Том 22, № 2 (2023)

Разработаны проектные модели и алгоритмы для оценки пространственного направления переориентации космического аппарата оптико-электронного наблюдения поверхности Земли при объектовой съёмке с учётом относительного движения объектов наблюдения в поле обзора космического аппарата. Моделирование упрощается благодаря выбору таких систем координат, в которых космический аппарат неподвижен, а объекты наблюдения перемещаются относительно него. Отыскивается направление разворота космического аппарата с заданной угловой скоростью в точку предстоящего пересечения оптической оси аппаратуры наблюдения на поверхности Земли с движущимся в выбранной системе координат объектом наблюдения. Модели и алгоритмы разработаны с целью расширения возможностей существующего в Самарском университете программного комплекса для оценки целевых показателей и проектных характеристик космических аппаратов наблюдения. На основе разработанных моделей перенацеливания разработаны алгоритмы для выбора последовательности съёмки объектов наблюдения по критерию максимума их количества на витке полёта космического аппарата и подсчёта отснятых объектов для оценки производительности объектовой съёмки. Приведён пример реализации одного из графических окон программного обеспечения с разработанными моделями и алгоритмами, в котором визуализируется процесс перенацеливания космического аппарата, что является одним из способов проверки  адекватности разработанных моделей и алгоритмов.

Рассмотрена методика определения моментов трения узлов качания наиболее массовых отечественных рулевых агрегатов ЖРД. Это является актуальной темой, требующей исследований для улучшения эффективности и надёжности узлов качания. Показана причина возникновения дополнительного осевого усилия в радиальных подшипниках шарнирных узлов, приводящего к завышению фактических значений моментов относительно теоретических значений. Приведён порядок расчёта максимального осевого усилия и сопутствующего ему прироста момента, который был подтверждён анализом результатов стендового испытания экспериментального рулевого агрегата ЖРД. Выполнена оценка диапазона осевых усилий в отсутствии блокировки осевого перемещения подшипника с одновременным анализом пригодности существующих методик расчёта прироста момента трения при полученных соотношениях осевой и радиальной нагрузок. Определено направление дальнейшего исследования низкооборотных радиальных подшипников, направленного на повышение достоверности расчётов и разработку мероприятий по снижению момента трения в серийных узлах качания.

Целью данной работы явилась разработка эффективных методов расчёта скорости износа дорожек качения и роликов роликовых подшипников при динамических нагрузках. На основании закона Арчарда построены методы прямого пошагового расчёта скорости износа и метода расчёта этой скорости по усреднённым параметрам для условий переменных контактных нагрузок и скоростей скольжения. В соответствии с первым методом изменение нормальной силы, скорости скольжения и толщины масляной плёнки в контакте определяется в динамическом расчёте подшипника, а для расчёта поля контактного давления применяется метод конечных элементов. Многомассовая модель динамики подшипника включает в себя модель контактного трения, позволяющую адекватно воспроизводить условия гидродинамического контакта твёрдых тел. С помощью этих двух методов выполнены расчёты износа дорожки качения внутреннего кольца и роликов двухрядного конического роликоподшипника. Сопоставление результатов подтверждает приемлемую точность расчёта по усреднённым параметрам.

Представлена методика подбора деталей и сборочных единиц (далее кратко – деталей) в комплекты для сборки партии электрогидравлических сервоприводов, исходя из измеренных (индивидуальных) механических и гидравлических характеристик деталей. Описан подготовительный этап: построение математической модели изделия, определение параметров деталей и регулировок, которые оказывают наибольшее влияние на параметры готовых изделий, формирование системы оценки качества изделий в партии, математическая формулировка задачи подбора деталей. Задача подбора деталей сформулирована как задача о назначениях в максиминной постановке. Представлен детерминированный алгоритм решения задачи, построенный на основе метода ветвей и границ и учитывающий то, что в процессе сборки приводов выполняются регулировки. Существенное сокращение количества шагов (итераций) при поиске оптимального распределения деталей по сборочным комплектам достигается за счёт выбранной математической формулировки задачи, а также за счёт выбранной стратегии подбора деталей в очередной сборочный комплект. Предложено в сборочные комплекты в первую очередь вовлекать «наиболее проблемные» детали, параметры которых не позволяют получить комплект, прогнозируемый показатель качества которого будет выше определённой величины. При этом негативное влияние этих деталей на параметры изделия компенсируется за счёт сочетания их в одном сборочном комплекте с прочими деталями. Показаны результаты математического моделирования сборки 992 приводов при случайном формировании сборочных комплектов и при индивидуальном подборе деталей. Моделирование показывает, что в результате внедрения индивидуального подбора деталей в соответствии с описанной методикой можно ожидать существенного сокращения разброса параметров готовых изделий в пределах партий, а также улучшения эксплуатационных качеств изделий. Представленная методика индивидуального подбора деталей может быть применена при сборке различных изделий.

Контроль геометрических параметров изделий аэрокосмической техники на разных стадиях изготовления и оценка их соответствия требованиям конструкторской документации является одной из важнейших задач производства. Использование лазерных автоматизированных измерительных систем измерительных средств позволяет повысить скорость проводимых измерений и использовать в качестве эталона цифровую модель изделия. В работе рассматривается двухпозиционный контроль бака одного из компонентов топлива проектируемой ракеты-носителя, изготовленного из сплава АМг-6. Контроль геометрических параметров проводится при двух режимах статического нагружения. При этом погрешность определения линейных размеров не должна превышать 150 мкм. Построена математическая модель измерительной системы многопозиционного контроля и получены уравнения для оценки неопределённости измерений при многопозиционном контроле. Значение функции ошибок, представляющей собой разницу ошибок определения координат опорных точек и контролируемых точек объекта измерений, должно быть минимальным. Математическая модель в дальнейшем использована для проведения численного моделирования, которое позволит выбрать оптимальную конфигурацию измерительной системы многопозиционного контроля для оценки геометрических параметров бака в процессе нагружения

Энергоэффективность управляемых виброзащитных систем определяется как отношение достигаемого ими показателя вибрационной безопасности к затратам энергетических ресурсов, необходимых для достижения искомого показателя. В работе для решения оптимизационных задач управляемой виброзащиты использовалось достаточное условие оптимальности принятого функционала и, соответственно, принцип минимума, пошаговая реализация которого в ходе численного интегрирования исходных уравнений состояния системы позволяет воспроизводить оптимальные числовые массивы управления и соответствующие компоненты состояния системы. Алгоритм пошаговой процедуры принципа минимума был использован для оптимизации динамических процессов в системе виброзащиты с непрямым управлением демпфером вязкого сопротивления и рекуператором потенциальной энергии. Установлено, что оптимальные управления, которые позволяют устранить резонансные явления в этих системах, – это позиционные функции сингулярного типа, релейные переключения которых в системах виброзащиты с управляемым демпфером и рекуператором связаны со сменой знака абсолютной и относительной скорости объекта и со сменой знака скорости и относительного смещения объекта.