Сибирский аэрокосмический журнал

Отказы элементов при работе технических и многих других систем имеют, как правило, случайный характер. Это приводит к различным моделям процесса восстановления, изучаемым в теории вероятностей и математической теории надежности. В процессе восстановления отказавшие элементы восстанавливаются или заменяются на новые, при этом часто происходит изменение стоимостей и качества восстанавливаемых элементов (функций распределения наработок до отказа).

В работе рассматривается функция затрат (средняя стоимость восстановления) в процессе восстановления порядка $\left(k_1,k_2\right),$ в котором по определенному правилу изменяются стоимости каждого восстановления и функции распределения наработок.

Учитывая, что функция восстановления (среднее число отказов) хорошо изучена в теории надежности, получено решение интегрального уравнения для функции затрат через функцию восстановления рассматриваемой модели.

Для процесса восстановления порядка $\left(k_1,k_2\right)$ получена формула вычисления функции затрат через функцию восстановления простого процесса, образованного сверткой всех функций распределения периодической части. Для практического применения получены явные формулы функции затрат при процессе восстановления, у которого периодическая часть распределена по экспоненциальному закону или закону Эрланга порядка m с одним и тем же показателем α.

Полученные формулы могут быть использованы для изучения свойств функции затрат и решения оптимизационных задач в стратегиях проведения процесса восстановления в терминах «цена», «качество», «риск», если, например, за качество принимать среднее число отказов, за цену – среднюю стоимость восстановлений, за риск – дисперсии числа отказов или стоимости восстановлений.

Статья посвящена порядку разработки и описанию математических моделей автокомпенсационных устройств радиолокационных станций кругового обзора. Разработка алгоритмов пространственной обработки сигналов в радиолокационных системах с фазированными антенными решетками является важным этапом проектирования радиолокационных станций. В данной статье будет рассмотрен порядок создания математических моделей автокомпенсационных устройств, которые разнятся способами реализации, а именно: количеством компенсационных каналов, положением основного и компенсационных (дополнительных) каналов радиолокационной станции (стационарное или динамическое), амплитудно-фазовым распределением основной и дополнительных антенн, представлением фазированной антенной решётки, алгоритмами нахождения вектора весового коэффициента. Адекватность работы моделей проверена методом вычислительного эксперимента и результатами, сравнимыми с реализованными автокомпенсаторами в радиолокационных станциях. Результаты вычислительного эксперимента, представленные в виде графиков сигнала на выходе автокомпенсационного устройства, а также прохождения согласованного фильтра, показывают, насколько эффективен алгоритм вычисления вектора весового коэффициента, позволяют наглядно, быстро и экономично сравнить эффективность работы автокомпенсационных устройств в зависимости от способа их реализации. В статье рассматривается алгоритм непосредственного формирования вектора весового коэффициента и алгоритм формирования вектора весового коэффициента через обратную корреляционную переобеляющую матрицу. Математические модели автокомпенсационных устройств и результаты вычислительного эксперимента могут применяться для обучения будущих специалистов, разрабатывающих и эксплуатирующих радиолокационные станции.

 Проектирование сети многопроцессорной вычислительной системы или дата-центра представляет собой важную проблему, в рамках которой осуществляется поиск моделей графов, обладающих привлекательными топологическими свойствами и позволяющих применять эффективные алгоритмы маршрутизации. Указанными свойствами, в частности такими, как высокая симметрия, иерархическая структура, рекурсивная конструкция, высокая связность и отказоустойчивость, обладают графы Кэли. Например, такие базовые топологии сети, как «кольцо», «гиперкуб» и «тор», являются графами Кэли.

Определение графа Кэли подразумевает, что вершины графа являются элементами некоторой алгебраической группы. Выбор группы и ее порождающих элементов позволяет получить граф, отвечающий необходимым требованиям по диаметру, степени вершин, количеству узлов и т. д. Решению данной задачи посвящено большое количество научных статей и монографий.

Для исследования графов Кэли, в первую очередь, необходимо разработать быстрые алгоритмы умножения элементов в данных группах. Такие алгоритмы помогают осуществлять эффективную маршрутизацию на соответствующих графах Кэли.

Цель настоящей работы – создать алгоритм быстрого умножения элементов в конечных 2-группах, т. е. в группах периода 2ⁿ.

В первом разделе статьи дано теоретическое обоснование алгоритма. Показано, что элементы данных групп могут быть представлены в виде битовых строк, а их умножение осуществляется на основе полиномов Жегалкина.

Во втором разделе представлен псевдокод алгоритма, на основе которого вычисляются полиномы Жегалкина. На первом этапе алгоритма вычисляется pc-представление группы, на основе которого получают полиномы Холла. На заключительном этапе полиномы Холла преобразуются в полиномы Жегалкина.

В третьем разделе продемонстрирован пример получения полиномов Жегалкина для двупорожденой группы периода 4.

В заключении рассматриваются перспективы применения алгоритма на реальных вычислительных устройствах. Отмечается, что предложенное представление элементов группы в форме битовых векторов позволяет применять их даже на самых примитивных микроконтроллерах. 

Развитие и совершенствование ракетно-космической техники в значительной степени обусловлено применением производственных технологий, обеспечивающих изготовление изделий с высокими характеристиками надежности и энергетической эффективности при одновременном снижении показателей материалоемкости и уменьшении длительности производственного цикла. К таким прогрессивным технологиям следует отнести аддитивные технологии, физическая сущность которых заключается в получении деталей методом послойного плавления материала на основе компьютерной 3D-модели изделия в камере специального 3D-принтера, оснащенного лазерным устройством. Применение аддитивных технологий в ракетном двигателестроении требует проведения большого объема научно-исследовательских и экспериментальных работ для подтверждения соответствия нормативным критериям и правилам, установленным в отрасли, а также обязательной сертификации на государственном уровне. В соответствии с программой приоритетных научно-исследовательских работ, в СибГУ им. М. Ф. Решетнева совместно с индустриальным партнером ООО «Полихром» проводится комплекс экспериментальных работ по апробации и отработке режимов 3D-печати образца камеры-демонстратора ракетного двигателя малой тяги (РДМТ).

Разработана конструкция РДМТ, работающего на экологически безопасных газообразных компонентах топлива, адаптированная для 3D-печати на принтере ASTRA 420. Рассмотрены параметры и характеристики принтера. Приведена последовательность экспериментальных работ по подбору режимов печати корпуса камеры и смесительной головки. Установлена принципиальная возможность корректировки режимов лазерного плавления материала и формообразования детали.

Представлены основные технологические этапы послепечатной обработки деталей камеры РДМТ. Дано описание оборудования для термообработки и электрохимического полирования деталей. Изложена последовательность исследования структуры материала, приведены результаты металлографического и рентгенографического анализа внутреннего состояния металла.

Показано значение стендовых испытаний ракетных двигателей при разработке инновационных конструктивных решений и внедрении инновационных технологий производства. Представлено описание и состав систем испытательного стенда СибГУ им. М. Ф. Решетнева. Результаты стендовых огневых испытаний свидетельствуют о принципиальной возможности изготовления РДМТ методом аддитивных технологий селективного лазерного плавления из жаростойких легированных сплавов.

Целью работы является определение параметров внутренней баллистики реактивного двигателя твёрдого топлива, установленного на реактивном пенетраторе, входящем в грунт с высокой скоростью вращения вокруг собственной оси. Методы исследования: для определения величины давления в камере вращающегося двигателя обычно используют известные уравнения баланса прихода и расхода газа, что и в случае невращающегося реактивного двигателя твёрдого топлива. Отличие внутренней баллистики вращающегося реактивного двигателя твердого топлива состоит в том, что влияние вращения на рабочий процесс учитывается коэффициентом расхода газов из камеры вращающегося двигателя, изменением скорости эрозионного горения твёрдого топлива при вращении реактивного двигателя твёрдого топлива, коэффициентом тепловых потерь. Результаты: установлено, что на параметры внутренней баллистики вращающихся реактивных двигателей твёрдого топлива основное влияние оказывают коэффициент расхода газов из камеры вращающегося двигателя, эффект эрозионного горения твердого топлива и изменение коэффициента тепловых потерь. Приведены основные расчетные зависимости для определения давления в камере сгорания вращающегося двигателя твердого топлива для периодов выхода давления на стационарный режим работы двигателя, работа двигателя на стационарном режиме и в период свободного истечение газов из камеры реактивного двигателя твёрдого топлива. Представлена методика выбора линейных и угловых размеров сопла вращающегося двигателя. Приведена оценка силы тяги для одинарного сопла, вращающегося реактивного двигателя твёрдого топлива. Установлено, что величина силы тяги вращающихся двигателей (при прочих одинаковых условиях в камере сгорания) в 1,1–1,36 раза меньше, чем у невращающихся реактивных двигателей твёрдого топлива. Проведённые опыты показали уменьшение степени закрутки газового потока вращающихся двигателей твердого топлива при увеличении количества топливных шашек в заряде двигателя. Заключение: результаты, изложенные в статье, могут быть полезны для научных работников, аспирантов и инженеров, занятых созданием и эксплуатацией авиационной и ракетно-космической техники, а также студентов технических вузов, обучающихся по соответствующим специальностям.

Статья содержит результаты научных исследований по моделированию технологических параметров электронно-лучевой сварки. При моделировании использовался материал ВТ-14 толщиной 0,16 см. Целью моделирования выбрано повышение качества сварного шва за счет оптимальной формы и отсутствие дефектов в виде пор и трещин. В расчетах применен концентрированный источник энергии, эквивалентный электронно-лучевому пучку. В ходе исследования теплового процесса нагрева материала авторами разработаны и опробованы критерии, позволяющие оптимизировать такие параметры сварки, как скорость сварки и положение фокусного пятна относительно поверхности нагреваемой детали. Авторы в своих расчетах применили оригинальный метод нахождения скорости сварки и координаты фокусного пятна по функционалам тепловой модели. Используемые математические модели позволили построить контуры зон термического влияния, соизмеримые с формами шва, полученными на образцах во время сварки с технологическими режимами, соответствующими расчетным при моделировании параметров. Такой способ исследований позволил существенно сэкономить затраты на отработку технологического режима сварки для макетного узла. Разработанный авторами алгоритм был успешно опробован на материале АМГ-6 с толщиной 10 см. В процессе моделирования сварки для больших толщин получены результаты, которые необходимо учитывать при оптимизации параметров сварки изделий с большой толщиной. Актуальность излагаемого материала подтверждается востребованностью к качеству технологии сварки конструкций электронным пучком. Исследования авторами этого направления позволят существенно расширить возможности в применении электронно-лучевой технологии для ракетно-космической техники.

По удельному расходу энергии процессы формообразования располагаются в трёх энергетических уровнях. Электрофизические и электрохимические методы обработки металлов находятся на третьем уровне, где удельные энергозатраты составляют более 6×10⁴ Дж/см³. Анализ литературных данных показал противоречивость удельных затрат некоторых авторов. Удельные энергозатраты электроконтактной обработки (ЭКО) никак не могут быть соизмеримы с затратами при электрохимической обработке (ЭХО) из-за разных размеров удаляемых частиц с поверхности обрабатываемой детали. Литературные данные по удельным энергозатратам электро-контактно-химической обработки металлов вибрирующим инструментом в электролите отсутствуют, поэтому проведены эксперименты с фиксацией осциллограмм тока, напряжения и межэлектродного зазора. Приведена методика расчёта удельных энергозатрат по осциллограммам процесса. Рассчитаны затраты энергии на вибрацию электрода-инструмента, которые на порядок меньше на электро-контактно-химическую обработку. При уменьшении амплитуды вибрации или увеличении напряжения на электродах процесс в межэлектродном зазоре переходит в размерную обработку дугой. При электро-контактно-химической обработке металлов вибрирующим инструментом в воде удельные энергозатраты равны (3,5–3,8)·10⁵ Дж/см³, что соответствует электроконтактной обработке. Предполагается, что использование водных растворов нейтральных солей приведёт к снижению затрат энергии.