Preview

Научный вестник МГТУ ГА

Расширенный поиск
Научно-практический рецензируемый журнал

Научный Вестник МГТУ ГА издается с 1998 г., включен в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук, утвержденный Президиумом Высшей аттестационной комиссии Российской Федерации.
К публикации в Вестнике принимаются оригинальные, ранее не опубликованные и не предназначенные для публикации в другом издании статьи российских и иностранных ученых, преподавателей и научных работников, а также аспирантов высших учебных заведений, содержащие результаты фундаментальных, теоретико-прикладных и экспериментальных исследований.
Тематическая структура Вестника определяется основными направлениями деятельности Университета в области подготовки специалистов, фундаментальных и прикладных научных исследований. В Вестнике публикуются статьи по следующим научным направлениям:

Технические науки
05.02.00 – Машиностроение и машиноведение;
05.07.00 – Авиационная и ракетно-космическая техника;
05.12.00 – Радиотехника и связь;
05.13.00 – Информатика, вычислительная техника и управление;
05.22.00 – Транспорт.

 

Текущий выпуск

Том 22, № 1 (2019)

ТРАНСПОРТ

8-17 40
Аннотация

Глубокий и качественный анализ работы диспетчера, осуществляющего непосредственное управление воздушным движением, имеет большое значение в предотвращении авиационных событий, поскольку существует значительное число факторов, влияющих на исход того или иного авиационного события. В процессе анализа работы диспетчера управления воздушным движением (УВД) необходимо учитывать не только его физическое состояние, но и его стаж работы, возраст. Одним из методов предотвращения авиационных происшествий и инцидентов является рассмотрение процессов прохождения стажировки, переучивания и самостоятельной работы диспетчера, поскольку данные этапы позволяют наглядно проследить взаимосвязь выявленных ошибок и найти возможные варианты для их минимизации. Для детального анализа работы диспетчеров УВД, на каждом авиационном предприятии гражданской авиации используются средства объективного контроля и метод наблюдения, которые представляют собой набор данных о выявленных ошибках диспетчера во время работы. Мониторинг с помощью средств объективного контроля позволяет выявить недостатки в обслуживании воздушного движения при выполнении каждой операции, а также позволит разработать комплекс мер по предотвращению авиационных событий в дальнейшем. Однако не всегда представляется возможным вовремя выявить недостатки, поскольку они могут быть специально или в силу обстоятельств скрыты от проверяющего. Например, эмоциональные и душевные переживания диспетчера УВД, спровоцированные как под влиянием рабочей деятельности, так и за ее пределами. Такое понятие, как «человеческий фактор», многогранно, поэтому важно его точно интерпретировать. Человеческий фактор необходимо рассматривать, опираясь на область, в которой работают выбранные специалисты, поскольку любая область отличается взаимодействием с машинами, процедурами и окружающей обстановкой, а также людей между собой в ее пределах.

18-28 26
Аннотация

Исследование методов получения временных нормативов работы с крепежными элементами позволило выявить их недостатки и преимущества для дальнейшего синтеза и оптимизации. Основной задачей являлось улучшение наиболее подходящего метода для учета максимального количества влияющих факторов. Экспериментальный метод имеет высокую точность, но требует высоких затрат на проведение работ на объектах-аналогах для каждого конкретного типа крепежного элемента. Расчетный метод, основанный на получении нормативов времени для различных крепежных элементов, по данным одного эксперимента, не требует больших затрат на получение нормативов времени. Однако так же, как и экспериментальный метод, расчетный метод не учитывает снижение производительности со временем непрерывной работы. Этот недостаток ведет к существенным погрешностям при получении нормативов для большого количества крепежных элементов. В работе показана оптимизированная модель расчетного метода, которая основывается на линейной аппроксимации интервалов графика зависимости числа снятых/установленных крепежных элементов от времени работы. Оптимизированная модель позволяет получить временные нормативы для типовых крепежных элементов с различными геометрическими характеристиками и учетом снижения производительности со временем. Для апробации улучшенного расчетного метода был проведен ряд экспериментов по замеру времени работы с крепежными элементами во время регламентных работ летательного аппарата. В результате были построены графики зависимости работы с однотипными крепежными элементами с учетом снижения производительности труда, которые целесообразно использовать как справочные данные для расчета показателей эксплуатационной технологичности на этапах разработки авиационной техники. Программная реализация данных методов и систематизация полученных временных нормативов позволяет улучшить ЭТХ за счет оптимизации количества и расположения крепежных элементов планера, агрегатов систем и оборудования разрабатываемого или модернизируемого летательного аппарата. Применение систем автоматизированного проектирования и анализа будет способствовать снижению трудоемкости при анализе эксплуатационной технологичности конструкций летательных аппаратов.

АВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА

29-38 18
Аннотация

Предлагается новый тип парашютной системы (ПС). Его отличительной особенностью является наличие упругого звена (УЗ) для подвески груза к парашюту, при этом сам груз разделяется на две части, m1 и m2, сопоставимые по массе и подвешиваемые одна под другой. Грузы соединены тросом через механизм управления длиной троса. ПС в полете состоит из парашюта, растянутого УЗ, груза m1, механизма управления длиной троса, троса, груза m2. Основной особенностью данного типа ПС является возможность обеспечения малых динамических перегрузок груза m1 в течение всего полета, включая посадку. Для мягкой посадки груза m1 необходимо правильно подобрать основные параметры ПС: площадь парашюта, жесткость УЗ, массы грузов m1 и m2, длину троса. Для подтверждения работоспособности и реализуемости предлагаемой концепции была спроектирована, изготовлена и испытана экспериментальная ПС полетной массой m ≈ 10 кг. Используется парашют из непроницаемой ткани раскройной площадью Fп = 2,2 м2 с цилиндрической юбкой для придания устойчивости ПС в полете. В качестве УЗ используется силиконовая трубка длиной 10 = 6 м в нерастянутом состоянии, в полете, под весом грузов m1 и m2, оно растягивается до 10 + Δl ≈  17 м. Масса груза m1 составляет m1 ≈  5,5 кг, груз m2 имеет массу m2 ≈  4,5 кг. Для поднятия ПС использовался двухместный мотодельтаплан. Сброс происходил с высоты H ≈  200 м. Скорость снижения до посадки составила Vсн = 8ч9 м/с. Анализ результатов записи динамических перегрузок показывает, что в течение всего полета, включая посадку, суммарная перегрузка груза m1 не превысила n = 5. Тем самым подтверждаются работоспособность, реализуемость и заявленные свойства предлагаемого типа ПС.

39-50 45
Аннотация

Автоматическое зависимое наблюдение радиовещательного типа (АЗН-В) является важным средством обеспечения безопасности и эффективности воздушного движения. В перспективе роль АЗН-В будет увеличиваться. В то же время киберзащищенность АЗН-В является явно недостаточной. В статье анализируется проблема низкой защищенности АЗН-В. Основными причинами уязвимости АЗН-В являются открытость системы и современные достижения в развитии компьютерных технологий и программируемого радио. Приводится классификация вероятных атак на систему АЗН-В с определением целей, сложности реализации и ущерба от проведения атаки. Сделан вывод, что аналогичными уязвимостями обладают и другие авиационные радиотехнические системы и требуется комплексное решение проблемы повышения уровня безопасности. Основными причинами недостаточной безопасности авиационных систем связи, навигации и наблюдения являются: долговременность циклов разработки и сертификации, требования унаследованности и совместимости, ценовое давление, перегрузка частот и предпочтение открытых систем. В работе сделан обзор основных путей повышения безопасности системы АЗН-В. Показано, что все методы повышения безопасности можно разделить на две группы: методы, основанные на идентификации и аутентификации абонентов вещательных радиосетей, и методы, основанные на верификации данных, передаваемых по вещательным радиосетям неаутентифицированными абонентами. Методы первой группы реализуют алгоритмы типа «идентификация-аутентификация» и могут быть разделены на некриптографические и криптографические, последние могут использовать симметричное либо асимметричное шифрование. Методы второй группы основаны на различных алгоритмах верификации данных от системы АЗН-В с некоторыми дополнительными данными, полученными по другим каналам или от иных источников. Рассмотрены методы второй группы: мультилатерация, ограничение расстояния, калмановская фильтрация, статистическая проверка гипотез, групповая верификация, проверка на правдоподобие и использование дополнительных данных. В статье приводятся примеры использования некоторых методов повышения безопасности системы АЗН-В, их достоинства и недостатки.

51-62 43
Аннотация

В настоящее время существует большой интерес к разработке новых профилей для ветротурбин и высоконесущих крыльев беспилотных летательных аппаратов. Требования к этим профилям отличаются от требований к классическим авиационным профилям из-за конструктивных причин и экстремальных условий работы. Разработка современных профилей выполняется с использованием численных методов, однако сложные условия обтекания, такие как отрыв потока на больших углах атаки, ламинарные «баблы» (пузыри) и переход ламинарного течения в турбулентное, не поддаются точному предсказанию. Поэтому испытания профилей в аэродинамических трубах (АДТ) в условиях плоского течения являются важным этапом их проектирования. В настоящей работе рассмотрена задача разработки и аттестации испытательного стенда для исследования одно- и многоэлементных профилей в аэродинамической трубе T-102 в условиях двумерного течения. Т-102 - труба непрерывного действия, замкнутого типа с открытой рабочей частью и двумя обратными каналами. Рабочая часть с эллиптическим поперечным сечением 4 х 2,33 м имеет длину 4 м. Для моделирования двумерного течения в рабочей части изготовлены две большие плоские панели размера L х H = 3 х 3,9 м, установленные вертикально на раме весов параллельно набегающему потоку. Аэродинамические силы и момент тангажа, действующие на модель, измеряются штатными весами АДТ. Для учета ограниченности размеров струи в новой рабочей части трубы определены поправки на влияние границ потока. Значения поправок к углам атаки и сопротивлению установлены из испытаний трех геометрически подобных моделей, проведенных при одинаковых числах Рейнольдса. Введение поправок к результатам испытаний профиля NACA 6712 в компоновке крыла с удлинением 3,2 обеспечило хорошее согласование с данными профиля, полученными в АДТ, за исключением значений коэффициентов подъемной силы и сопротивления при больших углах атаки.

63-75 24
Аннотация

В работе приводятся численные исследования влияния особенностей вихревого обтекания, в частности явления «взрыва» вихрей, на продольные и боковые аэродинамические характеристики (АДХ) модели маневренного самолета. Численное моделирование вихревого обтекания проводилось при малых дозвуковых скоростях (М = 0,15) в широком диапазоне углов атаки α = 0 ÷ 35° при нулевом угле скольжения β = 0°, а также при фиксированных значениях угла атаки а = 10,25,30,35° в широком диапазоне углов скольжения β = 0 ÷ 20° с помощью k — ω SST модели турбулентности с коррекцией на кривизну линий тока в силу нечувствительности стандартной модели к подобным эффектам. Получено удовлетворительное согласование результатов расчета с экспериментальными данными как по продольным, так и боковым АДХ в широком диапазоне углов атаки и скольжения. По результатам расчетов объяснены все основные нелинейности в интегральных характеристиках, связанные с явлением «взрыва» и интерференцией вихревых структур. Выявлены следующие физические особенности вихревого обтекания модели маневренного самолета и их влияние на продольные и боковые АДХ. Явление «взрыва» вихревых структур существенным образом влияет на АДХ модели. Причем с увеличением угла атаки точка «взрыва» вихрей перемещается вверх по потоку. При обтекании со скольжением вихри разрушаются асимметричным образом, что приводит к потере поперечной устойчивости модели. Взаимодействие носового и консольного вихрей, а также относительное положение точек разрушения вихрей в диапазоне углов атаки 18° < α < 28° при β = 0° приводят к нелинейностям в зависимостях коэффициентов подъемной силы и продольного момента по углу атаки. Явление «взрыва» вихрей существенным образом влияет на вклад оребренной носовой части в путевую устойчивость. Причем его влияние может кардинальным образом отличаться при различных углах атаки (α = 25-30° и 35°). Локальное изменение обводов носовой части на виде в плане также существенным образом влияет на путевую устойчивость вследствие затягивания «взрыва» вихря.

РАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ

76-82 19
Аннотация

Недостатком получаемых одноканальной радиоэлектронной станцией (РЛС) радиолокационных изображений является наличие спекла, который приводит к вспышкам интенсивности, увеличивающим число ложных тревог при обнаружении точечных целей. Поэтому обнаружение и различение целей по их отражательной способности (с использованием энергетических характеристик сигнала) является недостаточно эффективным. В поляриметрических РЛС формирование каждого элемента изображения осуществляется по выходным сигналам четырех приемных каналов. Совместная обработка этих сигналов позволяет минимизировать спекл без снижения разрешающей способности. В работе приведены результаты компьютерного моделирования методов подавления спекла изображений, получаемых в поляризационной РЛС с синтезированной апертурой антенны. Первый использует в качестве параметра интенсивности отраженного от i-го элемента разрешения сигнала норму его матрицы обратного рассеяния. Во втором производится некогерентное сложение интенсивностей, полученных при последовательном обзоре пространства несколькими лучами. Оба этих метода могут быть применены совместно. Приведена блок-схема такой обработки для одной полоски дальности. Проведено компьютерное моделирование «трехлучевого» метода подавления спекла изображений, получаемых в РЛС с синтезированной апертурой антенны. В качестве модели отражающей поверхности выбрана случайная дифракционная решетка, образованная совокупностью независимых отражателей, расположенных в узлах регулярной прямоугольной сетки с шагом 1 м. При этом изображение решетки сформировано как некогерентная сумма трех изображений, полученных под разными углами. Результаты показывают, что спекл-эффект уменьшается уже при угловых отворотах порядка единиц градусов.

83-92 18
Аннотация

Обработка эллиптически поляризованного отраженного сигнала в системах дистанционного зондирования Земли позволяет получать дополнительные преимущества при решении задач распознавания наблюдаемых объектов на земле и под землей. Полный поляризационный прием, реализованный в радиолокационных станциях с цифровым синтезированием апертуры антенны, при дистанционном зондировании Земли повышает информативность таких радиолокаторов (детализируется радиолокационное изображение исследуемой поверхности, подчеркивается контрастность объектов, находящихся в зоне обзора, минимизируются различные негативные эффекты изображения). В статье рассматривается квадратурная обработка отраженного эллиптически поляризованного сигнала в радиолокационных станциях с цифровым синтезированием апертуры антенны в режиме бокового обзора земной (водной) поверхности. Обработка отраженного сигнала с использованием методов радиополяриметрии открывает новые возможности перед такими радиолокаторами при решении задач дистанционного зондирования поверхности и распознавания радиолокационных целей. Кроме того, радиолокационные станции с цифровым синтезированием апертуры антенны с обработкой эллиптически поляризованного сигнала имеют более высокую помехоустойчивость по сравнению с радиолокаторами, где обрабатывается линейнополяризованный сигнал. В статье производится математическое моделирование в части демодуляции синфазной и квадратурной составляющих траекторного сигнала при изменении геометрических параметров эллипса поляризации. Полученные аналитические выражения позволяют оценить влияние геометрических параметров эллипса поляризации на обрабатываемый траекторный сигнал. Аналитически подтверждается, что угол эллиптичности оказывает влияние на энергетические характеристики, а угол ориентации эллипса поляризации вносит дополнительный фазовый сдвиг в характеристики обрабатываемого траекторного сигнала. Неучет этих нюансов при проектировании цифровых блоков и систем таких радиолокаторов может привести к потере всех преимуществ обработки эллиптически поляризованного сигнала. В статье приводится структурная схема поляризационной радиолокационной станции с цифровым синтезированием апертуры антенны.

93-105 19
Аннотация

Обзорные аэродромно-трассовые радиолокационные системы (ОАТ РЛС) гражданской авиации предназначены для обнаружения воздушных объектов и определения их дальности и параметров движения, при этом основным типом используемых антенных систем по-прежнему остаются зеркальные антенны. ОАТ РЛС имеют, как правило, антенны с двухлучевой диаграммой направленности, конструктивно зеркало антенны выполнено в виде ферменной сварной конструкции. Перспективным направлением развития ОАТ РЛС является применение активных фазированных антенных решеток (АФАР). ОАТ РЛС на основе ФАР позволяют существенно улучшить такие критически важные тактические и технические показатели, как точность определения координат, число одновременно сопровождаемых целей. Однако применение ФАР не решает одной из главных проблем - наличия в составе ОАТ РЛС опорно-поворотного устройства. Принципиальная необходимость опорно-поворотного устройства приводит к необходимости применения подвижных соединений фидерных линий, что при большом числе антенных элементов, применяемых в АФАР, существенно снижает потенциальное время наработки на отказ. Представляется перспективным применение в ОАТ РЛС антенных систем на основе нескольких стационарных многолучевых двухзеркальных антенн, выполненных по осенесимметричной схеме. В статье предложена методика оценки аберраций двухзеркальных осенесимметричных антенн на основе полиномиального разложения функции эйконала по плоскости апертуры главного зеркала. Получены аналитические выражения для функций отображения и поворота плоскости сканирования двухзеркальной осенесимметричной антенны с произвольными параметрами, построенной на основе вырезок из центрально-симметричных поверхностей вращения второго порядка. Показано, что апла-натические антенны теряют свои сканирующие свойства при переходе к осенесимметричному варианту.

ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ

106-123 23
Аннотация

Создание методов исследования нелинейных фазовых систем имеет длительную историю, начиная с 60-х годов прошлого века (В.И. Тихонов, В. Линдсей, М.В. Капранов, Б.И. Шахтарин и др.). К настоящему времени разработаны строгие и приближенные методы анализа таких систем. Однако большинство методов ограничиваются анализом систем невысокого порядка. Лишь в последние годы предприняты попытки создания методов, позволяющих проводить анализ фазовых систем высокого порядка. К таким методам относится и материал данной статьи. В статье рассмотрено построение решений фазовых систем на примере фазовой автоподстройки частоты произвольной размерности с кусочно-линейной аппроксимацией нелинейной функции. Такая аппроксимация позволила использовать явный вид решений в областях линейности и получить аналитические условия существования разнообразных типов поведения этой системы. Получены аналитические условия существования решений, приводящих к возникновению сложных предельных множеств траекторий фазовых систем и их бифуркаций. Это гомоклинические траектории в случае состояния равновесия типа седло-фокус, играющие решающую роль в возникновении хаоса. Также показана возможность получения аналитических условий бифуркации рождения и существования многообходных вращательных циклов в кусочно-линейной фазовой системе, на основе которых может быть получен критерий перехода к хаосу через каскад бифуркаций удвоения периода устойчивого цикла, который в соответствии с теоремой Шарковского заканчивается бифуркацией рождения цикла периода три и возникновением развитого хаоса. Следует отметить, что описанные в работе методы исследования кусочно-линейных систем применялись авторами не только к фазовым системам, но, например, к системе Чуа, допускающей разнообразное хаотическое поведение.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.