Том 26, № 3 (2025)

Целью настоящей работы является расчетно-экспериментальная оценка влияния закрутки вокруг собственной оси снаряда-пробойника активно-реактивного типа на параметры его движения и глубину проникания в грунт. Рассмотрены уравнения движения вращающегося снаряда-пробойника активно-реактивного типа (СПАРТ). Проанализированы особенности определения тяги двигателя, вращающегося СПАРТ и силы сопротивления при проникании СПАРТ в грунт с вращением. Проведен сравнительный анализ глубин проникания, вращающегося и невращающегося СПАРТ в суглинок. В результате проведенных исследований разработана математическая модель процесса внедрения снаряда-пробойника активно-реактивного типа в грунт. Показано влияние вращения СПАРТ вокруг собственной оси симметрии на рабочие характеристики двигательной установки. Проведена оценка влияния контактных сил трения между вращающимся СПАРТ и грунтом на параметры его движения и глубину проникания. Расчеты показывают, что за счет раскрутки СПАРТ вокруг собственной оси симметрии, глубина проникания вращающихся снарядов-пробойников активно-реактивного типа в грунт может быть увеличена на 8–10 %. Результаты, изложенные в статье, могут быть полезны для научных работников, аспирантов и инженеров, занятых созданием и эксплуатацией авиационной и ракетно-космической техники, а студентов технических вузов, обучающихся по соответствующим специальностям.

Работа посвящена рассмотрению приложений математики, в частности, теории графов и теории групп в химии и физике. Химия была одной из первых, кто воспринял идеи теории графов. Математическая химия является разделом теоретической химии, в котором изучается применение математики к химическим задачам. Возможность формализации молекул на языке структурной химии с помощью графов позволяет методами теории графов определять число различных изомеров. Основным инструментом в математической химии является математическое моделирование с использованием вычислительной техники. Методы теории графов активно применяются в трех областях химии: структурная химия, химическая кинетика, химическая физика полимеров. Теория групп нашла применение во многих областях физики. Теория групп служит для объяснения важнейших характеристик атомных спектров. Теория групп дает возможность единообразного подхода к большому числу задач физики твердого тела. В этих исследованиях активно используются матричные группы и представления унитарных групп. Неприводимые представления групп используются для классификации колебательных и электронных состояний кристалла. Методы теории групп применяются к моделям задач классификации электронных состояний кристалла. В кристаллографии много внимания уделяется приложениям методов теории групп к изучению колебаний атомов, входящих в состав молекулы, относительно их положений равновесия. Результаты могут быть полезны при кодировании информации в сеансах космической связи.

В статье представлены конструкции нескольких вариантов камер сгорания для двигателя НК-16СТ. Конструкции камер сгорания выполнены в рамках известных концепций малоэмиссионного сжигания топлива, направленных на снижение выбросов оксидов азота. Рассмотрена серийная камера сгорания со ступенчатым подводом воздуха по длине жаровой трубы, камера сгорания с уменьшенным объемом жаровой трубы, двухзонная камера сгорания, а так же камера сгорания с предварительной подготовкой топливновоздушной смеси в горелочном устройстве. Рассмотрены особенности горелочных устройств данных камер сгорания. Для серийной камеры сгорания горелочное устройство содержит форсунку, завихритель и диффузорный сопловой насадок, для укороченной камеры сгорания используется конфузорный сопловой насадок, двухзонная камера сгорания содержит два вида горелочных устройств: диффузионные для дежурной зоны и предварительного смешения для основной зоны. Камера сгорания с предварительной подготовкой топливновоздушной смеси содержит двухконтурное горелочное устройство с полыми лопатками и центральной форсункой, что позволяет выполнять регулирование расхода топлива по контурам для обеспечения необходимого уровня выбросов токсичных веществ на соответствующих режимах работы двигателя. В работе также приводится описание стендового оборудования для продувки горелочных устройств, на котором проведены испытания по определению их расходных характеристик. Выведен параметр пропускной способности, который определен для каждого горелочного устройства. Приводится описание стендового оборудования для продувки камер сгорания, на котором проведены испытания по определению потерь давления на стенках жаровых труб камер сгорания и суммарных потерь давления в камере сгорания при различных входных условиях по скорости воздуха. Представлен расчетно-экспериментальный способ определения коэффициента избытка воздуха на выходе из горелочных устройств. Определено, что в рассмотренных камерах сгорания наблюдается тенденция к обеднению топливновоздушной смеси на выходе из горелочного устройства, что обеспечивает снижение выбросов оксидов азота. Реализация регулирования расхода топлива по соответствующим зонам камеры сгорания позволяет обеспечивать оптимальный уровень выбросов на различных режимах работы двигателя.

Венера – вторая по расстоянию от Солнца и ближайшая к Земле планета. Её атмосфера самая плотная, а температура на поверхности Венеры самая высокая среди всех планет Солнечной системы. Из-за конвекции и тепловой инерции плотной атмосферы на Венере температура существенно не изменяется между дневной и ночной сторонами планеты. Температура верхних слоев атмосферы составляет около −45 °С. Минимальная температура поверхности не менее 400 °C. Давление на поверхности планеты в 90 раз выше, чем на уровне поверхности Земли. В связи со сложностью функционирования космических аппаратов (КА) на поверхности, планета до сих пор остается практически не изученной.

Однако на высоте чуть выше 50 км расположена тропопауза – граница между тропосферой и мезосферой. Здесь условия наиболее похожи на условия на поверхности Земли. Это оптимальная область для КА, где температура и давление будут подобными земным. В эту область целесообразней всего отправлять аэростатные зонды для сбора научной информации.

Целью исследования является разработка конструкции аэростатного зонда, в течение длительного времени обеспечивающего передачу информации из тропопаузы атмосферы Венеры.

В работе проведен баллистический расчет траектории снижения КА в атмосфере Венеры и определены характеристики траектории.

С целью определения параметров траектории спуска была написана программа для расчета дифференциальных уравнений движения атмосферного зонда.

Разработана конструкция атмосферного зонда и определен порядок его работы.

Актуальность работы связана с возрастающей потребностью в тяжелых спутниках на высоких рабочих орбитах. Рассматриваемый в работе солнечный тепловой ракетный двигатель (СТРД) с двухступенчатым фазопереходным тепловым аккумулятором (ТА) предназначен для выведения космического аппарата (КА) на геостационарную орбиту (ГСО). Двухступенчатый ТА включает внешнюю низкотемпературную ступень системы «солнечный концентратор – светоприемник – аккумулятор» (КПА), содержащую энергоемкий фазопереходный теплоаккумулирующий материал (ТАМ) с относительно невысокой температурой плавления, типа гидрида лития, и высокотемпературную центральную ступень с тугоплавким энергоемким ТАМ, например, оксидом бериллия, что обеспечивает высокий удельный импульс двигателя 900 с. Время межорбитального перелета варьируется от 20 до 90 суток. Выявленные рациональные оптико-энергетические параметры двигателя в этом диапазоне определяют требуемую точность солнечного концентратора, более низкую по сравнению с одноступенчатой системой КПА, поэтому условия слежения за Солнцем в полете могут быть значительно упрощены. Сравнение характеристик СТРД с альтернативными средствами межорбитальной транспортировки показывает, что энергобаллистическая эффективность КА в рассматриваемой задаче значительно превосходит таковую для химических или комбинированных космических разгонных блоков с электроракетным довыведением на ГСО. Использование двигателя с дожиганием нагретого в ТА водорода кислородом позволяет повысить полезную массу на ГСО при сравнительно небольшом времени перелета и сократить размеры КА с СТРД. Целесообразные величины соотношения расходов компонентов топлива зависят от времени перелета. Рассмотренные возможные варианты полезной нагрузки – геостационарных спутников связи – могут быть выведены на целевую орбиту при помощи ракеты-носителя среднего класса «Союз-2.1б» с «солнечным» разгонным блоком вместо тяжелых носителей типа «Протон-М» с химическими верхними ступенями.

Актуальность работы объясняется существенными проблемами современной аэрокосмической промышленности, машиностроения, энергетики, горнодобывающей, перерабатывающей и других отраслей при утилизации отходов изделий из композиционных материалов и изделий на основе композитов различного функционального назначения (углепластиков, стеклопластиков, металлокерамических и литых дисперсноупрочненных).

Цель работы – повышение эффективности процессов получения микронных фракций отходов композиционных материалов за счет применения модернизированной конструкции валковой дробилки-измельчителя.

Расчетными и экспериментальными исследованиями обоснованы возможности повышения эффективности переработки отходов изделий из композиционных материалов за счет их постепенной (поэтапной) дезинтеграции. На основании аналитических расчетов и методами конечно-элементного анализа разработаны кинематическая схема, компоновка и конструктивное исполнение модернизированной сборной валковой дробилки-измельчителя с рабочими органами (дисками)
в форме равноосного контура – треугольника Рело. В новой конструкции реализуется более сложная по сравнению с аналогами система сил (сжатия, трения, знакопеременных циклических нагрузок), позволяющая повысить скорость и производительность процесса дробления – измельчения. Между соседними встречными ножами РК-профиля реализуется процесс резания материала по механизму «вращающихся ножниц», что также способствует более интенсивному измельчению материала (особенно при обработке пластинчатых или длинных фрагментов отходов). Оригинальное расположение и непостоянство точек контакта встречных профилей, щелевого зазора между дисками при их вращении создаёт эффект перекатывания за счет возвратно-поступательного перемещения измельчаемого материала, что снижает риск заклинивания и увеличивает пропускную способность размольных валков и интенсивность процессов дезинтеграции. Для определения лучших,
 с точки зрения производительности, размеров рабочих органов дробилки, щелевого зазора между ними при измельчении материалов с разными размерами и свойствами были созданы кинематические модели для симуляции процессов измельчения и проведения численного эксперимента методами конечно-элементного анализа. Показано, что за счет эффективного сочетания различных
механизмов разрушения (истирание, раздавливание, резание, знакопеременные нагрузки)
возрастают интенсивность деформационных процессов и удельные нагрузки на материал, но напряжения на рабочих поверхностях дробилки варьируются в диапазоне 430–580 МПа, запас прочности рабочих органов увеличивается до значений 0,43–0,65, что является предпосылкой увеличения срока эксплуатации рабочих размольных элементов. Результаты расчетов по новым методикам и кинематическим схемам показывают, что конструкция модернизированной сборной конструкции валковой дробилки с рабочими органами в форме треугольника Рело имеет увеличенную результирующую скорость (на 30 %) и производительность почти в 2 раза выше, чем прототип
с цилиндрическими валками (при одинаковых или сопоставимых размерах рабочих органов, кинематических параметрах по частоте вращения и мощности привода). Проведена конструкторско-технологическая подготовка и изготовлен опытный образец установки для экспериментальных исследований, которые подтвердили хорошее совпадение расчетных и экспериментальных данных по величине щелевого зазора, скорости и производительности процесса дробления – измельчения.