поверхности. В несжимаемом по толщине сплошном изотропном
заполнителе деформированная нормаль остается прямолинейной.
Заполнитель считается легким, т.е. не учитывается его работа в
тангенциальном направлении. На контуре пластины предполагается
наличие жесткой диафрагмы, препятствующей относительному сдвигу
слоев. Влиянием воздушной прослойки между падающей пластиной и
свободной
поверхностью
жидкости
на
характер
ударного
взаимодействия пренебрегаем.
Расчеты выполнены методом конечных элементов в нелинейной
постановке в программном комплексе ANSYSAUTODYN и обработаны
в пакете MathCAD 14. В качестве несущих слоев пластины
рассматривается алюминиевый сплав 1163РДТВ, а в качестве
заполнителя - политетрафторэтилен (фторопласт-4). Получены и
проанализированы эпюры гидродинамических давлений, нагрузок,
перемещений, скоростей, ускорений и напряжений по времени и
координате (по слоям). Дано сравнение полученных численных
результатов с некоторыми аналитическими данными. Проведен
параметрический анализ. Выработаны практические рекомендации.
Работа выполнена при финансовой поддержке Совета по грантам
Президента РФ для государственной поддержки молодых российских
ученых и ведущих научных школ (код проекта НШ-2047.2012.8) и
РФФИ (код проекта 11-01-00540_а и 12-01-00566_а).
207
Изотропия жёсткости триметаллической жилы
Кузьмицкая О.О.
Научный руководитель – Лебедев В.В.
МАИ (НИУ), каф. 801
В электротехнике всё чаще стали упоминать биметаллическую
токоведущую жилу. Такая токоведущая жила состоит из двух металлов,
комбинируя которые можно получить желаемые свойства прочности,
электропроводимости и стоимости. Если в поперечном сечении
биметаллической жилы получается симметричная фигура, чаще всего
круг, то такой провод имеет изотропную жёсткость при изгибах в
различных направлениях. Если же в поперечном сечении фигуры будут
не симметричные, то наблюдается анизотропия жёсткости. Провод легко
изгибается в одном направлении, но намного хуже в другом.
В литературе появились данные о разработке триметаллической жилы
с переходным эллиптическим сечением. Обсуждался вопрос об
электропроводимости, плотности и стоимости такой жилы. Отмечались
достоинства жилы для токов высокой частоты. Однако вопросы
прочности и жёсткости предложенной конструкции не рассматривались.
Триметаллическая жила подбором составных металлов позволяет
регулировать не только электротехнические, массовые и стоимостные
характеристики, но и прочностные. Если требуется изотропия жёсткости
при изгибе провода в различных направлениях, то этого вполне можно
добиться регулировкой приведённых моментов инерции и моментов
сопротивления относительно основных осей сечения жилы. Если,
наоборот, требуется анизотропия изгиба в различных направлениях, то и
это можно сделать, ослабив один из двух внешних металлов.
Закономерен вопрос, при каких условиях будут наблюдаться свойства
изотропии изгиба, а при каких анизотропии? Для ответа на этот вопрос
были определены моменты инерции и моменты сопротивления
триметаллического сечения с учётом приведения величин в зависимости
от модуля Юнга металлов. Сделан вывод о возможности существенного
управления прочностными свойствами предложенной конструкции, а не
только
электротехническими,
массовыми
и
стоимостными.
Математически доказано существование изотропной по жёсткости
триметаллической круглой жилы с переходным эллиптическим
сечением. Изотропия достигается выбором полуосей эллипса в
зависимости от модулей Юнга составных металлов.
208
Оценка точностных характеристик полёта ЛА на основе
модифицированного критерия согласия Никулина.
Марасанов Л.О.
МГТУГА, каф. ТЭАЭСиПНК
В работе рассматривается вопрос повышения безопасности и
регулярности полётов ВС ГА путём получения оценок точностных
характеристик ВС ГА на основе формирования функций распределения
параметров полёта, адекватных их реальному виду по записям бортовых
устройств регистрации параметров полёта.
В работе проводится:
1. Анализ точностных характеристик автоматических режимов полета
ВС.
2. Анализ методов оценки функций плотности вероятностей
исследуемых параметров полёта.
3. Разработка обобщенного алгоритма оценки вида функции
распределения.
4. Анализ критерия Пирсона для оценки вида функции распределения
исследуемых параметров.
5. Применение критерия Никулина для оценки точностных
характеристик параметров полёта, распределенных по нормальному
закону.
6. Составление таблицы параметров критерия Никулина для оценки
точностных характеристик параметров полёта, распределённых по
логнормальному закону.
7. Алгоритм использования критерия Никулина для оценки вида
функции
распределения
параметров,
распределённых
по
логнормальному закону.
8. Определение мощности принятия решения о виде функции
распределения на основе критерия Никулина.
9. Разработка программного обеспечения, реализующее критерий
Никулина для нормального и логнормального распределений
исследуемых параметров.
10. Результаты обработки полётной информации на основе
разработанных алгоритмов.
Полученные в работе результаты позволили:
− более адекватно определить вид функции распределения
параметров различных режимов полёта;
− увеличить достоверность принятия решения при определении
вида функции распределения в 1,5-2 раза
− уточнить, что большинство параметров полёта, особенно в
режиме захода на посадку и посадке, в основном подчиняются
логнормальному закону распределения, это дало возможность
209
получить значения
достоверностью.
точностных
характеристик
ВС
с
большей
Использование высокомоментной статистики вибрационных
измерений для построения эмпирических законов ее распределения
Маслов Г.А.
Научный руководитель – Лапушкин В.Н.
МАИ (НИУ), каф. 610
В процессе отделения начинающих движение масс от летательного
аппарата (ЛА) в полете, как правило, возникают высокочастотные
динамических нагрузки на ЛА, его оборудование и элементы крепления
малоразмерных систем, находящихся на борту для обеспечения
полетного задания. В качестве авионики могут служить приборное
оборудование, оборудование систем управления и малоразмерные
двигатели находящиеся на борту ЛА. В результате проведения летных и
наземных экспериментов возникает вопрос обработки получаемых
данных нетрадиционными способами. В докладе с помощью
использования высокомоментной статистики предлагается построение
эмпирических законов распределения вибрационных нагрузок.
Показано, что рассматриваемый массив из спектральных выборок
разделяется на вертикальные колонки, «привязанные» к фиксированным
частотам диапазона или к узкополосным интервалам вокруг этих
частот, например, 1/3-октавным полосам частот. В каждой из
вертикальных колонок описываемой спектральной модели образуется
спектральная вибростатистика из выборочных спектров определенного
объема, которая квалифицируется как случайная величина.
Предлагается оценка результатов эксперимента и закона
распределения с точки зрения асимметрии и эксцесса. Отличительная
особенность представленного решения для порядка моментов >2
состоит в том, что данный подход к рассмотрению эмпирического
распределения обеспечивает намного лучшие темпы сходимости по
сравнению с аналогичными решениями при использовании
низкомоментной вибростатистики, когда порядок моментов ≤2.
В докладе приводится графическое отображение обоих решений. В
результате получается модель вероятностного обобщения спектральных
виброхарактеристик
случайных
вибрационных
нагрузок
для
сертификационной оценки вибрационной обстановки на ЛА. Даны
законы распределений.
В заключении можно сделать следующие выводы: по имеющимся
данным, используя высокомоментную статистику можно получить
характеристики закона распределения дающие возможность широкого
применения при оценке происходящих процессов.
210
Имитационная математическая модель для оценки
безопасности полетов
Обухов Ю.В.
Научный руководитель – Вишнякова Л.В.
ФГУП «ГосНИИАС»
В рамках управления рисками для безопасности полётов (БП) в
соответствии с требованиями ИКАО должна проводиться оценка БП в
связи с предложениями по существенной реорганизации воздушного
пространства, со значительными изменениями правил предоставления
обслуживания воздушного движения в воздушном пространстве или на
аэродроме и внедрением нового оборудования.
В качестве одного из методов такой оценки предлагается
имитационное моделирование, при помощи которого возможно
получение оценки допустимой вероятности (частоты наступления)
опасного фактора, при которой обеспечивается приемлемость риска, а
также расчёт других показателей: количество опасных сближений,
количество катастроф, временная загруженность диспетчера, задержки в
выполнении операций диспетчером, число выявленных потенциальных
конфликтных ситуаций в рассматриваемом воздушном пространстве.
Разработанная для этих целей Имитационная математическая модель
для оценки безопасности полётов (ИММ ОБП) структурно состоит из
нескольких подмоделей: диспетчерского управления в секторе
управления воздушным движением (УВД), которая имитирует все
основные операции, определённые в технологиях работы диспетчера;
подмодель воздушной обстановки, представляющая собой совокупность
моделей полета множества воздушных судов (ВС), пролетающих
моделируемый воздушное пространство; подмодели наземной системы
наблюдения, которая получает на вход полётные данные о ВС от модели
ВО и выдаёт «измеренные» полётные данные; подмодели системы связи
«борт-земля», которая имитирует качество прохождения сообщений
между землей и бортом - с учетом ошибок и искажений; подмодели
наземной системы навигации, которая формирует и выдаёт данные о
навигационном покрытии моделируемого воздушного пространства.
Моделирование полёта каждого ВС производится в соответствии с
планом его полёта и начинается за пределами исследуемого сектора
УВД. При полёте моделируются операции диспетчера, связанные с
приемом ВС на сопровождение от диспетчера смежного сектора,
сопровождением ВС и передачей ВС диспетчеру следующего сектора,
операции по обнаружению и разрешению потенциально конфликтных
ситуаций (ПКС).
Также моделируются ошибки разрешения ПКС диспетчером, отказы
технических систем: наземной системы навигации, наземной системы
211
наблюдения, системы связи. Вышеперечисленные опасные факторы
рассматриваются в качестве исследуемых при получении оценок
безопасности полётов.
Комплекс программ "Биоинспирированные методы поиска
условного глобального экстремума функций"
Орловская Н.М
Научный руководитель – Пантелеев А.В.
МАИ (НИУ), каф. 805
В работе рассмотрены четыре биоинспирированных метода
глобальной условной оптимизации. Данные методы объединяет идея
имитации биологических процессов и поведения некоторых элементов
живой природы, характерного для определенного вида в процессе
существования.
Метод, имитирующий поведение кукушек (Cuckoo Search), и метод,
имитирующий распространение сорняков (Weed Colonization), относятся
к эволюционным методам. В их основе лежит идея формирования новой
популяции, в которой в результате применения некоторых операций
удаляются
особи
(возможные
решения)
с
наихудшей
приспособленностью и заменяются лучшими.
Методы, имитирующие поведение лягушек (Shuffled Frog-Leaping
Algorithm) и светлячков (Glowworm Swarm Optimization), относятся к
методам «роевого» интеллекта. Их основная идея заключается во
взаимодействии множества агентов системы «роевого» интеллекта
между собой. Агенты обмениваются информацией с целью
приближения к оптимальному решению.
Для представленных методов разработаны пошаговые алгоритмы
решения поставленной задачи оптимизации. Эффективность методов
была исследована с помощью созданного комплекса программ. Каждый
метод был применен для поиска глобального условного максимума
функций, входящих в общепринятый набор многоэкстремальных
функций двух переменных, имеющих сложную структуру поверхностей
уровня. Программное обеспечение позволяет сравнивать результаты и
исследовать изменения значений целевой функции по итерациям, как в
текстовом, так и в графическом режиме, позволяющем получать
результаты работы методов по шагам. Одним из результатов
исследования является подбор параметров методов, позволяющий
получать наиболее точные результаты для каждой целевой функции.
Анализ результатов работы методов показал, что методы эффективно
исследуют множество допустимых решений, позволяя находить
глобальные максимумы при большом количестве локальных. Этот факт,
а также возможность решения задач для функций со сложным рельефом
212
поверхностей уровня и с большим количеством переменных, делают
перспективным применение методов на практике, в том числе для задач
теории оптимального управления нелинейными детерминированными
динамическими системами в условиях неопределенности задания
начальных условий и неполной информации о векторе состояния.
Среда разработки комплекса - Microsoft Visual Studio 2010, язык
программирования C#.
Разработка интервальных методов оптимизации нелинейных
детерминированных динамических систем
Пановский В.Н.
Научный руководитель – Пантелеев А.В.
МАИ (НИУ), каф. 805
В данной работе рассматриваются задачи глобальной оптимизации и
нахождения оптимального программного управления нелинейными
дискретными и непрерывными детерминированными системами. Эти
задачи возникают в ходе проектирования конструкций самолетов,
вертолетов, космических аппаратов, когда возникает необходимость
оптимизации характерных параметров (вес, дальность полета,
аэродинамические характеристики) и разработки систем управления как
отдельными элементам конструкции, так и объектом в целом.
Целью является разработка численных методов нахождения
оптимального программного управления на основе интервальных
методов поиска условного экстремума, а также формирование
соответствующего программного обеспечения.
Интервальные методы глобальной условной оптимизации условно
можно разделить на две категории: детерминированные и
эвристические.
Детерминированный алгоритм определяет последовательность
определенных действий, обеспечивая тем самым однозначный
требуемый результат. Эвристическим алгоритмом называют алгоритм,
не имеющий строгого обоснования, но, тем не менее, дающий
приемлемое решение задачи в большинстве практически значимых
случаев. Эвристические алгоритмы не гарантируют нахождения
лучшего решения; не гарантируют нахождения решения, даже если оно
существует («проскакивание решения»); могут дать неверное решение в
некоторых случаях. Однако существенным достоинством таких
алгоритмов является низкая вычислительная сложность, что позволяет
их применять для решения задач повышенной трудности (например,
задач, принадлежащих классу NP - трудных). В совокупности с
ключевыми особенностями интервального анализа (обработка множеств
значений вместо отдельных точек, низкая требовательность к
213
постановке задачи) разработка эвристических интервальных алгоритмов
является перспективным направлением.
Итогом работы является формирование алгоритмов нахождения
оптимального программного управления дискретными и непрерывными
детерминированными системами на основе интервального анализа. Для
создания
программного
обеспечения
использовалась
среда
программирования Microsoft Visual Studio, язык программирования –
C#. В работе приведено решение модельных и прикладных задач, на
которых
продемонстрирована
эффективность
разработанных
алгоритмов.
Применение меметических алгоритмов в задачах оптимизации и
управления нелинейными динамическими системами
Письменная В.А.
Научный руководитель – Пантелеев А.В.
МАИ (НИУ), каф. 805
В данной работе рассматриваются задачи глобальной оптимизации и
синтеза оптимального управления динамическими системами.
Возникновение этих задач связано с разработкой систем управления
летательными аппаратами или другими объектами, а также
проектированием их конструкций, в ходе чего возникает необходимость
оптимизации некоторых параметров, таких как вес, дальность полёта,
аэродинамические характеристики и т.д.
Целью исследований являлась разработка новых метаэвристических
методов для решения задач поиска оптимального программного
управления дискретными и непрерывными системами, а также для
решения задач поиска оптимального управления непрерывными
системами с полной обратной связью.
Разработанные алгоритмы основаны на концепции мема. Термин
«мем» был введён Р.Докинзом как «единица передачи культурной
информации, распространяемая от одной особи к другой посредством
имитации, научения и др.»
Термин «меметический алгоритм» был впервые предложен
П.Москато как гибрид генетического алгоритма и процедуры
индивидуального обучения для уточнения решения задачи. В данный
момент этот термин широко используется в качестве обозначения
взаимодействия эволюционного или другого подхода, основанного на
понятии популяции, и индивидуального обучения особей либо другой
локальной процедуры улучшения решения для задач поиска
глобального экстремума. На этапе индивидуального обучения решение
(особь или её генотип) заменяется новым (обученным) решением в
случае, если новое решение имеет большую приспособленность
214
независимо от остальной части популяции. Таким образом, происходит
так называемое культурное развитие особи, которое затем передаётся её
потомкам в течение последующих поколений.
Результатом работы являются разработанные алгоритмы для решения
задач оптимизации и управления нелинейными динамическими
системами, а также для решения задачи поиска глобального экстремума
функций многих переменных со сложной структурой поверхностей
уровня. Кроме того, реализовано программное обеспечение на основе
описанных алгоритмов. При помощи разработанных алгоритмов решено
несколько модельных и прикладных задач, произведено сравнение
полученных результатов решения модельных задач с точными
результатами и с результатами, полученными при помощи других
методов поиска оптимального управления. Сравнение показало, что
меметические алгоритмы позволяют найти более точное решение, чем
другие методы.
Алгоритмическое и программное обеспечение метода
итерационного динамического программирования в задаче
нахождения оптимального программного управления
Родионова Д.А.
Научный руководитель – Пантелеев А.В.
МАИ (НИУ), каф. 805
Для
реализации
процедуры
итерационного
динамического
программирования в задаче нахождения оптимального программного
управления применяется метод случайного поиска глобального
условного экстремума с последовательной редукцией области
исследования (метод Luus-Jakola). Данный метод используется при
решении задачи условной глобальной оптимизации функций многих
переменных. При его применении строится последовательность
итераций из заданной начальной точки так, что в некоторой окрестности
текущей точки с использованием равномерного распределения
генерируется определенное количество случайных точек с учетом
размеров множества допустимых решений. Среди полученных точек
выбирается наилучшая, и из нее процесс продолжается. При этом размер
множества поиска сокращается от итерации к итерации вплоть до
достижения их заданного числа. Как только заданное число итераций
выполнено, завершается «проход». При переходе к следующему
проходу размер множества поиска восстанавливается, а далее снова
выполняется заданное число итераций. На каждой итерации размеры
исследуемой области сокращаются, что обеспечивает сходимость
последовательности полученных таким образом приближенных
решений к искомой точке глобального экстремума.
215
Для решения задачи поиска оптимального программного управления
непрерывными
детерминированными
системами
используется
итерационный метод динамического программирования (итерационный метод
Лууса). Для этого формируется равномерная сетка и осуществляется
переход к задаче поиска оптимального программного управления
соответствующей дискретной детерминированной системой. Затем
реализуется процедура поиска наилучшего решения на каждой стадии,
выполняя попятное движение от конца заданного промежутка времени к
началу. При этом приближенное решение задачи (управление) ищется в
виде кусочно-постоянных вектор-функций, поэтому результатом
решения является субоптимальное управление.
На основе изложенного алгоритма сформирована программа,
реализующая
применение
метода
случайного
поиска
с
последовательной редукцией области исследования и итерационного
динамического программирования для решения задачи нахождения
оптимального программного управления непрерывными системами.
Среда разработки Microsoft Visual Studio 2010, язык программирования
C# . Эффективность программного обеспечения проиллюстрирована на
модельных примерах.
Структура системы поддержки решений для управления
техническим центром по обслуживанию летательных аппаратов
Титов Ю.П.
научный руководитель – Хахулин Г. Ф.
МАИ (НИУ), каф. 302
В настоящее время организация обслуживания летательных аппаратов
(ЛА) возложена на технические центры. Управляющий техническим
центром осуществляет заказ на изготовление, транспортировку и
хранение запасных частей. Конечным потребителем запасных частей
являются аэродромы, которые осуществляют замену отказавших блоков
ЛА. При этом в распоряжении технического центра одновременно
находятся десятки аэродромов. В случае если ремонтная бригада
аэродрома не может выполнить замену отказавших блоков, то
вызывается персонал по техническому обслуживанию и ремонту
технического центра. Отказавшие блоки отправляются, по возможности,
на авиационные ремонтные заводы.
Замена отказавшего блока осуществляется со склада аэродрома. Если
на складе аэродрома требуемого блока не обнаружено, то необходимо
доставить его с ближайшего склада. При этом необходимо учитывать
территориальное расположение складов. Все время транспортировки ЛА
считается отказавшим и не может выполнять вылеты. В случае нехватки
блоков на складах необходимо сделать заказ предприятию
216
изготовителю, тем самым отсрочив на достаточно длительное время
ремонт ЛА.
В связи с данной проблемой предлагается создание системы
поддержки решений, которая позволит рациональным образом
осуществлять закупку, транспортировку и хранение запасных частей.
Рациональность решения будем определять по трем критерием:
стоимости изготовления, транспортировки, ремонта и хранения
запасных частей, суммарное время «замораживания» запасных частей и
суммарное время неработоспособности ЛА. В зависимости от данных
показателей формируется решение по заказу на предприятиях
изготовителях, а так же по определению мест хранения запасных частей.
Для решения данной задачи предлагается реализовать имитационную
модель, описывающую процессы отказов и восстановления блоков ЛА, а
так же транспортировку, хранение, ремонт и закупку запасных частей. В
результате реализации данной модели для заданного решения будут
определяться значения критериев. Применив различные методы анализа
и оптимизации, определим множество рациональных решений. Выбор
конкретного решения будет осуществлять управляющий техническим
центром.
Данная система разрабатывается при поддержке конкурсного
научного
проекта
№
13-01-00895а
Российского
Фонда
Фундаментальных исследований
217
6. Экономика в авиационной и космической
отраслях
Оптимизация управления авиационным предприятием
«ОАО Сухой» путем количественного экономико-математического
моделирования
Артющик В.Д.
Научный руководитель – Комарова Н.В.
МАИ (НИУ), каф. 501
В ходе выполнения работы разрабатывались оптимальные решения
для развития кадрового отдела ОАО «Сухой» с целью повышения
конкурентоспособности
корпорации
на
рынке.
Проводился
комплексный анализ перспектив развития отдела и возможности
адекватной реакции на изменения во внешней среде. Выявлена
тактическая проблема, мешающая осуществлять подразделению свою
операционную деятельность для обеспечения выживания и устойчивого
развития организации. На основе этих данных, построены две модели –
первая, для принятия стратегических решений, и вторая для принятия
операционных решений. После построения, были выбраны методы
решения этих моделей. Первая модель решается методом
целочисленного программирования на основе «задачи о ранцах», а для
второй задачи разрабатывается специальный метод. В работе
представлены результаты решения предложенных моделей средствами
Excel. После обработки полученных результатов, была предложена
система стратегических и тактических мер по совершенствованию
кадрового отдела, проведена оценка социальной и экономической
эффективности предложенных в работе изменений. Далее имела место
оценка устойчивости модели к изменению исходных данных (таких как
количество персонала и их квалификации).
Предложенные в данной работе модели рекомендованы к
использованию в деятельности кадрового отдела компании, так как с
помощью них можно как повысить рост продаж за счет внедрения
актуальных мероприятий, так и снизить издержки на заработную плату,
сохранив при этом качество
О стратегии развития российского авиастроения
Жугина Е.С.
Научный руководитель – Комарова Н.В.
МАИ (НИУ), каф. 501
В современных условиях российская авиационная промышленность
сталкивается с ожесточенной конкуренцией как на внешнем, так и на
218
внутреннем рынках. В связи с этим необходимо решить проблему
стратегического
позиционирования
российского
авиастроения.
Конкурентоспособность
иностранных
бизнес-структур
диктует
необходимость инновационных технологических решений. Для их
реализации требуется выстроить полную производственную цепочку от
центров НИОКР до непосредственной сборки.
Все вышеперечисленные предложения должны быть собраны в
стратегию развития гражданского авиастроения РФ на долгосрочную
перспективу. Ее создание позволит решить ряд задач, стоящих перед
экономикой РФ.
На данный момент потенциал российских предприятий, даже с учетом
государственной
поддержки,
не
позволяет
обеспечить
конкурентоспособность на рынке гражданской авиатехники. Поэтому
стратегия
развития
отечественного
авиастроения
предлагает
сконцентрировать ресурсы на немногих приоритетных проектах. Так, в
настоящее время реализуется в кооперации с зарубежными партнерами
два крупных проекта: разработан и готовится к серийному производству
региональный пассажирский самолет SukhoiSuperJet 100 (SSJ-100) 2), а
также объединенными силами ОКБ им. А.С. Яковлева, ОКБ им. С.В.
Илюшина и ОКБ им. А.Н. Туполева разрабатывается ближне- и
среднемагистральный узкофюзеляжный пассажирский самолет средней
вместимости МС-21 (магистральный самолет 21 века).
Кроме того, последнее время конъюнктура в авиастроении позволяет
национальным производителям побороться за доли рынка с
европейскими и американскими компаниями. А именно, «погоня» за
Dreamliner 787 привела к техническим недоработкам A380, прежде
всего, в электрике, что затянуло сроки выхода самолета и привело к
срывам поставок. Создание третьего центра дальнемагистрального
авиастроения в РФ снизит эти риски. Кроме того, ввиду относительно
низкой цены трудовых ресурсов и дешевых энергоносителей, Россия
сможет существенно снизить себестоимость продукции в этом сегменте.
Это повысит конкурентоспособность отечественных авиастроителей и
откроет экономикам развивающихся стран доступ к недорогим,
высокотехнологичным лайнерам.
Таким образом, несмотря на то, что емкость внутреннего российского
рынка воздушных судов мала, а конкуренция на внутреннем и внешнем
рынках самолетов крайне высока, существуют немалые резервы для
разработки эффективной стратегии повышения емкости рынков
авиационной техники.
219
Анализ авиационных происшествий в России и разработка
предложений по снижению влияния рисковых факторов
при эксплуатации авиационной техники
Звягинцева И.И., Зуева Т.И.
МАИ (НИУ), ИНЖЭКИН
В современных условиях расширения спектра коммерческой
эксплуатации авиационной техники, в частности, в регионах,
ближайшем Подмосковье, в перспективе, в соответствии с
Государственной программой города Москвы «Развитие транспортной
системы на 2012-2016 гг.», в Москве, актуальной задачей является
разработка предложений по снижению влияния возможных рисковых
факторов при эксплуатации авиационной техники, снижению
количества авиационных происшествий в России.
Основной проблемой авиации является низкий уровень обеспечения
безопасности полетов. Статистика авиационных происшествий
свидетельствует о том, что использование традиционных методов
обеспечения безопасности полетов недостаточно для эффективной
деятельности авиакомпаний в России. Необходимость решения этой
проблемы связана с большим количеством авиапроисшествий в России,
приводящих к гибели людей, потере летного состава, расходам на
технику.
Недостаточно сформировавшиеся в России рыночные отношения,
диспропорции в развитии крупных мегаполисов и регионов,
недостаточно сформировавшиеся коммуникационные взаимодействия,
при этом, недостатки в развитии внутренней среды авиакомпаний и их
партнеров, агрессивность внешней среды, - все эти специфические для
России факторы оказывают влияние не только на развитие
авиаперевозок, но и на управление этими процессами, в том числе, и на
управление рисками как на уровне отдельных предприятий
(авиакомпаний), так и на уровне отдельных проектов, вызывая
необходимость разработки систем управления специфическими
рисками, присущими России в целом, отдельным авиакомпаниям,
отдельным проектам.
Для решения проблем предлагается рассматривать в перспективе
задачу обеспечения безопасности полетов как одну из приоритетных, но
в системе управления рисками на разных уровнях управления: уровне
отдельных проектов, уровне авиакомпаний в целом, а также на уровне
отрасли.
220
Инструменты и методы промышленного маркетинга
Ильина Д.И.
Научный руководитель – Афанасьева О.А.
МАИ (НИУ), каф. 504
Каждое предприятие стремится эффективно управлять своей
маркетинговой деятельностью, то есть на основе анализа рыночной
конъюнктуры и своих возможностей целенаправленно фокусироваться
на целевых рынках с целью максимального удовлетворения
потребностей покупателей.
Промышленные предприятия не являются исключением, более того
анализ тенденций и перспектив развития промышленности показывает,
что российские компании все активнее начинают использовать
принципы промышленного маркетинга, суть которого заключается в
продвижении на рынок продукции, которую используют в своем
производстве промышленные предприятия. Важными характеристиками
продукта для промышленного покупателя являются: качество –
пригодность для производственного процесса и применяемой
технологии, надежность поставки, цена и условия оплаты.
Концепция промышленного маркетинга состоит из трех основных
элементов:
− маркетинговые действия должны начинаться и основываться на
первоначальных потребностях клиента-организации;
− ориентация на клиента должна проходить через все
функциональные подразделения предприятия, включая научноисследовательскую сферу, производство, сбыт готовых изделий,
организацию финансовых потоков;
− удовлетворение запросов клиента должно быть рассмотрено как
средство к достижению долгосрочных целей по повышению
доходности предприятия-производителя товаров производственнотехнического назначения.
Анализируя сложившиеся подходы к организации и осуществлению
маркетинга, можно видеть, что основным объектом исследования
являются потребительские рынки, в то время как промышленным
рынкам уделяется недостаточное внимание. Более того, при
исследовании промышленных рынков, в основном, используются
методы, разработанные для потребительских рынков. Из этого следует,
что функционирование промышленных рынков и особенности их
организации изучены не в полной мере.
В связи с этим, в настоящее время является актуальным исследование
формирования промышленного рынка, учета сложности процесса
закупки продукта промышленными покупателями и поиска
221
эффективных
маркетинга.
форм,
методов
и
инструментов
промышленного
Метод расчета цены государственного контракта на единицу
серийного образца продукции военного назначения.
Квашенникова О.М.
Научный руководитель – Панагушин В.П.
МАИ (НИУ), каф. 502
Правительство РФ выпустило специальное постановление о ценах на
продукцию оборонного назначения №1155 от 13.12.2013 «О применении
видов цен на продукцию по государственному оборонному заказу».
Которое устанавливает условия и порядок применения видов цен на
продукцию, включенную в перечни продукции по ГОЗ, на которую
распространяется государственное регулирование цен, а также на
товары (работы, услуги), поставляемые по ГОЗ в связи с разработкой,
изготовлением, сервисным обслуживанием, ремонтом или утилизацией
указанной продукции, в случае размещения ГОЗ у единственного
поставщика.
В государственном контракте на продукцию может устанавливаться:
− ориентировочная (уточняемая) цена,
− фиксированная цена или цена,
− цена, возмещающая издержки.
Принципы применяются при формировании цен государственного
контракта на ЕСО продукции военного назначения с длительным
циклом изготовления, имеющим российский аналог, организациями разработчиками и организациями – производителями, включенными в
реестр единственных поставщиков, производящих такую военную
продукцию, независимо от их организационно-правовой формы и
ведомственной принадлежности.
В основу регулирования цены государственного контракта на ЕСО
ПВН положены следующие принципы:
− Регулирование процедуры установления цены государственного
контракта на ЕСО, (предполагает регулирование цены ЕСО ежегодно,
начиная с цены контракта первого года поставки - базовой цены).
− Другим мотиватором инновационного развития может быть
установление цены первою года путем увеличения базовой цены на
специальный коэффициент технического уровня.
− Стимулирование изготовителей и разработчиков за повышение
качества продукции, которое связано с совершенствованием
конструктивных и технологических характеристик РСО, на основе
установления
персонифицированного
уровня
рентабельности
продукции.
222
− Индексация расходов производителей по статьям затрат должна
производиться
ни
основе
реальных
индексов-дефляторов,
учитывающих индексы изменения цен на продукцию естественных
монополии.
Управление репутационным риском авиапромышленного
комплекса России: с кого нужно начинать?
Коробко М.О.
Научный руководитель – Бадалова А.Г.
МАИ (НИУ), каф. 501
Авиапромышленный комплекс (АПК) — это крупнейший
промышленный комплекс России, состоящий из трех различных
индустрий — это воздушный транспорт, наземная авиационная
инфраструктура и авиастроение – каждая из которых имеет свои
рыночные интересы, но в отдельности не может существовать отдельно,
друг без друга. Деятельность авиапредприятий АПК постоянна
сопряжена с рисками, имеющими различные источники формирования и
формы проявления.
В настоящее время, одними из основных наиболее значимых
нефинансовых рисков, напрямую влияющих на эффективное
функционирование предприятий, является репутационный риск. Его
влияние на функционирование отечественных авиапредприятий
постоянно возрастает и усиливается в результате усиления
конкурентной борьбы и существования довольно скептического и
негативного отношения к АПК России и отечественной гражданской
авиации. Особенно велико влияние рассматриваемого вида риска на
деятельность авиастроительных предприятий, следствие снижения
имиджа и репутации отечественных авиаперевозчиков.
Тем не менее, репутационным риском можно и нужно управлять так,
как, если его игнорировать, то данный риск может привести к
непредсказуемым, катастрофичным для предприятия последствиям
(вплоть до банкротства и полного разорения). Чтобы снизить его
влияние на АПК России сначала необходимо сконцентрировать усилия
на оптимизации данного риска в отрасли авиаперевозок так, как:
− Репутационный риск наиболее ярко, существенно и масштабно
проявляется и усиливается именно в индустрии авиаперевозок.
− Результативность деятельности и перспективы развития
отраслей АПК России напрямую зависят от их совместной отраслевой
политики, проводимой именно авиаперевозчиками.
− Сегодня успех деятельности, а также имидж и репутация всего
АПК РФ (особенно его авиастроительных предприятий) в целом
напрямую зависит от правильного позиционирования отечественных
223
авиаперевозчиков как на внутреннем, так и на международном рынке
авиауслуг.
Таким образом, снижение влияния репутационного риска на АПК
целесообразно начинать с его наиболее востребованной, успешно и
динамично развивающейся отрасли. В настоящее время, такой отраслью
АПК России является отрасль воздушного транспорта (авиаперевозки).
Система сбалансированных показателей как метод оценки
инновационного потенциала предприятия
Кучмай Е.Н.
ОАО «ЦКБА»
Предприятия имеют возможность сохранить высокие темпы развития,
сократить уровень издержек, завоевать лидерские позиции на рынке и
добиться высоких показателей прибыли. При этом в условиях
современной экономики большинство предприятий формируют свое
стратегическое поведение на основе инновационного подхода, главной
целью которого является освоение новых технологий, выпуск новых
товаров и услуг. Руководителям таких предприятий необходимо
учитывать, что инновационная деятельность носит рисковый характер.
Уменьшить риск, сопутствующий реализации инноваций, призвано
управление инновационными процессами и определение существующих
возможностей предприятия, а именно оценка инновационного
потенциала.
Анализ различных методов оценки инновационного потенциала
предприятия показал, что существует недостаточное количество
разработок для оценки непосредственно потенциала. Одной из причин
этого является сложность предмета оценки и неделимость
инновационного потенциала на независимые компоненты.
Комплексная и объективная оценка инновационного потенциала
может быть получена при составлении системы показателей,
основанной на причинно-следственных связях между показателями,
позволяющими в комплексе характеризовать потенциал предприятия.
В связи с этим в работе представлена адаптированная система
сбалансированных показателей, направленная на определение оценки и
направлений развития инновационного потенциала предприятия.
В рамках построения системы сбалансированных показателей
отмечена необходимость выделения еще одной составляющей системы
– инновационной. Это объясняется тем, что инновационное развитие
компании стало одной из характеристик современного общества,
которое позволяет привлечь требовательного потребителя, организовать
дополнительные источники денежного потока и повысить стоимость
предприятия.
224
Рассмотренный в работе метод оценки инновационного потенциала
позволит руководителю предприятия принимать более качественные и
обоснованные управленческие решения в рамках инновационной
деятельности.
Развитие кадрового потенциала инновационных предприятий
аэрокосмической отрасли
Подвербных У.С.
СибГАУ, каф. МКПУ
На существующем этапе развития экономики значительное
конкурентное преимущество на рынке организация не может получить
только за счет техники. Сегодня предприятиям необходимо
задействовать более мощный и перспективный ресурс, каковым
является человек, имеющий инновационное мышление и способности к
саморазвитию.
Отличительными особенностями предприятий инновационной сферы
к какой относится аэрокосмическая отрасль, являются повышенные
требования к кадровому составу.
В качестве объекта исследования мной были выбраны инновационные
организации аэрокосмической отрасли: ФГУП «Государственный
космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева и
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф.
Решетнева»; изучен их опыт по формированию кадрового потенциала.
Приоритетной целью кадровой политики этих предприятий является
формирование
высококвалифицированного
и
мотивированного
коллектива, способного повысить конкурентоспособность и укрепить
лидирующие позиции компании на рынке космической техники. ФГУП
«Государственный космический научно-производственный центр имени
М.В. Хруничева применяет следующие методы формирования
кадрового потенциала: 1)привлечение выпускников высших и средних
специальных учебных заведений и СПТУ, создание для них всех
условий производственного роста; 2)осуществление систематической и
качественной подготовки и переподготовки кадров с целью сохранения
бесценного опыта и знаний, накопленных коллективами предприятий, и
обеспечение преемственности поколений; 3)довузовская подготовка
учащихся средних общеобразовательных школ на базе Космического
центра; 4)целевая подготовка ГКНПЦ им. М. В. Хруничева; 5)
подготовка научных кадров в аспирантуре ГКНПЦ им. М. В. Хруничева;
6)обучение молодых специалистов ГКНПЦ им. М.В. Хруничева за
рубежом; 7)курсы иностранных языков в ГКНПЦ им. М. В. Хруничева
Планирование и организация профессионального и повышения
квалификации работников ОАО «ИСС» осуществляется отделом по
225
обучению и развитию персонала в соответствии с требованиями
федеральных, отраслевых, и локальных нормативных актов. Ежегодно в
системе профессионального обучения и повышения квалификации
проходят подготовку более 20% работников
Таким образом, методы, принципы формирования кадрового
потенциала организации должны быть направлены на достижение
поставленных инновационных задач для конкретной организации, о чем
свидетельствует
опыт
ведущих
инновационных
организаций
аэрокосмической отрасли.
Исследование особенностей, технологии и результатов внедрения
методов бережливого производства в авиа- и двигателестроении
Просвирина Н.В., Тихонов А.И.
МАИ (НИУ), ИНЖЭКИН
Внедрение методов бережливого производства на предприятиях
авиационной отрасли становится все более актуальным и определяется
процессами, происходящими в настоящее время на мировом рынке авиаи двигателестроения, а именно жесткой конкуренцией между
предприятиями, что делает необходимым внедрение передовых методов
организации
производства
для
повышения
эффективности
производственной
деятельности
предприятий,
увеличения
производительности труда, снижения издержек, повышения качества
продукции. Деятельность в авиа-космической отрасли и создание систем
жизнеобеспечения летательных аппаратов требует от предприятий
предъявлять повышенные требования к качеству своей продукции. При
этом необходимо решить весьма творческую задачу: сократить
производственные затраты, не экономя при этом на качестве, так как
«качество любой ценой» становится накладным и для производителя, и
для потребителя.
Основной целью является вовлечение персонала компании в процесс
постоянного совершенствования, а именно научить его владеть
бережливым мышлением, системным подходом к решению проблем и
развитию производственных систем, а также организацией работ по
внедрению
принципов
бережливого
производства,
уметь
идентифицировать потери, не бояться подавать предложения по
оптимизации процессов, а организация, в свою очередь, должна
оперативно обрабатывать идеи и переводить их в обычную практику.
Бережливое производство позволяет на предприятиях авиа- и
двигателестроения повысить управляемость и эффективность
производственных процессов, снизить количество дефектов и в целом –
достичь лучших финансовых результатов. Концепция Lean направлена
на решение таких задач, как максимальное использование
226
производственных
мощностей,
организация
непрерывного
производственного потока, предотвращение простоев и брака,
формирование и поддержание правил и регламентов, руководствуясь
которыми все подразделения работают в одном ритме, нацеленные на
общий результат.
Маркетинговая структура корпораций
ракетно-космической промышленности
Рябченко А.В.
Научный руководитель – Оборин Л.А.
ОАО «Красноярский машиностроительный завод»
Интеграционный процесс в ракетно-космической промышленности
(РКП) направлен как на консолидацию научно-технического,
производственно-технологического,
социально-экономического,
организационно-хозяйственного
и
институционального
уровней
структурной организации созданных корпораций (интегрированных
структур), так и на укрепление их маркетинговых позиций на
внутреннем и международном космических рынках для продвижения
отечественной ракетно-космической техники (товаров и услуг).
Особое место в укреплении рыночных позиций корпораций РКП
отводится маркетинговой структуре. С позиций системного подхода
маркетинговая структура корпораций РКП - это связи и отношения
между элементами маркетинга, состав этих элементов (4P или 7P,
который зависит от того, что продвигают товар или услугу), каждому из
которых соответствует определенная функция.
Наличие связей между элементами определяет их организацию,
поведение в рамках целостной маркетинговой подсистемы корпорации
РКП. Уровень сложности и комплексный характер связей между
элементами маркетинга проявляется в ограничении разнообразия этого
поведения, что сказывается на разнообразии функционирования
маркетинговой
структуры,
полноты
реализации
функций
(аналитической, сбытовой и т.д.) и соответственно на степени
упрочнения рыночных позиций корпорации РКП.
Единство целей интеграции, учет интересов предприятий входящих в
состав корпорации, соблюдения правил корпоративного поведения
обуславливает потребность в организации и управлении маркетинговой
структурой. Учитывая, что данная структура является переменной, ее
изменения
осуществляются
применительно
к
условиям
функционирования и внешней среды, определяя поведение корпорации
РКП. Условия функционирования в свою очередь определяет структура
рынка, которая тесно связана с технологией и собственностью.
227
Оптимальность в организации и управлении маркетинговой
структурой будет существенно влиять на результативность
функционирования корпорации РКП (ее структурной организации) в
целом,
укреплении
организационно-экономического
механизма
развития и консолидации функций маркетинга для повышения
эффективности и роста производственного и инвестиционного
потенциалов, обеспечивающих выход на необходимый уровень
конкурентоспособности интегрированных структур РКП.
Причины потребности государственно-частного партнёрства в
развитии аэропортов России
Саенко В.О.
Научный руководитель –Лазников Н.М.
МАИ (НИУ), каф. 505
У государств рано или поздно возникает потребность в частных
инвестициях и предпринимательской инициативе для развития и
управления объектами государственной собственности. Зачастую это
бывает связано с нехваткой бюджетного финансирования или
организации производства или хозяйства не направленной на
повышение прибыли. Однако аэропорты невозможно передавать в
частную собственность в связи с их стратегической, экономической и
социально политической важностью.
Основной областью работы ГЧП являются крупные проекты, в
участии в которых заинтересованы как бизнес, так и государство,
например развитие аэропортов.
Правительства передают во временное долго- или среднесрочное
пользование объекты этих отраслей оставляя за собой регулирование и
контроль действий при помощи государственно-частного партнёрства.
При современном темпе развития технологий, в особенности
телекоммуникации, повышения уровня качества продукции и
обслуживания, и одновременно с увеличением потребности в
обеспечении
безопасности,
необходимо
принятие
быстрых,
эффективных и новаторских решений. Государство не в состоянии
обслуживать эти потребности в одиночку, в связи с чем возникает
острая необходимость привлечения частных предпринимателей для
решения задач качественного и срочного усовершенствования объектов
инфраструктуры в особенности аэропортов. ГЧП в данном случае
служит выходом из ситуации, при котором эффективные решения по
организации работы аэропорта со стороны частного сектора
направленные на увеличение прибыли и на повышение уровня качества
обслуживания являются движущей силой, при этом государству не
приходится лишаться контроля над стратегически важными объектами.
228
Существует множество успешных зарубежных примеров ГЧП в
аэропортовой сфере, что говорит об эффективности такой модели
работы по развитию аэропортов. Однако, не стоит заострять всё
внимание на зарубежном опыте. Это примеры, которые следует
рассматривать и выделять ключевые шаги, которые способствовали
достижению поставленной цели создания и работы ГЧП проектов.
Аэропорты России имеют свои отличительные качества, которые не
позволяют взять самый успешный зарубежный проект и переписать его
для всех российских аэропортов.
Анализ мотивов работников предприятия
оборонно-промышленного комплекса
к инновационной деятельности
Санданова Б.Д.
СибГАУ, каф. МКПУ
Вопрос мотивации персонала является одним из актуальных в
современной практике управления человеческими ресурсами, так как в
зависимости от экономической ситуации изменяются мотивы трудовой
деятельности. В связи с этим проводятся различные исследования по
изучению мотивов работников, их предпочтений и отношения к труду.
Основной предпосылкой для подобных работ является предположение о
том, что преимущественно материальное благополучие является
наиболее значимым в структуре мотивов работников независимо от вида
деятельности.
Ввиду того, что в последние десятилетия приоритетным
направлением деятельности организаций являлась активизация
инновационной деятельности (ИД), стал вопрос о действенности
данного утверждения относительно инновационной деятельности
работников.
В проведенном исследовании предпринята попытка определить
структуру мотивов работников предприятия ОПК, побуждающих их к
осуществлению ИД, выявить факторы, мотивирующие работников к
разработке
и
реализации
инноваций,
определить
внутриорганизационные и внешние препятствия для осуществления ИД.
В качестве инструмента сбора информации использовалось
анонимное анкетирование. В рамках исследования собраны анкеты, от
руководителей (35%), от специалистов (50%), от рабочих (15%).
Результаты исследования показали, что мотивы руководителей
отличаются от мотивов специалистов и рабочих. Руководителями
движет желание повысить уровень предприятия на рынке (55%), в то
время как специалисты и рабочие отмечают в качестве основного
мотива материальные причины, связанные с повышением заработной
229
платы (56%). Однако 90% опрошенных работников выбрали уровень
дохода в качестве важного фактора, мотивирующего к инновационной
деятельности.
Анализ причин, снижающих мотивацию работников к ИД, показал,
что работники не интересуются и не применяют новшества из-за слабой
информированности о разработках и реализации инноваций,
недостаточности материальных стимулов, отсутствии помощи в
осуществлении ИД со стороны руководства.
В качестве наиболее значимых барьеров к осуществлению ИД
указаны несовершенства системы поддержки ИД и отсутствие
понятного механизма к внедрению инновации. Из внешних барьеров
выделены трудности привлечения финансов для осуществления
инновационных проектов и длительный период окупаемости
внедряемых инноваций.
Результаты проведенного исследования, частично подтверждают
предположения относительно значимости влияния материальных
факторов на инновационную деятельность работников предприятия
ОПК.
Методы оценки финансово-экономических рисков при выполнении
государственного заказа предприятиями авиационной
промышленности.
Сундеева Ю.А.
МАИ (НИУ), каф. 502
Целью
данной
конкурсной
работы
является
анализ
и
совершенствование метода оценки финансово-экономических рисков
невыполнения государственного контракта исполнителем.
Первым
этапом
оценки
финансово-экономических
рисков
невыполнения государственного заказа является предварительная
диагностика финансово-экономического состояния предприятия
промышленности. Для этого применяется метод комплексной оценки
финансово-экономической устойчивости предприятий. На основе
проведенного
анализа
финансово-экономического
состояния
предприятия промышленности делается вывод о целесообразности
дальнейшего сопоставления экономических характеристик предприятия
и государственного заказа, поскольку организации, попавшие в зоны
«Банкротство» (несостоятельность) и «Кризисная зона» к следующим
этапам оценки не допускаются.
Вторым этапом является диагностика экономических характеристик
размещаемого государственного заказа. На данном этапе диагностики
должны быть описаны требования, предъявляемые к производственному
230
потенциалу предприятия для успешного выполнения государственного
заказа, определяемые техническим заданием государственного заказа.
Третьим этапом является сопоставление производственного
потенциала
предприятия
авиационной
промышленности
и
государственного заказа для оценки возможности выполнения
государственного заказа. Оценивается соответствие производственного
потенциала предприятия промышленности определенным требованиям
государственного заказа, а также сравниваются значения показателей
комплексной
оценки
финансово-экономической
устойчивости
предприятия-претендента на выполнение государственного заказа.
Четвертым этапом является комплексная оценка финансовоэкономических рисков невыполнения государственного заказа. На
основе классификации рисков по каждому виду производственных
ресурсов составляется карта финансово-экономических рисков
невыполнения государственного заказа.
Такая диагностика производственного потенциала предприятия
промышленности и государственного заказа позволяет выявить «узкие
места» и, соответственно, идентифицировать возможные риски
невыполнения
государственного
заказа
по
каждому
виду
производственных ресурсов на этапе размещения заказа.
Разработка стратегического менеджмента в многоцелевой
авиационно-космической системе (МАКС)
Хаецкая Е.В.
Научный руководитель – Комарова Н.В.
МАИ (НИУ), каф. 501
За прошедшие десятилетия определилось ключевые проблемы,
сдерживающие дальнейшее развитие российской космонавтики. Но с
помощью разработки стратегий в многоцелевой авиационнокосмической системы (МАКС) можно решить эти проблемы.
Определено, что МАКС позволит поднять научно-промышленный и
технологический потенциал России на новый, более высокий уровень.
МАКС представляет собой двухступенчатый комплекс воздушного
старта, состоящий из самолета-носителя Ан-225 "Мрия" разработки
АНПК им. О.К. Антонова (Украина, Киев), на котором
устанавливается орбитальный
самолет в
пилотируемом
или
беспилотном варианте или грузовой контейнер с внешним топливным
баком, заполненным криогенными компонентами топлива. Система
базируется на обычных аэродромах 1 класса, дооборудованных
необходимыми для МАКС средствами заправки компонентами топлива,
наземного технического и посадочного комплекса и вписывается, в
основном, в существующие средства наземного комплекса управления
231
космическими системами. Основные элементы системы МАКС
выполнены в многоразовом исполнении, кроме внешнего топливного
бака и блока выведения. МАКС создается на основе последних
достижений науки и техники в области авиации и космонавтики.
Можно пытаться эволюционно решить какую-либо из означенных
проблем. Но МАКС в силу своих специфичных свойств, и в первую
очередь мобильного воздушного старта с многоразового самолетаносителя, решает ... все проблемы! Для этого МАКС разработала ряд
стратегий для решения широкого круга задач в космосе:
− выводить на околоземную орбиту и возвращать с орбиты
различных полезных грузов;
− транспортно-технически обеспечить космические объекты
различного назначения;
− проводить аварийно-спасательные работы на орбите;
− решить научно-технические и технологические эксперименты в
космосе;
− проведение международного контроля за космическим
пространством;
− экологический контроль за космическим пространством и
земной поверхностью, дистанционное зондирование Земли и
исследование околоземного пространства и т.д.
В целом, реализация проекта МАКС позволит поднять научнопромышленный и технологический потенциал России на новый, более
высокий уровень, если Россия решит некоторые проблемы, связанные с
разработкой системы МАКС.
Прогнозирование себестоимости промышленного производства на
основе результатов стохастического факторного анализа
Хомутская О.В.
Научный руководитель – к.т.н. Игнатов Н.А.
МАИ (НИУ), каф. 302
Управление промышленным производством неизбежно включает в
себя решение задачи оценки и прогнозирования его себестоимости для
достижения требуемых экономических показателей. В условиях
современных тенденций к мировой экономической интеграции, когда
всё большее распространение получают крупно- и мелкоузловая сборка,
локализация производства, закупка импортных материалов и
оборудования в самых разных странах, прогнозирование себестоимости
становится особенно актуальным для отраслей промышленного
производства технически сложных объектов – авиастроения,
автомобилестроения, космической промышленности и других.
232
Предложен
подход
к
прогнозированию
себестоимости
промышленного
производства,
предполагающий
выделение
стохастических затратных факторов, наиболее существенно влияющих
на себестоимость производимой продукции, на основе результатов
стохастического факторного анализа, и последующее прогнозирование
изменений данных факторов.
Определение факторов требует наличия репрезентативной статистики
как по всем факторам, которые потенциально могут влиять на
себестоимость производства, так и по самой себестоимости, и основано
на построении модели себестоимости средствами регрессионного
анализа с выявлением наиболее и наименее значащих стохастических
затратных факторов, влияющих на себестоимость. На этом этапе
проверка статистической значимости элементов модели себестоимости
является крайне важной, так как позволяет исключить из модели
стохастические факторы, влияние которых, исходя из имеющихся
данных, нельзя оценить с достаточной точностью. Оценка уровня
детерминации модели позволяет оценить сверху точность получаемого в
итоге прогноза себестоимости.
Вектор значений введенных в модель себестоимости стохастических
факторов прогнозируется с учетом оценок корреляционной связи между
ними; полученный в результате прогноз – оценка значения вектора
факторов в будущем – подставляется в модель себестоимости, что, в
свою очередь, уже позволяет получить прогноз себестоимости
производства.
Полученный прогноз себестоимости в итоге может быть использован
при непосредственном производственном планировании и управлении
промышленным предприятием.
Методологический подход к анализу и оценке многокритериальной
задачи управления интегрированными структурами
наукоемких отраслей
Чумаков Д.М.
ФГУП «Организация «Агат»
Для России создание крупных интегрированных промышленных
структур является одним из новых направлений реформирования
оборонно-промышленного комплекса.
Актуальной задачей на сегодняшний день является разработка
инновационного методологического подхода по формированию
экономико-математического
аппарата
оптимизации
управления
интегрированными структурами (ИС)наукоемких отраслей, в частности
ракетно-космической промышленности России.
233
На текущем этапе реформирования промышленности возникла
необходимость прогнозирования, контроля за деятельностью ИС и
выявления сильных и слабых сторон управления. Поставленные
вопросы возможно решить при помощи структурирования критериев
отбора в «многокритериальной задаче» или математической модели
принятия оптимального решения. Эти критерии могут отражать оценки
различных сторон процесса управления, согласно которым принимается
решение, или оценки одной и той же его характеристики, но с
различных точек зрения.
В
обеспечение
математического
моделирования
требуется
формирование и применение методологии. Состав этапов структуры
методологии в целом вытекает из общих построений в области
оптимизационных методов решения экономических задач. Однако
введенные на каждом из этапов параметры ограничения привносят
искомые элементы инновационности, отличающие данный подход от
уже существующих.
Параметры ограничения целевой функции модели позволяют:
− Привнести логическую обоснованность и завершенность этапов
методологии;
− Качественно
и
количественно
оценить
результаты
исследования;
− Определить
широкий
круг
социально-экономических
последствий структурирования задач управления.
− Обеспечить объективность решений по контролю за
деятельностью ИС.
− Обеспечить согласованность органов исполнительной власти и
руководящего менеджмента ИС.
Вариант предложенного методологического подхода направлен на
выполнение прогнозных экспериментов в области управления
наукоемкими производствами, а также повышения эффективности и
обеспечение устойчивости оборонно-промышленного комплекса
России.
Применение новых методов оценки и учета развития
организационных и профессиональных компетенций в процессе
обучения в вузе
Шеленкова Е.В.
Научный руководитель – Базадзе Н.Г.
МАИ (НИУ), каф. 501
Анализ
сложившейся
ситуации
в
системе
высшего
профессионального образования (переход к государственным
образовательным стандартам нового поколения) и ситуации на
234
авиапредприятиях, заводах и конструкторских бюро (кадровые
проблемы; проблема преемственности; низкий уровень управленческой
культуры; потребность в специалистах, владеющих сбалансированным
комплексом
современных
методов
управления,
спецификой
авиастроительного производства и развитыми навыками организации
эффективной трудовой деятельности) обуславливает необходимость
внедрения инновационных методов обучения на основе интеграции
науки, образования и производства путем создания площадки
подготовки специалистов базирующихся на единой образовательной
среде «университет – научные центры – предприятия отрасли».
Одним из инновационных методов обучения на сегодняшний день
является дуальное обучение. Внедрение дуального обучения
целесообразно не только в ССУЗах для рабочих специальностей, но и
для подготовки административно-управленческих кадров в ВУЗах для
наукоемких отраслей промышленности. Основная задача дуального
обучения – развитие теоретических и практических знаний, навыков и
умений. При традиционной форме, в процессе обучения, студент
получает системные представления о будущей области деятельности, и
только на предприятии уже формируются навыки и умения,
необходимые для выполнения обязанностей, соответствующих
должностному функционалу. Соответственно, полноценное развитие
компетенций
молодого
специалиста,
отвечающих
профилю
потенциального места работы, невозможно без развития практических
знаний, навыков и умений, получаемых в ходе длительной стажировки
на предприятии.
Инструментом, позволяющим обеспечить качественную подготовку
специалиста при дуальном обучении, выступает рейтинговая система
оценки и учета успеваемости студента. Рейтинговая система включает
следующие направления: 1. мониторинг успеваемости студентов по
дисциплинам курса; 2. мониторинг развития организационных и
профессиональных компетенций; 3. бальную систему поощрения
студентов. В отличие от традиционной системы, которая ориентирована
на конечную оценку полученных знаний, рейтинговая система,
позволяет учитывать текущую учебную работу студента во время
семестра, а именно: всесторонне оценить совокупное поэтапное
развитие организационных и профессиональных компетенций
обучающегося и их развитие при выполнении коллективных
(групповых) видов работ.
Внедрение дуального обучения и использование рейтинговой системы
учета и оценки, позволяет повысить уровень профессиональной
подготовки выпускников профильных вузов и за счет этого обеспечить
предприятия более квалифицированными кадрами, адаптированных к
235
специфике деятельности наукоемких предприятий (в частности –
предприятий авиационно-промышленного комплекса) и инновационным
условиям конкурентного производства.
236
7. Социокультурные исследования
авиакосмического комплекса
Применение информационных систем управления
взаимоотношениями (CRM) в авиакосмическом комплексе
Егоров А.В.
Научный руководитель – Хахулин Г.Ф.
МАИ (НИУ), каф. 302
В настоящее время все большее значение принимает процесс
управления взаимоотношениями с клиентами и партнерами, в частности
в
авиакосмическом
комплексе
в
рамках
послепродажного
обслуживания.
Индустрия получает все новые свидетельства того, что единая
жесткая информационная платформа не может служить решением. Для
выполнения разных боевых задач нужны специализированные
самолеты. Точно так же разные технологии, приложения и платформы
обеспечивают особые преимущества. Компаниям аэрокосмической и
оборонной промышленности необходимо внедрять системы и
приложения, которые оптимальным образом подходят для решения их
текущих задач и в то же время остаются открытыми для интеграции с
системами партнеров. В частности, нужна интеграция между разными
системами, приложениями и платформами, существующими сегодня.
Более того, чтобы не упускать благоприятных возможностей,
предлагаемых рынком, интеграцию необходимо проводить быстро и
экономически эффективно — не за годы, а за недели и месяцы.
Более того, финансовые ограничения вынуждают оборонные
предприятия искать новые рынки, новые продукты и новые процессы,
обеспечивающие улучшение финансовых показателей. Исполнители
оборонных заказов все чаще используют коммерчески доступные
продукты и коммерческие технологии. Низкие нормы прибыли по
основным системам привели к тому, что многие оборонные компании
ищут прибыли на рынках побочных услуг. Для этого требуется
высокоэффективная система снабжения, которая позволяет быстро
найти наилучшие источники комплектующих и начать использование
этих комплектующих повсеместно. На сегодня на рынке существуют
несколько поставщиков необходимых решений, например продукты
компаний SAP и Oracle.
Работа включает в себя анализ функций существующих
информационных систем, представленных на рынке, и степень
реализации процесса управления взаимоотношениями в них.
237
Пакет демонстрационных программ для изучения принципов
создания изображений в медицинских аппаратах визуальной
диагностики.
Зотова Д.И., Колпакова Р.В.
Научный руководитель – Сыроежкин Е.В.
МАИ (НИУ), каф. 310
Значительную роль в инструментальных методах диагностики в
медицине и, в частности, в космической медицине занимают методы
визуальной диагностики внутренних органов человека - это
ультразвуковая аппаратура (УЗИ), лучевая (КТ) и магнитно-резонансная
томография (МРТ).
Обработка данных, получаемых с этой аппаратуры, и визуализация
изображений осуществляется по сложным алгоритмам компьютерными
программами. Работа с этими программами, представляющими собой по
структуре и способам реализации сложные информационные системы,
требует понимания как математических методов получения и обработки
информации, так и принципов их построения.
В докладе предлагаются разработанные модели модулей
информационных систем по формированию и обработке данных для
визуализации изображения в аппаратах УЗИ, КТ и МРТ, позволяющие
продемонстрировать математических аппарат, процедуру обработки
информации и принципы визуализации изображения в вышеназванном
диагностическом
оборудовании.
Использование
специальных
компьютерных обучающих программ, являющихся по сути своей
рабочим инструментом преподавателя, позволяет облегчить понимание,
придать наглядность и повысить эффективность преподавания.
Разработанные модели реализованы в программных средах AllFusion
Process Modeler, которая предназначена для проектирования
информационных систем, и в Mathcad, которая, содержит необходимый
набор встроенных процедур для реализации математических методов, а
также удобную графику для визуализации изображения.
В заключении отметим, что разработанный пакет программ
предполагается использовать в учебном процессе по программе
подготовки студентов по направлению «Биотехнические системы и
технологии», также в Центре компетенций ООО «Сименс МЕД» на
курсах повышения квалификации технического и медицинского
персонала.
238
Применение современных технологий рекламы и связей с
общественностью в сфере продвижения услуг
Косарева А.О., Улембекова Е.Р.
Научный руководитель – Алехина О.А.
МАИ (НИУ), каф. И-04
По определению Ф. Котлера, услуги – это блага, предлагаемые на
рынке, не имеющие естественного выражения, а, значит, не приводящие
к обладанию чем-либо.
Согласно Модели оправданных ожиданий Р. Оливера, организации
могут оказывать влияние на восприятие качества услуги, управляя
событиями, ожиданиями и собственным имиджем.
Фирменный стиль и логотип относятся к осязаемым параметрам
оценки качества услуги. Фирменный стиль – это визуальное и
смысловое единство предлагаемых услуг, всей исходящей от
предприятия информации, внутреннего и внешнего оформления,
характерный для данного предприятия язык.
В 2012 году компания «Аэроэкспресс» провела ребрендинг.
Изменился логотип, фирменный шрифт, добавился такой аспект, как
аудиоайдентика – дополнение визуального логотипа звуковым рядом.
При проведении рекламных и PR-кампаний организация использует
современные технологии, такие как вирусные ролики, печатная реклама,
реклама на телевидении.
Тем не менее, исследование показало, что целевая аудитория не
ассоциирует компанию «Аэроэкспресс» с ее фирменным стилем и
атрибутикой.
Для решения проблемы узнаваемости бренда предлагается провести
PR-кампанию.
Основная цель кампании – донести информацию об услугах до
пассажиров категории «средний класс», подчеркнуть преимущества
использования поездов по сравнению с другими видами транспорта.
Кампания позволит обратить внимание реальных и потенциальных
клиентов на такие преимущества «аэроэкспрессов» как скорость,
пунктуальность, комфорт, безопасность, удобство для пассажиров с
ограниченными возможностями.
Для проведения кампании предлагается использовать несколько
персонажей,
которые
будут
представлять
свою
среду
и
заинтересованность в том, как быстро и с комфортом добраться до
аэропорта.
Для
оценки
эффективности
проведенной
капании
будут
использоваться следующие критерии: повышение узнаваемости бренда;
повышение осведомленности о стоимости услуг, что будет
239
способствовать привлечению новых клиентов; получение обратной
связи - повышение количества обращений клиентов в компанию.
Особенности использования классических PR-инструментов
в организациях авиационной промышленности
Куповых Е.С.
Научный руководитель – Уколова Л.Е.
МАИ (НИУ), каф. И-04
Предприятия авиационной промышленности живут, ежедневно решая
свои тактические задачи, однако товары и услуги рождаются, умирают,
совершенствуются, заменяются, ассортимент увеличивается, но
торговое имя компании остается неизменным на протяжении всего этого
времени. В борьбе за долю потребительского рынка компания не
заметно для себя становиться публичной, ее торговое имя и торговая
марка становятся интересны всем участникам потребительского рынка,
а главное особенно "интересны" конкурентам.
Одна из задач PR-деятельности заключается в грамотном построении
технологии работы с целевыми аудиториями – государством,
обществом, конкурентами, средствами массовой информации.
Основной целью взаимодействия специалиста по связям с
общественностью и аудитории является установление и поддержание
взаимопонимания и сотрудничества между организацией и её
общественностью, а также - налаживание системы информирования
клиентов об услугах, завоевание доверия и так далее.
В связи с развитием авиационной промышленности вопросы
узнаваемости бренда и публикации информации становятся все более
актуальными. Совокупность методов и средств продвижения бренда
называют PR-инструментами.
Участники продвижения, специалисты по связям с общественностью,
разделяют данные инструменты на две категории: традиционные и
инновационные, не исключая комплексного подхода, при котором
используются несколько видов PR-инструментов.
Современные компании авиационной промышленности используют
американский подход к PR-деятельности, ориентированный на
результат, в ходе которого основной задачей является получение
наибольшего количество публикаций о клиенте. Однако ему
противопоставляется
европейский
подход,
направленный
на
установление благоприятных отношений со средствами массовой
информации.
Использование
PR-инструментов
приводит
к
достижению
намеченных коммерческих целей: стимулированию сбыта услуг
(продуктов), минимизированию затрат на рекламу, повышению уровня
240
осведомленности потребителя, усилению доверия к фирме и ее услугам.
Многообразие и уровень поставленных целей характеризуются широтой
формата действий PR-технологий.
Специалистам по связям с общественностью необходимо найти
баланс между этими подходами, что поможет повысить эффективность
работы и достичь прекрасных результатов.
Гендерные отличия в личности студентов-проектировщиков
авиационных двигателей и энергетических установок
Малинин Д.В.
Научный руководитель – к.пс.н., доц Феофанов В.Н.
МАИ (НИУ), каф. 009
В последнее время мы все чаще слышим о чрезвычайных ситуациях,
связанных с самолетами, причиной которых является человек,
особенности личности летчиков.
Для углубленного изучения личности, характера, темперамента,
интеллекта, эмоциональных, волевых, моральных, коммуникативных и
других особенностей был использован 16 фактоpный личностный
опросник американского психолога Р.Кеттела. В настоящее время он
применяется в области профориентации и при расстановке кадров, в
медицинской и клинической диагностике, семейном консультировании
и т.д.
В исследовании приняло участие 10 человек (5 девушек и 5 юношей).
Средний возраст составил 19,6 лет. Все испытуемые учатся в
Московском
Авиационном
Институте
(Национальном
исследовательском университете) по специальности «Проектировщик
авиационных двигателей и энергетических установок».
Оказалось, что в сравнении с молодыми людьми у девушек более
высокими являются три фактора Р.Кеттела: «НезависимостьПодатливость» (разница составляет 1,5 балла), «СознательностьБеспринципность» (1,3 балла), «Подозрительность-Доверчивость» (1
балл). Следовательно, девушки более скромны, покорны, мягки,
уступчивы и податливы, в то время как мужчины чаще зависимы и
признают свою вину. Девушки пользуются моментом и находят выгоду
в любой ситуации, тогда как у мужчин проявляется тенденция к
непостоянству цели и непринужденность в поведении. Девушки более
доверчивы, мало ревнивы и уживчивы тогда как мужчины более
приспособляемы и не стремятся к конкуренции и заботе о других.
У молодых людей в отличие от девушек основными факторами
являются: «Самостоятельность-Зависимость от группы» (разница
составляет 1,2 балла), «Сильная воля-Индифферентность» (0,7 балла),
«Мечтательность-Практичность» (0,6 балла). Иными словами, мужчины
241
более зависят от группы и ведомы групповой зависимостью. Девушки
же предпочитают работать и принимать решения вместе с другими
людьми. Также девушки любят общение и восхищение, а также склонны
к поддержке со стороны группы. Мужчины внутренне более
недисциплинированны и конфликтны, в то время как девушки не
руководствуются волевым контролем и не обращают внимания на
социальные требования. Мужчины более практичны, тщательны и
управляемы внешними реальными обстоятельствами, а у девушек же
более проявляется беспокойство о том, что они поступают правильно,
практично. Они руководствуются возможным, заботятся о деталях,
сохраняют присутствие духа в экстремальных ситуациях.
Таким образом, девушки являются психологически более
стрессоустойчивыми, дисциплинированными, менее конфликтными и
адаптируемыми к обществу, в то время как юноши предпочитают
работать в группе, более зависимы и непринужденны в поведении.
Общие черты юношей и девушек – углубленность в себе, полагание
только на себя, открытость, сдержанность и рассудительность.
Конвергенция в корпоративных СМИ
Сторожева И. Б.
МАИ (НИУ), ОпСО
Под воздействием новых информационных технологий
происходят
существенные
изменения
в
области
массовых
коммуникаций. Эти изменения коренным образом влияют на
трансформацию современных масс-медиа.
Развитие новых информационно-коммуникативных технологий
означает изменение принципиальных основ работы всей системы СМИ.
С появлением интернета профессия журналиста претерпевает
значительные изменения. Изменились требования к работникам
журналистской профессии. Если раньше журналистика относилась к
исключительно гуманитарному направлению, то в настоящее время
условием эффективной работы в сетевой среде становится владение
компьютерной техникой и интернет-технологиями.
В условиях изменений современной информационной среды и
читательской аудитории конвергентная журналистика становится
неизбежной реальностью не только для ведущих крупных издательских
домов и информационных агентств, но и для обычных компаний,
органов государственной власти и учебных заведений.
242
Англоязычные заимствования в немецком языке (на материале
номинаций аэрокосмической сферы)
Крылов М.Е., Фролов А.А.
Научный руководитель – Трубченинова А.А.
МАИ (НИУ), ФИЯ
В период глобализации, расширения экономических, политических и
культурных международных связей усиливается влияние английского
языка на остальные языки мира. Английский язык становится одним из
основных источников заимствованной лексики и в немецком языке,
проникая практически во все сферы общественной жизни, в том числе
аэрокосмическую отрасль.
Под заимствованием понимается как процесс, в результате которого в
языке появляется и закрепляется некоторый иноязычный элемент
(прежде всего, слово или полнозначная морфема), так и сам такой
иноязычный элемент.
Заимствование англицизмов немецким языком обусловлено
различными причинами – отсутствием в немецком языке эквивалентных
номинаций для новых понятий, потребностью в специализации
предметов и понятий в языке профессионального общения, а также
тенденцией к языковой экономии. Важную роль имеет относительно
простая морфологическая структура англоязычных заимствований в
сравнении с немецкими эквивалентами.
Классифицируя отобранные англоязычные номинации с точки зрения
сферы их употребления, мы выделили основные тематические группы:
виды
летательных
аппаратов,
их
детали
и
компоненты,
радиоэлектронное оборудование, устройства управления самолетом,
перемещение и ориентирование самолета в пространстве, службы и
организации, профессии.
В структурном отношении англоязычные заимствования могут быть
осмыслены с позиции языка-источника и с позиции языка-рецептора.
Англицизмы в аэрокосмической отрасли являются преимущественно
производными единицами, образованными при помощи аффиксации,
словосложения
и
аббревиации.
Наиболее
распространены
двухкомпонентные
определительные
заимствования-композиты.
Обращает
на
себя
внимание
тенденция
к
образованию
многокомпонентных гибридных образований. Среди аббревиатур были
выделены инициальные сокращения, сложносокращённые слова и
акронимы.
Англоязычные заимствования подвергаются в немецком языке
ассимиляции, которая проявляется в приближении графических,
грамматических, лексико-семантических и словообразовательных
характеристик лексемы к соответствующим нормам немецкого языка.
243
Приобретая частеречные признаки, англицизмы заполняют лексические
лакуны, участвуют в процессах словообразования, включаются в
синонимические ряды и обогащают тем самым номинативные средства
лексикона.
Научно-технический текст авиационной тематики
как объект лингвистических исследований
Кудышева О.Ю.
Научный руководитель – Денисова О.И.
МАИ (НИУ), каф. И-01
Значительную часть международного рынка занимает сектор
авиационной промышленности, гражданской авиации. Перевод научнотехнических текстов авиационной тематики (к примеру, перевод с
английских стандартов и спецификаций) является очень ответственным,
поскольку цена ошибки переводчика может измеряться не только в
деньгах, но и в человеческих жизнях.
Характерной чертой стиля научных работ является их насыщенность
специальными терминами, которые часто отсутствуют не только в
обычных, но и в терминологических словарях.
Перевод многословных терминов является более сложным, по
сравнению с переводом однословных терминов. Компоненты
многословных терминов вступают в функционально-обусловленную
морфологическую и синтаксическую связь и своим раздельносуммарным значением образуют новую терминологическую единицу.
Принцип перевода двухкомпонентных (и более) слов:
− оба компонента обозначают предметы, второй компонент часть первого. Русский эквивалент имеет вид: первый элемент существительное в именительном падеже, а второй - существительное
в родительном.
− оба компонента обозначают предметы, первый компонент часть второго. Первый компонент - прилагательное, второй –
существительное в именительном падеже.
− первый компонент словосочетания обозначает предмет, второй
– его характеристику (скорость, давление, вес и т.д.). Второй
компонент - существительное в родительном падеже, первый существительное в именительном падеже.
− первый компонент обозначает предмет, второй - свойство или
какой-нибудь другой параметр.
− первый компонент - предмет, второй - действие, которое
происходит с этим предметом, либо данное действие направлено на
него. Первый компонент - существительное в именительном падеже,
второй - существительное в родительном падеже.
244
− первый компонент - вещество (металл, дерево, жидкость, газ и
т.д.), второй - предмет.
Итак, для того чтобы правильно понять научно-технический текст
авиационной тематики, надо хорошо знать авиастроение и связанную с
ним английскую терминологию.
Типичные ошибки при переводе аббревиатур
(на материале текстов аэрокосмической тематики)
Курляндская В.В.
Научный руководитель – Федулова А.Н.
МАИ (НИУ), каф. И-03
В данной работе рассматриваются проблемы перевода авиационных
аббревиатур с немецкого языка на русский язык. Актуальность данной
темы объясняется тем, что в настоящее время количество аббревиатур в
специальных текстах увеличивается, что диктуется современной
тенденцией языка к экономии языковых средств. Аббревиатуры из
профессиональной сферы общения людей проникают в разговорный
язык. В статье выделяются и анализируются типичные ошибки,
связанные с переводом авиационных аббревиатур с исходного языка на
язык перевода и разрабатывается стратегия перевода авиационных
аббревиатур.
Чтобы снизить вероятность появления ошибок в текстах перевода,
при обучении переводчиков необходимо обращать их внимание на
сложные моменты в переводе и анализировать типичные ошибки,
возникающие при передаче этих сложных моментов. Выделяются
следующие типичные ошибки при переводе аббревиатур:
− транслитерация кодовых сокращений, не входящих в состав
текста;
− пропуск сокращений, подлежащих переводу;
− транслитерация сокращений в латинице, когда имеются
официальные аббревиатуры в русском языке;
− дублирование сокращений в латинице, когда они в исходном
тексте стоят в скобках после полных наименований объектов, для
которых нет зафиксированных сокращений на русском языке;
− перевод
или
транслитерация
немецких
сокращений,
обозначающих правовую форму немецких предприятий;
− ошибка, связанная с грамматическим родом аббревиатуры;
− необоснованное употребление знака «точка»;
− ошибка строчного или прописного написания аббревиатуры;
− ошибка, вызванная выбором неправильного значения
аббревиатуры.
245
Аббревиатуры представляют собой сложные для перевода единицы,
которые всё чаще встречаются в современных текстах как
профессиональной, так и бытовой тематики. Чтобы избежать ошибок
при переводе аббревиатур, необходимо проанализировать контекст,
разобраться в природе аббревиатуры и удостовериться в правильности
её передачи при помощи лексикографических источников и анализа
периодических и специальных изданий необходимой профессиональной
тематики.
Функционирование терминов в научно-техническом тексте
авиационной тематики (на материале авиационной документации
«Boeing 747-400 Operations Manual»)
Мадрахимова Э.Э.
Научный руководитель – Денисова О.И.
МАИ (НИУ), каф. И-01
В последние десятилетия резко возрос интерес лингвистов и
специалистов различных отраслей науки и техники к проблемам частноотраслевых терминосистем. В ряду отраслевых терминосистем особое
место занимает авиационная терминология, которая является
важнейшей частью общей терминологической системы английского
языка.
В рамках данной статьи была проанализирована авиационная
терминология, функционирующая в научно-техническом тексте
авиационной документации «Boeing 747-400 Operations Manual».
Анализ показал, что в исследуемой выборки выделяются все
формальные типы терминов, предложенные в классификации
Л.Б.Ткачевой, а именно: простые –20%, сложные – 31,2%,
терминологические сочетания – 45,5% и аббревиатуры – 3,3%.
Результаты структурно-семантического анализа позволяют сделать
вывод о том, что самым продуктивным способом образования терминов
являются
связные
терминологические
сочетания,
для
двухкомпонентных
сочетаний
наиболее
распространенным
в
исследованной выборке являются структуры N+N, PII+N, Adj+N, для
трехкомпонентных - N+N+N.
В анализируемом документе терминология функционирует на уровне
лексики (использование общеупотребительных, общенаучных слов и
терминов); грамматики (использование пассивных и безличных
конструкций, сложных предложений, а так же простых двусоставных
предложений с составным сказуемым, состоящим из глагола-связки и
именной части); и экспрессии (создание новых терминов, использование
количественной экспрессивности, указание важности излагаемого).
246
Основная задача научно-технических текстов — предельно ясно и
точно донести до читателя сообщаемую информацию. Поэтому следует
обращать внимание на особенности научно-технических текстов:
присутствие специальной лексики, терминов; употребление слов только
в прямых либо терминологических значениях, использование
аббревиатур. Научный текст чётко следует нормам построения научного
стиля речи, избирая формы понятия, суждения и умозаключения. Также
научному
тексту
свойственны
аргументированность
мысли,
отвлечённость и обобщённость.
Роль специальных знаний для переводчика авиационной сферы:
Фёдор Николаевич Юрчихин, гордость современной российской
космонавтики
Никифорова Ю.О.
Научный руководитель – Гойкочеа Моралес Л.Б.
МАИ (НИУ), каф. И-03
В процессе обучения навыкам переводческой деятельности очень
важно овладеть специальными знаниями определенной отрасли, в
которой будущий дипломированный переводчик предполагает работать.
Для студентов МАИ (НИУ) - такой сферой применения переводческих
знаний является космонавтика. Поэтому в ходе занятий иностранным
языком важно приобретать параллельные знания по истории авиации,
узнавать о зарубежных успехах в этой сфере, изучать информацию о
персональном вкладе в дело развития отрасли знаменитых летчиков,
космонавтов, конструкторов.
Как мы знаем, космонавтика как наука, а затем и как практическая
отрасль сформировалась в середине XX века. Существует тесная
взаимосвязь между космической отраслью и другими областями
человеческой деятельности. И чтобы оценить вклад того или иного
человека в развитии в любой области знаний, в том числе и в
космонавтике, стоит попытаться усмотреть прямое или косвенное
влияний идей и трудов этого человека на процесс достижений новых
знаний и новых успехов. Для этого создавались исследовательские
обитаемые станции, и космонавты, работающие на этих станциях,
проводили эксперименты, что предоставило нам больше информации о
жизни в космосе.
Человечество никогда не забудет первый космический полет на
корабле «Восток» в 1961 году, выполненный Ю.А. Гагариным, что стало
своеобразным триумфом в российской космонавтике.
Одной из самых значимых фигур в сфере космоса стал Федор
Николаевич Юрчихин, его детское желание стать космонавтом –
исполнилось, его достижения – неоспоримы. А его участие в эстафете
247
Олимпийского факела в космосе, в качестве командира МКС, стало
грандиозным событием для России и для всего мира в целом.
Особенности перевода научно-технических текстов
авиационной тематики
Фейсуханова Л.С.
Научный руководитель – Трубченинова А.А.
МАИ (НИУ), ФИЯ
Развитие авиационной отрасли, появление новых технологий в
авиастроении ведет к появлению новых научно-технических текстов.
Последние нацелены на отражение действительности и хранение знания,
получение нового знания и передачу специальной информации. Научнотехнические тексты отличаются информативностью, логичностью,
точностью. Основными требованиями, которым должен удовлетворять
перевод, является точная передача текста оригинала и строгая ясность
изложения смысла при максимально сжатой и лаконичной форме.
Для языка научно-технической литературы характерно обилие
терминов, различных видов сокращений, лексических новообразований,
реалий, представляющих трудности для переводчика.
Среди немецких авиационных терминов наиболее широко
представлены
субстантивные
детерминативные
композиты.
Встречаются также сложные термины, имеющие в качестве своих
компонентов предлоги, наречия, прилагательные, глаголы. Большое
количество терминов появляется посредством семантического способа,
при котором слова, обозначающие специальные понятия, образуются
путем изменения семантической структуры слов, которые уже
существуют в общенациональном языке. Для передачи терминов, не
имеющих ни эквивалентов, ни лексико-семантических вариантов в
русском языке, используется описательный перевод.
Аббревиатура представляет собой существительное, состоящее из
усеченных слов, входящих в исходное словосочетание, или из
усеченных компонентов исходного сложного слова. Большинство
аббревиатур в сфере авиации – заимствования из английского языка.
Аббревиатуры можно перенести в язык перевода с помощью
транскрипции или транслитерации в виде заимствования. При переводе
сокращение может быть передано как аббревиатурой, так и развернутой
формой. Подобрать перевод для многозначной аббревиатуры помогает
контекст.
Общие свойства научно-технических текстов обусловливают
употребление определенных морфологических форм и синтаксических
структур:
страдательного
залога,
безличных
конструкций,
распространенных определений, инфинитивных оборотов, сложных
248
предложений. При переводе на русский язык грамматических
конструкций
переводчики
прибегают
к
трансформациям
преобразованиям структуры предложения в процессе перевода в
соответствии с нормами переводного языка. Например, немецкое
предложение в пассиве передается на русский язык предложением в
активном залоге или распространенное определение переводится при
помощи причастного оборота или определительного придаточного
предложения.
249
Алфавитный указатель
Абашев В.М. ........................... 123
Абгарян К.К. ........................... 177
Абдуллина М.Ф. ....................... 99
Авдеев А.В. ............................. 116
Аврамов А.В. ............................ 27
Аврамова И.В............................ 27
Агапов Р.В................................. 11
Агафонов И.В. .......................... 72
Акимов Д.А. .............................. 63
Акинин М.В. ........................... 130
Акинтинов С.Б. ......................... 12
Александров А.А. ................... 131
Алексанникова М.В. ................ 13
Алехина О.А. .......................... 239
Амброжевич А.В. ..................... 38
Андрейчук А. В. ....................... 14
Андрианов С.А. ...................... 198
Андрюшин А.С. ...................... 100
Анненков А.М. ....................... 132
Артющик В.Д.......................... 218
Афанасьева О.А. ..................... 221
Афонин А.О. ........................... 133
Бадалова А.Г. .......................... 223
Баев А.Б. .................................. 186
Базадзе Н.Г. ............................. 234
Байков А.Е. ............................. 202
Баландин Н.А. ......................... 134
Балуев Р.В. ................................ 15
Балян А.В. ............................... 135
Барботько С.Л. .......................... 33
Баскаков О.А. .......................... 136
Батурин О.В. ........................... 111
Бекишев Р.А. ........................... 199
Беличенко М.В........................ 200
Белоусов А.А. ......................... 137
Белоусова С.И. .................... 73, 81
Беляев Б.А. ...................... 133, 190
Беляков С.С. .............................. 74
Бирюкова К.С. ........................ 201
Бобков И.А. ............................. 202
Бобронников В.Т. .............. 77, 94
Болотин А.А. ............................ 16
Большаков К.В. ...................... 193
Бочагов А.М. ............................ 17
Браверман В.Я.......................... 76
Браништи В.В. ....................... 203
Брехов О.М. ... 134, 135, 145, 148,
164, 182, 184, 196
Бронников Д.В. ...................... 142
Бубнова М.Д. .......................... 138
Буй Као Нинь ......................... 139
Булыгин М.Л. ......................... 140
Бурдаков В.П. ......................... 127
Бурунов Ю.М. ........................ 156
Бутко О.А. ................................ 11
Важенин Н.А. ................. 157, 160
Валайтите А.А. ............... 141, 174
Васильев Ф.В. ........... 22, 64, 147,
171, 176
Васин А.А. .............................. 150
Вахничев А.В. ........................ 101
Ващенкова Е.В. ........................ 75
Вейсвер Т.Г. ............................. 76
Векшина А.Б. ......................... 195
Викулов Т.С. ............................ 96
Вишнякова Л.В. ..................... 211
Волков А.В. ............................ 143
Волков А.П. ............................ 142
Волков В.С. .............................. 39
Волков Г.А. .............................. 77
Вольный О.С. ........................... 33
Вольский С.И. ................ 105, 106
Вольхин Ю.Н. ........................ 137
Воскресенский Д.И. ...... 139, 144,
151, 161
Выморков Н.В. ....................... 169
Гаджиев Э.В. .......................... 144
Ганьшин Н.С. ........................... 78
Гареев Р.Ф. ............................... 18
Герман Е.В. .............................. 19
250
Гневушев М.А. ....................... 102
Говоров А.А. .......................... 203
Гойкочеа Моралес Л.Б........... 247
Голев Д.М. ................................ 20
Гольцев В.Е. ............................. 21
Горелов А.О. ............................ 22
Горлов А.В. ............................ 169
Горяина М.В. ............................ 79
Горячкин Е.С. ........................... 23
Гринев А.Ю. ........................... 142
Гришин Р.А. ................... 154, 188
Громаков Ю.А. ....................... 158
Гумеров А.Р.............................. 24
Гусев Е.В. ........................... 74, 93
Гусейнов А.Б. ........................... 47
Давыдов С.А. .......................... 205
Данилов А.М. ......................... 145
Демидов А.С........... 121, 125, 128
Демин А.Н. ............................. 146
Демченко А.Г. .......................... 25
Денеко И.А. ............................ 138
Денисова Е.В. ........................... 39
Денисова О.И. ................ 244, 246
Диденко Б.В. .......................... 100
Диков А.В. .............................. 102
Должиков Н.Б........................... 26
Домени А.С. ........................... 147
Дорошенко Е.С. ..................... 206
Дроботов В.Б. ......................... 201
Дубенский А.А. ...................... 104
Дубровская А.А...................... 137
Дудченко А.А. .......................... 85
Дякин Н.В. .............................. 106
Дякин С.В. .............................. 105
Егоров А.В. ............................. 237
Егоров М.М. ............................. 35
Ежов А.Д. ............................... 107
Еремин А.Г. ...................... 99, 126
Ереско С.П. ......................... 54, 82
Ермилов Ю.В. ........................ 108
Ерохин Б.Т. ............................. 100
Ефанов В.В. ...... 12, 16, 40, 46, 58
Ефимов Е.Н............................. 141
Жаринов И.О. ........................... 42
Жарков М.В. ............................. 21
Жданов А.А. ........................... 145
Жданов П.А. ........................... 148
Жмаков М.Ю. ........................... 27
Жугина Е.С. ............................ 218
Жуков П.А. ............................... 28
Журавлев Н.А. .......................... 35
Журов Л.О. ............................... 80
Зайцев Д.Ю. .............................. 29
Закиров С.И. ........................... 149
Заковряшин А.И. .................... 189
Звягинцева И.И....................... 220
Земсков А.В. ........................... 205
Зимин А.С. .............................. 163
Зинин Е.Д. ............................... 150
Зотова Д.И. ............................. 238
Зубанов В.М. .......................... 109
Зуева Т.И. ................................ 220
Зыков Л.С................................ 151
Зыонг Дык Ха ......................... 152
Иванов Н.С. ............................ 110
Игнатенко А.В. ....................... 153
Игнатов Н.А. ........................... 232
Игроков Л.А............................ 154
Ильина Д.И. ............................ 221
Ильчук П.А. ............................ 156
Исаев В.В. ............................... 153
Исмагилова Т.В. ....................... 48
Кабышев А.Д. ......................... 156
Казачков В.О. ......................... 157
Калягин М.Ю. ..................... 32, 88
Камашев В.С. .......................... 169
Карпов Е.В. ............................... 51
Карпова В.Е. ............................. 30
Карпунина Д.О. ........................ 31
Картавцев С.В..................... 32, 88
Качурина Е.С. ..................... 73, 81
Квашенникова О.М. ............... 222
Килимниченко А.А. ............... 158
Ким Р.В. .................................. 195
251
Кириенко О.А. .......................... 33
Кириллов В.Ю. ................... 28, 34
Кирпичникова Л.Г. ................... 29
Кирьянов И.А.......................... 160
Клыков А.В. .............................. 34
Клыков Д.В. .............................. 35
Ковалев К.Л. ........................... 110
Колмакова Д.А. ....................... 111
Колодочкина В.Г. ................... 118
Коломацкая А.Г. ..................... 112
Колпакова Р.В. ........................ 238
Комарова Н.В.................. 218, 231
Кондранин А.С. ........................ 35
Кондратьева С.Г. ............ 151, 161
Коновалов П.В. ......................... 42
Константинов М.С. .................. 84
Константинов С.В. ................... 43
Копбаев Р.А. ............................. 37
Корнев А.В. ............................... 38
Корнейчук Е.В. ......................... 39
Коробко М.О. .......................... 223
Коровин А.В. ............................ 50
Коровянская А.Д. ........... 113, 162
Коровянский Е.Д. ................... 162
Коротков М.О. ........................ 100
Корсаков Д.А. ........................... 40
Корявко Д.А. ............................. 41
Косарева А.О. ......................... 239
Костишин М.О. ......................... 42
Косторных Е.И. ...................... 193
Кривилев А.В. ........................... 68
Криницкий Г.В. ...................... 163
Крупенин А.М. ....................... 207
Крушенко Г.Г.......................... 120
Крылов М.Е............................. 243
Кудрин О.И. ............................ 199
Кудышева О.Ю. ...................... 244
Кузнецов В.В. ........................... 82
Кузнецов В.Е............................. 43
Кузнецов Г.Ю. ........................ 142
Кузнецов И.П. ........................... 43
Кузнецов С.В. ........................... 25
Кузьмицкая О.О. .................... 208
Кузьмичев В.С. ...................... 122
Куи Мин Хан .......................... 114
Кукин О.Н. ............................... 86
Кулагина Т.П. ......................... 198
Куповых Е.С. .......................... 240
Курляндская В.В. ................... 245
Кутейникова Е.Н. ..................... 44
Кучмай Е.Н. ............................ 224
Лазников Н.М......................... 228
Ламзин В.А. .............................. 95
Лапушкин В.Н. ....................... 210
Лебедев В.В. ......56, 113, 206, 208
Литвинов Н.Н. .......................... 17
Лобжанидзе Д.Т. .................... 163
Лонин Б.И. ................................ 35
Лукин В.Н............................... 185
Лучин А. А. .............................. 53
Мадрахимова Э.Э. ................. 246
Макаревский Д.И. .................. 100
Макаренкова Н.А. .................... 83
Макаров И.В..................... 45, 116
Максимов В.Н. ....................... 191
Малинин Д.В. ......................... 241
Малкин А.А. ........................... 164
Марасанов Л.О. ...................... 209
Маркин Л.В. ........................... 114
Маркин Н.Н. ......13, 18, 41, 63, 69
Мартиросов М.И. ........... 203, 207
Маслов Г.А. ............................ 210
Матвеев В.Н. ............................ 23
Махно И.В. ............................... 46
Маховых А.В. ........................... 47
Махров В.П. ............................. 78
Мацепура А.М.......................... 11
Медведев А.В. ........................ 203
Медведев А.М. ....................... 124
Медяный И.В. ........................ 115
Меснянкин С.Ю. ............ 102, 107
Метельников А.А. .................. 116
Мешенников П.А. .................... 30
Миронов В.А. ........................... 50
252
Митин Д.В. ............................... 20
Михайлов В.С. ......................... 48
Можаров В.А. ......................... 153
Мошков П.А. .......................... 117
Муллов К.Д. ........................... 165
Назаркин Р.М. ........................ 118
Нахаба А.А. .............................. 49
Нгуен Дак Куанг ...................... 85
Нгуен Диен Нгок...................... 84
Ненарокомов А.В. .................... 97
Неретин Е.С. ............................. 29
Никитин Д.П. ......................... 174
Никифоров М.Б. ....................... 19
Никифорова Ю.О. .................. 247
Никонов К.П. .......................... 166
Новиков А.А. ............................ 50
Новиков Н.А. .......................... 147
Новогородцев Е.В. ................... 51
Норкина Н.В. .......................... 138
Оборин Л.А. ........................... 227
Обрезков И.В.......................... 167
Обухов Ю.В. ........................... 211
Овчинников И.В....................... 86
Овчинникова Е.В. .................. 151
Окишев А.Н. ............................. 87
Окорокова Н.С. ...................... 119
Окулов Е.В. .............................. 52
Окунев Е. В. ............................. 53
Орлов В.П. .............. 166, 179, 183
Орлов М.Р............................... 118
Орловская Н.М ....................... 212
Оспенникова О.Г. .................. 118
Павлова О.А ............................. 54
Падалко С.Н. .......... 149, 181, 194
Палешкин А.В. ......................... 87
Панагушин В.П. ..................... 222
Пановский В.Н. ...................... 213
Пантелеев А.В. .............. 212, 213,
214, 215
Пархаев Е.С. ............................. 55
Паршин А.А. ............................ 43
Пенкин В.Т. .............. 70, 101, 104
Пестунов А.А...................... 32, 88
Петрашевская М.С. .................. 90
Письменная В.А. .................... 214
Пичужкин П.В. ......................... 89
Плеханов В.Е. ......................... 191
Поваляев А.А. ......................... 168
Подвербных У.С. .................... 225
Подкорытов А.Н..................... 168
Полонская И.Р. ....................... 169
Поляков В.Б. ........................... 167
Полянский В.В. ........... 11, 17, 26,
59, 66
Пономарёв Л.И. ...................... 150
Попов Г.М. ................................ 23
Попов Ю.И................................ 61
Потапенко Д.А........................ 171
Почтарь Д.В. ............................. 56
Пригарин В.Н. .......................... 15
Присеко Ю.С. ......................... 108
Просвирина Н.В. .................... 226
Простов Ю.С. ......................... 172
Прудников А.Г. ...................... 100
Пунтус А.А. ............................ 198
Пучков Л.Д. .............................. 21
Пушкин К.В. ........................... 119
Редько П.Г. ............................... 43
Резанова М.В. ......................... 120
Резников С.Б. .......................... 108
Риман В.В. ...................... 140, 165
Родионова Д.А. ....................... 215
Рубцов М.С. ............................ 121
Рыбаков В.Н. .......................... 122
Рыбаулин А.Г. .......................... 57
Рыкалин А.С. ............................ 89
Рябченко А.В. ......................... 227
Саатчян К.Л. ........................... 172
Савельев Д.О. ........................... 58
Савочкина М.М. ....................... 20
Садовская Е.В. ................ 141, 174
Садретдинова Э.Р. .................... 79
Саенко В.О.............................. 228
Сазонов В.В. ........................... 163
253
Салахиев Р.Ф. ........................ 156
Салопахин С.К. ......................... 90
Самбурская Н.П. ..................... 175
Самонов Е.В. ............................. 91
Самохин В.Ф. .......................... 117
Самохин И.А. .......................... 123
Самсонович С.Л........................ 44
Санданова Б.Д......................... 229
Севрук С.Д. ............................. 119
Семенов В.Д.............................. 59
Семенчиков Н.В. ...................... 55
Семина О.С. ............................ 124
Сергеев А.В. ............................ 176
Сеченых П.А. .......................... 177
Сидоренко А.С.......................... 57
Скородумов С.В. .................... 143
Соколов В.А. ............................. 37
Сокольский А.М. .................... 178
Солдатенко В.В. ..................... 163
Солошенко В.Н. ........................ 61
Солюс Д.М. ............................. 179
Сошников Д.В......................... 136
Старенченко А.В. ................... 180
Степаненко В.А. ..................... 181
Степанов Н.С. ........................... 62
Степанова М.А. ...................... 124
Степаньянц Г.А. ....................... 83
Степанюк С.О. .......................... 92
Сторожева И. Б. ...................... 242
Стуков В.В. ............................... 63
Суворова Е.В. ......................... 119
Сундеева Ю.А. ........................ 230
Сухинин В.В. ............................ 93
Сухов Д.В. ................................. 70
Сыроежкин Е.В................. 52, 238
Тависов Э.Р. ............................ 125
Тазитдинов И. Х ....................... 64
Тан Хлаинг Мьинт.................. 182
Тарлаковский Д.В. .................. 205
Татарский Б.Г. ........................ 156
Телешов А.В. .......................... 183
Тин Мо Аунг ........................... 184
Титаренко М.В. ...................... 126
Титов Д.М................................. 96
Титов Ю.П. ............................. 216
Тихонов А.И. .......................... 226
Тихонова А.Б.......................... 185
Ткаченко Д.П. ........................ 115
Трифонов М.В. ......................... 94
Трофимов Д.В. ....................... 186
Трубченинова А.А. ........ 243, 248
Трушляков В.И. ........... 73, 81, 90
Трущинский А.Ю. ................. 187
Тузиков С.А.............................. 75
Тулинова Е.Е. ......................... 110
Туркин И.К. .............................. 72
Тусов П.А. ................................ 65
Тюменцев Ю.В. ...................... 172
Угрюмов А.В. ......................... 133
Уколова Л.Е............................ 240
Улембекова Е.Р. ..................... 239
Ушкар М.Н. ............................ 180
Фаворский К.Г. ...................... 131
Фармаковская А.А. ................ 119
Федулова А.Н. ........................ 245
Фейсуханова Л.С. .................. 248
Феофанов В.Н. ....................... 241
Филатова Д.Ю. ......................... 95
Филонова Е.В. ........................ 188
Фирсова Н.С. .......................... 192
Фишкина Е.И. .......................... 79
Форштер А.А. ........................... 35
Фрейлехман С.А. ..................... 96
Фролов А.А. ........................... 243
Фурс Е.В. .................................. 66
Хаецкая Е.В. ........................... 231
Халецкий Л.В. .......................... 43
Харченко В.П. .......................... 49
Хасаншин Р.А. ....................... 189
Хахулин Г. Ф. ........................ 216
Хахулин Г.Ф. .................... 67, 237
Ходенков С.А. ................ 133, 190
Холостова О.В........................ 200
Хомутская О.В. ...................... 232
254
Хомяков А.М. .......... 91, 102, 112,
116, 124
Хорев Т.С................................ 191
Хрипунов С.П. ....................... 146
Христолюбова А.А. ............... 192
Хромченко П.А. ..................... 127
Чайка Ю.В. ............................. 152
Чебаков Е.В. ............................. 97
Чернов А.М. ............................. 67
Чумаков Д.М. ......................... 233
Чумичев Б.О. ............................ 68
Шаблий Л.С. ........................... 109
Шайтанов Д.И. ......................... 69
Шариков Е.Н. ......................... 193
Шарипова Т.И. ....................... 194
Шевгунов Т.Я. ........................ 141
Шевцов Д.А. ............................. 70
Шеленкова Е.В. ...................... 234
Шилов Е.А. ............................. 128
Шишов Д.М. ............................. 70
Шмачилин П.А. ...................... 151
Шоль Д.Е. ................................. 92
Шукалов А.В. ........................... 42
Шуркова Е.Н............................. 33
Щеглов А.В............................. 175
Эспиноза М.П. ........................ 187
Юдин В.Н. .............................. 132
Якименко В.А. ........................ 195
Якупов А.Ю. ........................... 196
Ясовеев В.Х. ............................. 24
255
Для заметок
256
Для заметок
257
Для заметок
258
Для заметок
259
260
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа