Том 22, № 4 (2023)

Предлагается метод автоматизированного размещения бортовой аппаратуры в отсеке космического аппарата, которая связана с внешними устройствами через гермопереходники посредством трасс бортовой кабельной сети. Цель работы заключается в создании программы, позволяющей размещать часть бортовой аппаратуры в отсеке автоматизированным способом с учётом существующих практических принципов разработки схем размещения приборов, одним из которых является минимизация массы бортовой кабельной сети. Математическая модель описывается при помощи матрично-топологического метода компоновки в процедурной форме, а также в численной форме для расчёта координат размещения приборов и оценки количества циклов для поиска окончательного решения. Приводятся рекомендации для обеспечения учёта всего спектра технических требований в дальнейшем. Представлена укрупнённая блок-схема алгоритма метода с поддержкой на высокоуровневом языке программирования Python. Программная реализация метода осуществлена с эмуляторами. Тестирование проведено на примере отсека одного из перспективных космических аппаратов. Эффективность метода оценивается сравнением количества циклов для получения результата и общего времени, затраченного на компоновку, относительно контрольных данных, известных из хронометражей работ.

Рассмотрены алгоритмы определения положения беспилотного летательного аппарата самолётного или вертолётного типа относительно посадочной платформы с помощью специальных оптических меток и программ компьютерного зрения. Проведена оценка возможности расчёта углового положения, высоты и расстояния до посадочной платформы в реальном времени на основе обработки изображений бортовым процессором, объединённым с цифровой оптической камерой в единый измерительный блок. Представлены результаты расчёта ориентации самолёта относительно посадочной платформы, движущейся по программной траектории. Моделирование процесса распознавания оптических меток на движущейся платформе с движущегося летательного аппарата подтвердило, что с использованием процессора с программой распознавания и идентификации оптических меток средствами компьютерного зрения и алгоритмами для расчёта положения летательного аппарата относительно посадочной платформы может гарантированно давать достоверную информацию о положении беспилотного летательного аппарата относительно посадочной платформы в реальном времени и использоваться совместно с другими навигационными средствами (или самостоятельно) для обеспечения точной посадки беспилотных летательных аппаратов.

Создаваемая активная фазированная антенная решётка предназначена для обеспечения всепогодного высокоскоростного радиоканала связи «космический аппарат – Земля». Она должна обеспечивать быстрый, безынерционный обзор пространства за счёт качания луча антенны электрическим методом и, по сути, является динамическим пространственно-временным фильтром космического аппарата. Целью работы является выявление основных принципов функционирования решётки в составе космического аппарата с присущими размещению в составе бортовой аппаратуры ограничениями по массогабаритным и энергетическим характеристикам и одновременно высокими требованиями по функциональным характеристикам бортовой аппаратуры. В настоящей работе приведён расчёт и основные результаты проектирования антенной решётки с обеспечением требований по оптимизации параметров антенной системы. Для оценки влияния сканирования на фазовые характеристики микросхем была разработана нелинейная модель усилителя. Осуществлён статистический анализ фазовых характеристик при изменении сопротивления нагрузки в соответствии с полученными законами распределения. При расчёте результирующей диаграммы направленности антенной решётки учтены дестабилизирующие факторы в соответствии с результатами исследования прототипов создаваемой антенной решётки. Рассчитаны фазовые ошибки, в основном определяемые ошибками оконечных частей приёмных трактов. Реализованы меры для обеспечения влияния таких фазовых ошибок на диаграмму направленности решётки только на дальние боковые лепестки.

Рассмотрен основной принцип параметрической оптимизации по критерию минимакса дисперсии результирующей погрешности оценки измеряемого параметра на примере одного из основных элементов интегрированной измерительной системы – измерителя путевой скорости. Состав измерителя – доплеровский датчик путевой скорости (локационный) и акселерометр с продольной осью чувствительности (инерциальный). На основе данных об их погрешностях измерения произведена оптимизация коэффициентов передаточных функций каждого канала измерителя, содержащего эти датчики. Проведён сравнительный анализ результирующей точности оптимизированного измерителя в инвариатном и неинвариантном случае, основанный на полученных графиках распределения дисперсий по частотам. Сделано обоснованное заключение о преимуществе инвариатного или неинвариантного измерителя в зависимости от частоты сигнала. Для расчётов был использован программный комплекс Matlab R2015a

Адекватность CFD-модели турбомашины может зависеть от целого ряда факторов: модели турбулентности, качества сеточной модели, граничных условий, настроек решателя, учёта вторичных геометрических факторов и т.д. Целью данной работы является выработка практических рекомендаций при CFD-расчётах центробежных компрессоров на основе валидации модели экспериментальной ступени компрессора NASA High Efficiency Centrifugal Compressor. Приведены результаты исследования сеточной независимости решения, в результате которой определено, что оптимальная сеточная модель ступени центробежного компрессора составляет 3 млн элементов. Произведены расчёты экспериментальной ступени центробежного компрессора при различных моделях турбулентности, а именно SST, k – ε, BSL EARSM и GEKO. Полученные расчётные данные сравнивались с экспериментальными данными NASA по интегральным параметрам (степень повышения давления, расход воздуха, адиабатический КПД), а также по дифференциальным параметрам (распределение статического давления в сечении за лопаточным диффузором). Вычислены затраты машинного времени на CFD-расчёт при применении различных моделей турбулентности. По результатам проведённых исследований были сформулированы рекомендации по применению моделей турбулентности SST, k – ε, BSL EARSM и GEKO для численного моделирования центробежных компрессоров.

Рассматривается возможность применения универсальной программы ANSYS для исследования концентрации межслоевых напряжений вблизи свободных кромок слоистых композитов в двухмерной конечно-элементной постановке. При этом выполняется моделирование сечения прямоугольной четырёхслойной композитной пластины конечной ширины со свободными боковыми кромками, находящейся под действием однородной осевой деформации. Для её создания предлагается оригинальный приём, состоящий в использовании температурного нагружения. Представленные результаты расчётов хорошо согласуются с результатами других авторов.

Изложены основные принципы определения тангенциальной скорости быстроходных судов в системе цифровой обработки траекторного сигнала радиолокатора с синтезированной апертурой антенны с амплитудно-фазовым программным дискриминатором в канале азимута. Предложен комплекс алгоритмов оперативного определения параметров движения быстроходных судов с помощью космических радиолокаторов с синтезированной апертурой антенны. Приведены результаты полунатурных экспериментов, подтверждающие работоспособность алгоритмов и их эффективность при решении задачи мониторинга морской поверхности.

Статья посвящается 140-летнему юбилею постройки первого русского самолёта, разработанного Александром Фёдоровичем Можайским. Основное внимание уделено сравнительной оценке параметров силовых установок самолёта Можайского и некоторых наиболее известных из первых пилотируемых летательных аппаратов тяжелее воздуха, приводимых в движение воздушным винтом. Для анализа использованы опубликованные в разных источниках данные, прежде всего по параметрам элементов силовых установок. Выполнена оценка достаточности мощности двигателей первых самолётов для совершения ими полёта. В качестве основы для экспертной качественной оценки аэродинамических характеристик сравниваемых летательных аппаратов использованы опубликованные материалы подробных исследований аэродинамики самолётов А.Ф. Можайского и братьев Райт. Анализ известных статистических данных и результатов выполненных расчётных оценок позволил показать влияние развития двигателестроения на прогресс в авиации.