Том 18, № 2 (2017)

Основной проблемой организации надежной системы видеоконференцсвязи является обеспечение мини- мальной скорости передачи данных при поддержании максимальной скорости обработки аудио- и видеопотока. Существующие программные решения имеют ограничения по числу одновременных участников сеанса видео- конференцсвязи, аппаратные системы обладают значительной стоимостью. Основными методами повыше- ния надежности систем видеоконференцсвязи на сегодняшний день являются способы распределения нагрузки. Авторами предложена новая методика повышения надежности видеоконференцсвязи для авторизованных пользователей с гарантированной доставкой сообщений и модели вероятностного доступа к системам видео- конференцсвязи, пригодные для оценки надежности таких систем. Модель верхнего уровня позволяет описать различные системы видеоконференцсвязи, учитывая их характерные особенности. Модель нижнего уровня описывает системы видеоконференцсвязи для авторизованных пользователей с гарантированной доставкой сообщений. Вероятностные модели доступа, предложенные в работе, основаны на следующих понятиях: субъ- екты, объекты, действия. Для определения вероятности полного доступа к системе видеоконференцсвязи, состоящей из нескольких серверов и клиентов, необходимо определить вероятность доступности серверов и вероятность доступности клиентов. Математический аппарат оценки системы видеоконференцсвязи строится на основе многоканальных систем массового обслуживания (СМО) с ограниченной очередью для случая стандартного режима работы системы и совокупности однородных одноканальных СМО с ограниченной очередью. Приведена оценка эффективности специального режима по отношению к стандартному посредством сравнения вероятностей отказа системы в стандартном и специальном режимах. Используется программное обеспечение, разработанное авторами. На выходе программное обеспечение выдает график в трех координа-

Локально-циклическая группа - это группа, всякое конечное множество элементов которой порождает циклическую подгруппу. Приводятся примеры периодических локально-циклических групп и локально- циклических групп без кручения. Изучаются свойства локально-циклических групп. Локально-циклическая группа не может быть смешанной, т. е. она не может содержать одновременно элементы конечного и бесконечного порядка. Локальная-циклическая группа является абелевой. По своим свойствам различаются периодические локально-циклические группы и локально-циклические группы без кручения. Силовские подгруппы периодической локально-циклической группы являются циклическими или квазициклическими. Периодическая локально-циклическая группа разлагается в прямое произведение силовских подгрупп. Н. Ф. Сесекиным и А. И. Старостиным доказана теорема: локально-конечная группа, все силовские p-подгруппы которой квази- цикличны, является полной периодической локально-циклической группой. Здесь в дополнение к этой теореме мы рассмотрим структуру полной периодической локально-циклической группы. Полная периодическая локально- циклическая группа разлагается в прямое произведение квазициклических р-подгрупп по различным простым числам р. Полная периодическая локально-циклическая группа единственным образом восстанавливается по своему нижнему слою. Приводится пример того, что произвольная периодическая локально-циклическая группа не единственным образом восстанавливается по своему нижнему слою. Локальная циклическая группа без кручения изоморфна некоторой подгруппе аддитивной группы рациональных чисел. Периодическая локально- циклическая группа слойно конечна, т. е. в ней конечно число элементов каждого порядка. Локально- циклическая группа может быть либо слойно конечной, либо подгруппой аддитивной группы рациональных чисел. Результаты могут найти применение при кодировании информации, иcпользующейся в сеансах космической связи.

Для аэрокосмических вычислительных комплексов необходима надёжная, радиационно стойкая элементная база, в том числе программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС - FPGA). При реализации тройно- го резервирования (Triple Module Redundancy - TMR) с целью повышения радиационной стойкости в FPGA Virtex фирмы Xilinx используются мажоритарные элементы на основе буферов с тремя состояниями с использо- ванием функции голосования по меньшинству, реализованной на логических элементах LUT (Look Up Table). Предлагается отказоустойчивая КМОП-реализация функции голосования по меньшинству в виде отдельных элементов для того, чтобы повысить быстродействие резервированной схемы и не использовать логические ресурсы ПЛИС. Выполняется моделирование КМОП-элемента голосования по меньшинству в системе схемо- технического моделирования National Instruments Electronics Workbench Group.

В качестве объекта исследования рассматривается система управления движением РН на начальном участке полета 0-300 метров. На этом участке газодинамическая струя двигателя РН оказывает негативное воздей- ствие на сооружения стартового комплекса. Это воздействие может быть снижено за счет увода струи в радиальном направлении от точки старта по заранее заданной программе управления. Целью исследования является разработка оптимального регулятора СУ РН на этапе увода, обеспечиваю- щего реализацию программы увода. Предлагается модифицированный вариант решения задачи аналитического конструирования регуляторов А. М. Летова. Особенностью постановки задачи является то, что вектор выхода системы зависит и от век- тора состояния РН, и от управляющей переменной, и качество управления в задаче оценивается с использованием квадратичного терминально-интегрального критерия. Такой вид критерия позволяет с заданной точностью отслеживать требуемую программу изменения следа газодинамической струи РН на стартовой плоскости и обеспечить заданное положение РН в конце этапа увода. Задача решается с использованием линеаризованных уравнений движения РН. Результаты моделирования движения РН подтверждают работоспособность и эффективность разработанного оптимального регулятора системы управления РН. Расчеты показывают, что движение РН на этапе увода близко к вертикальному, угол отклонения сопла двигателя находится в допустимом диапазоне и величина рассогласования текущего положения следа струи с заданным программным не превышает 0,5 метра.

В процессе запуска жидкостного ракетного двигателя и на режимах его глубокого дросселирования тяги наиболее остро встает вопрос баланса осевых сил в турбонасосном агрегате (ТНА). Это связано с работой насосов и турбины двигателя на нерасчетных режимах и, как следствие, ведет к возникновению несбалансиро- ванных избыточных осевых сил, действующих на радиально-упорные подшипники ТНА. Для уменьшения осевых нагрузок в конструкции ТНА применяют автоматическое разгрузочное устройство (АРУ), задача которого уменьшить осевое воздействие на подшипники за счет действия гидродинамических сил. В процессе работы в АРУ не допускается трение поверхностей, образующих гидравлический зазор, в противном случае это может привести к местному возгоранию. Рассмотрен ЖРД РД-120 разработки АО «НПО Энергомаш имени академика В. П. Глушко», работающий на компонентах «жидкий кислород - керосин», выполненный по схеме с дожиганием окислительного газогене- раторного газа. Представлена пневмогидравлическая схема двигателя, конструкция ТНА двигателя, принцип работы и устройство автомата разгрузки. На примере запуска ЖРД РД-120 рассмотрено действие осевых сил, действующих на радиально-упорный подшипник, расположенный со стороны турбины ТНА. При отработке двигателя было установлено, что при определенных условиях возможен контакт поверхно- стей в автомате разгрузки. Целью статьи является выявление условий контакта в АРУ и исследование влияния параметров запуска ЖРД на величину зазора рабочих поверхностей в автомате разгрузки. Для теоретического анализа поставленной задачи используется динамическая математическая модель ЖРД. Проведено математическое моделирование запуска двигателя со штатным и ранним вступлением в рабо- ту камеры сгорания (КС) путем подачи команды на открытие клапана горючего. Показано, что при раннем вступлении КС в работу наблюдается существенный температурный всплеск в газогенераторе, что может привести к возгоранию соплового аппарата или лопаток турбины ТНА. Моделирование запуска ЖРД с измене- нием величины давления закрытия клапана подачи окислителя на турбину БНА О показывает, что это обеспе- чивает более длительную работу насоса окислителя с пониженным напором и позволяет изменить баланс осевых сил в процессе запуска двигателя и, как следствие, не допустить полного закрытия рабочего зазора в АРУ.

Безопасность полетов космических аппаратов различного назначения определяется множеством факто- ров, одним из которых является возможность их разрушения или повреждения при случайном соударении с космическим мусором техногенного характера. Космический мусор техногенного характера - это все нахо- дящиеся на околоземной орбите космические объекты искусственного происхождения, включая фрагменты или части таких объектов, которые закончили свое активное функционирование. Исходя из официальных данных, с каждым годом количество объектов космического мусора техногенного характера растет. Объекты космического мусора техногенного характера в случае столкновения с ними могут привести к прекращению всякой деятельности в космосе, поскольку скорость движения этих объектов на разных орбитах может достигать сверхзвуковой. Ввиду особенностей геостационарной орбиты, связан- ных с неподвижностью космического аппарата относительно подспутниковой точки на Земле, по окончании срока эксплуатации космический аппарат должен быть уведен на орбиту захоронения. Это необходимо для обеспечения возможности установки в данную орбитальную позицию нового космического аппарата. Выход из строя геостационарного космического аппарата делает невозможным использование этой орбитальной позиции в будущем. Таким образом, актуальность работы обусловлена, с одной стороны, необходимостью освобождения орбитальной позиции, занятой выработавшим свой ресурс космическим аппаратом, с другой стороны, исклю- чением угрозы столкновения неисправного космического аппарата с действующими. Представлена информация о запусках космических объектов в околоземное космическое пространство и количестве объектов космического мусора в нем за последние семь лет. Также рассмотрены существующие концепции очистки околоземного космического пространства. Приведены данные по концепции сервисного космического аппарата, разрабатываемой инженерами АО «ИСС» на базе существующих негерметичных платформ для геостационарных космических аппаратов. Цель данного исследования заключается в проведении анализа существующего техногенного засорения околоземного космического пространства и анализе существующих концепций очистки околоземного космиче- ского пространства. В заключение отмечено, что результаты анализа рассмотренных концепций учтены инженерами АО «ИСС» при разработке концепции сервисного космического аппарата для увода космического мусора из области гео- стационарной орбиты.

В качестве наиболее распространенных датчиков величины деформации упругого элемента весоизмери- тельных устройств используют индуктивные, емкостные и тензорезисторные преобразователи деформации. В известных датчиках преобразование входной неэлектрической величины в электрический сигнал осуществля- ется в два этапа: сначала происходит ее преобразование в изменение одного из параметров (индуктивности, емкости, сопротивления и т. п.), а затем это изменение преобразуется в электрическую величину. Основными проблемами подобных датчиков является высокая зависимость от стабильности их параметров, темпера- турная зависимость и относительно низкая чувствительность вследствие измерения только части величины деформации. К недостаткам следует отнести аналоговый принцип действия, в то время как основные элек- трические преобразователи фиксируют частотные изменения. Для устранения этого недостатка в конст- рукцию устройств встраивают преобразователи - блоки, переводящие аналоговый сигнал в частотный. Эти устройства имеют очень слабый выходной сигнал, и для вывода его на необходимый уровень применяются усилители. Наличие в цепи преобразования сигналов большого количества дополнительных звеньев существенно снижает точность измерения. Для силоизмерительных устройств целесообразно применение струнного дат- чика (СД). Этот датчик обладает высокой точностью и малой инерционностью. Погрешность СД от гисте- резиса не превышает 5 г на 15 кг приложенного веса. Приведены результаты исследования статических и ди- намических характеристик оригинальных конструкций весоизмерительных устройств на основе кольцевого упругого элемента переменного сечения и встроенного в него струнного датчика. Проведенные исследования подтвердили работоспособность устройств в широком диапазоне нагрузок, отмечены высокая чувствительность и точность измерений. Однако существенным недостатком СД является повышенная чувствительность к внешним возмущениям. СД преобразует внешнее силовое воздействие в колебания струны, и его высокая точность будет обеспечиваться только в том случае, если будут отсутствовать любые внешние источники колебания, которые могут привести к существенным погрешностям измерения.

Дистанционные методы наблюдения за земными и водными объектами в СВЧ-диапазоне, как активные, так и пассивные, широко используются в настоящее время. Одним из таких объектов является ледяной по- кров, что связывается с освоением Арктики и Субарктики, а также в связи с изменением климата на планете. По этой причине знание радиационных и рассеивающих характеристик ледяных покровов в микроволновом диапазоне является актуальной задачей. Описывается методика по одновременному измерению собственного радиотеплового излучения и коэффициента обратного рассеяния растущего ледяного покрова. Методика заключается в том, что попеременно производятся измерения мощности радиотеплового излучения и мощности обратного рассеяния от исследуемой среды, причем прием излучения осуществляется на одну и ту же рупор- ную антенну. Прием электромагнитного излучения осуществлялся с помощью СВЧ-радиометра на двух линей- ных поляризациях: горизонтальной и вертикальной. Время переключения между активным и пассивным режи- мом измерений составляло 10 минут. Выполнены измерения излучательных и радарных характеристик рас- тущего пресного ледяного покрова на длине волны 2,3 см. Показано, что активная и пассивная радиолокация исследуемого объекта несет в себе взаимодополняющую информацию. При радиометрических измерениях про- является интерференция, которая связывается с изменением толщины ледяного покрова. Активные методы радиолокации фиксируют неоднородности, сравнимые с длиной волны, что было подтверждено в данной статье на примере ледяного покрова. Данную методику исследований (одновременные измерения радиационных и рассеивающих свойств среды в микроволновом диапазоне) можно использовать на различных объектах, где наблюдаются квазистатические процессы, например, при измерениях растительного покрова, иссушения, промерзания или увлажнения почвенных покровов и др.

Рассматривается проблема временных задержек при передаче информации от первичного преобразователя к управляющему органу в автоматических системах управления технологическими процессами. В настоящее время отсутствуют методики оценки влияния временных задержек информационного сигнала на время реак- ции контура регулирования, что приводит к неэффективному использованию ресурсов систем. Увеличенный временной интервал между изменением технологического параметра и управляющим воздействием также может привести к негативным последствиям. В качестве инструмента для исследования системы выбрана параметрическая идентификация отдельных узлов с последующим составлением циклограммы замкнутого контура регулирования. В процессе синтеза циклограммы временных задержек производится разделение структурной схемы контура регулирования на две составные части: регулятивную (отображает элементы рассматриваемого контура регулирования, непосредственно участвующие в технологическом процессе) и информативную (отображает элементы, не влияющие на процесс автоматического регулирования техноло- гического параметра) карты прохождения сигнала. Разделение на элементы, относящиеся к регулятивной или информативной карте, производится на основании влияния на суммарное время реакции системы рассматри- ваемого контура автоматического регулирования. Учитывая технические параметры каждого узла регуля- тивной карты и общей технической документации, составляется функциональная схема временных задержек каждого элемента в виде графического изображения (циклограммы). Исходя из полученных моделей состав- ляются две циклограммы с максимальным и минимальным быстродействием рассматриваемого контура регу- лирования путем смещения моделей элементов относительно друг друга. В качестве примера приведен расчет отдельного контура регулирования давления воздуха в трубопроводе, состоящего из первичного преобразователя «МЕТРАН 100 ДИ 1051», устройства связи с объектом (УСО) «ЭЛЕМЕР EL 4019», программируемого логического контроллера «ОВЕН ПЛК100 220», УСО «ЭЛЕМЕР EL 4024», исполнительного механизма МЭО-6,3/20-0,63-01, обеспечение связи между контроллером и УСО осуществляется при помощи сетевого интерфейса RS485 (протокол MODBUS RTU).

Рассмотрен вопрос оптимизации технологического процесса изготовления деталей летательных аппаратов методом обтяжки на прессах с ЧПУ. Целью работы является создание управляющей программы, обеспечи- вающей изготовление деталей-обшивок требуемой точности и качества по управляющей программе в авто- матизированном режиме. Предложенная методика создания управляющих программ учитывает недостатки программного обеспечения S3F, которое является аппаратом формирования управляющих программ для рассмотренного оборудования. Методика основана на выборе оптимальной схемы нагружения, под которую создается программа деформирования, рассчитываются значения управляющих координат пресса в соответ- ствии с кинематической моделью пресса и в результате формируется управляющая программа. Математиче- ский модуль создания управляющих программ включает несколько вычислительных блоков с применением современных CAD/CAM/CAE-программ. Расчеты, анализ и визуализация процесса обтяжки проводились с при- менением программно-вычислительных комплексов MathCAD, ANSYS, T-FLEX, NX и др. В результате получается управляющая программа, обеспечивающая более точное изготовление детали, с минимальным объемом дово- дочных работ. Представленная методика расчета процесса обтяжки позволяет на основе данных о детали определить форму обтяжного пуансона, а также при необходимости скорректировать имеющийся обтяжной пуансон с целью обеспечения более точного изготовления детали.

Актуальным является преобразование энергии пучков электронов, выделяемых, например, из плазменного ядра продуктов сгорания топлива электрических ракетных двигателей (ЭРД), в электрическую мощность. Решение этой проблемы путем разработки генератора электрического тока на потоке плазмы может позво- лить повысить энергетическую эффективность ЭРД за счет использования энергии концентрированных пуч- ков электронов, выделяемых из плазменного ядра продуктов сгорания топлива, для получения электрической энергии и напряжения электрического поля, которое, в свою очередь, может быть использовано для разгона ионизированного потока продуктов сгорания топлива. Полученную электроэнергию также целесообразно применять для выделения из плазменного ядра под действием электрического поля в поперечном магнитном поле пучков положительно заряженных ионов, которые позволят получить высокие скорости истекающей плазменной струи на срезе сопла. Такой подход дает возможность существенно повысить удельный импульс электрического ракетного двигателя, а также КПД космического летательного аппарата благодаря высокой скорости истечения рабочего тела, достигающего 10-300 км/с. Важную роль для эффективного преобразова- ния энергии заряженных частиц плазмы в электрическую мощность играет развитие методов рекуперации энергии путем применения графеносодержащих композиционных материалов с высокой проводимостью, электрической емкостью, прочностью и низкой газопроницаемостью для изготовления токопроводящих элек- тродов генератора электрического тока на потоке плазмы. Кроме того, для создания генераторов требуется повышение эксплуатационных характеристик электролитов суперионных проводников, которые широко могут применяться для производства емкостных накопителей электроэнергии и работать эффективно при температуре 150-300 ºС, в том числе в условиях воздействия космической среды. В качестве перспективных электролитов могут применяться полимерные твердые электролиты на основе лития, нитрида рубидия и др. Однако разработка генераторов электроэнергии для повышения энергетической эффективности ЭРД требу- ет проведения научных исследований методов изготовления их индивидуальных компонентов, а также схем построения перспективных ЭРД с целью эффективной передачи электрической (электромагнитной) энергии в кинетическую энергию ускоряемого рабочего тела. Важным при этом является исследование возможности использования энергии как ионизированных продуктов сгорания топлива, так и энергии заряженных частиц околопланетной плазмы для получения электроэнергии с высоким КПД при помощи генераторов электрическо- го тока на потоке плазмы с целью повышения энергетических характеристик ЭРД.

Представлена актуальная проблема - государственная поддержка инновационной деятельности в регионе. Рассмотрены прямые и косвенные методы государственной поддержки инновационной деятельности на регио- нальном уровне и формы их реализации. Определены предпосылки формирования государственной инновационной политики и направления их проявления - общественные и финансовые. Сделана оценка уровня инновационного развития Красноярского края, выделены основные причины низкой инновационной активности и слаборазвито- сти инновационной сферы в Красноярском крае и определены меры государственной поддержки, оказываемые предприятиям и организациям краевыми органами государственного управления. Проведен анализ структуры расходов бюджета Красноярского края, направленных на государственную поддержку инновационной дея- тельности в крае в 2016 году. Подчеркнута необходимость реализации проекта детского технопарка, реали- зуемого в рамках Федеральной целевой программы развития образования на 2016-2020 годы и ориентирован- ного на приоритетные направления технологического развития Красноярского края с учетом реализации в регионе Национальной технологической инициативы. Отмечено, что для решения проблемы подготовки высококвалифицированных кадров в Красноярском крае создан опорный университет, который является базой для развития технологического предпринимательства, ориентированной на создание кадров для передовых технологий. В заключение исследования указаны сдерживающие факторы инновационного развития предпри- ятий в Красноярском крае и сделан вывод о том, что для обеспечения конкурентоспособности и повышения эффективности экономики региона необходимо выработать механизм взаимодействия государственного регулирования инновационной деятельности как на региональном, так и на федеральном уровнях.

Определена роль инновационной инфраструктуры в инновационном развитии регионов, обладающих значи- тельным инновационным потенциалом предприятий оборонно-промышленного комплекса (ОПК). Проведенный анализ инновационной инфраструктуры регионов, имеющих возможности развития экономики на основе коммерциализации инновационного потенциала предприятий ОПК, позволил определить основные направления ее развития, определяя условия для эффективной реализации региональных инновационных проектов. Разработан концептуальный подход к формированию инновационной инфраструктуры региона, учиты- вающий инновационный потенциал территории, характер и условия коммерциализации инновационного потенциала предприятий ОПК, а также специфику их деятельности. Для реализации предложенного концептуального подхода разработана матрица распределения бизнес- процессов инновационных проектов (РБПИП) региона по объектам инновационной инфраструктуры (матрица РБПИП). Использование предложенной матрицы РБПИП в рамках одного инновационного проекта позволяет сфор- мировать сетевое взаимодействие заинтересованных в успешной его реализации объектов инновационной инфраструктуры. При осуществлении всей совокупности региональных инновационных проектов матрица позволяет сформировать для каждого объекта инновационной инфраструктуры портфель заказов, состоя- щий из совокупности бизнес-процессов инновационных проектов региона. Результаты оценки коммерческой состоятельности объектов инновационной инфраструктуры, реали- зующих портфели заказов, определяют объекты, которые должны быть сформированы на уровне региона, и бизнес-процессы, которые должны быть переданы за его пределы объектам инновационной инфраструктуры национального и международного уровня. Таким образом, матрица позволяет сформировать архитектуру инновационной инфраструктуры региона. Сбалансированность объектов региональной инновационной инфраструктуры при этом достигается за счет соответствия бизнес-процессов инновационных проектов объектам инновационной инфраструктуры, как функционирующим в регионе, так и предлагаемым к созданию.

Рассматривается вопрос создания нового центра аэрокосмической промышленности России в Забайкаль- ском крае при участии государственных корпораций Роскосмос и Ростех, а также вовлечения существующих в Забайкальском крае предприятий обороно-промышленного комплекса России. Отмечается, что ухудшение социально-экономического положения Забайкальского края вызвано в том числе и ликвидацией Забайкальского военного округа, которая повлекла за собой сокращение оборонного заказа, размещаемого в Забайкальском крае, и негативно отразилась на существующих машиностроительных пред- приятиях оборонно-промышленного комплекса Забайкальского края, а также послужила причиной оттока из края высококвалифицированных специалистов и членов их семей. Сделано предложение о необходимости создания нового центра аэрокосмической промышленности в Забай- кальском крае. Создание такого центра окажет положительное влияние на социально-экономическое разви- тие Забайкальского края за счет вхождения его (центра) составной частью в аэрокосмический кластер, фор- мирующийся вокруг космодрома «Восточный», и использования преимуществ от размещения предприятий аэрокосмического машиностроения и приборостроения в Забайкальском крае по сравнению с аэрокосмическими центрами в европейской части России. Это позволит связать регионы Сибири и Дальнего Востока в единый территориально-производственный комплекс за счет организации производства, направленного на обеспече- ние потребностей космодрома «Восточный», существующих в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке предприятий авиационной промышленности, а также организации производства экспортной продукции, востребованной в странах Азиатско-Тихоокеанского региона. Сделан вывод о том, что создание центра аэрокосмической промышленности, ориентированного на выпуск высокотехнологичной продукции, позволит задействовать инженерно-научный потенциал России и стран СНГ, будет способствовать экономическому, производственному и интеллектуальному развитию Забайкаль- ского края, а также окажет положительное влияние на экономику регионов Сибирского и Дальневосточного федеральных округов.