Том 14, № 3 (2014)

Рассматриваются математические модели технического обслуживания (ТО) воздушных судов (ВС): первая модель простоя ВС на ТО, которая является функцией от количества выполненных периодических ТО, вторая – оптимальной периодичности ТО для поддержания лётной годности в условиях обеспечения заданного уровня надёжности ВС, третья - как оптимизационная модель затрат на ТО ВС и обеспечения максимальной прибыли в условиях рыночной экономики. С использованием теории дифференциальных уравнений, а также теории надёжности и теории восстановления найдены формулы расчёта оптимального планового времени простоя ВС на периодическом ТО для поддержания лётной годности ВС; оптимальной периодичности ТО, оптимального количества периодических обслуживаний ВС в целях обеспечения оптимальной производственной работы и получения максимальной прибыли от лётной эксплуатации. Предложенные модели технической эксплуатации исследованы на предмет определения приемлемой периодичности ТО с учётом рентабельности эксплуатации ВС и рассмотрены на возможность применения для оптимизации ТО стареющего парка ВС гражданской авиации. Произведённые расчёты доказывают необходимость уменьшения периодичности ТО для оптимизации обслуживания и эффективного использования стареющего парка ВС.

В статье представлен опыт ОАО «НПО «Сатурн» по созданию двухтопливной камеры сгорания двигателя Е70/8РД. Представлены данные модернизации камеры сгорания по технологии RQQL («богатое» горение – резкое разбавление – «бедное» горение), которая позволила значительно снизить выбросы NO_x при работе на природном газе и обеспечить требования технического задания на двигатель. Также рассматривается проблема обеспечения теплового состояния стенок жаровой трубы.

Рассматривается продольный упругопластический удар по двухслойному составному стержню с закреплённым противоположным концом. Составной стержень сформирован из мягкого (алюминий) и жёсткого (сталь) слоёв при различном их расположении. На контактной границе стержней выполняется условие неразрывности вектора скорости частиц и напряжения. Для описания волновых процессов используется сеточно-характеристический метод, позволяющий корректно строить вычислительные алгоритмы на границах области интегрирования и контактных границах. Изучалось взаимодействие отражённых, преломлённых волн напряжений на границе раздела составных стержней. Явления на границе раздела составных стержней усложнялись их взаимодействием с динамикой изменения, как приложенной внешней нагрузки, так и отражёнными от граничных поверхностей волнами напряжений. В результате численных исследований показаны возможность разрушений на контактной границе для составного стержня алюминий-сталь, а также быстрое затухание нелинейных эффектов в случае сталь-алюминий. Располагая стержни с определёнными механическими характеристиками в определённом расчётами порядке, оказалось возможным управлять уровнем динамической нагруженности каждого отдельного элемента составного стержня, а следовательно, и работоспособностью всего составного стержня.

Представлены результаты работы по нанесению из паровой фазы металлоорганического соединения алюминиевого покрытия на высокопрочную стальную подложку с применением каталитической добавки. Процесс проводился в герметичной камере с последующим улавливанием продуктов распада в азотной ловушке. Для снижения температуры осаждения плёнки алюминия из ТИБА методом MOCVD были выбраны 3 каталитические добавки: титан сек-бутоксид, тетрахлорид титана и три-n-пропиламин. Все эти вещества обладают заметной летучестью и термически устойчивы относительно температуры разложения ТИБА. В результате исследований был выбран титан сек-бутоксиду, который снижает температуру разложения на 50 °С  и наиболее близок к ТИБА по летучести и температуре разложения. Скорость осаждения пиролитического алюминиевого покрытия с каталитической добавкой увеличилась в 1,5 раза. Приводятся результаты применения каталитической добавки титан сек-бутоксид. Исследования показали, что процесс алюминирования высокопрочной стали возможен при использовании каталитической добавки титан сек-бутоксида. Процесс получения качественного алюминиевого покрытия из ТИБА не влияет на замедленное хрупкое разрушение (ЗХР) и статическое растяжение. Коррозионные испытания показали, что образцы с пиролитическим алюминиевым покрытием по защитным свойствам превышают цинковые покрытия. Потенциостатические исследования установили, что пиролитические алюминиевые покрытия по отношению к стали  являются анодными. Прочность сцепления покрытий с основой соответствует требованиям ГОСТ, отслаивания и вздутия покрытий отсутствуют. Металлографическим анализом установлен размер кристаллитов («зёрен») пиролитических покрытий. Методом растровой электронной микроскопии проведено исследование поверхности покрытия.

Исследованы причины возникновения дефектов в виде чёрных точек на поверхности крупногабаритных деталей из алюминиевых сплавов Д16чТ, 1973Т2, В95пчТ2, В95пчТ3, выявляемых после анодного оксидирования. Была сформулирована и проверена гипотеза об образовании таких дефектов при растворении интерметаллидов, выходящих на поверхность детали, в процессе её травления во время операции анодного оксидирования. Для этой цели была разработана методика, заключающаяся в том, что на полированном образце находили интерметаллид и с помощью микротвёрдомера обкалывали зону с этим интерметаллидом для облегчения его последующего обнаружения по окончании травления образца. После различной длительности травления образцов в щелочной ванне линии анодного оксидирования путем микроскопических исследований отыскивали помеченную ранее с помощью микротвёрдомера зону, содержащую интерметаллид, и фотографировали её. Длительность травления составляла 120 секунд и набиралась за 8 циклов. Металлографическими исследованиями образцов установлено, что в процессе травления алюминиевого сплава происходит растворение (вытравливание) частиц интерметаллидов, выходящих на поверхность детали. Последующее анодное оксидирование приводит к визуализации образовавшихся дефектов, которые и имеют вид чёрных точек.

Статья посвящена рассмотрению способов математического описания процессов в междроссельных камерах и ёмкостях с рабочей средой, которое используется при моделировании работы гидро- и пневмосистем. Рассмотрен общий подход к разработке математических моделей гидро- и пневмосистем, а также приведены этапы составления моделей. Представлена обобщённая математическая модель теплоизолированной полости переменного объёма. Приведён вывод общепринятых математических моделей указанной полости на основе обобщённой модели. Проанализированы допущения, принимаемые при существующих способах описания процессов в камерах и ёмкостях гидро- и пневмосистем. Показаны недостатки существующих способов описания. Предложен подход к формированию математического описания, имеющего универсальный характер и более полно отражающего исследуемые процессы. Предлагаемый способ описания базируется на законах сохранения термодинамики тела переменной массы. Специальная запись термического и калорического уравнений в модели состояния делают её универсальной, не зависящей от вида рабочей среды. При составлении цифровых моделей полостей могут использоваться как различные уравнения состояния рабочих сред, так и табличные справочные данные. В качестве примера представлены расчётные схемы и математические модели теплоизолированных полостей переменного и постоянного объёмов. Представлена цифровая модель и приведены результаты моделирования работы гидро- и пневмопривода, проведённого с использованием предлагаемого способа. Цифровая модель реализована в отечественном программном комплексе «Моделирование в технических устройствах».

Основное направление усилий в преодолении дифракционного предела в последнее время сосредоточено на использовании затухающих волн. Однако при реализации возникает существенный недостаток: сверхразрешение достигается лишь в непосредственной близости от устройства, а именно на расстоянии менее длины волны. Следовательно, использовать имеющиеся результаты, в частности, в  уплотнении информации на оптических носителях, невозможно. Целью настоящей работы является расчёт оптических элементов для субволновой фокусировки монохроматической волны на расстоянии нескольких десятков длин волн. В статье нашла отражение проблема преодоление предела дифракции, выраженного в соответствии с теорией Эбби и критерием Рэлея, которая является темой множества фундаментальных и прикладных исследований в современной оптике. Большое место в работе занимает рассмотрение субволновой локализации излучения, основанной на эффекте интерференции, которая позволяет уменьшать размеры светового пятна за счёт перераспределения энергии в периферийную область. Расчёты выполнены с использованием итерационного алгоритма, который основан на методе разложения по плоским волнам и минимизации функционала методом главных направлений Брента. В работе задача рассмотрена в  цилиндрическом и радиальном случаях. Особое внимание уделяется исследованию по поиску решения, более удобного для практической реализации. Демонстрируется актуальность работы и перспективность разработки решения данного вопроса для хранения данных, бесконтактного зондирования изображений и нанолитографии.

Работа посвящена моделированию распространения ультракороткого импульса в волноводах двух типов. Первый тип (I тип) представляет собой обычный волновод из кварцевого стекла цилиндрической формы (без оболочки). Второй тип (II тип) представляет собой упорядоченные друг за другом микросферы, изготовленные также из кварцевого стекла. Для учёта зависимости диэлектрической проницаемости от частоты излучения применялась трёхпараметрическая модель Селлмейера. Были рассчитаны коэффициенты временного уширения и усиления импульса, а также коэффициент сужения спектра импульса. Численное моделирование FDTD-методом, учитывающим частотную зависимость диэлектрической проницаемости и реализованным в программном пакете FullWAVE, показало, что при распространении ультракороткого линейно-поляризованного Гауссова импульса длительностью 3,55 фс и центральной длиной волны 532 нм в волноводе, состоящем из упорядоченных друг за другом кварцевых микросфер радиусом 1 мкм, не наблюдается временного уширения импульса по полуспаду интенсивности на расстоянии 8 мкм, в то время как в случае распространения такого импульса в обычном цилиндрическом волноводе из кварца наблюдается временное уширение импульса в два раза.

Основной задачей языков описания онтологий является описание семантики данных предметной области. В настоящее время наиболее распространённой формой представления семантически связанных данных является онтология, состоящая из набора концептов предметной области и связей между ними. В настоящей статье рассмотрены проблемы существующих инструментариев для создания хранилищ семантически связанных технических данных и предлагаемые пути их решения с помощью онтологий. Описан современный подход к классификации средств и подходов онтологического инжиниринга. Выделены сильные и слабые стороны описанных подходов. Приведён краткий обзор языков описания онтологий и примеры их применения в аэрокосмической отрасли. Рассмотрены проблемы применения формализованных языков при описании технических предметных областей. Выделены XML и HTML как наиболее широко распространенные языки описания предметных областей в современных информационных системах. Подробно описан OWL как наиболее перспективный язык описания онтологий, рекомендованный консорциумом W3C. Описаны разновидности языка OWL и их применимость к решению различных задач описания технических предметных областей с учётом ограничений описательной способности и сложности синтаксиса каждой версии. Приведены примеры использования языка OWL в технических предметных областях.

Рассматриваются семантические корни понятий «инновация», «инновационный процесс», «инновационный продукт», аргументируется вывод о необходимости поиска критериев  разграничения инноваций от псевдоинноваций. Предлагается авторская версия определения понятий с позиций выводов теории предмета труда. Понятие «инновация» может применяться в случаях, когда потребительно-стоимостные и стоимостные технологические цепочки проектируются с учётом технико-технологических, экономических, социальных, экологических составляющих как на уровне тактических целей (получение продукта с параметром, востребованным обществом), так и на уровне стратегических целей (получение продукта, производство которого наносит минимальный ущерб биосфере). Понятие «инновационный процесс» может применяться по отношению к жизненным циклам, начиная от продукта природы (объект научного исследования), через промежуточные стадии, в рамках которых утилизируются побочные технологические отходы, до продукта природы, когда к биогеохимическим циклам Земли подключаются вышедшие из употребления конечные продукты производства и быта. Понятие «инновационный продукт» может быть использовано для обозначения тех конечных продуктов материального производства, которые нашли практическое применение в получении технико-технологического, экономического, экологического, социального эффектов и проведения мероприятий по утилизации побочных продуктов  по ходу жизненного цикла и на завершающем этапе через подключение балластного субстрата к биогеохимическим циклам Земли.