Том 15, № 4 (2014)

Статьи

pages 9-14 views

Определение траектории движения небесных тел в атмосфере Земли

Бондаренко Ю.С., Медведев Ю.Д.

Аннотация

Разработана методика, позволяющая определять траекторию движения небесного тела в атмосфере Земли, параметры гелиоцентрической орбиты тела до его вхождения в атмосферу, а также оценивать основные факторы поражения ударной волной. Методика предусматривает исследование нескольких вариантов развития событий вследствие прохождения объекта в атмосфере Земли. В случае если объект прошел через атмосферу, не столкнувшись с Землей, определяются моменты входа и выхода тела из атмосферы Земли. Объект может столкнуться с Землей, не разрушившись. При этом дифференциальные уравнения интегрируются до достижения небесным телом поверхности Земли. Считалось, что объект сгорает в атмосфере, если его радиус становится менее 1 см. Отдельно рассматривался случай, когда во время движения объект разрушается, а до поверхности Земли долетают только фрагменты. Разработанная методика была реализована в программно-вычислительном комплексе. Одним из преимуществ комплекса является возможность сохранения результатов вычислений в файле формата .kml, позволяющем отображать трёхмерные геопространственные данные в программе «Google Планета Земля», а также на двухмерных картах Google. В нашем случае это траектория полета и ее проекция на поверхность Земли, места разрушения, взрыва и падения метеорита, области падения фрагментов и поражения ударной волной, а также другая полезная информация. Эффективность программно-вычислительного комплекса была проверена на движении астероида 2008 TC3 и метеорита «Челябинск». Было показано, что орбиты метеоритов 2008 TC3 и «Челябинск» до входа в атмосферу оказались близки к орбитам, полученным другими авторами, а параметры воздушных взрывов совпадают с исходными данными в пределах их точности. Полученные области падения фрагментов этих метеоритов находятся всего лишь в нескольких километрах от обнаруженных осколков. Зоны разрушений в результате действия воздушной ударной волны в случае метеорита « Челябинск» совпадают с реальными данными.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):16-24
pages 16-24 views

Исследование влияния эффективного коэффициента теплопроводности рефлектора на распределение температур

Бурова О.В., Романьков Е.В., Цивилев И.Н., Минаков А.В.

Аннотация

Для современной спутниковой связи требуются крупногабаритные антенны с высокой точностью формы отражающей поверхности. При этом они должны быть легкими, прочными и стойкими к температурным воздействиям. Неравномерность температурного поля в антенне может привести к температурным деформациям отражающей поверхности и ухудшению передаваемого сигнала. Определять температурные воздействия на антенны и рефлекторы необходимо на этапе проектирования. Рассматривается рефлектор, который должен функционировать на геостационарной орбите в составе космического аппарата связи. Рефлектор представляет собой трехслойную панель, состоящую из двух обшивок и сотового заполнителя. Теплофизические свойства трехслойных конструкций и входящих в их состав углепластиков и сотовых заполнителей могут быть самыми разнообразными. На этапе проведения тепловых анализов при помощи математического моделирования для получения корректных и наиболее точных результатов необходимо знать значение анизотропного коэффициента теплопроводности углепластиков и учитывать теплопроводность сотового заполнителя в продольном направлении. Часто теплофизические свойства таких материалов в момент проведения тепловых анализов неизвестны. Необходимость определения свойств материалов, входящих в состав рефлектора, подтверждается проведенными расчетами. Рассмотрены основные уравнения теплового равновесия для космических аппаратов и их составных частей. Создана тепловая математическая модель рефлектора с габаритными размерами 3,6х2 м. Проведена оценка влияния коэффициента теплопроводности обшивок и коэффициента теплопередачи между обшивками рефлектора на максимальные и минимальные суточные температуры, максимальный перепад температур. Было показано, что коэффициенты теплопроводности и теплопередачи оказывают значительное влияние на распределение температурного поля, поэтому задача аккуратного расчета анизотропного коэффициента теплопроводности применяемых углепластиков и сотозаполнителей является актуальной в процессе проектирования рефлекторов.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):25-32
pages 25-32 views

Популяция астероидов, сближающихся с Землей

Галушина Т.Ю.

Аннотация

Приведен обзор популяции астероидов, сближающихся с Землей (объектов, перигелийное расстояние q которых не превышает 1,3 а. е.). В настоящее время насчитывается уже свыше 11 тысяч таких объектов, из них 863 имеют диаметр больше 1 км, т. е. в случае столкновения могут вызвать глобальную катастрофу. Падение на Землю астероида размером от 100 м до 1 км может привести к региональной катастрофе, а до 100 м - локальной, что и произошло в Челябинске в 2013 году. По имеющимся оценкам в настоящее время открыты почти все крупные астероиды (больше 1 км диаметром), но с уменьшением размера падает и процент уже открытых объектов. В отдельный класс относят потенциально опасные астероиды. Таковых в настоящее время насчитывается 1500, из них порядка 10 % имеют размер больше 1 км. Орбиты АСЗ отличаются большим разнообразием: большие полуоси расположены в пределах от 0,55 до 66,1 а. е., эксцентриситеты - от 0,0032 до 0,9855, наклонения плоскости орбиты к эклиптике - от 0,021° до 154° Однако всего 1678 АСЗ является нумерованными, т. е. имеют хорошо определенные орбиты. Представлены диаграммы распределения АСЗ по большой полуоси, эксцентриситету, наклонению и абсолютной звездной величине. По типу орбит астероиды подразделяют на классы Атона, Аполлона, Амура и Атиры, которые названы по имени своих ярких представителей. Особое внимание в работе уделено объектам, которые в ближайшие 185 лет пройдут через сферу тяготения Земли, радиус которой составляет 254316 км. На основе начальных данных из каталога Боуэлла на эпоху 31 августа 2014 года было выявлено 39 таких астероидов, из них четыре (153814 2001 WN5, 99942 Apophis, 2007 YV56 и 2011 JA) являются потенциально опасными.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):33-40
pages 33-40 views

Обнаружение сетевых вторжений эволюционным иммунным алгоритмом клональной селекции

Жуков В.Г., Саламатова Т.А.

Аннотация

Предложено применение аппарата искусственных иммунных систем в качестве эвристического метода обнаружения инцидентов информационной безопасности для алгоритмического обеспечения систем обнаружения вторжений. Из существующих вычислительных моделей искусственной иммунной системы, обладающих необходимыми особенностями для построения адаптивных систем обнаружения вторжений, выбрана теория клональной селекции. Для повышения эффективности работы (формирования высокоаффинных детекторов) предлагается модификация алгоритма клональной селекции путем применения внешней оптимизационной структуры, принцип которой основан на применении стратегии эволюционных алгоритмов. Для расчета аффинности в работе используется метрика «процент согласования». Дополнительно применяется генератор псевдослучайных чисел на основе алгоритма Блюма-Блюма-Шуба. Получены эмпирические результаты оценки эффективности эволюционного иммунного алгоритма клональной селекции при апробации на множестве тестовых данных в соответствии с методикой исследования. Проведен сравнительный анализ эффективности с аналогами разрабатываемого эволюционного иммунного алгоритма клональной селекции, построенными на других методах искусственного интеллекта. По результатам проведенных исследований сформулированы выводы об эффективности применения эволюционного иммунного алгоритма клональной селекции при решении задачи обнаружения преднамеренных изменений на множестве контролируемых данных.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):41-47
pages 41-47 views

Итерационный расчет трибоконтакта ролика с пластиной

Иванов В.А., Еркаев Н.В.

Аннотация

Разработана методика самосогласованного расчета контакта ролика с упругой пластиной конечных размеров при наличии смазочного слоя с учетом зависимости коэффициента вязкости от давления. Ключевым моментом является определение функций податливости, устанавливающих функциональную связь деформаций поверхностей ролика и пластины с давлением в смазочном слое. Для расчета функций податливости применяется известный программный комплекс ANSYS, основанный на методе конечных элементов, а также разложение Фурье. Для устранения вычислительных шумов типа мелкомасштабных осцилляций вводятся регуляризирующие множители для коэффициентов Фурье. Найденные функции податливости используются для самосогласованного расчета давления и прогиба поверхностей в зоне контакта по предложенной итерационной схеме. Представлены конкретные результаты расчетов давления и деформаций в области контакта ролика и пластины для различных нагрузок. Показана быстрая сходимость итераций. При этом необходимое число итераций зависит от нагрузки на ролик: возрастание максимального контактного давления приводит к увеличению числа итерационных циклов.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):48-54
pages 48-54 views

Задача классификации электронной компонентной базы

Казаковцев Л.А., Орлов В.И., Ступина А.А., Масич И.С.

Аннотация

Комплектация бортовой аппаратуры космических аппаратов высоконадёжной электронной компонентной базой является одной из основных задач современной космической отрасли. В первую очередь следует предотвратить попадание в аппаратуру низкосортной фальсифицированной продукции, которая не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к надёжности. Рассматривается задача повышения качества отечественного производства электронных изделий. При изготовлении практически любой электронной схемы желательно использовать в ней электрорадиоизделия с одинаковыми характеристиками, что с наибольшей вероятностью достигается при использовании электрорадиоизделий, изготовленных в одной производственной партии. В случае если способ производства в точности не известен, едва ли не единственным доступным способом повысить качество элементной базы и, как следствие, всей системы является проведение комплексных испытаний поставляемых партий. Особенно актуальной данная проблема является при сборке узлов электронных систем космических аппаратов. Космический аппарат содержит от 100 до 200 тысяч электронных компонентов. К ним относятся микросхемы, транзисторы, диоды, конденсаторы, реле, кварцевые резонаторы, резисторы и т. д. Бортовая аппаратура в космическом пространстве не подлежит ремонту, надежность такой аппаратуры должна быть максимально возможной. Требуемый уровень достигается за счёт многих факторов, одним из основных является применение высоконадёжной электронной компонентной базы. Приведена постановка задачи выявления производственных партий электрорадиоизделий в поступающей от поставщика партии по результатам тестирования. Задача сводится к серии задач кластерного анализа, для решения которых применяется специальный генетический алгоритм.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):55-61
pages 55-61 views

Проблемы программной реализации мультиверсионной среды исполнения алгоритмов обработки информации в системах управления

Ковалев И.В.

Аннотация

Рассматривается проблема программной реализации мультиверсионной среды исполнения алгоритмов обработки данных в информационно-управляющих системах. Показана возможность использования существующих мультиверсионных моделей повышения надежности программного обеспечения для реализации среды исполнения алгоритмов обработки информации в системах управления. Разработанный программный инструментарий позволяет унифицировать применение мультиверсионного подхода к различным программным комплексам и, в отличие от существующих в настоящее время, исполнять модули не только с помощью методологии мультиверсионного программирования, но также с использованием наиболее распространенных мультиверсионных моделей: восстанавливающихся блоков, согласованных восстанавливающихся блоков, t/(n-1)-версионного программирования и мультиверсионного программирования с самопроверкой.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):62-73
pages 62-73 views

Разработка программно-алгоритмического комплекса проектирования электромонтажных чертежей в приборостроении

Козлов А.А., Коблов Н.Н.

Аннотация

Рассматриваются основные вопросы разработки программно-алгоритмического комплекса проектирования электромонтажных чертежей в приборостроении. Показана актуальность его применения для уменьшения трудоемкости разработки, повышения качества конструкторской документации, исключения несоответствий между таблицей соединений, таблицей контактов и графическим изображением раскладки электромонтажного жгута. Обозначены основные принципы структуры программного обеспечения. Выделены основные модули обобщенной структурной схемы программно-алгоритмического комплекса, выполняющие следующие задачи: импорт данных электрической схемы в формате файла САПР; экспорт данных проекта приложения в виде графических, текстовых или бинарных файлов САПР; проверка корректности входных данных; хранение данных проекта; формирование отчетов о состоянии данных проекта; синхронизация данных конструкции и модифицированной электрической схемы; формирование извещений об изменениях проектного решения; визуализация данных проектного решения; прокладка траекторий жгутов, вычисление сечений и диаметров проводников, входящих в жгуты. Предложен алгоритм определения состояний цепей электрической схемы на базе библиотеки Boost Graph Library, основанный на алгоритме поиска в ширину на графе. Дана обобщенная схема работы программно-алгоритмического комплекса, выделены основные характеристики, необходимые для решения задачи проектирования электромонтажного жгута. Показана возможность применения библиотеки компонентов графического интерфейса Qt для разработки интерфейса программного комплекса. Разработано приложение для проектирования электромонтажных чертежей, обладающее следующими характеристиками: САПР- независимый ввод, хранение, графическое отображение данных электрической схемы; входной контроль данных; автоматизированное получение таблиц соединений и контактов электрической схемы; интерактивная и автоматическая прокладка жгута; отображение диаметра, длины и количества проводов в любой точке сегмента прокладываемого жгута; формирование отчетов о текущем состоянии данных конструкции; экспорт графики электромонтажного чертежа.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):74-80
pages 74-80 views

Системы преобразования сигналов радиоинтерферометрического комплекса «Квазар-КВО»

Маршалов Д.А., Носов Е.В., Федотов Л.В.

Аннотация

Рассмотрены современные системы преобразования радиоастрономических сигналов, используемые на радиоинтерферометрическом комплексе «Квазар-КВО». Показана зависимость точности координатно-временных измерений от параметров системы преобразования сигналов. Рассмотрена структура и принцип работы системы Р1002М, которая разработана в ИПА РАН и введена в эксплуатацию на радиотелескопах комплекса «Квазар-КВО». Эта 16-канальная система работает в диапазоне частот 0,1-1 ГГц и обеспечивает регистрацию данных со скоростью до 2 Гбит/c в широко распространенном формате VSI-H. С 2011 года системы Р1002М работают на радиотелескопах комплекса в качестве штатного оборудования и используются во всех радиоинтерферометрических наблюдениях, проводимых по отечественным и зарубежным программам, включая траекторные измерения космических аппаратов. Приведен анализ результатов работы системы Р1002М на радиотелескопах за несколько лет. Показан положительный эффект от замены зарубежных систем на Р1002М, связанный с сокращением инструментальных потерь чувствительности радиоинтерферометра, улучшением линейности и стабильности фазовых характеристик каналов за счет использования цифровой обработки сигналов. Для оснащения радиотелескопов с антеннами небольшого (12-13 м) диаметра разработана новая широкополосная система BRAS. Она предназначена для размещения непосредственно на антенне, позволяет отказаться от высокочастотных фидеров и передавать цифровые потоки по оптическим линиям через интерфейс 10G Ethernet. Система BRAS построена по модульному принципу и состоит из восьми одинаковых каналов цифрового преобразования сигналов, работающих в диапазоне промежуточных частот 1-1,5 ГГц с полосой пропускания 512 МГц. Она обеспечивает формирование информационного потока в международном формате VDIF с суммарной скоростью 16 Гбит/с. Приведена структура, элементная база и описание работы системы, сравнение с зарубежными аналогами, а также результаты испытаний опытных образцов BRAS на действующих радиотелескопах. Испытания подтвердили высокие параметры разработанной системы, позволяющие заметно повысить чувствительность радиоинтерферометра и увеличить число доступных для наблюдения космических источников радиоизлучения.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):81-87
pages 81-87 views

Измерение влажности и высоты посевов сельскохозяйственных полей с использованием приемника сигналов ГЛОНАСС и GPS

Миронов В.Л., Михайлов М.И., Музалевский К.В., Сорокин А.В., Фомин С.В., Каравайский А.Ю.

Аннотация

Проведены теоретические и экспериментальные исследования возможности измерения влажности и высоты растительного покрова сельскохозяйственных полей с помощью приемника сигналов глобальных навига ционных спутниковых систем (ГНСС). Измерение интерференционной картины (интерферограмм) сигналов ГНСС проводилось в августе 2013 г. в пригороде Красноярска на сельскохозяйственных полях, засеянных рапсом, рожью, пшеницей и ячменем. Запись сигналов ГЛОНАСС и GPS производилась на стандартный, промышленно выпускаемый приемник МРК-32Р (ФГУП НПП «Радиосвязь», город Красноярск). Синхронно с измерением интерферограмм проводились контактные измерения гранулометрического состава и объемной влажности почвы на глубине 5 и 10 см, высоты, объемной влажности и плотности растительности. Кроме того, были проведены диэлектрические измерения ржи и построена диэлектрическая модель, которая позволила рассчитывать комплексную диэлектрическую проницаемость растительности в зависимости от ее влажности. Метод восстановления объемной влажности и высоты растительности основан на решении обратной задачи путем минимизации нормы невязки между измеренной и теоретически рассчитанной интерферограммами сигналов ГНСС. Теоретическая модель интерферограмм учитывала лишь когерентную составляющую поля отраженной волны от неровной поверхности почвы со слоем растительности. При этом объемная влажность и гранулометрический состав почвы считались известными. В результате показано удовлетворительное соответствие между экспериментально измеренными интерферограммами и рассчитанными на основе предложенной теоретической модели интерферограмм сигналов ГНСС. В ходе экспериментов для различных культур рапса, ржи, пшеницы и ячменя показана принципиальная возможность измерения высоты и объемной влажности растительного покрова сельскохозяйственных полей. Восстановленные значения высоты и влажности растительного покрова тестовых участков в среднем с погрешностью 0,17 м и 0,21 кг/м 2 соответствуют значениям, измеренным контактным методом. Для внедрения предложенного метода измерения влажности и высоты растительности с помощью сигналов ГНСС необходима дальнейшая валидация в полевых условиях.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):88-97
pages 88-97 views

Метод аппаратных мутаций в отладочном комплексе наземных испытаний бортовой аппаратуры космических аппаратов

Недорезов Д.А., Хабаров В.А., Абрамов Е.А., Ощепкова Д.Г.

Аннотация

Предложено решение задачи повышения качества наземных испытаний бортовой радиоэлектронной аппаратуры перспективных космических аппаратов. Решение основывается на применении авторской методики мутационного тестирования для проведения наземных испытаний, базирующейся на имитации процесса функционирования аппаратуры и программного обеспечения при воздействии факторов космического пространства. Изложены результаты разработки означенной методики и рассмотрены примеры ее применения для наземных испытаний бортовой аппаратуры космических аппаратов. Предложенный подход базируется на применении в составе эмуляторов конечной аппаратуры реконфигурируемых ПЛИС и позволяет перейти на качественно новый уровень при проведении наземных испытаний. Применение высокоскоростных ПЛИС в составе испытательной аппаратуры позволяет достичь требуемой скорости функционирования и степени реконфигурируемости при имитации внешних дестабилизирующих факторов. За счет этого осуществляется имитация функционирования аппаратных модулей в реальных условиях эксплуатации. При применении разработанного метода аппаратных мутаций осуществляется реконфигурирование систем непосредственно в процессе тестирования конечной аппаратуры, что позволяет осуществлять имитационное моделирование типичных сбоев и отказов, возникающих в критических узлах электронной аппаратуры космических аппаратов, с максимальным приближением к реальным условиям эксплуатации. Имитация происходит путем внесения мутационных операторов в описание функциональных узлов аппаратуры с последующей генерацией ПЛИС-проектов, реализуемых в комплексе. Разработаны алгоритмы проведения испытаний согласно предложенной методике, выделены основные этапы тестирования, включающие процесс формализации поведения каналов ввода-вывода прибора при конкретной неисправности, формирование журнала регистрации неисправностей и разработку кодов описания аппаратуры для имитации алгоритмов функционирования отладочного комплекса. В рамках разработанной методики помимо аппаратуры мутации подвергается и бортовое программное обеспечение встраиваемых микропроцессорных систем. Для применения разработанного метода реализован и введен в промышленную эксплуатацию лабораторный отладочный комплекс. Изложены результаты разработки комплекса и способов его применения для специальных испытаний радиоэлектронной аппаратуры. Изложены результаты испытаний комплекса и основные пути развития предлагаемого подхода.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):98-101
pages 98-101 views

Приложение вариационно-разностного метода к расчету продольно-поперечного изгиба пластин силами инерции

Сабиров Р.А.

Аннотация

Разработан вариационно-разностный метод расчета устойчивости тонких пластин на инерционные нагрузки, действующие в базисной плоскости. Краевая задача приводится к обобщенной проблеме собственных чисел. При этом формируются матрицы: первая - матрица жесткости - основана на бигармоническом уравнении С. Жермен, а вторая матрица представляет изменения внутренних напряжений или внутренних усилий, возникающих в пластине. Приложение метода конечных разностей к дифференциальной постановке задачи показало следующее. Матрица жесткости всегда симметричная и положительно определена для закрепленной пластины. Вторая матрица - матрица внутренних усилий при аппроксимации производных функций с применением центральных разностей, от действий сил инерции формируется несимметричной относительно главной диагонали, также могут вырождаться и строки этой матрицы - такова особенность инерционных нагрузок. Несмотря на возможность формирования систем уравнений методом конечных разностей больших размерностей, возникают определенные трудности, если пластина имеет свободные края; следует исключать второй ряд законтурных узлов сетки, что усложняет процедуру вычислений, особенно в углах пластины, внешних и внутренних. Поэтому выполнен переход от дифференциальной формулировки задачи к интегральной формулировке с дискретизацией вариационно-разностным методом. При этом подходе при формировании матрицы жесткости на свободных краях не возникает второго ряда законтурных узлов, в углах не возникают дополнительные узлы сетки; матрица внутренних усилий всегда симметрична - такова особенность приложения интегрального подхода. Матрица внутренних усилий может быть плохо обусловленной, однако этот фактор не влияет на решение задачи определения собственных чисел. В литературе приведено множество теоретических исследований и решений практических задач расчета устойчивости конструкций, в том числе и по расчету продольно-поперечного изгиба тонких пластин. Однако в большей мере это задачи, имеющие положительно определенные операторы. Здесь выполнена определенная поисковая и исследовательская работа приложения вариационно-разностного метода к расчету устойчивости конструкций на различные нагрузки. Дифференциальная формулировка краевой задачи преобразована в вариационную формулировку; приведены критерии устойчивости и решены вопросы аппроксимации дифференциальных операторов для дискретной задачи с конечным числом переменных. Разработаны алгоритмы для математической системы Maple и составлены программы расчета. Приведены два примера расчета пластин. Рассмотрена пластина, жестко закрепленная по всем сторонам; действующие силы инерции изменяются по линейному закону. Также рассмотрена пластина, жестко закрепленная по одной стороне, а по трем другим сторонам пластина свободна от закреплений. Получены значения критических ускорений. Цель - разработать метод расчета пластин на инерционные нагрузки.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):102-110
pages 102-110 views

Оценивание влияния ошибок модели движения астероидов, сближающихся с Землей, на точность построения доверительных областей

Самбаров Г.Е., Сюсина О.М.

Аннотация

Рассматривается способ, позволяющий оценивать точность модели движения малых тел Солнечной системы, основанный на сравнении размеров доверительных областей и смещении оценок, полученных при решении задачи наименьших квадратов для моделей различной степени полноты. Сравнение моделей возмущающих сил и выбор лучшей модели в задаче построения областей возможных движений объектов осуществляется на основе показателя, имеющего геометрически ясный и простой вид. Если значение данного показателя меньше некоторого порогового значения, то полагаем, что смещение НК-оценок можно считать малым по сравнению с размерами доверительных областей и исключение воздействующих факторов имеет незначительное влияние. В проведенном исследовании модель движения включала в себя гравитационные возмущения от больших планет, Луны, Плутона, сжатия Земли и релятивистские эффекты от Солнца. Были исследованы также линейные и нелинейные методы представления доверительной области ее граничной поверхностью. Выполнено исследование итерационного метода Ньютона, используемого для отображения точек в нелинейном случае. На примере астероидов 2011 MD и 1998 QE2, сближающихся с Землей, приводятся оценки влияния ошибок модели движения на точность построения доверительных областей. Показано, что неполный учет возмущающих сил и неточное представление наблюдений могут привести к недостоверному определению доверительных областей возможных движений малых тел Солнечной системы.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):111-118
pages 111-118 views

Разработка информационной системы для нахождения упруго-пластической границы стержней прокатного профиля

Сенашов С.И., Кондрин А.В.

Аннотация

Разработана информационная система для нахождения упруго-пластической границы стержней прокатного профиля. Стержни такого профиля широко используются в машиностроении и в ракетно-космической отрасли в частности. До недавнего времени не существовало методик, позволяющих определить аналитическим путем упруго-пластическую границу в скручиваемом стержне. А это значит, были необходимы многочисленные эксперименты для определения таких границ для стержней разного профиля и для разных скручивающих моментов. Авторами получены аналитические выражения, позволяющие вычислять упругопластические границы для скручиваемых стержней, профиль которых ограничен кусочно-гладкими кривыми. Эти формулы приведены в работе. На основе полученных аналитических выражений написаны программы для ЭВМ, получившие свидетельства о государственной регистрации. На основе этих программ была разработана информационная система, предназначенная для нахождения упруго-пластической границы стержней прокатного профиля. Использование информационной системы позволит сократить время нахождения упруго-пластической границы стержней прокатного профиля, увеличит точность и достоверность результатов и позволит обойтись без использования дорогостоящего экспериментального оборудования. Информационная система разработана в среде Google App Engine на языке Python. При разработке использована открытая библиотека символьных вычислений SymPy.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):119-125
pages 119-125 views

Прохождение особых участков орбиты навигационным космическим аппаратом системы ГЛОНАСС

Фатеев А.В., Емельянов Д.В., Тентилов Ю.А., Овчинников А.В.

Аннотация

Описана логика прохождения особых участков орбиты навигационного космического аппарата «Глонасс», а именно, прохождение больших и малых углов Солнце-объект-Земля. Рассматривается целесообразность выполнения упреждающего разворота космическим аппаратом при прохождении больших и малых углов Солнце-объект-Земля. Рассматривается вопрос минимизации влияния сил солнечного давления на центр масс космического аппарата при прохождении больших углов Солнце-объект-Земля. Также рассматривается вопрос минимизации погрешности определения фазового центра антенны относительно солнечно-земной системы координат при прохождении особых участков орбиты на борту и в аппаратуре потребителя. Для решения данных вопросов разработаны алгоритмы прохождения упреждающего разворота, которые закладываются на борт космического аппарата и в аппаратуру потребителя. Алгоритм, закладываемый на борт, позволяет с помощью приборов ориентации и исполнительных органов отслеживать эталонное значение курсового угла на всем участке упреждающего разворота. Алгоритм, закладываемый в аппаратуру потребителя, рассчитывает эталонное значение курсового угла на всем участке проведения упреждающего разворота. Разработан алгоритм, который за 10 мин до начала упреждающего разворота прогнозирует время начала и окончания упреждающего разворота, вычисляет продолжительность упреждающего разворота, а также начальные данные, необходимые для проведения упреждающего разворота. Также разработан алгоритм, который за 50 с до начала упреждающего разворота уточняет спрогнозированное время начала и окончания разворота, а также начальные данные, необходимые для проведения упреждающего разворота. Для аппаратуры потребителя разработан еще один алгоритм, позволяющий по текущему значению курсового угла вычислить поправки к координатам фазового центра антенны. Разработанные алгоритмы позволяют уменьшить погрешность определения координат потребителя при прохождении космическим аппаратом особых участков орбиты.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):126-131
pages 126-131 views

Способ и система инъекции ошибок для тестирования сбоеустойчевых процессоров бортовых систем космических аппаратов

Чекмарёв С.А.

Аннотация

Предложен способ инъекции ошибок для тестирования сбоеустойчивости бортовых процессоров на основе модификации метода внутрикристальной отладки с использованием тестового порта процессора. В отличие от базового метода инъекция ошибок производится не с помощью внешнего управляющего компьютера, а с помощью встроенного в тестируемую систему аппаратного инъектора ошибок. Для представляемого способа разработана архитектура системы инъекции ошибок. Модуль инъекции, используя порт тестирования процессора, может прочитать данные по требуемому адресу внутренней памяти, внести ошибку, инвертировав бит в соответствии с требуемым номером, данные с ошибкой обратно записать по данному адресу. Представлен пример реализации предлагаемой системы. Описана процедура внесения и исправления одиночного сбоя во внутрикристальной памяти процессора. Показано, что предлагаемый подход не привносит большой избыточности в основную архитектуру ядра процессора. В результате экспериментов примерно 90 % вносимых ошибок были обнаружены, из них не менее 92 % ошибок исправлены. Применение представленного аппаратного инъектора обеспечивает большую автономность и реалистичность проведения испытаний процессора на сбоеустойчивость.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):132-138
pages 132-138 views

Предпосылки и перспективы создания полностью электрореактивных космических аппаратов для работы на геостационарной орбите

Внуков А.А., Рвачева Е.И.

Аннотация

В связи с увеличением спроса на космические аппараты, способные при сравнительно малой стартовой массе выводиться на геостационарную орбиту с помощью ракет-носителей, не оборудованных разгонными блоками, а также тенденцией использования ракет среднего класса для группового запуска геостационарных спутников, мировые разработчики космических аппаратов стремятся сократить запасы топлива для апогей-ного манёвра, заменяя привычные двухкомпонентные химические двигатели электрореактивными либо комбинируя их. Однако предлагаемые схемы полностью электрореактивных систем реактивного движения имеют явные недостатки, обусловленные необходимостью поиска компромисса между высоким электропотреблением электростатических или электромагнитных двигателей и низким удельным импульсом электронагревных двигателей, а также сложностями, связанными с длительным нахождением космического аппарата в зоне радиационных поясов Земли при его переводе с переходной на рабочую орбиту с помощью электрореактивных двигателей, что отрицательно сказывается на его надёжности и ухудшает массовую эффективность аппаратуры космического аппарата. Рассмотрены различные концепции полностью электрореактивных платформ для космических аппаратов на геостационарной орбите и проведён сравнительный анализ этих концепций с существующей комбинированной схемой, применяемой для космических аппаратов разработки ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва». Обосновано конкурентное преимущество комбинированной системы реактивного движения производства ОАО «ИСС» перед перспективными полностью электрореактивными системами реактивного движения. Однако в связи с невозможностью использовать для запуска спутников, оборудованных комбинированной системой реактивного движения разработки ОАО «ИСС», на геостационарную орбиту с помощью зарубежных ракет-носителей, не оснащённых разгонными блоками, возникает необходимость применять в составе космического аппарата апогейную установку, способную обеспечить подъём перигея переходной орбиты до высоты, исключающей попадание космического аппарата в зону радиационных поясов Земли. Приведены возможные массовые характеристики космического аппарата среднего класса, использующего электрореактивную схему довыведения и совместимого с зарубежными ракетами-носителями. Определены основные направления развития систем полностью электрореактивного движения, связанные, в первую очередь, с используемыми схемами перевода космических аппаратов с переходной орбиты на геостационарную орбиту.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):140-146
pages 140-146 views

Контейнер для транспортировки ядерной энергоустановки космического аппарата

Двирный В.В., Двирный Г.В., Крушенко Г.Г.

Аннотация

Основным источником энергоснабжения искусственных спутников Земли и космических аппаратов (КА) в настоящее время являются солнечные батареи (СБ). Однако они являются источниками тока с нелинейным и нестационарным внутренним сопротивлением. Кроме того, их характеристики в значительной степени изменяются в процессе эксплуатации: при выходе из тени Земли СБ генерируют максимальную энергию, которая с прогревом батареи уменьшается, а со временем СБ деградируют от воздействия ионизирующего излучения космического пространства. При этом также существуют сложности раскрытия и обеспечения требуемой ориентации. Наиболее высокоэффективным и стабильным источником энергии могут служить ядерные энергетические установки (ЯЭУ). Однако при этом важнейшим условием их применения является обеспечение радиационной безопасности при хранении в заводских условиях и транспортировке, для чего применяется транспортировочный контейнер. Представлена оригинальная конструкция контейнера для ЯЭУ КА, важнейшим элементом которого является металлорезиновый амортизатор, представляющий собой металлокомпозит, состоящий из металлической спирали, впрессованной в резину. Его назначение заключается в уменьшении амплитуды вибраций, что предотвращает контейнер от повреждений при транспортировке. С целью повышения физико-механических и эксплуатационных характеристик амортизатора в резину предварительно вводили нанопорошок углерода.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):147-153
pages 147-153 views

Сравнение прямого и обратного цикла в системах терморегулирования космических аппаратов негерметичного исполнения

Делков А.В., Ходенков А.А., Шевченко Ю.Н.

Аннотация

Рассматривается вопрос математического моделирования двухфазных замкнутых систем терморегулирования, работающих по прямому и обратному циклам. Такие системы отличаются большой производительностью за счет величины скрытой теплоты фазового перехода рабочего тела и являются перспективными в связи с существующими тенденциями увеличения габаритов и энерговооруженности космических аппаратов. Математическое моделирование таких систем позволит расчетным путем получать их характеристики при изменении определяющих параметров, оценивать эффективность различных конструктивных конфигураций и проводить их оптимизацию. Анализируются основные сложности при расчете и моделировании двухфазных систем терморегулирования. Приводятся расчетные схемы и описание принципа работы таких систем в составе космических аппаратов негерметичного исполнения. Рассматривается методика построения системы уравнений и расчетный алгоритм для получения характеристик таких систем. В качестве базовых используются уравнения для расчета течения с теплоотдачей. В системе уравнений выделяются тепловая и гидрогазодинамическая части. Рассматривается конкретизация уравнений по иерархическим уровням системы. При построении расчетного алгоритма используется деление уравнений на два типа: компонентные, описывающие процессы в одном элементе системы терморегулирования, и топологические, связывающие все элементы в замкнутую систему. Приводится система уравнений математической модели в сосредоточенных параметрах, использующая в расчетах средние интегральные параметры элементов. Представлены результаты расчета двухфазных систем терморегулирования, работающих по прямому и обратному циклам, и сравнение их эффективности. В качестве параметров, влияющих на характеристики двух систем, рассматривались поддерживаемая температура приборов и производительность. Результаты расчета позволили сделать выводы о преимуществах и недостатках применения систем терморегулирования, работающих по прямому и обратному циклам, в составе космического аппарата. Было установлено, что минимальные площади радиатора-излучателя (а значит, и минимальная масса их конструкции) будут наблюдаться для системы с обратным циклом, что обусловлено высокой температурой конденсации. Минимальное энергопотребление будет наблюдаться у системы с прямым циклом.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):154-159
pages 154-159 views

SibCube - проект студенческого космического аппарата СибГАУ класса CubeSAT

Зуев Д.М., Пятков А.Г., Мовчан П.В., Смирнов Д.В., Костюков А.С.

Аннотация

Описывается студенческий проект сверхмалого космического аппарата SibCube. Определены цели (описаны образовательные и научные цели) и задачи проекта SibCube, проведен анализ физических условий и технических проблем, связанных с ресурсными ограничениями такого класса космических аппаратов. Определены направления исследований и пути решения данных проблем, а именно, тестирование новой элементной базы и технологий, в частности, бортового комплекса управления, выполненного по технологии «система-на-кристалле», и оборудования, поддерживающего телекоммуникационный стандарт Space Wire. Отработка использования новых технологий актуальна в связи с консервативностью космической промышленности. Также в Российской Федерации отмечается ограниченность отечественной элементарной базы. В наше время все чаще говорят о импортозамещении. Для такой огромной отрасли Российской Федерации, как спутникостроение и космическая область, в целом необходимость в своей собственной элементной базе очевидна. Однако необходимо также и тестирование такой базы. Разработчики космических аппаратов предпочитают использовать проверенную элементную базу, опасаясь недостаточной надежности непроверенных элементов. Представлена концепция модульной масштабируемой служебной платформы SibCube и описаны методы достижения модульности и масштабируемости, используемые на конструктивном и системотехническом уровнях.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):160-166
pages 160-166 views

Многоголовый звездный датчик 348К. Результаты наземной экспериментальной отработки

Карелин А.Ю., Зыбин Ю.Н., Князев В.О., Поздняков А.А., Фомичев Н.И.

Аннотация

Рассмотрен многоголовый звездный датчик 348К, разработка которого завершилась в ОАО «НПП «Геофизика-Космос» в 2013 году. Даны описание конструкции, состав и основные характеристики прибора. Из особенностей конструкции стоит выделить монолитный корпус объектива, реализующий одновременно и посадочную плоскость. Также в приборе 348К применена специальная система - канал геометрического эталона, которая является нерасстраиваемой оптической системой и формирует на фотоприемной матрице шесть изображений для автономной оценки и компенсации систематических погрешностей определения ориентации, вызванных термомеханическими воздействиями. Приведена укрупненная программа наземной экспериментальной отработки (НЭО) и подробности наиболее важных испытаний. При испытаниях прибора 348К впервые была внедрена проверка погрешностей в условиях подвижного основания. Испытания на воздействие протонов с энергиями 50, 100 и 200 МэВ под различными углами падения на фотоприемную матрицу (ФПМ) проводились с целью количественной и качественной оценки влияния падающих протонов на изображение. По результатам анализа возникающих устойчивых дефектных пикселей на ФМП было определено, что наибольший прирост дефектов возникает при энергии 200 МэВ. В ходе натурных испытаний были проведены измерения времени построения начальной ориентации. По результатам натурных испытаний были оценены случайные составляющие погрешностей определения ориентации одним блоком оптическим (БО) и двумя БО за 15 мин работы. Задачей натурных испытаний являлось подтверждение работоспособности прибора по реальным звездам, т. е. подтверждение правильности выбранных алгоритмических решений, а также методов обеспечения точности и чувствительности. Вся программа НЭО была выполнена успешно, результаты всех испытаний положительные. По результатам испытаний был выпущен итоговый отчет о НЭО. После проведения наземных испытаний первого штатного прибора 348К в составе космического аппарата было получено заключение о допуске к летным испытаниям, начало которых состоялось в 2014 году. По первой телеметрической информации видно, что прибор 348К работает и функционирует нормально, выдаёт кватернион ориентации и следит за звёздами в штатном режиме.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):167-172
pages 167-172 views

Мобильная система имитации невесомости для крупногабаритных космических аппаратов

Ковалев И.В., Кикоть Ю.О.

Аннотация

Исследуется проблема возможности создания системы имитации невесомости в наземных условиях для крупногабаритных космических аппаратов. Предлагается упрощение и унификация конструкции системы имитации невесомости для подвижных элементов трансформируемых механизмов КА за счет блока управления на основе компьютера и микроконтроллера, соответствующего ПО и необходимого количество модулей обезвешивания. Предлагаемая система имитации невесомости не ограничивает зону проведения монтажносборочных работ с космическим аппаратом, т. е. может быть расположена в цехах, оборудованных подвесными кранами или кран-балками, не создавая помех для их работы, т. е. может монтироваться по месту на стенах, потолке и в сложенном состоянии не занимать рабочее пространство над космическим аппаратом. Система имитации невесомости позволяет обезвешивать элементы конструкции, имеющие разную скорость движения, и преодолевать сложные траектории движения в процессе раскрытия, таким образом, имеется возможность постоянно удерживать весь объект в целом в обезвешенном состоянии. Кроме того, система имитации невесомости позволяет снимать весовые характеристики (посредством весоизмерительной ячейки) при наземных испытаниях - экспериментальном уточнении параметров при физической отработке механизмов раскрытия антенных систем космического аппарата. Данные впоследствии используются для более качественной имитации невесомости при раскрытии антенных систем космического аппарата. Дается обоснование перспективности применения данной системы имитации невесомости, указываются её преимущества по сравнению с другими системами имитации невесомости.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):173-178
pages 173-178 views

Моделирование устройства защитного отключения сетей постоянного тока

Мизрах Е.А., Штабель Н.В., Копылов Е.А.

Аннотация

Проводится моделирование предложенной авторами схемы устройства защитного отключения сетей постоянного тока, отличающегося использованием датчика тока утечки на основе эффекта Холла, обладающего высокой точностью и позволяющего осуществить гальваническую развязку информационных цепей от силовых. Рассмотренная схема отличается использованием микроконтроллера, имеющего аналого-цифровой преобразователь, а также встроенную аналоговую часть в виде нескольких компараторов, что позволяет применять различные способы обработки сигналов. Рассматриваются варианты схемы с цифровой и аналоговой обработкой сигналов датчиков тока утечки и тока нагрузки. Моделирование произведено в пакете Simulink путем определения передаточных функций датчиков тока, а также основных звеньев цепи обработки сигналов. Для определения быстродействия рассмотренных схем обработки сигналов на вход системы подается сигнал, имитирующий скачок тока утечки или нагрузки, превышающий уставку срабатывания устройства. Выходным сигналом системы является сигнал отключения, подаваемый на размыкающий ключ. Измеряя время, прошедшее от момента пересечения током уставки до появления сигнала размыкания цепи, можно определить быстродействие схемы. Рассматривая задержки элементов системы, можно определить вклад каждого из них в общее быстродействие. Произведен анализ быстродействия каждой из схем и вклад каждого из компонентов в общее быстродействие устройства. Также производится анализ функциональных возможностей обработки сигнала каждой из схем, таких как фильтрация помех и корректировка нелинейности характеристик датчиков тока. Анализируются достоинства и недостатки рассмотренных схем, их пригодность для защиты людей и оборудования от поражения электрическим током в бытовых условиях и на производстве, в соответствии с общими требованиями, установленными в государственных стандартах для устройств защитного отключения малых и больших токов нагрузки. Рассмотренное устройство может применяться в цепях постоянного тока электропитания энергосистем космических аппаратов для исключения возникновения аварийных ситуаций. Приведены рекомендации по дальнейшему улучшению предложенной схемы с целью достижения более высокого быстродействия, что обеспечит универсальность применения предложенного устройства. Определены требования по быстродействию к размыкающему устройству и даны рекомендации по его реализации.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):179-184
pages 179-184 views

Динамика ротора двигателя-маховика в электромагнитном подвесе

Поляков М.В.

Аннотация

Приведены результаты расчета амплитуды колебаний динамически неуравновешенного ротора двигателя-маховика с кинетическим моментом 1 Н·м·с, подвешенного посредством активных магнитных подшипников. Определены силы, требуемые для удержания ротора в бесконтактном положении, и резонансные зоны в рабочем диапазоне его угловой скорости в зависимости от значений коэффициентов жесткости и демпфирования магнитного подвеса. Расчеты осуществлялись при различных диапазонах угловой скорости ротора. С помощью разработанной параметрической 3D-модели ротора для каждого диапазона определены его требуемые массогабаритные характеристики: осевой и экваториальный моменты инерции, а также его масса. Предельно допустимые значения эксцентриситета ротора, характеризующего статическую неуравновешенность, и угла между геометрической осью ротора и его главной центральной осью инерции, характеризующего моментную неуравновешенность, определялись исходя из величины массы ротора и требуемой остаточной неуравновешенности в каждой плоскости коррекции. Выявлено, что в процессе вращения ротора двигателя-маховика преобладают радиальные колебания его центра масс, вызванные наличием статической неуравновешенности. Амплитуда результирующих колебаний ротора составляет 17 мкм для диапазона частоты вращения ротора 0-9000 об/мин и 13 мкм для диапазона 0-18000 об/мин. Первая критическая скорость ротора соответствует резонансной частоте его радиальных колебаний. В диапазоне частоты вращения ротора 0-18000 об/мин присутствует дополнительная критическая скорость, обусловленная тем, что экваториальный момент инерции ротора превышает его осевой момент инерции. В закритических областях наблюдается явление самоцентрирования ротора. По результатам расчета динамики ротора в магнитном подвесе сформированы исходные данные для выбора угловой скорости ротора, воздушных зазоров в аварийных опорах, активных частях магнитных подшипников, коэффициентов жесткости и демпфирования магнитного подвеса.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):185-190
pages 185-190 views

Применение метода акустической эмиссии для дефектоскопии паяных соединений радиоэлектронной аппаратуры

Азин А.В., Марицкий Н.Н., Пономарев С.А., Пономарев С.В., Сунцов С.Б.

Аннотация

Современное высокоточное радиоэлектронное оборудование, которое входит в состав космической техники, дорогостоящее в изготовлении за счет импортной компонентной базы и малосерийности производства. Рассматриваются существующие методы контроля качества выпускаемой радиоэлектронной аппаратуры, работоспособность которой обеспечивает надежность и долговечность активного существования космических аппаратов. Показана эффективность применения метода акустической эмиссии, позволяющего отслеживать появление дефектов в паяных соединениях печатных плат радиоэлектронной аппаратуры в реальном времени. Актуальность работы состоит в необходимости дальнейшей разработки неразрушающего метода выявления дефектов и мест их локализации, а также классификации их по степени опасности для работоспособности модулей печатных плат радиоэлектронной аппаратуры. В ходе работы разработан способ уточнения определения местоположения дефекта с применением метода акустической эмиссии при плоскостной локации. Точность способа позволяет локализовать дефект с погрешностью 1 мм. На стандартном корпусе чипа с шагом 1 мм вероятность определения дефектного контакта составляет от 95 %. На основании проведенных экспериментов построена модель накопления повреждений паяных контактных соединений корпуса чипа печатной платы радиоэлектронной аппаратуры, которая адекватно отражает свойства исследуемого объекта. Полученная модель накопления повреждений отображает поведение данного объекта не менее чем 80 % от планируемого срока эксплуатации. По результатам проведенных экспериментальных работ получены диаграммы накопления акустических сигналов от развивающихся дефектов в процессе деформирования паяного соединения, определена точность метода, определены параметры модели накопления повреждений паяного соединения и моменты зарождения дефектов в процессе механического воздействия, что демонстрирует перспективность применения метода акустической эмиссии для дефектоскопии печатных плат радиоэлектронной аппаратуры. Обосновывается совместное использование рентгеновской томографии и метода акустико-эмиссионного контроля, что позволит на этапах предварительной отработки и производства печатных плат с высокой точностью прогнозировать срок их надежной эксплуатации.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):192-196
pages 192-196 views

Исследование процесса отверждения полимерных связующих на основе анализа их диэлектрических параметров при создании тонкостенных формостабильных конструкций, устойчивых к негативным факторам космического пространства

Власов А.Ю., Пасечник К.А., Мартынов В.А.

Аннотация

Рассмотрен вопрос создания тонкостенных формостабильных интегральных конструкций методом частичного отверждения. Актуальность работы обусловлена возрастающими требованиями, предъявляемыми к конструкциям аэрокосмического назначения: увеличением прочности конструкции и снижением ее веса. Используя метод частичного отверждения, возможно создание интегральных конструкций с пониженным весом за счет отсутствия механических креплений, а высокая прочность конструкции достигается формованием различных элементов конструкции за один технологический цикл. Рассмотрен вопрос формостабильности тонкостенных конструкций из полимерных композиционных материалов, эксплуатируемых в космическом пространстве, с точки зрения степени отверждения связующего. Степень отверждения связующего может быть выражена через желаемое свойство конечного изделия. Приведено краткое описание и сравнение современных методов определения степени отверждения связующего. Показано, что преимуществом метода диэлектрического анализа является возможность проводить мониторинг процесса отверждения в режиме реального времени. Кратко рассмотрена теория метода диэлектрического анализа для определения степени отверждения термореактивных, в частности эпоксидных, связующих, используемых в полимерных композиционных материалах. Разработана технологическая оснастка с принудительным теплоотводом для изготовления интегральных конструкций из полимерных композиционных материалов методом частичного отверждения. В качестве охлаждающего агента была использована вода. Проведена экспериментальная оценка работоспособности технологической оснастки для формования интегральных конструкций из полимерных композиционных материалов. Показана работоспособность технологической оснастки для формования интегральных конструкций методом частичного отверждения. Определено, что для метода частичного отверждения наиболее подходящим методом определения степени отверждения является диэлектрический анализ. Полученные результаты могут быть применимы при проектировании и изготовлении интегральных конструкций из полимерных композиционных материалов, формуемых за один технологический цикл с использованием метода частичного отверждения связующего.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):197-201
pages 197-201 views

Определение диапазонов изменения ключевых параметров, обеспечивающих стабильность технологического процесса производства изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов методом RTM

Власов А.Ю., Пасечник К.А., Мартынов В.А.

Аннотация

Рассмотрено определение и систематизация основных параметров технологического процесса производства прецизионных изделии сложной формы из полимерных композиционных материалов методом трансферного формования - Resin Transfer Molding. Метод трансферного формования в настоящее время является одним из основных методов, позволяющих изготавливать изделия из полимерных композиционных материалов, по качеству не уступающие изделиям, полученным по технологии автоклавного отверждения препрегов. Актуальность работы обусловлена необходимостью адекватного управления, в частности, возможностью построения адаптивного управления технологическим процессом изготовления изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов методом трансферного формования. Технологический процесс изготовления изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов рассмотрен как сложный физико-химический механизм взаимодействия компонент композиционного материала в условиях рассеяния свойств всех составляющих элементов технологической системы. Параметры, которые определяют процесс изготовления изделий, разделяются на входные, функциональные и выходные. Входные параметры технологического процесса производства изделий сложной формы на примере антенных рефлекторов разделены на определяющие, управляемые и возмущающие. Определена взаимосвязь входных параметров технологического процесса производства антенных рефлекторов методом трансферного формования и показано влияние входных параметров на качество конечного изделия. На примере коммерческих эпоксидных связующих определены виды ключевых технологических параметров связующего и показаны способы их регистрации с использованием оборудования для исследования реологических и термомеханических свойств. Полученная информация может быть использована при построении адаптивного управления процессом производства прецизионных изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов методом трансферного формования.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):202-208
pages 202-208 views

Конструирование и исследование наноструктурированных твердосплавных композитов с повышенным уровнем прочностных и эксплуатационных характеристик за счет модифицирования наночастицами и термомеханической обработки

Гордеев Ю.И., Абкарян А.К., Ясинский В.Б., Бинчуров А.С., Вадимов В.Н.

Аннотация

Предлагается метод предварительного формирования покрытий керамики на карбидных зернах в качестве стартового метода повышения качества твердосплавных наноструктурированных композитов. Показано также, что уровень прочностных и эксплуатационных свойств твердосплавных материалов увеличивается за счет комбинированного модифицирующего влияния наночастиц и дополнительной термомеханической обработки. Представлена модель прогнозирования плотности упаковки твердосплавных композитов, сформированных из частиц различных размеров. Изучение микроструктурных параметров сканирующей электронной микроскопией в сочетании с рентгенофазовым анализом и стандартными методами изучения прочности показывает высокую статистическую однородность распределения компонентов (зерен карбида вольфрама, титана, карбонитрида, прослоек металла-связки с равномерно распределёнными по его объему включениями наночастиц) и, как результат, увеличение прочности связующего и композита в целом.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):209-218
pages 209-218 views

Автоматизированное оборудование и технология для пайки волноводных трактов космических аппаратов

Злобин С.К., Михнев М.М., Лаптенок В.Д., Серегин Ю.Н., Бочаров А.Н., Тынченко В.С., Дубец Ю.П., Долгополов Б.Б.

Аннотация

Представляется автоматизированная технология и специализированное оборудование для индукционной пайки волноводных трактов из алюминиевых сплавов. Оборудование представляет собой индукционный генератор с набором индукторов для различных типоразмеров волноводов, управляемый от промышленного компьютера по информации от пирометров, контролирующих температуру вблизи зоны пайки на каждой из соединяемых деталей. В результате исследований распределения температурных полей в зоне пайки разработаны и оптимизированы конструкции индукторов, позволяющие приближать зону максимального нагрева к зоне пайки. Определены требования к точности позиционирования волновода в индукторе, обеспечивающие равномерность нагрева деталей и выравнивание их температур. Разработано программное обеспечение автоматизированной системы, позволяющее осуществлять автоматизированную тарировку пирометров, программное управление нагревом деталей и стабилизацию температуры в узком диапазоне выше температуры плавления припоя, но ниже температуры плавления волновода, что позволило автоматизировать процесс пайки, повысить качество волноводов и исключить прожоги. Программный продукт разработан на языке C++ в системе программирования Borland C++ Builder 6.0 с применением объектно ориентированного подхода. Работа с аппаратным обеспечением реализована посредством COM-портов с использованием WinApi, работа с платой PCI1710 - посредством сторонней библиотеки bdaqctrl.h, распространяемой бесплатно. Система имеет интуитивно понятный человеко-машинный интерфейс в стиле стандартных Windows-приложений, что позволяет работать с ней неподготовленному пользователю. Видеонаблюдение позволяет осуществлять дистанционное управление процессом и исключить электромагнитное воздействие на оператора. Разработан банк технологических режимов пайки волноводов, имеется возможность регистрации и документирования параметров процесса.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):219-229
pages 219-229 views

Расчет вероятности генерации поверхностных возбуждений электронами, отраженными от поверхности Si

Игуменов А.Ю., Паршин А.С., Михлин Ю.Л., Пчеляков О.П., Никифоров А.И., Тимофеев В.А.

Аннотация

Кремний - основной материал наноэлектроники и солнечной энергетики. На основе кремния в настоящее время создается множество структур, обладающих уникальными свойствами и позволяющих решать прикладные задачи. Одной из областей применения кремния является создание на его основе фотоэлектрических преобразователей для космической и авиационной техники. В перспективе фотоэлектрические приборы на основе кремния могут быть изготовлены из материалов, содержащихся в лунном грунте, и кремний послужит основой для создания космических солнечных электростанций. Контроль элементного состава и физических свойств материалов, используемых в космическом материаловедении, играет важную роль, соответственно, необходимо совершенствовать методы исследования материалов. Методы исследования развиваются как в технологическом направлении, так и в направлении обработки и интерпретации экспериментальных результатов. Одним из распространенных методов исследования поверхности является электронная спектроскопия. При входе и выходе из поверхности электроны генерируют поверхностные возбуждения, которые несут количественную информацию о различных процессах взаимодействия электронов с веществом. Интенсивности Оже- и фотоэлектронных пиков зависят от вероятности неупругого рассеяния как внутри твердого тела, так и в приповерхностном слое. Вероятность генерации электроном поверхностных возбуждений при единичном акте взаимодействия с поверхностью называется поверхностным параметром, является наиболее удобной величиной для описания влияния поверхностных возбуждений на интенсивность Оже-электронов и играет важную роль при количественном анализе в Оже-электронной спектроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, спектроскопии характеристических потерь энергии электронов. В данной работе спектры потерь энергии отраженных электронов получены для серии образцов Si, изготовленных при различных технологических условиях и имеющих разную кристаллографическую ориентацию. Из этих экспериментальных спектров вычислены зависимости произведения средней длины неупругого пробега и дифференциального сечения неупругого рассеяния электронов от потерь энергии электронов. Предложен новый метод определения параметра поверхностных возбуждений в спектроскопии сечения неупругого рассеяния электронов, основанный на разложении этих спектров на пики потерь, описываемые трехпараметрическими универсальными функциями сечения неупругого рассеяния электронов Тоугаарда.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):230-235
pages 230-235 views

Характеристика радиоотражающих покрытий на образцах из полимерных композиционных материалов, изготовленных по технологии трансферного формования

Михеев А.Е., Чернятина А.А., Евкин И.В., Власов А.Ю., Мартынов В.А.

Аннотация

Описана технология изготовления образцов композиционных материалов для последующего нанесения радиоотражающих покрытий. Образцы изготавливались методом трансферного формования с использованием специально разработанной технологической оснастки. Образцы изготавливались с двумя типами связующих: холодного и горячего отверждения. Радиоотражающее покрытие было выполнено в виде многослойной композиции на основе алюминия с адгезионным подслоем из нихрома и защитным слоем из оксида кремния. Покрытие наносили методом магнетронного напыления в вакууме. На полученных покрытиях были измерены коэффициенты радиоотражения. Выявлено, что при частоте 24 ГГц коэффициенты радиоотражения образцов всех типов соответствуют предъявляемым требованиям и составляют около 0,98. Однако при увеличении частоты излучения коэффициенты составляют около 0,95, что является недостаточным для применения в рефлекторах антенн КА. Для выявления причин ухудшения характеристик покрытий были проведены измерения параметров газовыделения исходных образцов углепластиков и шероховатости поверхности образцов с радиоотражающим покрытием. Параметры газовыделения соответствуют требованиям, которые предъявляются к покрытиям данного класса. Шероховатость радиоотражающего покрытия на углепластике составляет Ra = 363,8 нм при допустимой шероховатости для 33 гГц - 600 мкм. Также были измерены терморадиационные характеристики полученных покрытий. Измерения показали, что коэффициент поглощения солнечной радиации Аs несколько завышен по сравнению с требованиями к данному классу покрытий, а коэффициент излучения Еп соответствует этим требованиям. Выявлено, что для обеспечения заданных параметров покрытия необходимо проведение операций по предварительной подготовке углепластика: очистка поверхности от следов антиадгезива, увеличение продолжительности обезгаживания углепластика перед напылением, снижение интенсивности в процессе напыления.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):236-242
pages 236-242 views

Вибрация и прецизионность обработки деталей

Раменская Е.В., Филиппов Ю.А., Латюк Д.В.

Аннотация

Изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований вибрационных процессов операции растачивания заготовок из конструкционных легированных сталей. С целью активизации внедрения элементов высокой технологии в производство изделий общего машиностроения и изделий ракетно-космической техники предложена новая конструкция расточной оправки. Конструкция сборной расточной оправки снижает амплитуду вибрации вследствие проявления в ней повышенной жесткости и усиленного демпфирования поперечных и угловых колебаний. Это достигается смещением центра масс оправки к лезвию сменной твердосплавной пластинки и заполнением «утяжеленной» части оправки порошковым материалом повышенной плотности. Наличие в конструкции прокладок из мягкой и твердой резины, обеспечивая регулярную вязкость, способствует частичному ограничению плотности потока коллективизированных валентных электронов термоЭДС в процессе резания от технологической машины через режущий инструмент на заготовку или в другой ситуации в обратном направлении и стимулирует снижение сопротивления резанию. Межатомные взаимодействия в материале заготовки в процессе точения, оцениваемые величиной химической металлической связи, не превышают 90 кДж/моль. Экспериментальные исследования амплитуд вибрации и работоспособности новой расточной оправки в условиях прецизионного растачивания трубы из стали марки 30ХГСА показали снижение амплитуды виброускорения в 3 раза по сравнению с типовой конструкцией расточной оправки и улучшение шероховатости в 1,85 раза. Отдельные результаты работы используются на базовом предприятии в производстве деталей нефтеаппаратуры.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):243-248
pages 243-248 views

Анализ роста расслоений в композитных конструкциях

Чернякин С.А., Скворцов Ю.В.

Аннотация

Проводится численное исследование разрушения образцов из композиционного материала с расслоением в квазистатической и усталостной постановках. Цель работы заключается в изучении закономерностей развития расслоений в многослойных композиционных материалах при статической и циклической нагрузке. Для моделирования роста расслоения в реальной конструкции ввиду сложности геометрии и условий нагружения наиболее подходящим инструментом является метод конечных элементов. При этом для исследования рассматриваемой задачи удобно использовать модель когезионной зоны. Основываясь на контактном взаимодействии слоёв-оболочек, предлагается подход к моделированию конструкций из композиционных материалов с расслоением. Верификация данного подхода проводится на образцах-балках DCB (Double Cantilever Beam) и ENF (End Notched Flexure), конфигурации которых описаны в стандартах ASTM. Сравнивая полученные результаты после численного моделирования задачи о квазистатическом разрушении образца из композиционного материала с расслоением с данными зарубежных авторов, отмечается хорошее согласование. Поскольку МКЭ-пакет ANSYS® позволяет моделировать лишь квазистатический рост расслоений, авторами был разработан алгоритм усталостного накопления повреждений на фронте расслоения, использующий стандартные возможности программы. Алгоритм основан на внесении повреждений в контактные элементы с помощью приложения дополнительных перемещений к узлам элементов в области предполагаемого развития расслоения. Проверка работоспособности предложенного алгоритма рассматривается на примере усталостного разрушения DCB-образца. Нагружение здесь осуществляется двумя противоположно направленными силами, приложенными к верхнему и нижнему слоям балки. Данные слои изготовлены из однонаправленного материала, армированного волокнами, которые ориентированы вдоль оси балки. Начальная длина расслоения равна расстоянию от точки приложения нагрузки до фронта дефекта. Полученные результаты хорошо согласуются с данными других авторов. На основании полученных данных сделан вывод о работоспособности и достаточной точности предложенного подхода к моделированию задачи о квазистатическом и усталостном разрушении образцов из композиционных материалов с расслоением.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):249-255
pages 249-255 views

Бизнес-процессы управления рыночным поведением предприятий аэрокосмической отрасли

Антамошкина О.И., Авласко З.А.

Аннотация

Исследуются проблемы управления рыночным поведением российских предприятий аэрокосмической отрасли при внедрении процессного подхода. Подчеркивается важность управления рыночным поведением предприятия с точки зрения эффективности системы создания и предоставления ценности. Предлагается за отправную точку при формировании бизнес-процессов принять, с одной стороны, обеспечение роста стоимости компании через непрерывное улучшение ее деятельности, а с другой стороны, повышение удовлетворенности потребителей, что позволяет определить спектр показателей, от которых необходимо формировать всю пирамиду процессов. Описываются основные этапы внедрения процессного подхода в управлении рыночным поведением предприятия - производителя космической техники. Результаты исследования имеют важное значение для предприятий аэрокосмической отрасли, поскольку использование процессного подхода и реинжиниринга является доступным и наиболее эффективным способом управления рыночным поведением предприятий.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):258-263
pages 258-263 views

Оценка эффективности труда специалистов конструкторского бюро инновационных предприятий ракетно-космической отрасли

Болдина Т.В., Русаков С.В.

Аннотация

Рассматривается проблема оценки эффективности труда специалистов конструкторского бюро (КБ) предприятий ракетно-космической отрасли (РКО) в рамках повышения результативности их труда и повышения качества управления проектом. На основе системного подхода с учетом особенностей труда специалистов КБ и инновационного характера производства на предприятиях РКО сформулированы основные задачи, критерии оценки, а также ключевые показатели. Изучены возможности повышения роли человеческого фактора как основного стратегического ресурса предприятия РКО. Предложена методика оценки эффективности труда, основанная на учете фактических трудозатрат при выполнении отдельных конструкторских работ, увязывающая конечные цели предприятия с результатами деятельности работников. Предлагаемый алгоритм методики оценки эффективности труда предполагает четыре этапа расчета показателей, в том числе интегрального. Разработано программное обеспечение и порядок расчета ключевых показателей эффективности для отдельного исполнителя, способствующие повышению мотивации инженера КБ и самоорганизации коллектива исполнителей проекта. Формируемая база данных, основанная на учете ежедневных трудозатрат, является основанием для эффективного менеджмента в направлении соблюдения сроков и эффективного исполнения проектов. Предлагаемая оперативная оценка результативности работы отдельного исполнителя позволяет ежедневно в течение рабочего времени отслеживать данный показатель, предоставляет возможность своевременно принять меры по улучшению ситуации за счет расширения уровня компетенций с привлечением более подготовленного исполнителя или за счет увеличения срока разработки отдельной сложной задачи без ущерба для общих сроков исполнения проекта. В настоящее время перспективная методика оценки эффективности труда специалистов КБ инновационных предприятий РКО проходит апробацию во всех тематических подразделениях ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева».
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):264-268
pages 264-268 views

Концепция построения инновационной инфраструктуры в регионе

Ерыгин Ю.В., Борисова Е.В.

Аннотация

Раскрыто понятие инновационной инфраструктуры, показана ее взаимосвязь с такими экономическими категориями, как инновационная среда, инновационный потенциал, национальная инновационная система. Предложена классификация элементов инновационной инфраструктуры, рассмотрены ее функции. Сформулированы принципы построения инновационной инфраструктуры: системности, многоуровневости построения ее элементов, взаимообусловленности, взаимозависимости и единства элементов, гибкости, сопряженности с этапами инновационного процесса предприятий оборонно-промышленного комплекса, функциональности, эффективности.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):269-275
pages 269-275 views

Проблематика систем управления на предприятиях аэрокосмической отрасли

Негляд Е.В., Картамышев А.С.

Аннотация

Рассматриваются основные инструменты управления различными направлениями деятельности на промышленных предприятиях. Раскрываются основные проблемы в системах управления и анализируются причины их возникновения. Акцентируется внимание на различных подходах в планировании для производственного учета и бюджетирования. Выявляются нарушения принципов бюджетирования и делаются выводы о применимости системы бюджетирования как отдельного процесса. Анализируются действия исполнителей производственных планов и делается вывод о необходимости использования проектного управления. Рассматриваются возможности создания информационных систем с учетом особенностей предприятий аэрокосмической отрасли и описываются условия для успешного внедрения разрабатываемой системы. Раскрывается необходимая инфраструктура системы управления, состоящая из аналитического, учетного, организационного и программно-технического блоков. Предложенный в статье процессный подход для создания системы управления проектами с функциями распределения ресурсов решает приоритетную задачу менеджмента рассматриваемых предприятий и позволяет рассматривать процесс управления как упорядоченную цепочку задач, детализирующую цели предприятия к действиям конкретного сотрудника. Использование при автоматизации систем управления единого информационного поля дает возможность создания инструмента планирования и контроля работ, способствующего повышению эффективности и прозрачности в управлении предприятием. Сегодня, при прочих равных условиях, побеждает более совершенная организация бизнеса, ориентированная на использование процессного подхода, снижение затрат на производство продукции и отказ от неэффективных бизнес-процессов. Грамотная автоматизация разработанных процессов позволяет построить инструмент точного планирования и контроля работ, отличающийся от аналогов глубокой детализацией и возможностью влиять на конечный результат на всех уровнях управления с помощью вовлечения исполнителей в процесс планирования. Использование модернизированных систем управления на предприятиях будет способствовать развитию отрасли в целом, стратегической целью которой является обеспечение мирового уровня российской космонавтики и закрепление лидирующей роли России в области космической деятельности.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):276-281
pages 276-281 views

Совершенствование оценки качества подготовки инженерных кадров для предприятий оборонно-промышленного комплекса

Окунева Т.Г.

Аннотация

Важнейшей государственной задачей в настоящее время является инновационное развитие предприятий российского оборонно-промышленного комплекса, в том числе техническое перевооружение производства и вклад средств в развитие инновационных технологий. Для этого необходимы новые подходы как в системе управления предприятием оборонно-промышленного комплекса, так и в системе подготовки и переподготовки инженерных кадров для этих предприятий. В то же самое время приоритетной задачей политики государства в образовательной сфере является обеспечение высокого качества образования. Для обеспечения поставленных государством задач необходимо совершенствовать оценку качества профессионального образования. Целью статьи является разработка методов по совершенствованию оценки качества образования, методов системного управления качеством в области управления высшим учебным заведением, рекомендаций для включения на федеральном уровне ряда критериальных показателей в систему оценки качества подготовки кадров высшими учебными заведениями. Разработанную методику смогут использовать высшие учебные заведения для самоанализа, самооценки и создания собственной системы управления качеством. Рассматривается новый подход в системе постоянного публичного мониторинга функционирования и развития государственной системы профессионального образования, предлагается совершенствование оценки качества образования РФ с вовлечением всех заинтересованных сторон в процессы управления качеством.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):282-287
pages 282-287 views

Исследование мотивов инновационной деятельности работников как основа человеческого капитала предприятий оборонно-промышленного комплекса

Подвербных О.Е., Санданова Б.Д.

Аннотация

Приоритетность оборонно-промышленного комплекса (ОПК) в экономике Российской Федерации определяется не столько масштабностью военного производства, сколько ролью ОПК в технической и технологической модернизации экономики. Организация высокотехнологичного, конкурентоспособного производства возможна только при условии обеспечения ОПК квалифицированными работниками, обладающими высоким интеллектуальным и творческим потенциалом. При этом повышаются требования к управленческим механизмам, связанные с формированием и развитием человеческого капитала. Приведены результаты исследования одной из подсистем управления человеческим капиталом - системы мотивации и стимулирования инновационной деятельности работников. Исследование проводилось на крупном предприятии оборонно-промышленного комплекса - открытом акционерном обществе «Красноярский машиностроительный завод», путем анонимного анкетирования работников. В число респондентов вошли руководители, специалисты и рабочие. Целью исследования являлось изучение мотивов работников инновационной деятельности и организационно-управленческих факторов стимулирования. Результаты исследования показали, что материальные факторы и мотивы в значительной степени влияют на инновационную деятельность работников. Также по результатам анкетирования было выявлено, что необходимы дополнительные меры по созданию благоприятных условий для осуществления инновационной деятельности работников, главным образом путем устранения препятствий, связанных с финансированием и организацией инновационной деятельности. Полученные результаты позволят руководству предприятия скорректировать применяемые инструменты и методы системы мотивации и стимулирования работников для повышения ее эффективности, которые в дальнейшем приведут к развитию инновационной деятельности предприятия. Сформулированные принципы позволят сформировать систему мотивации и стимулирования инновационной деятельности, ориентируясь на развитие человеческого капитала предприятий ОПК.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):288-293
pages 288-293 views

Управление аутсорсинговым процессом в ОАО «НПЦ «Полюс»

Сенникова Н.В., Будкеева С.А., Лебедева Л.О., Быкова Н.Ю.

Аннотация

Аутсорсинг (передача сторонним организациям функции выполнения производственного процесса) - эффективный способ сокращения издержек организации, повышения качества производимой продукции, а также перераспределения ресурсов. ОАО «НПЦ «Полюс» обеспечивает со своей стороны управление таким процессом, при этом существует вероятность возникновения проблем, связанных с отсутствием контроля выполнения переданного на аутсорсинг процесса или его части, утечкой информации в части уникальности разработок, недобросовестным исполнением своих обязанностей, зависимостью всего производства от работы организации-соисполнителя и т. д. Для решения этих проблем, обеспечения наилучшего соответствия требованиям изменяющейся внешней среды, оптимального перераспределения ресурсов в ОАО «НПЦ «Полюс» разработан и внедрен стандарт, регламентирующий порядок управления взаимоотношениями с организациями-соисполнителями, и методы контроля их деятельности при выполнении договорных обязательств. Аутсорсинг не является ни целью, ни средством управления, поэтому правильное его использование при правильном управлении способно сыграть определяющую роль в фундаментальном преобразовании организации, охватывающем людей, процессы, культуру производства и всю структуру затрат. Для решения всех вопросов, возникающих во взаимоотношениях с организациями-соисполнителями при выполнении договорных обязательств, в ОАО «НПЦ «Полюс» создана рабочая группа по управлению аутсорсинговым процессом, которая проводит проверки функционирования их системы менеджмента качества, экспертизу документации, оценку технических и организационных возможностей, проверки в точках обязательного контроля и авторский надзор за изготовлением изделий, анализ качества изготовления, участвует в исследовании и анализе причин несоответствий, планирует необходимые мероприятия. Данные, полученные с помощью таких методов контроля, используются при анализе системы менеджмента качества, на основании чего делается вывод о ее пригодности, адекватности и результативности, в том числе о достаточности управления аутсорсинговым процессом и его экономической эффективности. Правильно спланированный и разработанный аутсорсинговый процесс, эффективное управление таким процессом позволяют организации оптимизировать свою деятельность и получить максимальную выгоду, передавая непрофильные функции другим специализированным организациям и сосредоточивая усилия на основных направлениях.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):294-301
pages 294-301 views

Сведения об авторах

- -.
Сибирский аэрокосмический журнал. 2014;15(4):302-311
pages 302-311 views

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах