Том 16, № 2 (2015)

Статьи

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ СИСТЕМ ДАЛЬНЕЙ РАДИОНАВИГАЦИИ

Алешечкин А.М., Тронин О.А.

Аннотация

Рассматривается проблема повышения точности определения координат объектов по сигналам наземных радионавигационных систем (РНС) дальней радионавигации. Примерами таких систем являются система глобального действия «Омега» ОНЧ-диапазона, система НЧ-диапазона «Лоран-С», а также системы среднечастотного диапазона «Спрут», «Брас» и др. Поскольку данные системы работают в диапазоне сверхдлинных, длинных и средних волн, на результаты измерений радионавигационных параметров (разности дальностей, квазидальности и т. д.) оказывают влияние характеристики подстилающей поверхности, в результате чего измеренные значения этих параметров могут существенно отличаться от своих истинных значений. К характеристикам подстилающей поверхности относят удельное сопротивление и диэлектрическую проницаемость. В случае, если удается обеспечить точное определение значений характеристик подстилающей поверхности, можно, используя известные методы, рассчитать поправки к измеренным значениям радионавигационных параметров. Далее измеренные значения радионавигационных параметров могут быть скорректированы, что позволит повысить результирующую точность определения места объектов. Для определения проводимости и диэлектрической проницаемости можно использовать аппаратуру электромагнитных методов (ЭММ) определения параметров подстилающей поверхности, разработанную в г. Красноярске отделом геофизики ОАО «Алмаззолотоавтоматика» при участии кафедры радиоэлектронных систем Сибирского федерального университета. Основное назначение данной аппаратуры состоит в проведении разведки полезных ископаемых. Аппаратура обеспечивает измерение в диапазоне частот, соответствующих рабочим диапазонам исследуемых РНС. Это позволяет проводить измерения параметров подстилающей поверхности на значениях рабочих частот РНС, а также способствует более точному определению параметров подстилающей поверхности. Приведены математические выражения, связывающие параметры подстилающей поверхности с измеренными значениями составляющих поля, а также номограмма, по которой можно определять значения проводимости и диэлектрической проницаемости по результатам измерений, выполненных прибором. Дано описание рабочей программы, выполняющей расчет параметров подстилающей поверхности, предназначенной для выполнения на персональном компьютере в среде операционной системы MicroSoft Windows XP/7. Разработанная программа обеспечивает автоматизированный ввод результатов измерений с измерительного блока прибора и расчет значений параметров подстилающей поверхности. Полученные результаты расчета выводятся в файл, который в дальнейшем может быть считан и обработан при помощи офисной программы Microsoft Excel. Делается вывод о возможности использования разработанного прибора и программы для определения параметров подстилающей поверхности, требуемых для повышения точности решения задач определения места по сигналам РНС дальней навигации, работающих в низкочастотной части радиодиапазона. Приведены и другие возможные области применения описанного прибора как в технике связи, так и по своему прямому назначению - в электроразведке.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):292-299
pages 292-299 views

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КОМПЛЕКСНОГО МЕТОДА ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ОКОНТУРИВАНИЯ НА ОСНОВЕ ДВУХМЕРНОГО ТОЧЕЧНОГО ПОТОКА ВОССТАНОВЛЕНИЯ

Денисов В.П., Дубинин Д.В., Кочегуров А.И., Лаевский (V. Geringer) В.Е.

Аннотация

Представлены результаты исследования качества оконтуривания для трех алгоритмов (Marr-Hildreth, ISEF и Canny), полученные с помощью комплексного метода, предложенного в работе Boaventura и Gonzaga. Исследования проводились в среде программно-алгоритмического комплекса стохастического моделирования «КИМ СП». Дано краткое описание возможностей программно-алгоритмического комплекса, приведена его обобщённая структурная схема, а также показано формирование последовательности структур морфологий эталонных пространственно-временных сигналов (ЭПВС) и их растровых изображений. В ходе получения и обобщения результатов численных экспериментов были использованы методы и подходы статистического моделирования, а эталонные изображения были аппроксимированы двумерным точечным потоком восстановления. Оценки эффективности оконтуривания для трех исследуемых алгоритмов (Marr-Hildreth, ISEF и Canny) получены при различных уровнях аддитивного шума. Шум формировался датчиком случайных чисел с распределением, близким к нормальному распределению. В качестве критерия отношения сигнал/шум принималось отношение энергии сигнала к дисперсии шума. Анализ эффективности алгоритмов проводился на основе морфологий эталонных изображений ЭПВС типа A и F. Результаты исследований представлены в виде совокупности оценок обобщённого показателя качества, оценок вероятностей правильного обнаружения и пропуска контуров, а также вероятности ложной тревоги в зависимости от отношения сигнал/шум. Вычисление вероятностных оценок отдельных составляющих обобщенного критерия качества связано, прежде всего, с разной значимостью этих составляющих в таких прикладных областях, как космонавтика, навигация, геология, дефектоскопия и др. Сопоставление полученных результатов для трех алгоритмов оконтуривания и двух типов морфологий позволило не только дать объективную оценку эффективности применения комплексного метода для сравнения качества алгоритмов поиска и локализации границ, но и сформировать рекомендации по выбору в конкретной прикладной задаче того или иного алгоритма, в зависимости от уровня шума и типа морфологии, лежащей в основе построения изображения.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):300-309
pages 300-309 views

ОБ интегральном представлении типа меллина-барнса решения системы полиномиальных уравнений специального вида

Зыкова Т.В.

Аннотация

Интегралы Меллина-Барнса представляют гипергеометрические функции - самый обширный класс специальных функций. Данные интегралы применяются к вычислению групп монодромии А-гипергеометрических систем дифференциальных уравнений. Кроме того, интегралы Меллина-Барнса нашли широкое применение в теоретической физике, в частности, в задачах квантовой электродинамики. Отдельно следует подчеркнуть роль интегралов Меллина-Барнса в теории алгебраических уравнений. Представляет интерес задача исследования сходимости интегралов Меллина-Барнса в граничных точках их областей сходимости. Для интеграла Меллина-Барнса, представляющего решения алгебраических уравнений, эта задача была рассмотрена ранее. Интегральные преобразования Меллина для решения общей полиномиальной системы алгебраических уравнений исследовались в ряде современных работ, в которых прямое преобразование было вычислено с помощью линеаризации системы (замены переменной специального вида). Для системы полиномиальных уравнений специального вида доказана теорема, в которой получено интегральное представление типа Меллина-Барнса мономиальной функции вектор-решения системы с указанием множества сходимости. Доказательство состоит из двух частей. В первой части обосновывается представление функции вектор-решения интегралом типа Меллина-Барнса. Во второй части доказательства исследовано множество сходимости полученного интеграла, а именно, граничные точки области сходимости. Доказано, что ни одна граничная точка не будет принадлежать области сходимости, интеграл, представляющий решение полиномиальной системы специального вида, сходится в секториальной области.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):310-316
pages 310-316 views

МЕТОД ЖАДНЫХ ЭВРИСТИК ДЛЯ ЗАДАЧ РАЗМЕЩЕНИЯ

Казаковцев Л.А., Антамошкин А.Н.

Аннотация

Рассматриваются задачи множественного размещения - k-средних, k-медианная и задача k-медоид. Данные задачи находят широкое применение как в качестве логистических моделей оптимального размещения складов, производств, транспортных узлов и т. д., так и опосредованно - в качестве наиболее популярных моделей кластерного анализа, автоматической группировки, теории аппроксимации, теории оценивания, распознавания образов. При этом использование различных метрик расстояния или мер сходства позволяет применять данные задачи в качестве моделей автоматической группировки данных самой разнообразной природы: непрерывных и дискретных числовых данных, векторов булевых значений, документов. Широтой области применения рассматриваемых задач определяется возрастающий интерес к ним со стороны как российских, так и зарубежных исследователей. Предложен новый эвристический метод решения таких задач, который может применяться как в качестве самостоятельного алгоритма локального поиска (мультистарт локального поиска), так и в составе нового алгоритма, использующего идеи метода изменяющихся вероятностей (МИВЕР). Для автоматической настройки параметров алгоритма схемы МИВЕР предложена новая метаэвристика, позволяющая использовать разработанный алгоритм без предварительного анализа особенностей конкретной задачи. Работа алгоритмов протестирована на различных наборах данных размерностью до 160000 векторов данных. В качестве тестовых примеров использованы как типовые наборы данных из репозитория UCI, так и реальные данные отбраковочных испытаний полупроводниковых приборов. При этом были использованы различные метрики расстояния. Эксперименты показывают высокую эффективность новых алгоритмов в сравнении с традиционными для данных задач методами локального поиска. Проведено сравнение новых алгоритмов с некоторыми эволюционными алгоритмами, а также с детерминированным алгоритмом, реализующим метод Information Bottleneck Clustering («информационного бутылочного горлышка»), показана способность новых алгоритмов достигать более высокой точности получаемых результатов за приемлемое время.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):317-325
pages 317-325 views

К вопросу анализа эффективности систем с полным резервированием

Кузнецов П.А.

Аннотация

Рассматривается надежность автоматизированных систем, вопрос эффективности повышения надежности систем путём резервирования. Действие АСУ рассматривается с точки зрения выработки какого-то продукта, в общем случае - какого-то материального результата. Изучается эффект, который приносит исправная система, затраты на реализацию резервированной системы. Фактическая постройка АСУ требует капитальных затрат (экономических ресурсов). Показывается эффект, который даёт повышение степени резервирования. Изучаются системы с полным резервированием, расход ресурсов на их реализацию. Раскрываются последствия отказов, переход систем в неисправное и опасное состояние, причинение отказами ущерба. Выводятся формулы, определяющие зависимости эффекта от расходов на реализацию системы, ущерба от отказа системы, надежности и степени резервирования. Проводится приведение формул к зависимости от малого количества переменных. Приводятся графики, показывающие точки изменения выгодности той или иной степени резервирования, графики зависимости относительной стоимости от ущерба и относительной стоимости от относительного ущерба и надежности. На графиках показываются критические значения стоимости систем при определённых степенях резервирования, надежности и ущерба, при превышении которых экономический эффект становится отрицательным. Показывается, при каких условиях становится выгодной та или иная степень резервирования, граничные условия для определенных степеней избыточности, позволяющие проводить анализ эффективности АСУ.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):326-330
pages 326-330 views

ОЦЕНКА ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПРОСТЕЙШЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ В ОБЪЕКТНО ОРИЕНТИРОВАННОЙ СРЕДЕ ПРОГРАММИРОВАНИЯ DELPHI

Латушкина Л.Л.

Аннотация

Рассматриваются материалы по созданию программной разработки для выполнения анализа динамической устойчивости простейшей регулируемой электрической системы. Цель разработки - проанализировать динамическую устойчивость электропередачи простейшей электрической системы при появлении симметричных коротких замыканий (КЗ) на воздушной линии, а также рассмотреть изменения устойчивости при варьировании мощности нагрузки в заданной схеме, изменении длины воздушной линии и изменении конфигурации схемы с двумя трансформаторами на схему с одним трансформатором. Решение задачи анализа динамической устойчивости электроэнергетической системы осуществляется в объектно ориентированной среде программирования Delphi. Также дана оценка существующих программ по расчету динамической устойчивости электрических схем, рассмотрена возможность их применения для решения поставленной задачи. Рассмотрены постановка и условие задачи по оценке динамической устойчивости простейшей электрической системы, коротко рассмотрена методика определения угла предельного отключения генератора, показана реализация поставленной задачи, рассмотрен принцип работы созданного приложения, а также основные рабочие окна, работа с ними и сделаны выводы по работе. Планируется расширение программы: применение её к расчету по оценке динамической устойчивости при несимметричных коротких замыканиях в воздушной линии.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):331-337
pages 331-337 views

ОПТИМИЗАЦИЯ КОЭФФИЦИЕНТА РАЗМЫТОСТИ ЯДРА В НЕПАРАМЕТРИЧЕСКОМ МОДЕЛИРОВАНИИ

Михов Е.Д.

Аннотация

Исследуется проблема моделирования дискретно-непрерывных процессов в пространстве входных-выходных переменных. Моделирование данных процессов может осуществляться при помощи различных параметрических и непараметрических методов. Рассмотрено моделирование при помощи непараметрических методов. Такое решение было принято ввиду того, что непараметрическая теория, в отличие от параметрической теории, предполагает, что известны только качественные характеристики процесса. Зачастую, моделируемые объекты обладают неизвестной, сложной структурой. Учитывая эти факты, использование и развитие непараметрической теории продолжает быть актуальной задачей современности. Результаты статьи могут быть использованы для моделирования и управления оборудованием космических аппаратов. При построении модели объекта при помощи ядерных оценок, важным параметром является коэффициент размытости ядра. Рассмотрены алгоритмы оптимизации коэффициента размытости ядра, а именно: метод перебора, метод деформируемого многогранника и генетический алгоритм. В качестве критерия оптимизации была выбрана среднеквадратичная ошибка модели исследуемого процесса, вычисленная при помощи скользящего экзамена. Стоит еще также сказать, что будут представлены результаты при оптимизации вектора параметров размытости ядра (для каждого входного воздействия) и при оптимизации общего коэффициента на все входные взаимодействия. Как выясняется, точность модели с одним оптимизированным параметром размытости ядра несколько уступает точности модели с оптимизированным вектором параметров размытости ядра, при этом вычисление коэффициента размытости ядра выполняется в разы быстрее и, как следствие, быстрее строится модель. Данные результаты могут быть крайне полезны при моделировании и управлении в условиях быстрого поступления информации и меняющейся обстановки.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):338-342
pages 338-342 views

ПОСТРОЕНИЕ УПРУГО-ПЛАСТИЧЕСКИХ ГРАНИЦ С ПОМОЩЬЮ ЗАКОНОВ СОХРАНЕНИЯ

Сенашов С.И., Филюшина Е.В., Гомонова О.В.

Аннотация

Решение упруго-пластических задач - одна из сложнейших и актуальных проблем механики деформируемого твердого тела. Традиционно эти задачи решаются или методами ТФКП, вариационного исчисления, или полуобратными методами. К сожалению, все эти методы могут быть применены лишь к ограниченному числу задач. В работе используется техника законов сохранения. Это позволяет построить аналитические формулы для нахождения упруго-пластической границы для широкого класса задач. В результате удалось построить упруго-пластические границы: для скручиваемых прямолинейных стержней, сечение которых ограничено кусочно-гладким контуром; для изгибаемых консолей постоянного сечения, а также для антиплоских задач. Разработанная методика позволила написать компьютерные программы для построения упруго-пластических границ для скручиваемых прямолинейных стержней. В предлагаемой работе построена упруго-пластическая граница, возникающая при кручении прямолинейного бруса произвольного сечения, которое ограничено кусочно-гладким контуром, а также упруго-пластическая граница в задачах об изгибе консоли и антиплоской деформации. В первом разделе статьи рассмотрены основные уравнения упругости и краевые задачи, во втором - даны основные уравнения теории идеальной пластичности Мизеса, в третьем - сформулированы условия на границах упругих и пластических областей, в четвертом - рассмотрено кручение призматических упругих стержней, в пятом - описан упругий изгиб брусьев, в шестом - рассмотрена плоская задача теории упругости, в седьмом - описана антиплоская задача теории упругости, в восьмом - построены законы сохранения для уравнений упругости, в девятом - рассмотрены законы сохранения двумерных уравнений пластичности, в десятом - найдена упруго-пластическая граница в скручиваемом прямолинейном стержне, в одиннадцатом - найдена упруго-пластическая граница в изгибаемой консоли, в двенадцатом - предложена методика для построения упруго-пластических границ для областей больших размеров.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):343-359
pages 343-359 views

О модификации быстрого одномерного преобразования фурье по алгоритму кули-тьюки

Сидорова Т.В., Зыкова Т.В., Сафонов К.В.

Аннотация

Рассматривается один из методов нахождения дискретного преобразования Фурье, позволяющий уменьшить затраты машинного времени на вычисления по сравнению с классическим алгоритмом. Быстрые алгоритмы вычисления преобразования Фурье очень востребованы и актуальны, они имеют множество приложений в задачах цифровой обработки одномерных и многомерных сигналов, обработки различных изображений, например космоснимков. Общепринятый алгоритм представляет собой последовательное вычисление одномерного дискретного преобразования Фурье по строкам и столбцам. Существуют различные методы ускорения данного алгоритма, один из которых и реализован в данной статье. Представлена программная реализация модифицированного алгоритма по аналогу Кули-Тьюки дискретного преобразования Фурье для одномерного сигнала с числом отсчетов p · 2 s, p, s N. Для данного алгоритма была разработана программа в системе компьютерной математики MATLAB. Она протестирована на наборе, состоящем из 16384 отсчетов одномерного сигнала. При выполнении программы производится также сравнение времени ее выполнения со временем, затрачиваемым встроенным алгоритмом вычисления быстрого преобразования Фурье. В результате, среднее время выполнения программы по модифицированному алгоритму дает выигрыш около 20 % по времени. Кроме того, приводится общее описание алгоритма дискретного преобразования Фурье, обозначены возможности для увеличения скорости выполнения вычислений, рассматривается модифицированный алгоритм по аналогу Кули-Тьюки быстрого преобразования Фурье для одномерных и многомерных сигналов.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):360-363
pages 360-363 views

ВОЗМОЖНОСТИ ПОСТРОЕНИЯ РАДИОСВЯЗИ С ПОМОЩЬЮ ОРБИТАЛЬНЫХ ОТРАЖАТЕЛЕЙ И МАГНИТНЫХ АНТЕНН ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПОЛЯРИЗАЦИИ

Тестоедов Н.А., Двирный В.В., Крушенко Г.Г., Двирный Г.В.

Аннотация

Применение космоса для традиционных радиолюбительских приложений возможно с помощью относительно дешевых маложивущих микроспутников, которые выводятся на низкие орбиты экипажем космической станции. Радиосвязь может быть построена на базе отражателей и частотно-независимых малых магнитных антенн с вращающейся поляризацией, которые должны выполнять специальную функцию - связывать излученную в пространстве электромагнитную энергию с электронными компонентами аппаратуры, и поэтому они являются одними из основных элементов, определяющих построение радиотехнических систем. Поскольку в природе нет магнитных зарядов и, следовательно, нет магнитного тока, понимаемого как движение этих зарядов, то магнитный излучатель как элемент магнитного тока не может быть осуществлен, однако если антенный излучатель изначально создает переменное вращающееся вихревое магнитное поле, создать антенну возможно, реализовав в ней свойства магнитоэлектрической индукции. Первая телефонная спутниковая связь между Америкой и Великобританией была налажена через массивный экспериментальный американский спутник Echo1, запущенный на низкую околоземную орбиту, который представлял собой шар диаметром около 30 м, изготовленный из радиоотражающего материала. Тип такого спутника связи можно применить и в предлагаемой радиосвязи. Однако поскольку приемные и передающие антенны являются узконаправленными, то космический аппарат должен иметь на орбите такую ориентацию, чтобы он принял сигнал и отразил его. Диаметр сферы при этом может быть значительно меньших размеров, а положение на орбите можно удерживать корректирующей двигательной установкой, расположенной в центре масс. Радиоотражающая поверхность может быть выполнена из надувной пленки или сетеполотна, изготовленного, например, из позолоченной вольфрамовой проволоки диаметром порядка 30 мкм, разворачиваемого в сферу в трансформируемой конструкции. Возможен вариант выполнения сетеполотна из магнитно-мягкого материала типа сталей Э8, Э10, железа «Армко» или пермаллоя, которые являются идеальными проводниками магнитных потоков и не требуют охлаждения до криогенных температур.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):364-367
pages 364-367 views

К ПРОБЛЕМЕ ГЕНЕРАЦИИ ВЫБОРКИ ПРИ ИДЕНТИФИКАЦИИ БЕЗЫНЕРЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

Чжан Е.А.

Аннотация

Рассматривается задача повышения качества исходных данных при идентификации Н-процессов. Входные переменные такого рода процессов связаны стохастической зависимостью, вследствие этого процесс протекает не в гиперкубе, а лишь в некоторой его подобласти. Этот факт приводит к некоторым особенностям, которые необходимо учитывать при идентификации. При построении моделей в условиях большого объема априорных данных можно воспользоваться методами идентификации в широком смысле. Однако если нет достаточной априорной информации об изучаемом объекте, то необходимо применять методы идентификации в узком смысле. К таким методам относятся непараметрические оценки функции регрессии по наблюдениям. Качество решения задачи идентификации зависит от качества исходных данных. Целесообразно провести предварительный анализ данных для выявления и устранения всех недостатков в выборке. Под предварительным анализом данных принято понимать заполнение пробелов в наблюдениях и устранение выбросов. Подобного рода задачи встречаются при диагностике ракетных двигателей, процессов изготовления изделий электронной техники и др. Однако выборка может обладать другими дефектами (речь о них пойдет ниже), которые негативно влияют на точность оценивания, а в некоторых случаях приведут к тому, что полученная модель будет неадекватна исследуемому процессу. Если точки исходной выборки в области протекания процесса расположены неоднородно, присутствуют области разреженности и отсутствия наблюдений, то в таких областях точность восстановления будет низкой. Вследствие свойств непараметрических моделей, которые относятся к классу локальных аппроксимаций, прогноз в областях отсутствия наблюдений может оказаться достаточно грубым. Для устранения всех этих недостатков предлагается алгоритм получения рабочей выборки путем генерации новых точек в областях, где их плотность по сравнению с остальными областями невелика. После генерации новой рабочей выборки качество восстановления значительно улучшается, что подтверждается результатами численных экспериментов. Подобного рода алгоритмы являются актуальными и могут быть использованы при решении задачи распознавания в различных областях, где важна точность классификации.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):368-375
pages 368-375 views

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ МАЛОЙ МОЩНОСТИ

Ахметжанов Р.В., Богатый А.В., Дронов П.А., Дьяконов Г.А., Иванов А.В.

Аннотация

В настоящее время одним из активно развивающихся направлений в мировой космической отрасли является разработка и применение малых космических аппаратов (МКА). Анализ современных тенденций развития рынка КА показывает, что функционирование ряда систем могут обеспечивать МКА массой от 100 до 500 кг, размещенные на низких (до 1000 км) орбитах. Существует объективная потребность в средствах поддержания и коррекции орбит МКА массой 100…500 кг, способных обеспечить получение высококачественной информации в течение 5…10 лет, для чего на МКА необходимо ставить двигатели управления орбитальным движением, в качестве которых могут быть использованы электроракетные двигатели (ЭРД). Типичные сроки активного существования МКА массой до 500 кг, не оснащенных ЭРД, ограничиваются 2…3 годами. В 2010 г. в МАИ была создана лаборатория высокочастотных ионных двигателей. За последующие годы был накоплен значительный опыт в области исследования высокочастотных ионных двигателей (ВЧИД) с различными потребляемыми мощностями. В связи с вышесказанным в 2013 г. в МАИ совместно с ОАО «КБХА» была начата разработка ВЧИД малой мощности (ВЧИД ММ). В ходе разработки ВЧИД ММ выполнены расчетные исследования, позволившие оптимизировать конструктивные параметры эмиссионного и ускоряющего электродов двигателя. Выполнены тепловой и термомеханический расчеты ВЧИД ММ, выявившие наиболее теплонапряженные элементы двигательного блока и позволившие принять меры к перераспределению тепловых потоков, а также выбрать материалы для изготовления электродов ионно-оптической системы (ИОС) двигателя. Была создана и испытана лабораторная модель ВЧИД ММ. В ходе стендовых испытаний были продемонстрированы рабочие характеристики, близкие к расчетным. Были сделаны выводы о путях повышения основных рабочих характеристик двигателя.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):378-385
pages 378-385 views

ЗАТУХАНИе вынужденных колебаний и гидроударных ВОЛН В ТУРБУЛЕНТНОМ ПОТОКЕ ПРОТЯЖЁННых трактов систем питания жидкостных ракетных двигателей

Барабанов С.А., Бирюков В.И.

Аннотация

Волновые процессы в трубопроводных системах являются причиной неравномерности расходов подаваемых через них жидкостей. При открытии или закрытии регулирующей арматуры системы питания жидкостных ракетных двигателей возникают одиночные ударные волны, которые являются возмущениями давления в широком спектре частот и могут приводить к возбуждению неустойчивости рабочего процесса в газогенераторах или камерах сгорания. Целью работы является экспериментальное исследование процессов затухания вынужденных колебаний и одиночных гидроударных волн в турбулентных потоках слабосжимаемой капельной жидкости в гладких гидравлических магистралях круглого сечения. Поскольку процесс затухания ударных волн заметен только в протяженных трактах с отношением длины к диаметру трубопровода более нескольких тысяч, то методология проведения данной работы была построена на возбуждении гидроударных волн в магистральной транспортной системе, осуществляющей перекачку углеводородных горючих и регистрацию давления датчиками, расставленными равномерно вдоль магистрали. При исследованиях создавались возмущения с амплитудой более чем в 2 раза большей уровня постоянного гидродинамического шума. Одиночные гидроударные волны возбуждались путем проведения отбора жидкости. При этом в ответ на открытие крана (начало отбора) генерировалась волна разрежения, а на закрытие - волна сжатия. Проведённый спектральный анализ сигнала показал, что основная часть спектра гидродинамических колебаний находится в частотном диапазоне до 10 Гц. Более высокие частоты, генерируемые работой насосных агрегатов, быстро затухают. В результате экспериментов была получена аппроксимационная зависимость декремента затухания одиночных волн сжатия и разрежения в виде функции от чисел Рейнольдса. При переходных режимах течения жидкости от ламинарного к турбулентному динамические изменения происходят внутри ламинарного слоя и показатель затухания ударной волны стремится к постоянной величине. На основании сделанных предположений экспериментальные точки аппроксимированы экспоненциальной кривой вида . По результатам проведенной обработки были получены значения для коэффициентов и выполнено сравнение расчетных данных с результатами экспериментов. Показано удовлетворительное согласие результатов испытаний на модельной установке и на протяженных магистралях. Полученная экспериментальная зависимость, описывающая затухание гидроударных волн в турбулентных потоках, используется при проведении инженерных расчетов систем питания жидкостных ракетных двигателей на кафедре ракетных двигателей в Московском авиационном институте.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):386-394
pages 386-394 views

Методика определения пространственного положения недеформируемой конструкции космического аппарата

Дорофеев М.О.

Аннотация

В настоящее время создание крупногабаритных антенных систем радиотехнических комплексов космических аппаратов является насущной потребностью в процессе освоения космоса. Крупногабаритные антенные системы обеспечивают прямой доступ персональных потребителей гражданских и военных ведомств к ресурсам космического аппарата, минуя наземных операторов. Крупногабаритные трансформируемые антенны (КТА) позволяют создать мощный энергетический потенциал радиолиний, существенно сократить размеры и стоимость абонентских терминалов. В области гражданского применения крупногабаритные трансформируемые рефлекторы обеспечат непосредственный доступ к рынку широкополосных мобильных услуг и создание космических систем персональной и мобильной связи. Учитывая высокие затраты на создание систем космической связи, возможно её двойное применение в интересах военных и гражданских потребителей. При использовании в составе космического аппарата КТА существует проблема поддержания требуемой геометрии конструкций антенны (рефлектора и облучателя). КТА нуждается в периодической корректировке ее геометрических параметров. Геометрическими параметрами являются положения систем координат конструкций антенны в некоторой базовой системе координат космического аппарата. Для проведения корректировки геометрических параметров с помощью управляющих органов необходимо их определять. Определение геометрических параметров антенны осуществляется за счет измерения координат контролируемых точек поверхности конструкций. Измерение координат контрольных точек осуществляется по светоотражающим элементам, расположенным на конструкциях антенны. В этой связи приведен состав системы контроля геометрических параметров КТА с кратким описанием составных частей и их основного назначения. Разработана методика определения пространственного положения недеформируемого объекта космического аппарата с помощью одного углоизмерительного прибора. В качестве недеформируемого объекта рассматривается облучатель крупногабаритной антенны. Методика основана на теореме косинусов и знании расстояний между контролируемыми точками объекта измерения. При описании методики рассматривалось минимальное количество светоотражающих элементов, равное трем. Для решения системы уравнений, описанной в алгоритме методики, применен метод Ньютона-Рафсона. Количество уравнений в системе определяется количеством светоотражающих элементов. Разработанная методика имеет достаточно простую математику и реализацию алгоритма. Представлено ее математическое описание и описаны результаты анализа погрешностей при вычислениях. Кроме того, описана применяемость разработанной методики и ее гибкость при изменении количества контролируемых точек.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):395-399
pages 395-399 views

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ-МАХОВИК С МАГНИТОГИДРАВЛИЧЕСКИМИ ОПОРАМИ ВРАЩЕНИЯ

Ермаков Д.В.

Аннотация

Для уменьшения возмущающих механических моментов со стороны опоры вращения и увеличения ресурса работы электродвигателей-маховиков, входящих в систему ориентации и стабилизации космических аппаратов, предлагается применять магнитогидравлические опоры вместо шарикоподшипниковых узлов для вращения маховика. К основному элементу магнитогидравлической опоры относится магнитная жидкость, представляющая собой коллоидный раствор однодоменных магнитных частиц, покрытых тонким слоем защитной оболочки поверхностно-активных веществ, что предотвращает слипание частиц в жидкой основе, обладающая высокой текучестью и намагниченностью насыщения. Если немагнитное тело находится в зазоре, заполненном магнитной жидкостью, между двумя областями с повышенным значением магнитного поля, то оно центрируется между ними. Результатом работы является создание электродвигателя-маховика, выполненного на магнитогидравлических опорах с аварийными шарикоподшипниками, который позволяет увеличить стабильность работы роторной системы при вращении, когда на нее действуют не только осевые, но и радиальные силы смещения от внешних механических воздействий на корпус электродвигателя-маховика, и обеспечить необходимое положение вектора кинетического момента. А использование сигнала с датчиков вращения аварийных шарикоподшипников, когда маховик отклоняется из центрального уравновешенного положения, позволяет исключать ложные переключения комплектов электромагнитов при кратковременных ударных воздействиях на корпус электродвигателя-маховика.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):400-403
pages 400-403 views

ПРОБЛЕМА ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ В ЭЛЕКТРОРЕАКТИВНОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ ПОДСИСТЕМЕ ГЕОСТАЦИОНАРНОГО КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА

Ермошкин Ю.М., Кочев Ю.В., Трофимчук Д.А., Якимов Е.Н.

Аннотация

На элементах электрореактивных двигателей системы коррекции КА может накапливаться электростатический заряд вследствие воздействия высокоэнергетичных электронов магнитосферной плазмы. По достижении критического уровня возникает разряд. Воздействие электростатических разрядов на цепи двигательной подсистемы может привести к отказам оборудования, в том числе системы преобразования и управления (СПУ). Решению проблем, связанных с воздействием электростатических разрядов на электрические цепи энергопреобразующего оборудования, предназначенного для питания и управления электрореактивными двигателями системы коррекции КА, в настоящее время уделяется большое внимание при разработке как двигателей и систем преобразования и управления ими, так и систем коррекции КА в целом. Это объясняется тем фактом, что стойкость СПУ к воздействию электростатических разрядов в её выходные силовые цепи рассматривается как один из факторов, определяющих надежность и безотказность указанного оборудования и, соответственно, системы коррекции КА в целом. Актуальность темы обусловлена широким применением электрореактивных двигателей в системах коррекции геостационарных КА, а также переходом на новые конструкции СПУ, предназначенные для негерметичных платформ КА, применением новой электронно-компонентной базы. Углубленное изучение вопросов, связанных с физикой накопления электростатического заряда в диэлектрических элементах КА, внешними условиями, способствующими указанному накоплению, и последующими электростатическими разрядами, позволяет по-новому подойти к интерпретации имевших место явлений при эксплуатации систем коррекции КА. Тем не менее для обеспечения прогнозирования и контроля процессов зарядки диэлектрических элементов блоков коррекции, а также введения оптимальных превентивных мер защиты энергопреобразующего оборудования требуется проведение комплекса научно-исследовательских работ.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):404-410
pages 404-410 views

РАЗВИТИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АЛГОРИТМА ОДНОПЛОСКОСТНОЙ БАЛАНСИРОВКИ В ДИНАМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ЛЕТАЮЩЕЙ МОДЕЛИ

Ключников А.В.

Аннотация

Одной из задач, решаемых изготовителем на завершающем этапе общей сборки высокоскоростных летающих моделей для снижения вероятности появления аномальных режимов полёта, является приведение параметров массо-инерционной асимметрии к нормативам, заданным в эксплуатационной документации на модель. Определение параметров и уравновешивание модели выполняют с использованием специализированного контрольно-измерительного оборудования. Рассматривается алгоритм балансировочного расчёта, проводимый при уравновешивании модели в одной плоскости коррекции на вертикальном динамическом балансировочном стенде и позволяющий за один шаг балансировки либо привести параметры массо-инерционной асимметрии летающей модели к заданным нормативам, либо диагностировать невозможность для конкретной конструкции модели обеспечить указанные параметры. Верификация расчёта, проведённая по результатам балансировочного эксперимента, показала высокую точность полученных формул и возможность использования алгоритма при балансировке летающих моделей, обладающих единственной плоскостью коррекции, расположенной на значительном расстоянии от центра масс модели.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):411-416
pages 411-416 views

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОБЛУЧАТЕЛЯ В Ka/ Q-ДИАПАЗОНЕ НА ОСНОВЕ «ВОССТАНАВЛИВАЮЩЕЙ» СХЕМЫ

Крылов Ю.В., Тайгин В.Б.

Аннотация

Представлен принцип работы частотно-поляризационного селектора, основанный на использовании «восстанавливающей» схемы в виде двух ортомодовых селекторов, объединенных между собой для разделения частотных диапазонов приема и передачи. Поляризационное частотно-селективное устройство, разработанное по такой схеме, было реализовано в облучателе, который обеспечивает прием и передачу сигналов с круговой поляризацией в Ka- и Q-диапазонах. Роль частотно-селективного устройства в облучателе выполняет ортомодовый селектор, который предназначен для селекции приемо-передающих сигналов и их поляризационных составляющих. Одной из наиболее распространенных структур широкополосного ортомодового селектора является преобразователь в виде крестового разветвления. Данный крестовой разветвитель представляет собой волновод круглого сечения, к которому перпендикулярно его оси подключаются четыре взаимно перпендикулярных волновода прямоугольного сечения. Подключение данных волноводов происходит с помощью трансформаторов сложной формы для обеспечения лучшего согласования с волноводом круглого сечения. Такой тип селектора имеет структуру, обладающую некоторыми свойствами симметрии, которые делают систему широкополосной. Применение крестового разветвителя в качестве ортомодового селектора позволило расширить рабочую полосу частот. За счет введения различных неоднородностей в конструкцию данного селектора удалось разделить низкочастотные и высокочастотные составляющие спектра частот и добиться подавления паразитных составляющих высших мод. Восстановление сигнала обеспечивается вторым ортомодовым селектором, объединенным с первым с помощью четырех п-образных волноводных секций. Введение в конструкцию частотного селектора на высокочастотном выходе поляризатора, реализованного на круглом волноводе с пазом, и на низкочастотном выходе септум-поляризатора позволило на выходах данных поляризаторов принимать/передавать сигналы с круговой поляризацией. Использование такого принципа построения частотного селектора позволило разделить частоты приема и передачи без необходимости использования дополнительного отдельного облучателя под конкретный диапазон частот. Измеренные радиотехнические характеристики разработанного облучателя соответствуют современным требованиям, предъявляемым к облучающим системам, которые применяются в антенной технике спутниковой связи.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):417-422
pages 417-422 views

МЕТОДИКА НИСХОДЯЩЕГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА

Лихачев М.В.

Аннотация

Технология нисходящего проектирования в сквозных системах 3D-моделирования и управления жизненным циклом изделия предоставляет значительные преимущества для аэрокосмических предприятий. Такой подход позволяет использовать параллельные бизнес-процессы и организовать эффективное управление изменениями в изделии. Он работоспособен не только для 3D-моделей на разных стадиях проектирования, но и для структур требований, а также функциональной и логической структур изделия. 3D-модель, разработанная с использованием принципов нисходящего проектирования, является неотъемлемой частью модели данных и процессов предприятия. Проанализированы существующие модели данных и процессов аэрокосмических предприятий и предложена новая модель, предполагающая полное использование возможностей современных PLM-систем и технологии нисходящего проектирования. Комический аппарат - достаточно специфичное изделие с точки зрения нисходящего подхода и схем геометрической параметризации. Рассматривается процесс 3D-моделирования КА как часть процесса управления структурой изделия. Процесс разработки 3D-модели изделия состоит из трех фаз. Функциональная схема изделия, связанная с логической или функциональной структурой изделия, описывает базовые размеры и компоновку КА. Проектный электронный макет изделия уточняет принципиальные компоновочные решения проекта КА. Конструкторский электронный макет изделия, связанный с проектным, предназначен для формирования структуры изделия и комплекта конструкторской документации. Успешное применение технологии нисходящего проектирования невозможно без наличия библиотек 3D-моделей, некоторые из которых обладают интеллектуальными свойствами. Технология управления знаниями - одна из ключевых технологий, на которых базируется нисходящий подход. Внедрение принципов нисходящего проектирования может потребовать реинжиниринга бизнес-процессов предприятия. Решением может стать проектный подход к организации разработки изделия либо методика «ворота качества».
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):423-429
pages 423-429 views

ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПРИБОРОВ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Тестоедов Н.А., Двирный В.В., Морозов Е.А., Двирный Г.В., Еременко Н.В.

Аннотация

Требования к долговечности бортовых приборов определяются особенностями их работы в составе мощных телекоммуникационных космических аппаратов (КА). Срок активного существования космических аппаратов - до 15 лет, мощность - до 15 кВт, десятки транспондеров в С-, Ku-, Ka- и L-диапазонах частот приводят к необходимости разработки и наземной экспериментальной отработки (НЭО) большого количества теплонагруженных приборов КА. Для сужения температурного диапазона работы бортовых приборов очень важно принять правильную концепцию проектного облика системы терморегулирования (СТР) КА. Приведен пример основных положений концепции СТР теплонагруженного КА. Для повышения долговечности бортовых приборов КА необходимо обеспечить качественную кондуктивную связь приборов с приборными панелями или обшивками приборных панелей КА, на которые они установлены. Тепловые анализы для бортовых приборов необходимо выполнять при различных режимах работы оборудования, например, методом конечных элементов, реализованном в приложении COSMOS для программы SolidWorks. Для обеспечения длительного срока работы электрорадиоизделий бортовых приборов теплонагруженных КА необходимо обеспечить коэффициент токовой нагрузки 30…50 %. Рассмотрены «горячий» и «холодный» расчетные случаи температуры посадочных мест бортовых приборов, при этом температура электрорадиоизделий составила от -10 до +40 °С. Надежность напрямую связана с долговечностью бортовых приборов, которая, в свою очередь, зависит от протекающих в конструкциях термопрочностных процессов. Дан анализ теоретических исследований. Результаты теоретических исследований термопрочностных процессов бортовых приборов подтверждены результатами НЭО и положительными результатами эксплуатации мощных телекоммуникационных космических аппаратов «Экспресс-АМ5» и «Экспресс-АМ6». Приведены результаты прецизионных измерений в термовакуумных условиях типичной платы бортового прибора разработки и производства АО «ИСС» в диапазоне температур от -100 до +100 °С.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):430-437
pages 430-437 views

МОДЕЛИРОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ С ВОЗДУХОМ ЗА СРЕЗОМ СОПЕЛ ДВИГАТЕЛЕЙ САМОЛЕТА

Турчинович А.О.

Аннотация

Одним из важных этапов эксплуатации самолетов является гонка двигателей - проверка работоспособности силовых установок летательных аппаратов на специально оборудованных газоотбойниками площадках. Продолжительность данного этапа зависит от двигателей, установленных на самолетах, и может достигать 30 минут, как, например, для рассматриваемого в статье самолета Ан-12. При этом загрязняющие вещества, образующиеся в результате сгорания топлива, оседают на территории места для опробования двигателей и наносят значительный урон окружающей среде. Целью настоящего исследования является разработка модели для анализа поведения струй выхлопных газов при столкновении с газоотбойником и анализа возможных химических реакций продуктов сгорания топлива с кислородом воздуха. Качественный и количественный результат получен путем математического моделирования процесса опробования двигателей. В качестве геометрической модели принята двумерная модель самолета в плане и места для гонки. Кинематическая модель описывает максимальный режим рассматриваемого процесса, характеризующегося полным сгоранием топлива. Построены возможные химические реакции выхлопных газов с кислородом воздуха. Численная реализация данной задачи осуществлена с применением программного продукта Ansys Fluent. Результаты расчета показывают, что выхлопные газы при достижении газоотбойника претерпевают изменение траектории (рассеивание) и потерю скорости. При этом массовые доли продуктов сгорания топлива достигают своего максимального значения на срезе сопла, а массовые доли веществ, образующихся в ходе реакций с кислородом воздуха, - на границе струй с окружающей средой. Протекание реакций способствует увеличению области распространения загрязняющих веществ, полученных в результате окисления, по сравнению с веществами на срезе сопла. Результаты анализа указанных процессов позволяют провести дальнейшее исследование, направленное на уменьшение загрязнения территорий для гонки двигателей. В последующем они могут быть применены на аэродромах, снабженных площадками для гонки двигателей, с целью снижения концентраций загрязнения на приаэродромных территориях.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):438-447
pages 438-447 views

КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ МОНО- И БИСЛОЕВ CrN

Куклин А.В., Кузубов А.А., Денисов В.М., Ковалева Е.А., Шостак С.А.

Аннотация

В последнее время такие материалы, как графен, h-BN и дихалькогениды переходных металлов, получают широкое применение в различных областях (спинтроника, фотовольтаика, валлейтроника) в связи с их низкой размерностью и проявлением свойств, отличных от их объемных аналогов. В то же время на данном этапе развития науки активно исследуются другие двумерные материалы, в том числе нитриды и карбиды переходных металлов. Некоторые из них уже экспериментально получены, охарактеризованы и имеют большой потенциал применения в наноэлектронике. Схожие с графеном 2D-структуры могут быть основаны на нитриде хрома, магнитные своиства которого будут зависеть от координационного числа и, соответственно, количества неспаренных электронов. В данной работе, используя метод PAW и обобщенное градиентное приближение GGA-PBE в рамках теории функционала плотности (DFT+U) с коррекцией слабого дисперсионного взаимодействия, было предсказано существование моно- и бислоев нитрида хрома с кристаллографическими индексами поверхностей (100) и (111). Показано изменение геометрии двумерных структур относительно кристаллической фазы. Полученные 2D CrN (100) и (111) являются идеально плоскими. Для сравнения энергетической стабильности двумерного CrN была рассчитана относительная энергия образования монослоя. Проведены спин-поляризованные расчеты ферромагнитного и антиферромагнитного состояний. Анализ электронной структуры указывает на то, что данные материалы являются ферромагнетиками со 100 % спиновой поляризацией. В соответствии с классической моделью Гейзенберга был рассчитан обменный параметр J для монослоя (100). Исследована зависимость изменения свойств при переходе от моно- к бислойным структурам.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):450-455
pages 450-455 views

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВНЕДРЕНИЯ АТОМОВ ЛИТИЯ В КРЕМНИЙ

Михалева Н.С., Кузубов А.А., Попов З.И., Еремина А.Д., Высотин М.А.

Аннотация

Рассматривается процесс диффузии атомов лития в приповерхностные слои кремния (001). Расчеты выполнялись в рамках теории функционала плотности. Показано, что при малой концентрации лития на реконструированной поверхности кремния (001) энергия связи в подповерхностном слое ниже, чем на поверхности, что препятствует диффузии лития внутрь кристалла. Подобная ситуация существенно не меняется при увеличении температуры. Анализ частот перескока одиночных атомов лития с поверхности в приповерхностные слои показал, что в случае малых концентраций миграция атомарного Li будет осуществляться практически по одному пути реакции (из положения L-состояния, в котором литий находится в канале между димерами). При концентрации лития в два монослоя, наоборот, диффузия в подповерхностные слои становится более предпочтительна. Поскольку при достижении концентрации в один монослой происходит изменение симметрии димеров, диффузия лития внутрь кристалла также облегчается вследствие увеличения плотности положений в каналах между димерами. Таким образом, результат моделирования позволил объяснить причину экспериментального факта затруднения диффузии лития при прохождении через данную поверхность и определить пути возможной модификации поверхности, которая должна увеличить энергию связи атомов лития в приповерхностных состояниях при низких степенях заполнения им поверхности.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):456-463
pages 456-463 views

Разработка функциональной схемы влияния основных факторов процесса микродугового оксидирования на свойства покрытий

Михеев А.Е., Трушкина Т.В., Гирн А.В., Раводина Д.В.

Аннотация

Для защиты деталей и узлов, изготовленных из алюминиевых сплавов, от коррозии применяют покрытия, полученные гальваническим методом, которые не всегда удовлетворяют требованиям по коррозионной стойкости. Данный метод имеет ряд недостатков, связанных с применением агрессивных электролитов (растворы сильных кислот), наличием дополнительных операций, предусматривающих подготовку поверхности (предварительное обезжиривание, травление), а также необходимостью в технологическом цикле наличия холодильного оборудования. В связи с этим существует необходимость в применении новых методов по защите алюминиевых сплавов от коррозии. Одним из перспективных методов нанесения защитных покрытий на алюминиевые сплавы является микродуговое оксидирование (МДО). Для формирования покрытий с требуемыми эксплуатационными свойствами разработана принципиальная схема взаимосвязей технологических параметров процесса МДО со свойствами получаемых покрытий. С целью подтверждения теоретических предположений проведены исследовательские работы по определению закономерности влияния технологических режимов микродугового оксидирования на физико-механические свойства получаемых покрытий. Установлены закономерности влияния технологических режимов микродугового оксидирования на физико-механические свойства получаемых покрытий. Выявлено, что скорость коррозии МДО-покрытий в условиях ускоренных испытаний составляет 0,088 мм/год, что в 5 раз ниже твердого анодно-оксидного покрытия 0,4175 мм/год, полученного гальваническим методом. По полученным данным расчетов и отношению к группам коррозионной стойкости можно судить о более высокой коррозионной стойкости МДО-покрытий в агрессивных средах по сравнению с покрытиями, полученными гальваническим методом.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):464-469
pages 464-469 views

«ВИРТУАЛЬНЫЙ СЛИПП» - МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ для управления агрегатом СЛИПП И ЕЁ ВИЗУАЛИЗАЦИЯ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ WinCC 7.0 и Step 7

Пискажова Т.В., Сидельников С.Б., Белолипецкий В.М., Якивьюк П.Н., Сидельников А.С.

Аннотация

Процесс совмещенного литья и прокатки-прессования (СЛИПП) целесообразно использовать для производства длинномерных деформированных полуфабрикатов из алюминия и его сплавов, из которых изготавливают электрические провода, заклепки, проволоку различного размера для выполнения сварочных работ в электротехнической и радиоэлектронной промышленности, а также в космическом машиностроении. Способ СЛИПП является перспективным направлением обработки металлов, позволяет существенно снизить трудо- и энергоемкость производства, однако его промышленное внедрение сдерживает в том числе и отсутствие алгоритмов автоматического управления. Особенно это важно для создающихся в настоящее время агрегатов СЛИПП, в состав которых входят различные узлы, обеспечивающие кристаллизацию и деформацию металла, его охлаждение, калибровку (при необходимости) и смотку готовых изделий в бухты. Автоматическое управление должно обеспечить заданный расход металла, одинаковый во всех узлах агрегата, заданные значения температуры металла на входе и выходе из деформирующего узла, согласовать скорость вращения приемного намоточного устройства с расходом металла. Для этого необходимо создать математическую модель, реализовать её программно и визуализировать. Проведена постановка задачи моделирования и представлена упрощенная математическая модель на основе обыкновенных дифференциальных уравнений для управления агрегатом совмещённого литья и прокатки-прессования для получения длинномерных изделий из алюминиевых сплавов. Математическая модель для управления агрегатом СЛИПП реализована в программных продуктах WinCC 7.0 и Step 7 с применением языков программирования FBD и SCL. Разработана мнемосхема процесса, с помощью тегов реализована её связь с моделью. Приведено описание структуры программы в ПО Step 7, представлен вариант расчёта стационарного режима работы установки на мнемосхеме.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):470-477
pages 470-477 views

ПЕРЕХОД МЕТАЛЛ-ДИЭЛЕКТРИК В КАТИОН-ЗАМЕЩЕННЫХ СОЕДИНЕНИЯХ Re XMn 1-XS (Re = Gd, Sm, Ho)

Романова О.Б., Харьков А.М., Ситников М.Н., Кретинин В.В.

Аннотация

Представлены результаты исследования транспортных свойств катион-замещенных сульфидов Re XMn 1-XS (Re = Gd, Sm, Ho) с ГЦК-решеткой типа NaCl в области температур 77-1200 К. С увеличением степени катионного замещения в этих соединениях Re XMn 1-XS (Re = Gd, Sm, Ho) изменяется тип проводимости от полупроводникового до металлического при критической концентрации Х С. Концентрационный переход металл-диэлектрик в системе Gd XMn 1-XS сопровождается уменьшением величины удельного электросопротивления на 12 порядков и коэффициента термоЭДС (α) на два порядка. Катионное замещение в твердых растворах Gd XMn 1-XS приводит к смене дырочного типа проводимости (α > 0), свойственного моносульфиду марганца, на электронный (α < 0). Уменьшение величины α с увеличением содержания гадолиния в решетке MnS указывает на то, что Gd действует как донорная примесь. Для Sm 0,2Mn 0,8S обнаружен резкий максимум сопротивления при Т = 100 К, который может быть вызван рассеянием электронов проводимости на спиновых флуктуациях локализованных электронов. Установлен металлический тип проводимости для Sm 0,25Mn 0,75S и механизм электрического сопротивления, который связан с рассеянием электронов на акустических фононах и с магнитным рассеянием на нескомпенсированных антиферромагнитных кластерах марганца при Т < 180 К. В результате замещения марганца самарием в твердом растворе Sm XMn 1-XS электронная структура перестраивается, и сопротивление невозможно объяснить на основе протекания ионов самария. Общей закономерностью температурных зависимостей коэффициента термоЭДС как для системы с гадолинием, так и для системы с самарием является проявление отрицательного значения термоЭДС во всем диапазоне температур с ростом Х. В системе Ho XMn 1-XS переход металл-диэлектрик обнаружен для Х С = 0,3 с уменьшением величины удельного электросопротивления на десять порядков. Цель данной работы - установить условия реализации перехода металл-диэлектрик в катион-замещенных системах Re XMn 1-XS (Re = Gd, Sm, Ho).
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):478-484
pages 478-484 views

МЕТОД ПОЛУЧЕНИЯ НАНОДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ПЛАЗМЕ ИМПУЛЬСНОГО ДУГОВОГО РАЗРЯДА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

Ушаков А.В., Карпов И.В., Лепешев А.А., Шайхадинов А.А., Федоров Л.Ю.

Аннотация

Разработан и экспериментально исследован новый метод получения нанодисперсных материалов в плазме дугового разряда низкого давления. Разработанный способ позволяет синтезировать нанодисперсные частицы от 5 до 10 nm с узким распределением по размерам. Особенностью разработанного метода является то, что расплавление и диспергирование расплавленного материала, подачу полученных жидких капель этого материала в плазму, охлаждение жидких наночастиц, формируемых в плазме до их отвердевания, и осаждение полученных твердых наночастиц на подложку осуществляют при помощи дугового разряда низкого давления.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):485-490
pages 485-490 views

ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ КАРБИДОВ В ПЛАЗМЕ ДУГОВОГО РАЗРЯДА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

Федоров Л.Ю., Ушаков А.В., Карпов И.В., Лепешев А.А., Шайхадинов А.А.

Аннотация

Рассмотрено влияние давления и химического состава газовой смеси при получении нанодисперсных материалов вакуумно-дуговым распылением титановых катодов в углеродсодержащих средах. Формирование карбидных фаз в атмосфере различных рассматриваемых газов происходит с образованием характерной для чистого титана низкотемпературной α-модификации с ГПУ-решеткой.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):491-495
pages 491-495 views

ОЦЕНКА ЛОГИСТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ПРЕДПРИЯТИЯ ракетно-космической отрасли НА ОСНОВЕ ИНДИКАТОРНОГО МЕТОДА

Белякова Е.В.

Аннотация

Развитие космического потенциала России является одним из приоритетов государственной политики. Результаты космической деятельности должны давать большую практическую отдачу, служить инновационному развитию России, решению самого широкого круга прикладных задач в промышленности, медицине, телекоммуникациях, на транспорте, укреплению безопасности Российской Федерации и её конкурентоспособности в мире. Большую роль в решении поставленных задач играет реализация возможностей и логистического потенциала предприятий РКО. Стоит отметить, что сравнительно недавно стали отдельно рассматривать и анализировать логистический потенциал экономических систем, поэтому до настоящего времени происходит формирование понятийного и методологического аппарата, описывающего данную категорию. Предложено авторское определение логистического потенциала. Обоснован выбор индикаторного метода для оценки логистического потенциала предприятия. Оценка производится на основе системы показателей, характеризующей три основные группы параметров: логистическую систему, логистическую инфраструктуру и эффект от инвестиций в логистику, которые в комплексе наиболее полно характеризуют логистические процессы и операции, эффективность имеющихся объектов логистической инфраструктуры и активов, а также эффект от вложения финансовых ресурсов в оптимизацию логистической системы предприятия. На основе системы показателей, характеризующих логистический потенциал предприятий РКО, в статье предлагается методика его оценки. Использование предложенной методики поможет предприятиям РКО правильно организовать работу служб логистики и проводить оценку эффективности их функционирования. Анализ показателей позволяет увидеть слабые зоны логистики предприятия и учесть их при формировании стратегии дальнейшего развития данного предприятия. Основным недостатком индикаторного метода при оценке логистического потенциала предприятия РКО является субъективность значений весовых коэффициентов ввиду использования экспертных оценок. Снизить долю субъективизма возможно за счет привлечения большего количества высококвалифицированных специалистов в качестве экспертов.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):498-502
pages 498-502 views

ВЫБОР ИНСТРУМЕНТОВ УПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЕМ ИННОВАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА НАУКОЕМКОГО ПРЕДПРИЯТИЯ ракетно-космической промышленности

Еремеева С.В.

Аннотация

Для аэрокосмической отрасли, на наукоемких предприятиях которой используются уникальные высокотехнологичные производства, передовые достижения фундаментальной науки и прикладных исследований, реализуются прорывные технологии, задачи, связанные с развитием инновационной деятельности приобретают особое значение. Успешность инновационной деятельности любого наукоемкого предприятия ракетно-космической промышленности определяется его инновационным потенциалом, который в общем виде характеризует способность предприятия самостоятельно решать новые задачи, связанные с производством инновационной продукции, реализацией инновационных проектов, внедрением новых технологий. Целью данного исследования является обоснование методического инструментария управления развитием инновационного потенциала наукоемких предприятий ракетно-космической промышленности. Задачами исследования являются: 1) разработка концептуального подхода к управлению развитием инновационного потенциала наукоемкого предприятия ракетно-космической промышленности, включающего в себя постановку проблем, формулирование положений и принципов формирования системы управления развитием инновационного потенциала наукоемкого предприятия ракетно-космической промышленности; 2) обоснование выбора инструментов управления развитием инновационного потенциала, учитывающих особенности текущей деятельности наукоемкого предприятия ракетно-космической промышленности. Выделены частные принципы формирования системы управления развитием инновационного потенциала: принцип диффузии; принцип воспроизводимости инновационного потенциала на основе коммерциализации; принцип окупаемости; принцип опережения; принцип устойчивости. В исследовании, опираясь на методологию использования метода дерева целей, процесс решения задач управления развитием инновационного потенциала ракетно-космической промышленности предлагается разбить на шесть последовательных этапов, результаты реализации которых будут учитываться в программе инновационного развития предприятия. Этапы управления развитием инновационного потенциала включают: формирование альтернативных вариантов инновационного развития наукоемкого предприятия на среднесрочную перспективу; определение необходимого инновационного потенциала для выбранного варианта инновационного развития наукоемкого предприятия ракетно-космической промышленности; расчет величины прироста инновационного потенциала по составляющим; выбор инструментов развития инновационного потенциала; сравнительный анализ необходимого инновационного потенциала наукоемкого предприятия ракетно-космической промышленности; реализацию инновационного потенциала.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):503-508
pages 503-508 views

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ИННОВАЦИОННЫМ ПОТЕНЦИАЛОМ ПЕРСОНАЛА НА НАУКОЕМКОМ ПРЕДПРИЯТИИ

Онисифорова Е.В.

Аннотация

Формирование нового экономического пространства и усиление тенденции глобализации ставят перед организациями новые задачи и перспективы развития, в основе которых лежат инновации. В условиях инновационной экономики необходимым условием конкурентоспособности предприятия является развитие научных знаний и новых технологий как в сфере производства, так и в сфере управления. Таким образом, встает проблема осуществления инноваций, создания и развития эффективно функционирующей инновационной среды и механизма ее обеспечения. Решение этой проблемы в значительной мере обусловлено человеческим фактором и, в частности, инновационным потенциалом персонала. Сегодня особая роль должна отводиться человеку и его инновационному потенциалу как главному источнику инноваций и фактору, обусловливающему высокий уровень инновационной активности предприятия. Проанализированы особенности труда на наукоемких предприятиях, выделены две категории сотрудников - сотрудники, занимающиеся непосредственно производством, и новаторские кадры. На основе этого предложена система управления инновационным потенциалом персонала, состоящая из следующих элементов: цель, задачи, функции, субъекты управления, организационные формы, средства, методы, технологии, мотивация, оценка, развитие. Результаты исследования направлены на решение стратегических и тактических задач в рамках осуществления стратегии инновационного развития наукоемкого предприятия за счет формирования эффективной системы управления инновационным потенциалом персонала предприятия.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):509-514
pages 509-514 views

Инновационное развитие региона: потребности диверсифицированного роста экономики сибири в условиях реиндустриализации

Сумина Е.В., Зябликов Д.В.

Аннотация

Исследована сущность, приоритеты реиндустриализации экономики Сибири с учетом потребностей и особенностей инновационного развития регионов сырьевой направленности. Актуализируется вопрос о развитии теоретических подходов к формированию стратегии инновационного развития региона с учетом модернизационных технологических приоритетов Сибири. Целью данной работы является также определение роли ракетно-космической отрасли в отраслевой структуре сибирских регионов как важнейшей составляющей оборонно-промышленного комплекса (ОПК) - традиционно приоритетного и имеющего потенциал промышленного роста направления диверсификации экономики. Проанализированы основные вехи, роль и проблемы развития ОПК в СССР и состояние в современной России. Определена роль ракетно-космической отрасли в структуре ОПК и машиностроения в отечественной экономике, выделены проблемы и целевые ориентиры развития. Методологическая основа исследования и подготовки данной работы включает фундаментальные исследования российских и зарубежных ученых в области региональной экономики, инновационного развития, экономической теории. Проанализирован опыт реиндустриализации Японии и других стран. Представлено определение инновационного развития и инновационного потенциала в контексте ключевой роли технологического ядра развития региональных систем. Раскрыта сущность и направления диверсификации экономики Сибири в процессе реиндустриализации. Рассматривается ряд важнейших аспектов и проблемы сглаживания внутрирегиональных социально-экономических различий с использованием возможностей диверсификации. Представлены показатели инвестиций в технологические инновации и модернизационные инициативы по основным отраслям Красноярского края, дана сравнительная оценка с другими регионами Сибирского федерального округа (СФО). В результате анализа определена роль отраслей ОПК в инновационном развитии экономики Сибири, влияние на процессы новой индустриализаии в других отраслях. Определены приоритеты и проблемы инновационного развития и диверсификации экономики Сибири; основные направления деятельности администрации, позволяющие решить задачи инновационного развития региона, модернизации промышленности.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):515-522
pages 515-522 views

РИСКИ ИННОВАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Товстоношенко В.Н.

Аннотация

В современных условиях ракетно-космическая промышленность (РКП) является базовым элементом отечественного космического потенциала, конкурентоспособной на мировом рынке ракетно-космической техники и отличается наукоемкими, высокотехнологичными производственными процессами и создаваемыми изделиями, обладает высокими инновационными возможностями, эффективная реализация которых способна оказать влияние на развитие экономики России. Инновационная деятельность предприятий ракетно-космической промышленности связана с большими затратами по разработке новых проектов ракетно-космической техники, финансирование которых осуществляется в основном из бюджетных источников, из средств венчурных и специальных фондов. В процессе инновационной деятельности в силу неопределенности условий развития возникают ситуации риска, обусловленные наличием ряда факторов, связанных с нестабильностью экономической конъюнктуры рынка, геополитической обстановкой в мировом сообществе и влияющих на результат деятельности предприятий ракетно-космической промышленности. Результат разрабатываемых проектов инновационной деятельности зависит от уровня риска и степени неопределенности, и в связи с этим необходимо производить их оценку и управлять ими. В ходе исследования были определены факторы и причины возникновения рисков инновационной деятельности предприятий, а также их основные функции и характеристики. Предложена классификация рисков с позиции положительного и отрицательного влияния на инновационную деятельность предприятий ракетно-космической промышленности.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2015;16(2):523-529
pages 523-529 views