Preview

Научный вестник МГТУ ГА

Расширенный поиск
Том 20, № 5 (2017)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.26467/2079-0619-2017-20-5

Транспорт

8-19 376
Аннотация

Следует отметить, что ряд стран считают, что Арктика – это достояние всего человечества, и поэтому необходимо пересмотреть правовой режим использования территории этого региона. Активизация деятельности вооруженных сил на северных рубежах вызвана обостряющимися международными разногласиями по вопросам территориального влияния в этом регионе, необходимостью обеспечения безопасности увеличивающегося грузопотока через Северный морской путь, а также увеличением производственных мощностей отечественных добывающих предприятий на шельфе. В статье рассматривается проблема обеспечения ускоренного освоения Арктического региона России. Отмечается, что важнейшая роль в решении этой проблемы принадлежит авиатранспортному комплексу, который является практически единственным средством, обеспечивающим оперативную доступность к объектам в регионе. Для эффективного использования авиатранспортного комплекса предлагается подход, базирующийся на концепции радиотехнического обеспечения полетов, основанный на технологиях глобальных навигационных спутниковых систем и автоматического зависимого наблюдения. Наличие готовых технических решений для реализации этих технологий позволяет ускорить решение как проблемы социально-экономического развития Арктического региона в целом, так и проблемы национальной безопасности России.

20-32 205
Аннотация

В процессе эксплуатации техники узлы и агрегаты подвергаются постоянному воздействию ряда факторов, по-разному влияющих на ее техническое состояние (ТС). Выбор метода управления техническим состоянием радиотехнических комплексов средств автоматизации (КСА) управления воздушным движением обусловлен рядом конструктивных, технологических и эксплуатационных характеристик. Влияние эксплуатационных характеристик на ТС объектов находит свое отражение в виде отклонений от номинала их параметров. Стохастический характер и многообразие воздействия эксплуатационных характеристик на КСА приводят к тому, что при одной и той же наработке или продолжительности эксплуатации объекты обладают различным фактическим ТС. Эксплуатационно-технические характеристики КСА обладают рядом свойств, которые могут значительно влиять на выбор метода управления ТС. Эти свойства имеют важное значение для формирования смешанной системы управления ТС на основе декомпозиции КСА. Техническая эксплуатация КСА характеризуется наличием объективного процесса изменения ТС и субъективного процесса технической эксплуатации, представляющего собой последовательную во времени смену различных состояний в соответствии со схемой переходов. Предложенный в работе модернизированный метод формирования смешанной системы управления техническим состоянием на основе декомпозиции комплексов радиотехнических средств позволяет учитывать не только ранг (вес), характеризующий относительную важность характеристик, но и влияние свойств этих характеристик при выборе методов управления ТС. Содержание модернизированного метода формирования смешанной системы управления ТС на основе декомпозиции КСА по характеристикам позволяет учитывать основные свойства эксплуатационно-технических характеристик путем введения дополнительных процедур.

33-42 225
Аннотация

В настоящее время оценка обеспечения защищенности первичной авиационной системы от воздействия опасных факторов сводится только к оценке законности выполнения полета. Такой подход к оценке обеспечения безопасности полета не направлен на системный учет морально-психологических аспектов, связанных с участием человека в управлении авиационной системой. При этом официальная статистика свидетельствует о том, что абсолютное большинство авиационных происшествий произошло по причинам, обусловленным влиянием человеческого фактора, чаще всего личностного фактора летного состава. Все это определяет необходимость системного учета негативных проявлений личностного фактора авиационных специалистов, задействованных в авиационной системе, прежде всего летного состава. В статье обосновано применение личностного методологического подхода к оценке обеспечения защищенности авиационной системы от воздействия опасных факторов. Особенности применения такого подхода показаны на модели оценки уровня обеспечения безопасности полета. Данная модель позволила разработать методический аппарат оценки состояния авиационной системы, под которым подразумевается комплекс методик, позволяющих оценить обеспечение безопасности конкретного полета, с учетом влияния морально-психологических аспектов, связанных с личностью конкретного летчика, и состояние обеспечения безопасности полетов в авиационном формировании с учетом влияния человеческого фактора летного состава. На основе выведенного интегрального показателя, определяющего суммарную величину угроз состоянию авиационной системе со стороны личностного фактора летчика, разработаны методика оценки уровня обеспечения безопасности полета с учетом влияния личностного фактора летчика и методика оценки состояния обеспечения безопасности полетов в авиационном формировании с учетом влияния человеческого фактора летного состава.

43-49 250
Аннотация

В настоящее время в ряде стран мира широко внедрены системы посадки самолетов по сигналам спутниковых радионавигационных систем (СРНС), обеспечивающие заход на посадку по категории I, и активно ведутся исследования и разработки в области их совершенствования для обеспечения захода на посадку по категориям II и III, предъявляющим более высокие требования по точностным и надежностным характеристикам. Заход на посадку и посадка являются крайне ответственными этапами полета, поэтому необходима высокая надежность систем посадки по сигналам СРНС. В связи с тем, что помехоустойчивость аппаратуры потребителей СРНС (АП СРНС), в которой отсутствуют специальные меры для защиты от помех и обеспечения работы при пониженных уровнях принимаемых сигналов, крайне низка, навигационная аппаратура становится доступной мишенью для террористических, диверсионных и хулиганских действий ввиду простоты и компактности устройств постановки помех для СРНС. Кроме того, в связи с постоянным расширением применения различных средств радиосвязи, возрастает риск возникновения радиопомех для АП СРНС, вызванных побочными излучениями средств радиосвязи при их работе или в результате возникновения неисправности в них. Предложен алгоритм обработки сигналов в наземной и бортовой радионавигационной аппаратуре, предназначенной для обеспечения точного захода на посадку по сигналам СРНС. Проведено математическое моделирование работы алгоритма в условиях многолучевого распространения сигналов.

50-66 274
Аннотация

В статье представлена стартер-генераторная система для вспомогательной силовой установки летательного аппарата. Особенностью представленной системы является применение синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов и полупроводникового преобразователя. Основной проблемой системы генерирования электрической энергии летательного аппарата на базе синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов является отсутствие возможности регулирования выходного напряжения и частоты электрической энергии, в связи с этим используется полупроводниковый преобразователь, который обеспечивает преобразование сгенерированной электрической энергии с целью регулирования напряжения и частоты и который имеет значительные массу и габариты.

В статье предлагается подход к проектированию стартер-генераторной системы с параллельным подключением синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов и полупроводникового преобразователя. Этот подход дает возможность существенно уменьшить часть электрической энергии, которую требуется преобразовать, вследствие чего полупроводниковый преобразователь имеет значительно лучшие массогабаритные характеристики.

В статье подробно рассмотрены режимы генерирования электрической энергии и стартерный режим работы стартер-генераторной системы, приведена схемная реализация полупроводникового преобразователя. Представлена схема замещения одной фазы системы генерирования электрической энергии и расчеты электрических параметров.

Показана возможность создания высокоэффективной стартер-генераторной системы на базе синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов и полупроводникового преобразователя для вспомогательной силовой установки летательных аппаратов. Предложены структурная и принципиальные схемы построения системы генерирования электрической энергии. Обоснован подход к выбору рациональных схемных решений, получены основные оценки электрических параметров системы. Показана возможность достижения удельной массы полупроводникового преобразователя для синхронных генераторов 0,21÷0,33 кг/кВт.

67-78 229
Аннотация

В статье обосновывается использование модификации классического метода «Роя» для оптимизации задачи подготовки пилотов на авиационных тренажёрах. На основе идентификации специфики гарантирования безопасности полетов в задаче тренажерной подготовки пилотов показаны особенности имитационного моделирования с использованием современных моделей оптимизации для долгосрочного количественного прогноза случайных процессов. Автором доказано, что в классических методах оптимизации в авиации опорные функции, входные и выходные переменные, а также классы уравнений определяются самим автором модели. Данные обстоятельства ведут к тому, что полученные модели не имеют достаточной гибкости, что в свою очередь влияет на их поведение при добавлении новой точки данных. Повышение точности и ввод дополнительных переменных в задачи оптимизации безопасности решен на основе методики «Роя». На основе метода математического моделирования показаны возможности метода PSO для идентификации качественных показателей нового уровня с целью гарантирования безопасности полетов. Метод группового учета аргументов представляет собой оригинальный метод для решения задач, в которых требуется структурно-параметрическая идентификация моделей. Авторский подход к задаче оптимизации состоит в учете качественных показателей в условиях авиационного события на тренажёрах. На основе математического аппарата создана динамическая модель на основе классического метода «Роя». Полученные результаты отличаются высокой точностью, что соответствует международным правилам гарантирования безопасности полетов и подготовке пилотов ІСАО и SHEL. Следовательно, метод группового учета аргументов будет являться эффективным математическим аппаратом для построения модели тренажерных процедур.

Радиотехника и связь

79-87 225
Аннотация

Одним из классических методов повышения помехоустойчивости пассивных средств обнаружения инфракрасного диапазона длин волн (ИКСО) является дифференциальное включение пиродатчиков, разнесённых на некоторое расстояние. Представлена аналитическая модель дифференциального метода приема инфракрасного излучения от движущихся объектов. Проведено сравнение с экспериментальными результатами для подвижных объектов различного типа. Дифференциальное включение датчиков можно использовать не только для компенсации внешних помех, но и для определения границ временного «окна», внутри которого с большой вероятностью может находиться обнаруживаемый подвижный объект. Найденные временные границы используются для принятия решения о типе и параметрах подвижного объекта в комплексированном устройстве классификации объектов.

Установлен принцип работы ИКСО, который заключается  в записи сигналов с разнесенных пиродатчиков в соответствующие регистры памяти и обнаружение выбросов огибающей разностного сигнала. Далее из регистров памяти выбираются участки записи сигналов разнесенных пиродатчиков, которые обрабатываются с целью определения временных положений минимум миниморо и  максимум максиморо. Направления перемещения объекта относительно траверза определяются по запаздыванию или опережению экстремумов сигналов одного датчика относительно другого внутри данного временного «окна».

Показано, что комплексирование должно быть следующим: активным и базовым должно являться средство с максимальным радиусом зоны чувствительности, но которое при наличии более достоверной информации об обнаруживаемом объекте может осуществить и более «тонкую» классификацию объекта (например, человек – группа людей, колесная техника – гусеничная техника и т. д.). Сделан вывод о преимуществах дифференциального варианта включения разнесенных датчиков.

Результаты могут быть использованы при разработке пассивных средств обнаружения инфракрасного диапазона длин волн на этапе эскизного проектирования.

88-97 191
Аннотация

Радиозондирование атмосферы является важнейшим компонентом, составляющим базу для деятельности авиационных прогностических органов. Данные радиозондирования являются основой для составления карт барической топографии, используемых при разработке авиационных метеопрогнозов. В настоящее время особую популярность получили численные методы прогноза погоды. Это вполне оправдано, так как они методы позволяют повысить точность метеопрогнозов и за этими методами будущее. Однако эра «численных прогнозов погоды» наступит нескоро. Это прежде всего обусловлено несовершенством численных моделей прогноза, которые не обеспечивают потребную для авиации своевременность и оправдываемость метеопрогнозов. Вместе с тем качество метеорологического обеспечения полетов воздушных судов во многом определяется своевременностью и оправдываемостью авиационных прогнозов погоды. В связи с этим, функции сетевого радиозондирования требуют изложения теоретических основ и предоставления потребителям нормированных метрологических характеристик измерительной системы радиозондирования, методики выполнения измерений и обоснованной оценки достоверности результатов зондирования. Ряд из этих задач к настоящему времени решены, однако до сих пор практически не решена задача оценки динамических погрешностей измерений при радиозондировании. Требуют детальных исследований метрологические характеристики и динамические погрешности измерений температуры с помощью новых датчиков температуры зарубежного производства (NТС MFB-5000-3220), c недавних пор используемых в российских радиозондах.

Настоящая статья посвящена исследованию одного из важнейших видов погрешностей радиозондирования – динамических погрешностей измерений, а именно динамических погрешностей измерения температуры. В статье решается задача определения величины динамических погрешностей радиозондов, а также исследуется роль этого вида погрешностей при оценке достоверности результатов радиозондирования атмосферы.

Авиационная и ракетно-космическая техника

98-108 834
Аннотация

В статье обоснована актуальность задачи повышения эффективности путем снижения заметности летательного аппарата (ЛА) и установки радиопомех по радиоэлектронным системам комплекса противовоздушной обороны, определены основные характеристики бортового комплекса радиоэлектронной защиты беспилотного летательного аппарата (БК РЭЗ БЛА (ср. РЭП)). При проектировании малозаметных летательных аппаратов (МЗЛА) обоснована целесообразность одновременного решения задач трех уровней – формирования ТЗ на проектирование ЛА, технических предложений и эскизного проектирования. При решении задач первого уровня анализируются оперативно-тактические, летно-технические характеристики ЛА и обосновываются требования к показателям заметности, второго – формируется матрица альтернативных проектных решений и определяются рациональные структурные решения по бортовому комплексу ср. РЛЗ и облику МЗЛА в целом, третьего – определяются оптимальные конструктивно-баллистические, геометрические проектные параметры технических решений и ЛА в целом. Сформулирована постановка задачи и дана блок-схема анализа проектных решений по размещению на борту беспилотного летательного аппарата (БЛА) станции активных помех и оптимизации их параметров на базе комплексного критерия «стоимость-эффективность». При этом необходимо учитывать влияние альтернативных технических решений по малозаметности и их проектных параметров на геометрические, аэродинамические, энергетические, баллистические, тепловые характеристики, массу, стоимость, показатели заметности и боевой эффективности. Структурно-логическая схема решения задачи при заданном ТЗ на проектирование БЛА включает в себя следующие этапы: формирование исходной информации и разработку «опорного» варианта структуры БЛА; формирование морфологической матрицы проектных решений по облику ЛА; оценку совместимости, системы ограничений и выявление допустимых решений; генерацию допустимых вариантов облика; предварительный анализ допустимых вариантов облика и выбор предпочтительных; количественный структурно-параметрический синтез облика малозаметного БЛА.

109-115 210
Аннотация

Дается подход к решению проблемы повышения виброустойчивости бортовой радиоэлектронной аппаратуры. Показано, что использование испытаний, предусмотренных государственными стандартами, не обеспечивает требуемого уровня отказов, вызванных механическими повреждениями, т. к. испытания проводятся ограниченно, не полностью выявляя основные резонансные явления, определяющие вибропрочность конструкции. Показано, что основными проблемами совершенствования являются повышение адекватности испытательных и реальных режимов вибрации, повышение точности воспроизведения испытательных режимов на вибрационных стендах, а также увеличение достоверности измерительной информации о режимах вибрации и динамических реакциях объекта исследований и увеличение информативности вибрационных испытаний. Для обеспечения эквивалентности испытательных режимов, режимам эксплуатации обеспечиваются режимы испытаний, формируемые несинфазной подачей испытательного сигнала в точки закрепления печатных плат. Показано, что с помощью управления амплитудами и фазами воздействующих сигналов на резонансных частотах возможно перемещение максимумов прогиба по площади печатной платы и тем самым повышение надежности. Полученные результаты математического моделирования и соотнесение их с результатами натурных испытаний указали на ограниченность виброиспытаний по стандартным методикам. Делается вывод о необходимости модификации натурных испытаний.

116-130 220
Аннотация

В работе представлен подход к решению задачи обеспечения безопасности полета воздушного судна при наличии внешних угроз в виде воздушных судов-нарушителей. Приводится алгоритм расчета коэффициентов опасности столкновения с воздушными судами-нарушителями, на базе которых формируется бортовая программа-диспетчер контроля безопасности полета.

Вводится два коэффициента опасности: в горизонтальной и вертикальной плоскостях. На основании различных полетных ситуаций предлагается четыре варианта принятия решения: отсутствие каких-либо действий воздушных судов (ВС), изменение эшелона, уклонение в горизонтальной плоскости и уклонение как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. Для каждого случая получены формулы двойной оценки, учитывающие различные параметры взаимного движения воздушных судов. На базе этих оценок можно построить итоговую экспертную оценку для рассмотренных полётных ситуаций, которая реализована в бортовой программе-диспетчере. Приведена структура указанной программы. На выходе программы-диспетчер формируются оценки величины ожидаемого минимизируемого риска и выбранная альтернатива уклонения ВС от точки встречи. В работе представлено подробное описание процедуры тестирования работы алгоритмов программы-диспетчера, приводятся начальные условия для разных полетных ситуаций. Приводятся результаты моделирования работы алгоритма. Проиллюстрировано сравнение результатов вычисления коэффициентов опасности при выполнении манёвров по предотвращению опасного сближения и при их отсутствии. Показано, что выполнение рекомендованных алгоритмами программы-диспетчера маневров приводит к уменьшению итогового коэффициента опасности. Особое внимание было уделено процессу посадки воздушного судна, особенно при наличии в районе посадки нескольких конфликтующих воздушных судов.

131-144 293
Аннотация

В статье представлена методика, математическая модель и ее программная реализация для расчета показателей эффективности визуального и аппаратурного поиска и обнаружения наземных объектов с борта летательного аппарата. Методика отличается от известных тем, что использует современные информационные технологии и приспособлена для решения практических задач испытаний. Кроме того, нахождение значений вероятности визуального обнаружения наземных объектов в натурных экспериментах нереализуемо из-за огромного количества потребных затрат. Предложенная методика позволяет оценить в летных испытаниях частный показатель эффективности летательного аппарата при поиске наземных объектов – вероятность выхода на типовой наземный объект. Разработанная математическая модель учитывает известную дальность обнаружения объекта по его линейным размерам. Программная реализация позволяет выполнять расчеты для различных значений метеорологической обстановки. Выполнена оценка сходимости результатов моделирования и летных экспериментов. Для определения сходимости выполнялось сравнение результатов, полученных в реальных летных испытаниях на полигонах с разной метеорологической обстановкой, с результатами расчетов, полученных моделированием. Относительное расхождение показателей, полученных в летном эксперименте и рассчитанных разработанной программой, составляет менее 5 %.

Автором предложены новые частные показатели эффективности для задачи визуального обнаружения типовых наземных объектов. Это область возможного обнаружения наземного объекта и область гарантированного выхода на него. Данные показатели позволяют выполнить сравнительную оценку возможностей летательных аппаратов по обнаружению наземных объектов в испытаниях. Эти показатели, в отличие от известных, обладают большей наглядностью и информативностью.

Разработанная программа для ЭВМ снижает временные затраты испытателя на расчет показателей и подготовки материалов в акт в 3 раза за счет автоматизации и удобства использования. Позволяет выполнять расчеты, варьируя любые показатели, от которых зависит вероятность обнаружения типового наземного объекта, в широком диапазоне их изменения.

Машиностроение и машиноведение

145-151 337
Аннотация

Настоящая статья посвящена изучению проблемы системы управления безопасностью полетов (СУБП) и определения уровня безопасности полетов авиационного предприятия.

Рассматриваются проблемы СУБП, представленные на 41-м заседании Клуба командиров авиапроизводства России в июне 2014 года в Санкт-Петербурге в связи с проверкой состояния ГА Российской Федерации Международной организацией гражданской авиации (ИКАО) в том же году, а также предложен комплекс незамедлительных мер по устранению недостатков, выявленных в действующей системе управления безопасностью полетов участниками этого заседания.

Были проанализированы проблемы определения уровня безопасности полетов по эксплуатационным данным авиапредприятия. Данный анализ позволил учитывать проблемы, перечисленные в данной статье, в качестве инструмента комплексного исследования параметров СУБП и позволяет проводить анализ количественных показателей уровня безопасности полетов авиапредприятия.

Концепции показателей приемлемого уровня БП трактуются по-разному, в зависимости от имеющихся/применяемых методов их оценки и способов реализации в системе СУБП. Однако индикаторы оценки приемлемого уровня безопасности полетов в эксплуатационных условиях на авиационном предприятии должны прийти к общему значению. В настоящее время заданные уровни безопасности и индикаторы безопасности определяются пока не функционально и часто с искаженными выраженными моделями, описывающими их контекстные содержания, а также способы интегрирования их в СУБП авиапредприятия.

Полученные результаты могут быть использованы для совершенствования мероприятий по реализации СУБП и решения проблем определения технического уровня безопасности полетов авиапредприятия.

152-160 210
Аннотация

В настоящее время отмечается интенсивное применение композиционных материалов для создания различных деталей авиационной техники. Незаменимость композитов обеспечивается сочетанием таких важнейших характеристик, как высокая механическая прочность, теплостойкость, коррозионная стойкость, малая плотность. Благодаря своей сложной структуре композиционные панели могут обладать интеллектуальным свойством самодиагностики своего состояния. Структурно-композиционная панель представляет собой матрицу, армированную волокнами. При встраивании в сеть армирующих стекловолокон оптических датчиков, передающих излучение в качестве информативного сигнала, можно создать автономную информационно-измерительную систему. Для контроля напряженно-деформированного состояния композиционных конструкций предложено встраивать в структуру композитов механолюминесцентные сенсоры. Способностью к генерации излучения при механическом нагружении (механолюминесценции) обладают кристаллофосфоры группы АIIBVI. Такие сенсоры являются светогенерационными, энергонезависимыми, твердотельными, миниатюрными. При деформировании композитной конструкции сенсоры генерируют механолюминесцентное излучение, передающееся по армирующим волокнам на фотоприемное устройство и в блок обработки сигнала, в котором анализируется локализация и величина механического воздействия на композитную панель. В статье описаны физические основы механолюминесцентных сенсорных элементов, представлена математическая модель преобразования, позволяющая рассчитать выходной световой поток сенсора при механических воздействиях разных по длительности и по величине. На основе математической модели написано приложение в программе в MATLAB для моделирования оптического сигнала сенсоров с различными параметрами при изменении амплитудно-временных параметров входного воздействия. По математической модели был разработан алгоритм обработки сигнала механолюминесцентного сенсора, позволяющий выполнить обратное преобразование – по световому потоку восстановить параметры входного механического воздействия.

Информатика, вычислительная техника и управление

161-170 221
Аннотация

Практическая реализация концепции распределенной информационной системы требует реализации целого комплекса научно-техничес­ких задач, связанных с выбором состава и порядка использования средств хранения и обработки информации, созданием и использованием общих информационных массивов, обеспечением информационной безопасности и др. В основе современных распределённых информационных систем находится система связи и передачи информации, а также система хранения и обработки данных. Система хранения и обработки данных предназначена для организации надежного, а также отказоустойчивого хранения данных, высокопроизводительного доступа серверов к устройствам хранения и обработки информации. Предложен показатель качества функционирования системы хранения и обработки данных. Рассмотрены задачи, которые необходимо решить при построении и эксплуатации системы хранения и обработки данных с учётом требований высоконадёжного хранения данных, а также их конфигураций в следующем составе: определения количества и местоположения центров хранения и обработки данных в распределенных информационных системах; выбора состава комплекса средств хранения данных в центрах хранения и обработки информации с учетом организации подсистемы резервного копирования, архивирования и восстановления данных. Сформулирована задача оптимизации состава средств хранения по критерию максимума значения коэффициента готовности системы хранения данных. Данная задача сведена к виду задач целочисленного линейного программирования с булевыми переменными, что позволяет для её решения применять существующие методы. Разработана методика для определения рационального уровня расходов на формирование комплекса средств хранения данных в системе хранения и обработки данных, основанная на применении элементов теории вероятностей и теории благосостояния (принцип оптимальности по Парето). Получено решение данной задачи путём оптимизации линейной свёртки.



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


ISSN 2079-0619 (Print)
ISSN 2542-0119 (Online)