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, № 3 (2019)
Скачать выпуск PDF

ТРАНСПОРТ

8-15 46
Аннотация
Состояние взлетно-посадочной полосы (ВПП) в эксплуатационных условиях, обусловленных возможностью образования на полосе слоя воды, льда, слякоти, снега, приводит к снижению коэффициента сцепления пневматиков шасси самолета с ВПП и может быть причиной авиационных событий. Кроме того, состояние рулежных дорожек и ВПП аэропорта влияет на время руления воздушных судов, что в часы высокой интенсивности воздушного движения может привести к дополнительным задержкам рейсов. Для исследования влияния коэффициента сцепления на время занятости ВПП воздушным судном предлагается методика, заключающаяся в сборе статистических данных по времени нахождения разных типов воздушных судов на ВПП при различных значениях коэффициента сцепления. В основе методики лежит натурный эксперимент. Для проведения эксперимента в качестве объекта исследования был выбран процесс движения воздушного судна от предварительного старта до набора им высоты 200 метров в аэропорту Внуково. Так как при производстве полетов наблюдатель не может управлять параметрами, влияющими на объект исследования, то в ходе эксперимента фиксируется в качестве входного параметра – коэффициент сцепления, в качестве отклика – интервал времени, затраченный воздушным судном при движении от предварительного старта до набора этим воздушным судном высоты 200 метров. В результате эксперимента по полученным данным был построен график зависимости этого интервала от коэффициента сцепления. Наибольшее влияние коэффициента сцепления отмечается при рулении от предварительного старта к исполнительному.

АВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА

16-24 75
Аннотация
В статье предложена методика исследования динамического поведения беспилотного летательного аппарата (БЛА) в наземных условиях с учетом данных летного эксперимента. Динамические исследования БЛА и отдельных компонентов его бортовой аппаратуры представляют одну из важнейших составляющих этапа наземной отработки БЛА. Наиболее достоверную информацию о вибрационном состоянии БЛА и его бортовой аппаратуры дает летный эксперимент. Однако для выявления реального вибрационного состояния БЛА требуется установка достаточно большого количества акселерометров, что технически может быть нереализуемо во время летных исследований. Решить данную проблему предлагается за счет проведения наземных динамических испытаний. Определив характер и уровень вибрации при натурном (летном) эксперименте в «опорных» местах, возможно далее в лабораторных условиях с высокой степенью достоверности получить вибрации (амплитудные и фазовые частотные характеристики, спектр и т. д.) и в других местах конструкции БЛА. Для этого по всему корпусу БЛА необходимо установить акселерометры, в том числе в «опорных» местах, которые были использованы в летном эксперименте. При помощи возбуждения БЛА поочередно вдоль продольной и поперечных осей вибрационным спектром, полученным в натурном эксперименте, воспроизводится вибрационный спектр в тех местах, где установлены акселерометры в лабораторном эксперименте. При этом задание вибрации осуществляется по «опорным» акселерометрам, как и в натурном эксперименте. В дальнейшем полученный вибрационный процесс может быть перенесен на автономные исследования системы автоматического управления и ее отдельных агрегатов, рулевого привода, системы «руль – привод» и др. для оценки их функционирования в данных условиях вибрации. Помимо основных положений методики в статье представлена принципиальная схема и приведен пример исследования динамического поведения БЛА в наземных условиях с учетом данных летного эксперимента.
25-34 30
Аннотация
Рассматривается задача обтекания несущего винта (НВ) вертолета с учетом махового движения лопастей в плоскости вращения и в плоскости тяги, а также упругой деформации лопастей. Вращение винта моделируется методом преобразования решаемых уравнений из неподвижной системы координат, связанной с набегающим потоком, во вращающуюся систему, связанную с втулкой винта. Для задач осевого обтекания это делает возможным формулировать задачу как стационарную при постоянной скорости вращения винта. Для режима косого обтекания винта в условиях набегающего потока в этой системе необходимо решать нестационарную задачу. Для решения задачи использован метод деформируемых сеток, в котором уравнения записываются уже с учетом движения узлов сетки, определяемых в соответствии с пространственным движением лопастей, а для замыкания используется SST модель турбулентности. В данной работе представлены результаты тестовых расчетов аэродинамических характеристик НВ без и с учетом махового движения лопастей. Проводится сравнение коэффициентов силы тяги НВ CT и шарнирных моментов лопастей mш. Расчеты проводились в CFD пакете программ ANSYS CFX (Лицензия ЦАГИ № 501024). Смоделировано обтекание четырехлопастного НВ радиусом 2,5 метра на режиме косого обтекания. Скорость набегающего потока составляла 85 м/с при нормальных атмосферных условиях. Винт находился под углом атаки −10˚. Для расчета движения винта без учета маховых движений использовалась нестационарная система уравнений Навье – Стокса с замыканием SST моделью турбулентности. Расчет проводился до тех пор, пока изменение максимального значения тяги винта за оборот не станет менее 1 %. Для моделирования маховых движений лопасти были взяты законы управления и уравнения, описывающие угол взмаха лопасти как функцию от ее азимутального угла, полученные из эксперимента. Процедура перестроения сетки по заданному закону осуществлялась с использованием стандартных методов деформации сетки, представленных в программе ANSYS CFX. При решении нестационарных уравнений Навье – Стокса был использован дуальный шаг по времени. Полученные результаты показывают, что учет влияния маховых движений и циклического управления лопастями влияет на характер изменения коэффициента тяги НВ  за один оборот и существенно влияет на вид графика коэффициента шарнирного момента каждой лопасти.
35-44 35
Аннотация
Современные тенденции развития гражданской авиации указывают на значительный рост количества летательных аппаратов с авиационными поршневыми двигателями. Министерством транспорта РФ готовится проект приказа о внесении изменений в федеральные авиационные правила подготовки и выполнения полетов в гражданской авиации (ФАП-128), которые предусматривают упрощенные процедуры осуществления платных экскурсионных полетов на легких и сверхлегких самолетах и вертолетах. Очевидно, что это обстоятельство значительно повлияет на расширение парка указанных воздушных судов, в связи с чем становятся все более актуальны вопросы оценки состояния поршневых двигателей, работающих на авиационных бензинах. В статье рассматриваются текущие проблемы диагностирования авиационных двигателей по содержанию металлов в маслах. Показаны их недостатки, возможные пути решения этих проблем и недостатков, актуальные разработки в данном направлении. Показаны примеры применения методов раннего диагностирования с использованием автоматизированного диагностического комплекса «Призма». Особый интерес представляют результаты анализов проб масла, отобранных из поршневого двигателя АШ-62ИР самолета АН-2. Они показывают, что при должной подготовке персонала поступающая с пробой масла ценная информация может быть источником важных заключений не только в оценке состояния узлов и агрегатов авиационных двигателей, но и других систем, а также заключений о качестве применяемых горюче-смазочных материалов. Предложен метод оценки остаточного ресурса двигателя на различных этапах его наработки по содержанию металлов в маслах, а также процедура отбора масла, позволяющая получить достоверные результаты.
45-56 30
Аннотация
В связи с введением новых сертификационных требований к условиям обледенения, изложенных в Приложении «О» к CS-25, возникает необходимость исследования влияния этих требований на возможность сертификации самолетов транспортной категории для полетов в таких условиях. Рассмотрены особенности этих сертификационных требований и их влияние на три основных направления сертификации воздушных судов (ВС) для условий обледенения: в части системы сигнализации обледенения, системы воздушных сигналов, а также противообледенительной системы. Показано, что влияние новых требований не сказывается на сертификации датчиков системы воздушных сигналов, однако оказывается существенным для двух других направлений. Для безопасной эксплуатации ВС важно своевременное срабатывание системы сигнализации обледенения. Ранее была разработана методика, обеспечивающая это в условиях Приложения С к АП/CS/FAR-25. Отмечено, что методика работоспособна и для новых условий обледенения, но с учетом соответствующих изменений в расчетах нарастания ледяных отложений на сигнализаторе обледенения, воздухозаборнике двигателя и несущих поверхностях. Одной из проблем является обнаружение момента попадания в условия обледенения, определенные новыми требованиями, что в значительной степени определяет возможность немедленного покидания зоны обледенения в том случае, если самолет не удовлетворяет требованиям безопасной эксплуатации в таких условиях. Описаны способы удаления ледяных отложений с несущих поверхностей. Рассмотрен случай обледенения поверхности крыла за предкрылком, в том числе с образованием барьерного льда. Оценена возможность эксплуатации ВС без ограничений в условиях обледенения, определенных новыми сертификационными требованиями.
57-66 34
Аннотация
настоящее время активно развиваются технологии мониторинга, которые позволяют извлекать и использовать некоординатную информацию об объектах. Некоординатная информация – это информация о типе и свойствах исследуемого объекта. Основным методом решения задач мониторинга является дистанционное зондирование, где особое место принадлежит радиолокационным методам, опирающимся на пространственно-временную обработку сигналов, и в частности на методы радиополяриметрии. Для решения задачи мониторинга необходимо иметь информацию о поверхности. Поскольку даже небольшие изменения электрических и физических свойств (солености, влажности, состава почвы и т. д.) таких зон приведут к изменению основной электрофизической характеристики поверхности – комплексной диэлектрической проницаемости. В статье приводятся строгие решения задач отражения радиоволн от слоистой поверхности с различными законами изменения комплексной диэлектрической проницаемости –  по глубине. Рассматриваются среды с экспоненциальным и квадратичным законами изменения  при произвольных углах падения радиоволны на поверхность . Для слоистых сред с законами изменения комплексной диэлектрической проницаемости, носящими полиномиальный и линейный характер, строгое решение получено для случая вертикального визирования. Отдельно рассматривается аналогичная задача для параболического слоя. Проводится детальный анализ отражения радиоволн от среды с согласующим слоем. Подробно исследуется характер электромагнитного поля внутри переходного слоя. Статья иллюстрируется графическими зависимостями коэффициентов отражения электромагнитной волны от слоистой среды с линейным и экспоненциальным законами изменения комплексной диэлектрической проницаемости по глубине.
67-78 38
Аннотация
В работе предлагается модификация численного метода фейерверков однокритериальной оптимизации для решения задач многокритериальной оптимизации. Метод относится к метаэвристическим алгоритмам, он не гарантирует нахождения точного решения, но может найти достаточно хорошее приближенное решение. Рассматриваются многокритериальные задачи оптимизации с числовыми критериями, имеющими одинаковую важность. Допустимое решение задачи представляется вектором из действительных чисел, значение каждой компоненты которого принадлежит определенному отрезку. Под оптимальным решением понимается решение, оптимальное по Парето. Так как точных решений, оптимальных по Парето, может быть бесконечно много, рассматривается способ нахождения приближения, состоящего из конечного числа решений, оптимальных по Парето. Модификация основана на процедуре недоминируемой сортировки, которая является основной процедурой для управления процессом поиска приближенного решения. Недоминируемая сортировка – это ранжирование решений на основе значений компонент числового вектора, полученных с помощью вычисления критериев. Каждая компонента соответствует определенному критерию, а множество решений разбивается на непересекающиеся подмножества. Первое подмножество – это решения, оптимальные по Парето, второе подмножество – это решения, оптимальные по Парето, если не учитывать первое подмножество, последнее подмножество – это решения, оптимальные по Парето, если не учитывать все предыдущие подмножества. После такого разбиения принимается решение о генерировании новых допустимых решений. Работа метода протестирована на общеизвестных задачах многокритериальной оптимизации с двумя критериями: ZDT2, LZ01. Задачи отличаются структурой расположения решений, оптимальных по Парето. Так LZ01 имеет достаточно сложную структуру решений, оптимальных по Парето. В заключении обсуждаются вопросы о дальнейшем направлении исследований и о возможности модификации метода для задач многокритериальной оптимизации с произвольными, а не параллелепипедными ограничениями.

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

79-91 24
Аннотация
Целый ряд узлов авиационной техники представляет собой соединения с натягом тонкостенных деталей типа вал-втулка, выносливость которых в условиях циклического и динамического нагружения связана с концентрацией контактной нагрузки от посадки. Поэтому в статье рассмотрено численное решение данной контактной задачи. Его особенность состоит во введении в расчет условного граничного слоя, смещение которого эквивалентно деформации шероховатости посадочных поверхностей. Математическая модель напряженного соединения строится на принципе разделения деформаций на общие (осесиммметричный изгиб деталей) и местные (обжатие микронеровностей) при их независимом определении. Для упрощения решения зависимость контактного сближения поверхностей от давления подвергается линеаризации в виде модели жестко-пластического тела с линейным упрочнением. Величина сближения в сечении определяется только давлением в этом же сечении и не зависит от деформативности соседних участков шероховатого межповерхностного пространства. Для вычисления радиальных смещений деталей используется метод функций влияния (функций Грина), а решение описывается интегральным уравнением Фредгольма. При дискретизации контакта оно сводится к конечной системе линейных алгебраических уравнений. Такой подход обеспечивает устойчивость решения за счет усиления главной диагонали разрешающей системы, а точность определения значения коэффициента концентрации зависит от величины шага разбиения. Установлено, что для подобной модели соединения раскрытие стыка под торцами охватывающего тела практически невозможно. Универсальный подход позволяет обобщить решение для конструктивноортотропных и ступенчатых оболочек, а также для деталей с конструктивными особенностями и разной жесткостью участков, близко расположенных от места посадки. Отклонения формы контактных поверхностей от прямолинейности учитываются с помощью соответствующей функции натяга. Из анализа полученных результатов следует, что величина коэффициента концентрации заметно падает с ростом контактной податливости граничного слоя. Отклонения формы посадочных поверхностей в виде конусности и вогнутости увеличивают концентрацию контактной нагрузки, а ее выпуклость приводит к обратному эффекту. Для управления качеством поверхности вала с целью увеличения деформативности стыка или создания ее искусственной бочкообразности заданной величины рекомендуется использовать такие методы отделочно-упрочняющей обработки, как нанесение регулярного микрорельефа в виде винтовой канавки с определенным шагом с постоянным или переменным усилием на алмазный индентор или вибровыглаживание. Применение подобных технологий позволяет скомпенсировать концентрацию контактной нагрузки и, наряду с фактором упрочнения, увеличить усталостную прочность таких узлов.


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