Том 22, № 1 (2021)

Законы сохранения введены в теорию дифференциальных уравнений Э. Нетер более 100 лет назад и постепенно становятся важным инструментом исследования систем дифференциальных уравнений. Они не только позволяют качественно исследовать уравнение, но и, как показано авторами этой статьи, позволяют найти точные решение краевых задач. Для уравнений изотропной теории упругости законы сохранения впервые вычислены П. Олвером. Для уравнений теории пластичности в двумерном случае законы сохранения найдены одним из авторов этой статьи и использованы для решения основных краевых задач уравнений пластичности. Позднее оказалось, что законы сохранения можно использовать и для нахождения границ между упругими и пластическими зонами в скручиваемых стержнях, изгибаемых балках и деформируемых пластинах. В предлагаемой работе найдены законы сохранения для уравнений описывающих ортотропное упругопластическое состояние скручиваемого прямолинейного стержня. Предполагается, что сохраняющийся ток зависит линейно от компонент тензора напряжений. В работе найдена бесконечная серия законов сохранения, которая позволяет найти упругопластическую границу, возникающую при кручении ортотропного стержня.

В статье представлена мультиверсионная модель с ранжированием альтернатив в порядке предпочтения с учетом зависимости атрибутов при проектировании программного обеспечения для системы управления космическими аппаратами различного класса. Применяемое программное обеспечение с набором алгоритмов, базирующихся на общей схеме метода ветвей и границ, позволяет определять точное решение оптимизационной задачи.

Для достижения наибольшей надежности программной составляющей систем управления космическими аппаратами, построенной с использованием методологии мультиверсионного программирования, в единую структуру объединяется большое количество версий программных модулей.

В то время как программные комплексы даже без введения избыточных элементов характеризуются как сложные системы, говорить о широком использовании переборных методов для их формирования не приходится.

Использование предложенного модифицированного метода упорядоченного предпочтения через сходство с идеальным решением позволит решить задачу выбора лучшей вычислительной системы из ряда доступных систем. Данный подход становится все более возможным по причине колоссального прогресса в технологиях проектирования и производства вычислительной техники. Даже так называемые персональные компьютеры предоставляют вычислительные возможности, которые некоторое время назад казались невозможными для компьютеров – представителей значительно более мощного класса вычислительной техники – суперкомпьютеров.

В статье рассмотрен подход к решению проблемы обеспечения целостности наборов данных, характерной для задач управления электронными архивами. Данная проблема актуальна для высокотехнологичных производств, где посредством фотофиксации осуществляется обязательный контроль выполнения особо ответственных операций. Фотофиксация позволяет документировать ход выполнения технологического процесса, фиксировать состояние комплектующих на входном и выходном контроле, регистрировать несоответствия. Контроль целостности фотоматериалов необходим для исключения возможной подмены изображения или его повторного использования как в результате непреднамеренных ошибок исполнителя, так и в целях сокрытия дефектов производства. Предложен способ организации электронного архива фотодокументов, который использует метод внедрения стеганографических цифровых водяных знаков (ЦВЗ), основанный на моментах Цернике, вычисляемых для особых точек маркируемых изображений. Данный метод позволяет сохранять ЦВЗ на изображении даже после его геометрических преобразований (повороты, сжатие, отражения
и т. д.). В ЦВЗ предложено включать данные идентификации фиксируемого фотодокументом процесса, а также сведения о других фотодокументах, что позволяет контролировать целостность всего набора материалов фотофиксации. При нанесении ЦВЗ данным методом не меняется формат представления фотодокумента и не создается побочных структур в виде метаданных или служебных файлов, файл фотодокумента остается неизменным как внешне для человека, так и технически, что обеспечивает дальнейшую работу с ним в стандартных программных приложениях.

Учитывая, что в последнее время активно разрабатывается тема использования метано-водородных смесей в качестве топлива для газотурбинных двигателей, используемых в составе энергетических установок, необходимо иметь инженерные методики по расчету топливной системы и камеры сгорания двигателей, работающих на таком топливе. В данной статье предлагается методика, позволяющая выполнить такие расчеты. Для расчета взята газотурбинная установка на базе конвертированного авиационного двигателя НК-16СТ.

Расчет по данной методике производится в три этапа. На первом этапе выбирается состав и определяются теплофизические характеристики рассматриваемого газа. На втором – производится расчет топливной системы, строятся расходные характеристики топливной системы двигателя и системы камеры сгорания. Производится сравнение расходных характеристик, построенных для природного газа и метано-водородной смеси. Данный анализ позволяет выработать рекомендации по оптимизации конструкции топливоподводящей аппаратуры и топливных форсунок в части изменения объема внутренних каналов. На третьем этапе производится расчет камеры сгорания и вырабатываются рекомендации о необходимости изменения фронтового устройства или перераспределения воздуха по длине жаровой трубы. С помощью параметра объемной теплонапряженности выполняется оценка достаточности имеющегося объема жаровой трубы для работы на метано-водородной смеси и определяется средняя температура газа в зоне горения камеры сгорания.

По результатам выполненной работы подтверждена возможность работы газотурбинной установки НК-16СТ на метано-водородной смеси, сделаны выводы, что для подвода больших объемов метано-водородной смеси, по сравнению с природным газом, требуется увеличить размеры топливных трубопроводов, агрегатов дозирования, регулирования и топливных форсунок.

В данной работе рассмотрена методика расчета системы обезвешивания элементов космических аппаратов при их наземных испытаниях с учетом вариантов раскрытия, условий обезвешивания, типов и вариантов исполнения систем обезвешивания. Приведен пример расчета для 3-секционной солнечной батареи без балки с неполным обезвешиванием и с минимизацией моментов в шарнирах. В качестве алгоритма определения параметров системы обезвешивания, позволяющих получить минимальные моменты в шарнирах, использованы генетические алгоритмы. Произведена проверка моментов и сил, действующих в системе с помощью построения эпюр в развернутом состоянии. Кроме того, выполнена проверка на соблюдение заданного расстояния, исходя из конструкторских ограничений, между точками приложения сил обезвешивания.

Все большее распространение получают электрореактивные (плазменные или ионные) двигатели для коррекции орбиты космического аппарата (КА) и его довыведения на геостационарную орбиту. Это обусловлено большей экономичностью плазменных двигателей по сравнению с двигателями на химическом топливе.

При разработке платформы КА важное место занимает согласование электрических характеристик системы электропитания (СЭП) и бортовых потребителей. Этот вопрос является по своему содержанию межсистемной проблемой. Отсутствие должного внимания к ее своевременному и правильному решению может затруднить работу системы электропитания космического аппарата. Наиболее важной подсистемой, которая оказывает существенное влияние на работу СЭП КА, является электрореактивная двигательная подсистема, так как она является наиболее мощной единовременно коммутируемой нагрузкой среди других бортовых потребителей. Переходные процессы в цепях питания, сопровождающие включение и отключение двигателя, могут достигать значительных величин. Электрореактивный двигатель работает только в связке со сложным электронным прибором – системой преобразования и управления (СПУ), которая преобразовывает напряжение бортового питания в набор напряжений, необходимых для работы элементов двигателя. Поэтому при предварительном проектировании двигательной подсистемы необходимо знать электрические характеристики переходных процессов и пульсаций в цепях питания связки двигатель – СПУ как электрической нагрузки СЭП. Получить расчетным методом характеристики такого рода процессов затруднительно. Поэтому наиболее распространенным и объективным методом получения данной информации является экспериментальный. В АО «ИСС» были проведены испытания, которые позволили измерить характеристики переходных процессов и пульсаций при запуске, работе и отключении плазменных двигателей различных типов, запитываемых от соответствующих СПУ. Работы проводились на вакуумном стенде ГВУ-60. В качестве источника питания, имитирующего СЭП, использовался технологический источник. В настоящей статье приводятся результаты измерений и анализа параметров переходных процесв и пульсаций на шинах питания СПУ для двигателей и приборов трех типов. Эти результаты следует рассматривать как предварительные. Показано, что наибольшие сложности могут возникнуть при эксплуатации высокомощных двигателей. Сделан вывод о том, что для каждого нового типа двигателей и СПУ целесообразно проводить стыковочные испытания двигательной подсистемы и системы электропитания КА.

Обеспечение высокой надежности уникальных высокоответственных изделий является актуальной задачей, стоящей перед аэрокосмической отраслью. Для достижения высоких показателей надежности на этапе проектирования, необходимо обеспечить базовое свойство изделия – его прочность – с высокой вероятностью неразрушения. Высокая вероятность неразрушения обеспечивается, в том числе введением в расчеты на прочность коэффициентов – безопасности, а также нормируемых значений запаса прочности. Необходимость в этих коэффициентах обусловлена разбросом значений внешних нагружающих факторов: величин сил, комбинаций сил и их сочетаний, характером действий, местом приложения и тому подобными условиями. Требуемая величина коэффициента безопасности определяется заданной вероятностью превышения запаса прочности установленной величины. Целью данной работы является определение математической зависи-мости между внешними факторами разброса и коэффициентом безопасности, внутренними факторами разброса и запасом прочности, совокупностью этих факторов и вероятностью неразрушения конструкций. В рамках данной работы, значения внутренних и внешних факторов, которые влияют на прочность и вероятность неразрушения изделия и имеют границы разброса своих величин, при помощи инструментов теории вероятностей, были характеризованы как случайные величины, значения которых определяются плотностью распределения, математическим ожиданием и дисперсией. В ходе работы была обнаружена высокая степень зависимости прочности изделия от разброса его геометрических характеристик и определены инструменты для определения совокупного разброса значений основных прочностных характеристик изделия с заданной вероятностью неразрушения. Практическая значимость итогов данной работы может быть достигнута в аэрокосмической отрасли, в частности, на этапе проектирования уникальных высокоответственных изделий.

В твердых растворах Tm_xMn_1-xS на основе измерений ИК спектров и коэффициента теплового расширения в интервале температур 80–500 К установлены температуры деформации образца и исчезновения интенсивности поглощения ИК спектров на некоторых частотах. Найдены аномалии в температурном поведении электросопротивления, установлен знак носителей тока и подвижность из коэффициента Холла. Определена корреляция температур температурного коэффициента электросопротивления и деформации решетки. Предложена модель решеточных поляронов. В приближении случайных фаз вычислен спектр электронных возбуждений и плотность электронных состояний при взаимодействии электронов с изгибными и растягивающими модами октаэдра.

Исследован электрооптический отклик пленок капсулированного полимером нематика с коническими граничными условиями. В каплях нематика формируется аксиал-биполярная конфигурация директора. Показано, что изначально ориентация осей симметрии структуры капель хаотичная как в плоскости образца, так и по отношению к нормали к подложкам. Приложенное напряжение U ориентирует биполярные оси капель параллельно электрическому полю, а процесс переориентации является пороговым только в случае исходно ортогональной ориентации биполярной оси и нормали к подложкам. Соответственно, в исходном состоянии образцы интенсивно рассеивают свет, а процесс отклика на электрическое поле имеет беспороговый характер. Исследовались образцы с толщиной пленки 5, 10, 20 и 30 мкм. Для всех исследуемых образцов характерно высокое значение максимального коэффициента пропускания и коэффициента контрастности, которые для пленки толщиной 30 мкм равны 84  % и 5536, соответственно, и достигаются при напряжении U = 12 В. Полученные результаты актуальны для использования в оптоэлектронных устройствах с низким энергопотреблением, которые требуются для развития энергосберегающих технологий в аэрокосмической технике.