научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211. ISSN 1994-0408

список аннотаций статей за 2014 год

Проведено описание процесса возрастания энтропии при тепловом контакте двух тел. Показано, что вид функции, описывающей процесс стремления энтропии к максимальному значению, зависит от степени неравновесности системы. Для сильно неравновесной системы энтропия возрастает по логарифмическому закону, а при приближении термодинамической системы к равновесному состоянию характер зависимости изменяется на экспоненциальный. Получено решение уравнения, описывающего стремление энтропии термодинамической системы к состоянию равновесия.

Традиционные технологии получения полимерных композитных материалов (ПКМ) на основе эпоксидных смол горячего отверждения энергоемки и требуют продолжительной тепловой обработки. Использование энергии электромагнитных волн сверхвысокой частоты (СВЧ) для нагрева заготовок из ПКМ является одной из альтернативных технологий, позволяющих значительно уменьшить время и снизить энергоемкость тепловой обработки. В статье рассмотрена тепловая математическая модель составной системы цилиндрических тел в условиях СВЧ нагрева. Система включает заготовку в виде полого цилиндра из ПКМ на основе эпоксидного связующего и углеродных волокон и оправку в виде сплошного цилиндра. Получены и проанализированы теоретические и экспериментальные данные о температурном состоянии рассматриваемой системы.

Белов М. Л., Владимирский Д. В., Городничев В. А., Стрелков Б. В.

Проведен анализ спектров лазерно-индуцированной флуоресценции здоровой растительности и растительности, находящейся в стрессовом состоянии, при возбуждении флуоресценции в синей области спектра. Показано, что использование для возбуждения лазерно-индуцированной флуоресценции излучения в синей области спектра и регистрация флуоресцентного излучения в трех узких спектральных диапазонах с центральными длинами волн 680, 690 и 740 нм позволяет надежно обнаруживать стрессовые состояния растительности. Идентифицирующими факторами для стрессовых состояний растений являются отношения интенсивностей флуоресцентного излучения на длинах волн 680, 740 нм и 690, 740 нм.

В работе разработана методика калибровки блока акселерометров инерциальной навигационной системы на специальных испытательных стендах. Предлагаемая методика позволяет определить смещения нулей, погрешности масштабных коэффициентов и углы неортогональностей блока акселерометров без использования жестких требований к высокоточному испытательному оборудованию. Получены данные измерительные положения испытательного стенда, в которых необходимо выставить блок акселерометров, чтобы охарактеризовать оценки инструментальных погрешностей блока акселерометров. Однако, требуется высокая точность измерения выходных сигналов блока акселерометров.

Белов М. Л., Штейнгарт А. Д., Матросова О. А., Городничев В. А.

Существующие в настоящее время системы контроля утечек на нефтепроводах обеспечивают регистрацию крупных утечек и имеют предел чувствительности около 1 % производительности трубопровода. В статье рассматривается задача дистанционного обнаружения утечек с низкой интенсивностью (менее 1 %) из нефтепроводов. Одним из вариантов системы дистанционного обнаружения утечек из нефтепроводов является система мониторинга нефтяных загрязнений на земной поверхности по трассе нефтепровода. В статье используются экспериментально полученные для длины волны возбуждения 266 нм спектры флуоресценции чистых нефтепродуктов (сырой нефти, легких нефтепродуктов, тяжелых нефтепродуктов), различных земных поверхностей (почва, растительность, вода, асфальт) и нефтепродуктов, разлитых на различных земных поверхностях. Показано, что использование лазерного метода, основанного на регистрации флуоресцентного излучения в трех узких спектральных диапазонах и нейросетевого алгоритма обработки данных измерений, позволяет проводить обнаружение нефтяных загрязнений на земной поверхности с вероятностью правильного обнаружения близкой к единице при небольшой вероятности ложных тревог.

Проведена верификация модели взаимодействия ультразвуковой колебательной системы с биологическими тканями, разработанной в среде COMSOL Multiphysics. Показано, что качественно и количественно практическим результатам наиболее соответствуют результаты расчетов в среде COMSOL Multiphysics, полученные на шаге сетки Finer (отношение шага сетки к минимальной площади поперечного сечения модели ≤ 0,3 мм^-1). Средняя относительная погрешность полученных результатов в сравнении с экспериментальными не превышает 4,0 %. Исследовано влияния геометрических параметров – толщины нагрузки – на электрический адмиттанс ультразвуковой колебательной системы при взаимодействии с биологическими тканями. Показано, что при увеличении толщины нагрузки в диапазоне от 0 до 95 мм наблюдается уменьшение расчетных значений собственной резонансной частоты продольных колебаний и электрического адмиттанса от 26,58 до 26,35 кГц и от 0,86 до 0,44 мСм.

В статье рассматривается применение логико-вероятностных методов для оценки надежности класса распределенных программно-аппаратных технических систем, реализованных на основе многоагентного подхода. Предложена модель многоагентной системы, задающая стратегию обеспечения отказоустойчивости, основанную на резервировании задач и исполнительных механизмов системы и введении избыточных множеств исполнительных контейнеров. Разработанная модель также учитывает возможность существования в системе конвейеров исполнительных механизмов. На основе модели резервированной многоагентной системы разработаны критерии ее работоспособности и предложена методика оценки надежности такой системы, определяющая процедуру построения аналитической функции работоспособности системы. Работоспособность и достоверность методики подтверждены проведенным вычислительным экспериментом. Предложенные модель резервированной многоагентной системы и методика оценки ее надежности могут найти широкое применение в задачах синтеза оптимальной структуры многоагентной системы с заданным уровнем надежности.

В статье представлены результаты исследований по созданию математической модели физического здоровья «здорового человека» методом регрессионного анализа, где в качестве факторов выступают физические параметры человека, а в качестве отклика – показатель физической работоспособности. Уравнение регрессии вычислялось для каждой возрастной группы. После выполнения множественного регрессионного анализа, получена множественная регрессионная модель, которая может предсказать физическую работоспособность для мальчиков в возрасте от четырнадцати до семнадцати лет. А также приведены результаты анализа и разработка регрессионной модели для шестнадцати летних мальчиков.

В работе изучена математическая модель параллельной вычислительной системы – асинхронная система. Она рассматривается как множество с частичным действием моноида трасс. Это позволило авторам ввести гомоморфизмы асинхронных систем как морфизмы соответствующих полигонов. С помощью этих гомоморфизмов изучаются асинхронные системы с функцией, сопоставляющей операциям их время выполнения. Построен алгоритм вычисления минимального времени выполнения параллельных процессов в асинхронных системах. Найдены условия, при которых гомоморфизм асинхронных систем сохраняет минимальное время выполнения. Построенный алгоритм применяется для расчета времени выполнения параллельного процесса, состоящего из переходов сети Петри. Приведены примеры вычисления минимального времени для псевдо-конвейера и волновой системы. Описан эксперимент, реализованный с помощью многопоточного приложения, построенного по заданной сети Петри. Этот эксперимент подтверждает метод оценки минимального времени выполнения параллельного процесса.

В статье предлагается и обосновывается возможность создания методики оценки и оптимизации бизнес-процессов предприятия, основанной на тождественности понятий алгоритма и бизнес-процесса. Описанная методика опирается на выделении из бизнес-процесса рекурсивной модели, продемонстрированном в статье на примере одного автоматизированного с помощью BPM-системы процесса, и на дальнейшей оценке и оптимизации процесса в соответствии с методиками оценки оценки и оптимизации, применяемыми к алгоритмам. Результаты исследования могут быть использованы специалистами, занимающимися реинжинирингом бизнес-процессов предприятий, автоматизацией бизнес-процессов, а также разработкой информационных систем предприятий.

Рассматриваются методы синтеза высокоэффективных быстрых преобразований Виленкина-Крестенсона, использующие скалярную форму их представления и оригинальные способы декомпозиции многоточечных преобразований. Получены аналитические описания быстрых алгоритмов Виленкина-Крестенсона на различных уровнях прореживания исходных выборок обрабатываемых сигналов, а также аналитические оценки их вычислительной сложности. Предложены средства графического представления вычислительного процесса этих алгоритмов в виде сигнальных графов. Приведенные теоретические результаты проиллюстрированы конкретными примерами, подтвердившими их прикладную целесообразность и эффективность.

профессор, д.ф.-м.н. Карпенко А. П., Панков М. К.

При проектировании компьютерных систем, а также в процессе итеративной компиляции возникает задача оценки быстродействия программ на данной системе. Традиционным методом решения данной задачи является эмуляция исполнения программы на целевой системе. Современным альтернативным подходом к оценке быстродействия программы является подход, основанный на построении статистической модели быстродействия этой программы на исследуемом компьютере. Представляем статистический метод Velocitas моделирования быстродействия программ на компьютерах общего назначения. Даем описание метода и его программной реализации в виде инструментария Adaptor. Приводим результаты исследования эффективности метода и указанного инструментария, которые показывают достаточно высокую точность предсказания быстродействия программ.

В статье рассматриваются характеристики аппаратной реализации семейства криптографических хэш-функций GRACE-H, основанных на обобщенных клеточных автоматах. Реализация выполнена для программируемых логических интегральных схем на языке VHDL. Произведено сравнение производительности и эффективности аппаратных реализаций хэш-функций из семейства GRACE--H и хэш-функций Keccak (SHA-3), SHA-256, BLAKE, Groestl, JH, Skein. По результатам сравнения можно отметить, что как производительность, так и эффективность аппаратной реализации хэш-функций семейства GRACE-H значительно (до 12 раз и до 4 раз, соответственно) превышает соответствующие характеристики хэш-функций сравнения.

профессор, д.ф.-м.н. Карпенко А. П., Собенин И. А., Харламов В. В.

В работе предложена методика автоматизированного исследования областей аорты, пораженных атеросклерозом, с целью нахождения взаимосвязи между соматическими мутациями митохондриального генома в клетках стенки аорты и степенью выраженности атеросклеротического поражения этих областей. Методика включает в себя следующие основные этапы: сегментация изображения аорты, маркировка связных компонентов изображения, построение графа смежности областей изображения, разбиение графа смежности. Предложена структура, спроектирована и разработана программная система АОРТА, реализующая предложенную методику. Тестирование и апробация системы АОРТА в НИИ общей патологии и патофизиологии РАМН показали ее работоспособность и удобство использования.

При проектировании элементов тонкостенных конструкций из волокнистых композитов необходимо надежное определение характеристик сопротивления внешним силовым воздействиям. Описаны модельные представления процесса накопления повреждений и показано что адекватное его описание возможно с помощью соотношений наследственного типа. Предложены подходы, позволяющие проводить расчет нелинейного деформирования слоистых композитов. В качестве исходных данных используются упругие характеристики и кривые нелинейного деформирования однонаправленного слоя. Разработаны матричные алгоритмы поcтроения определяющих соотношений однонаправленных и слоистых композитов. Предложенные подходы могут быть использованы при прочностной отработке материала, в численных методах расчета и прогнозирования механического поведения композитных материалов и элементов из них.

С использованием кинематического метода разработана аналитическая модель деформирования пластической конической оболочки с преобразованием внутренней поверхности в наружную. Материал оболочки принят жёстко – идеально пластическим. Использована теория тонких оболочек и кинематическая теорема предельного равновесия. Учтены одновременно геометрическая и физическая нелинейности. В результате получены зависимости для расчёта радиуса кривизны зоны интенсивных деформаций, величины кольцевой цепной деформации, а также величины деформирующего усилия в функции от осевого перемещения. Проведённый анализ показал возможность использования конических оболочек для поглощения энергии с высокой эффективностью. Результаты работы могут быть использованы для расчёта и выбора оптимальных параметров энергопоглощающих элементов ударных амортизаторов.

профессор Зарубин В. С., Зарубин С. В., профессор Кувыркин Г. Н.

Для обоснования области надежного применения расчетной зависимости, позволяющей вычислить эффективный коэффициент теплопроводности трансверсально изотропного однонаправленного волокнистого композита в плоскости, перпендикулярной волокнам, построена математическая модель теплопереноса в представительных элементах структуры такого композита. Рассмотрено упорядоченное расположение параллельных волокон, когда центры их поперечных сечений совпадают с узлами плоской сетки c квадратными ячейками или ячейками в виде правильных треугольников. Количественный анализ построенной математической модели проведен при помощи метода конечных элементов с контролируемой интегральной погрешностью вычислений. Представленные результаты важны при оценке температурного состояния и работоспособности теплонапряженных конструкций, выполненных из однонаправленного волокнистого композита.

Разрабатываемый авторами метод исследования устойчивости и стабилизации положений равновесия систем с геометрическими связями применяется к устройству Ball & Beam. Для построения математической модели механической части стенда используются уравнения Шульгина в избыточных координатах. При исследовании устойчивости к уравнениям Шульгина необходимо добавить кинематические уравнения связей, полученные дифференцированием по времени уравнений геометрических связей. Уравнения первого приближения в окрестности положения равновесия рассматриваемой системы будут иметь нулевые корни, число которых равно числу связей. Несмотря на формальное сведение к особенному случаю Ляпунова, в системе с избыточными координатами возможна асимптотическая устойчивость равновесия. В данной работе построена более полная нелинейная модель механической части стенда Ball & Beam. При рассмотрении полной нелинейной связи определено еще одно новое положение равновесия системы. При наличии одной геометрической связи между двумя координатами в этой задаче возможны два варианта выбора избыточной координаты. Показано, что от выбора избыточной координаты существенно зависит выделение управляемой линейной подсистемы.

Рассматривается проблема многопараметрического анализа магнитной микротопологии с целью определения структуры исследуемого материала и нахождения дефектов. Предложен метод анализа исходных данных путем разделения получаемой информации по априорным критериям, определяемым физической моделью ферромагнетика. Показана интегральная связь между медленно меняющейся намагниченностью и полем рассеяния при помощи тензора системных функций. Рассчитаны ограничения на неоднородность намагниченности и внешнего поля. Проведен анализ экспериментальных данных магнитной микротопологии стальных плоских образцов с искусственно созданным дефектом. Приведенный подход к магнитостатической задаче может быть использован в микроструктурном анализе и дефектоскопии.

Вихревые каналы являются способом интенсификации теплообмена, сочетающим в себе механизм развития поверхности и высокую конвективную составляющую. Вихревые каналы образуют проточный тракт, полученный совмещением огневой и силовой стенок, на которых имеются фрезерованные ребра под разными углами пересечения. В работе проведено исследование процессов теплообмена в вихревых каналах посредством численного моделирования. Моделировалось течение в широком диапазоне чисел Рейнольдса, получены тепловые и гидравлические характеристики данного способа интенсификации. Показано, что суммарный эффект интенсификации теплообмена складывается из конвективной составляющей и эффекта развития поверхности за счет ребер. Показано, что в ряде случаев данный способ интенсификации теплообмена позволяет снимать большие тепловые потоки, чем в оребренном тракте при тех же условиях.

В статье описаны теоретические методы исследования перкутанного поступления в организм человека гексафторида урана и продуктов его гидролиза. Рассмотрены интегральная и дифференциальная модели. Описаны возможности каждой из них. Приведены результаты, полученные в рамках обеих моделей, по оседанию урана и фтора на поверхность кожи, по депонированию этих веществ в организме в аварийной ситуации и в условиях повседневной производственной деятельности. Приведен результат по распределению депонированного урана по отдельным органам. Показано, что при некоторых режимах работы на производстве, накопление урана в почках превышает критическое значение, что приводит к их заболеванию. Показана роль полученных результатов в решении вопросов предохранения сотрудников от профессиональных заболеваний и медицинской помощи попавшим в аварийную ситуацию.

При эксплуатации железных дорог возникает необходимость автоматизации контроля состояния контактной сети. Контролю, среди прочих параметров, подлежит износ контактного провода. Точность, чувствительность и производительность известных технических решений ограничены. Целью данной работы была разработка системы контроля износа контактного провода. Условия эксплуатации системы выдвигают требования по бесконтактности измерений. Работа системы основана на использовании электромагнитного (вихретокового) метода неразрушающего контроля. В качестве информативного параметра используется ширина площадки контакта провода с пантографом. Сущность технического решения системы состоит в том, что система содержит матричный вихретоковый датчик, состоящий из 30 вихретоковых преобразователей, закрепленный на пантографе, высокочастотные генераторы, систему обработки информационных сигналов. Полученная измерительная информация передается на компьютер вагона-лаборатории через волоконно-оптическую линию связи. Дальнейшая обработка полученной информации и формирование базы данных позволяет вести постоянный мониторинг состояния электроконтактного провода.

Для решения на более высоком методологическом и функциональном уровнях социализации высшего технического образования предлагается гармонизация образовательных стандартов путём введения в учебный процесс межпредметных дисциплин, напрямую связанных с обеспечением творческих форм профессиональной деятельности. Особенность таких дисциплин в том, что их логическая структура включает изучение культуры профессионального мышления специалистов или основ мыслительной грамотности на примерах из научно-технических областей знаний. Это позволяет использовать вводимые дисциплины не только для целенаправленного получения технических знаний и формирования необходимого набора профессионально значимых личных качеств, но и широкого спектра ключевых, переносимых в другие области компетенций .

В статье обоснована актуальность проблемы учета производственной неопределенности при определении количества оборудования проектируемых технологических комплексов в машиностроении. Изложены методический подход и математический аппарат для расчета необходимого количества оборудования в условиях многономенклатурного часто переналаживаемого производства. Проанализированы причины возникновения внешней и внутренней неопределенности, а также пути прогнозирования их величины. Приведен пример расчета количества оборудования участка станков с ЧПУ. Предложенная методика может быть использована при проектировании технологических комплексов механосборочного производства.

Абашин М. И., Галиновский А. Л., Елисеев А. Н., Павлов А. М., Моисеев В. А.

В статье рассматривается решение проблемы экспресс оценки качества износостойких наноструктурированных покрытий с помощью метода ультраструйного исследования. В результате проведенной работы была установлена зависимость между интенсивностью отслоения нанесенного покрытия от подложки и уровнем сосредоточения напряжений в испытуемом образце. Предложенный информационно-методический план проведения процесса ультраструйного анализа позволит оперативно оценить физико-механические параметры и эксплуатационное состояние покрытий, нанесенных на образцы и прошедших усталостное нагружение. Предложенная методика может быть эффективно использована для выбора материала покрытия, подложки и рациональных режимов нанесения.

профессор, д.т.н. Ярославцев В. М., доцент, к.т.н. Ярославцева Н. А.

Показано, что реновацию можно рассматривать как составную часть всех производственных или технологических процессов, одной из задач которых является увеличение ресурса объекта или продление его жизненного цикла. Дано условное деление реновационных технологий на технологии продления и технологии возобновления ресурса реновируемого объекта, а также технологии увеличения ресурса на этапе изготовления нового изделия. Указано, что исходными заготовками в технологиях реновации могут быть не только детали, поврежденные на этапе эксплуатации. Исходными заготовками также следует считать продукцию заготовительного и металлургического производств, разного рода материальные объекты и материалы, получающие повреждения в процессе изготовления или утратившие свои служебные характеристики на этапе эксплуатации.

Арбузов Е. В., Жаргалова А. Д., Лазаренко Г. П., Семисалов В. И.

Работа посвящена исследованию общей картины деформации тонкостенных деталей при их обработке на токарных станках. Цель работы – определить топологию и величину технологических деформаций при использовании общемашиностроительных режимов точения. Исследовались детали классов «труба» и «диск». Для решения рассматриваемой задачи использовано компьютерное моделирование в программной среде ANSYS. Задача исследования – оценить перспективность работ, направленных на развитие концепции обработки тонкостенных деталей с контролируемой деформацией на «мягких» режимах резания. Для оценки податливости обрабатываемых деталей, величины технологических деформаций сравнивалась с полями допусков на размеры деталей. Моделирование показало, что изменение условий обработки в исследованных интервалах вызывает изменение деформации деталей в диапазоне от 0,1 до 3 величины поля допуска. Этот результат может служить основанием для планирования дальнейших работ в рассматриваемой проблемной области.

В статье рассмотрен процесс прерывистой обработки плоских отражателей из алю-миниевого сплава с помощью фрезерной головки, оснащенной алмазным монокристалличе-ским резцом. Разработана технология, позволяющая обрабатывать детали с оптическим ка-чеством поверхности. Проведен анализ кинематической схемы и представлена модель, поз-воляющая рассчитать силы и температуры резания. Приведены схемы для определения дли-ны пути резания при обработке плоского отражателя. Выполнено сравнение данных, полу-ченных с помощью предложенной модели и данных экспериментальных исследований, за-имствованных из литературных источников. В экспериментальной части представлены ре-зультаты обработки плоских отражателей по разработанной технологии. Проведенные испытания подтвердили эффективность технологии, намечены пути по повышению качества обработки.

Кондратенко K. Е., Гуськов А. М., ENSAM-ParisTech Гуськов М. А., ENSAM-ParisTech Лоронг Ф., Пановко Г. Я.

Измерение сил резания является важной составляющей разработки и проверки технологических процессов. Использование общепринятых прямых силоизмерительных систем для этой цели часто не представляется возможным. Данная статья предлагает косвенный метод оценки силы резания в процессе обработки точением тонкостенной цилиндрической оболочки. Метод основывается на измерении перемещений гибкой конструкции — детали. Более того, при точении цилиндрических оболочек появляется необходимоть использования бесконтактных датчиков перемещений. В данной работе рассматривается конкретная технологическая система, в которой датчики перемещений располагаются вблизи свободного торца цилиндрической оболочки, которая жестко закреплена в патроне токарного станка. Изучается вопрос об измерении двух компонент силы резания — радиальной и окружной. Модель разработана в квази-статическом приближении. Определено оптимальное угловое расположение двух датчиков радиальных перемещений, исходя из условия минимизации числа обусловленности матрицы линейного преобразования, связывающего неизвестные компоненты вектора силы резания с измеряемыми сигналами.

Цели исследования: снижение гидравлического сопротивления выхлопного патрубка паровой турбины, снижение неравномерности потока на выходе из патрубка, выравнивание потока пара перед трубным пучком конденсатора. Построение моделей патрубка и моделирование течений в нем осуществлялось в среде Solid Works и его приложения COSMOS Flo Works. Приводятся результаты исследования исходной модели патрубка и изменённых конструкций. Для оценки степени неравномерности потока был посчитан коэффициент количества движения (коэффициент Буссинеска) для выходных сечений выбранных конструкций патрубка. Проведенный анализ результатов исследований позволил определить оптимальную конструкцию патрубка. Внедрение в конструкцию патрубка предложенных изменений приведет к улучшению теплообмена в конденсаторе, повысит надежность работы трубного пучка, снизит шум, понизит потери энергии, повысит КПД турбоустановки в целом.

Рассмотрены вопросы утилизации низкопотенциальной энергии с использованием так называемого органического цикла Ренкина, который в последнее время все чаще применяется для переработки тепловых отходов промышленных предприятий, для использования тепловой энергии продуктов сгорания ДВС, в солнечной энергетике, в геотермальной энергетике и т.д. Значительное внимание в статье уделено вопросам выбора рабочего тела, перечислены основные требования, которые предъявляются к рабочим телам цикла. Проведен анализ литературных источников, в которых исследуются различные аспекты применения органического цикла Ренкина. Рассмотрены возможности его моделирования.

Предложен новый метод решения задачи терминального управления для динамических систем. Метод основан на дополнении исходной системы уравнениями на производные управления и переформулировании терминальной задачи в две связанные задачи Коши. Показано, что этот метод применим к плоским системам и обобщает используемый ранее подход. При этом решение задачи терминального управления находится среди решений произвольной определенной системы обыкновенных дифференциальных уравнений соответствующего порядка. Эта особенность нового метода может быть использована для синтеза программных движений плоских систем с учетом ограничений. Кроме того, на примере продемонстрирована возможность применения этого метода к неплоским системам.

В статье рассматриваются задачи глобальной оптимизации, связанные с вычислительной диагностикой гидромеханических систем. Предполагается, что критериальные функции являются непрерывными липшицевыми, многоэкстремальными и не всюду дифференцируемыми. Предложены два оригинальных алгоритма со сканированием пространства поиска стохастическим кратным алгоритмом столкновения частиц, использующем аналогию с процессами абсорбции и рассеяния частиц при ядерных реакциях. Локальный поиск в первом алгоритме осуществляется с использованием метода гиперболической сглаживающей функции, во втором алгоритме используется метод линеаризации с двухпараметрическими сглаживающими аппроксимациями критериев. Представленны результаты решения модельной задачи вычислительной диагностики фазового состава теплоносителя в циркуляционном контуре реакторной установки.

Рассмотрены анизотропные пространства С.Л. Соболева.Предложен способ построения оператора продолжения Т из банахова пространства функций в анизотропное пространство С.Л.Соболева . Оператор T является наилучшим в смысле скорости роста производных высокого порядка от продолжающей функции и строится исходя из любого оператора продолжения Ext. Способ построения оператора T заключается в применении к оператору Ext оператора приближения с сохранением граничных значений. Для изотропного случая указанный способ был предложен В.И. Буренковым, а для анизотропного случая — Е.М. Поповой.

Статья посвящена одному из новых способов улучшения интерфейса современной кабины пилота – применению технологии 3D-аудио. 3D-аудио – это технология, которая в наушниках или через динамики создает пространственно-направленный звук. Пространственные аудио-подсказки, которые вместе с информацией об опасности будут также указывать направление, из которого она исходит, могут сократить время реакции на событие и, следовательно, усилить ситуационную безопасность полета. В статье описаны апробированные авторами методы реализации технологии 3D-аудио, и представлены результаты экспериментов по оценке характеристик точности локализации направления на источник звука для нескольких видов звуковых сигналов. Научная новизна состоит в получении объективных количественных характеристик технологии 3D-аудио, которые целесообразно использовать при проектировании интерфейсов кабин пилотов современных самолетов.

Федорова Н. А., Велданов В. А., Даурских А. Ю., Федоров С. В.

Проведены расчеты по определению глубины проникания в малопрочные грунтовые преграды пенетраторов, применяемых при изучении строения поверхностного слоя космических объектов и дополнительно оснащенных импульсным реактивным двигателем. Пенетратор в процессе проникания рассматривался как недеформируемое тело переменной массы, на которое действуют сила сопротивления среды и реактивная сила, прикладываемая в момент срабатывания реактивного двигателя. Динамика движения пенетратора с конической формой головной части описывалась с привлечением двучленного эмпирического закона сопротивления преграды и предположения о постоянстве силы реактивной тяги в течение промежутка времени ее действия. Установлено, что за счет использования реактивного двигателя глубина проникания пенетратора в малопрочную грунтовую преграду может быть увеличена в несколько раз. Определены рациональные времена включения и работы реактивного двигателя.

Цель работы состоит в исследовании и поиске способов повышения надежности бортовых лазерных локационных систем (ЛЛС), применяемых для управления сближением и спуском космических аппаратов (КА). Сделан анализ основных факторов, оказывающих влияние на надежность ЛЛС. Основное допущение состоит в том, что ресурс твердотельных лазеров определяется количеством импульсов диодов накачки. Исследовано влияние на вероятность безотказной работы ЛЛС частоты повторения зондирующих импульсов, зависимой от погрешности измерения скорости сближения и дальности между КА. Выполнена количественная оценка повышения вероятности безотказной работы за счет применения разработанных способов обнаружения пассивного КА с использованием ЛЛС без оптико-механического сканирования.

Иванов С. Е., Филимонов П. А., Белов М. Л., Городничев В. А., Михайловская М. Б.

Статья посвящена сравнительному анализу дальности зондирования ветрового корреляционного лидара в ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном спектральных диапазонах. Показано, что для обеспечения в земной атмосфере максимальной дальности зондирования ветрового корреляционного лидара наиболее перспективным является видимый спектральный диапазон. При дополнительных требованиях к лидару, например, при требовании работы на безопасной для глаз длине волны лазерного зондирования эффективная работа лидара может быть обеспечена в ультрафиолетовом или ближнем инфракрасном спектральных диапазонах при сравнительно небольшом уменьшении дальности зондирования.

В статье описывается принцип, который может стать некоторой регулярной основой для неинвазивных методов измерения параметров стационарного теплообмена в живых тканях. При этом исключается влияние неизвестных параметров, таких, как биологические источники тепла и температура крови. Приводится теоретический анализ и примеры реализации изложенного принципа. Технически доказана возможность использования описанного принципа для нахождения параметров теплопроводности и перфузии крови в кожном эпителии человека. Кроме того, показана возможность неинвазивного определения других параметров биоткани, влияющих на стационарный теплообмен.

профессор, д.т.н. Хохлов В. К., профессор, д.т.н. Лихоеденко К. П.

В статье рассмотрен вопрос формирования непериодической функции селекции в когерентных импульсно-доплеровских радиолокационных информационных системах ближней локации с манипуляцией фазы сигналов в передающем и гетеродинном каналах по случайному закону. Исследованы статистические характеристики доплеровских сигналов, получаемых при отражении от точечного объекта, находящегося внутри первого и произвольного дистанционных стробов при синхронной случайной манипуляции фазы несущей. в передающем и гетеродинном канале. Показано расширение относительной ширины полосы энергетического спектра доплеровского сигнала, полученного при отражении от точечного объекта из произвольного, кроме первого, дистанционного строба. Проблему формирования непериодической функции селекции предлагается решать методом распознавания по относительной ширине полосы энергетического спектра реализаций доплеровских сигналов и применением регрессионного тракта, обрабатывающего интервалы между нулями реализаций.

В статье изложен метод оценки средних времен пребывания заявок в узлах замкнутых сетей массового обслуживания с приоритетами и с широким диапазоном консервативных дисциплин обслуживания. Метод основан на разложении всей замкнутой сети массового обслуживания на совокупность относительно простых базовых систем массового обслуживания типа M | GI | n | N для каждого узла. Неизвестные средние времена пребывания в узлах сети взаимосвязаны системой нелинейных уравнений. Доказано существование решения этой системы. Для нахождения решения такой системы предложена итерационная процедура, основанная на методе Ньютона-Канторовича. Процедура обеспечивает быструю сходимость к решению. Возможности предложенного метода ограничены на сегодня известными аналитическими решениями для простых базовых систем массового обслуживания типа M | GI | n | N.

Буланов В. А., Буланова Т. А., доцент, к.т.н. Трудоношин В. А.

Рассматриваются вопросы построения сетей связи на основе синхронной цифровой иерархии (СЦИ) с помощью программного комплекса, в котором реализован алгоритм Дейкстры с учетом условий реальных сетей. В эти условия включаются тупиковые ответвления, прохождение резервного канала по волокнам и оборудованию, отличному от тех, по которым прошел основной канал и т.п. Программный комплекс позволяет находить оптимальные основной и резервный маршруты для каналов в сети СЦИ сложной структуры с учетом этих ограничений. Помимо прокладки маршрутов, комплекс позволяет хранить в базе данных сведения об узлах, секциях и каналах сети, то есть представляет собой фактически базу данных с графическим интерфейсом, что позволяет оператору сети иметь оперативную информацию о ее состоянии.

Рассмотрена задача поиска объекта на изображении при помощи обобщенного преобразования Хафа при наличии неучтенных геометрических искажений. Рассмотрен метод коррекции неучтенных геометрических искажений изображения и метод нормировки пространства параметров. Показано, что предложенные алгоритмы требуют относительно небольшого объема вычислений и позволяют существенно повысить надежность обнаружения объектов. Работа может быть интересна специалистам, работающим в области распознавания изображений, а также аспирантам и студентам старших курсов, слушающих курс лекций по распознаванию изображений.

Построена математическая модель переноса тепловой энергии в композите с включениями шаровой формы, учитывающая наличие пор и частиц наполнителей в связующем. Получены оценки эффективного коэффициента теплопроводности такого композита, в том числе с применением двойственной вариационной формулировки задачи стационарной теплопроводности в неоднородном теле. Представленные результаты могут быть использованы для прогноза влияния на теплопроводность композита введения в состав полимерного связующего мелкодисперсных наполнителей и возникающей при отверждении связующего пористости.

Экстремальные условия эксплуатации в условиях Крайнего Севера характеризуются резкими перепадами температур, которые могут достигать 100 и более градусов на поверхности материалов, в зависимости от их отражающей способности, с многократным переходом через точку замерзания воды. Такие негативные климатические факторы в значительной степени обуславливают снижение эффективности эксплуатации технических сооружений и оборудования в условиях Крайнего Севера, включая железнодорожный транспорт. В статье исследован процесс накопления поврежденности в материале, описана методика оценки поврежденности и ресурса бандажа локомотивного колеса, эксплуатируемого в условиях низких климатических температур. Приведена расчетно-экспериментальная методика оценки накопления повреждений и расчетного ресурса бандажа локомотивного колеса.

В настоящей статье предложена модель, позволяющая на основе соотношений теории слоистых пластин и аппроксимации кривой деформирования однонаправленного слоя при сдвиге в плоскости слоя прогнозировать нелинейное деформирование слоистого углепластика. Получены явные выражения для матриц жесткости и податливости пакета, представляющие собой произведения соответствующих матриц упругих характеристик на матрицы, позволяющие производить учет нелинейных свойств пакета. Предложен вариант аппроксимации нелинейных свойств слоя при сдвиге при помощи экспоненциальной функции. Высказаны соображения по поводу накопления повреждений в слоистых углепластиках.

Марахтанов М. К., Духопельников Д. В., Ивахненко С. Г., Крылов В. И.

В работе рассмотрена схема автономного солнечного теплоаккумулятора, оснащенного фотоэлектрическим преобразователем (ФЭП) для питания гидронасоса. Описана методика расчета плотности мощности солнечного излучения в течение дня. Предложена методика расчета энергетического баланса гидравлической системы автономного солнечного коллектора, предназначенная для проектирования подобных систем. Получены зависимости, позволяющие рассчитать основные параметры узлов, входящих в состав установки, в том числе необходимые минимальные площади абсорбера и ФЭП, мощность насоса, расход теплоносителя. Получены характерные значения площади ФЭП, необходимой для работы при типовых внешних условиях.

В представленной статье рассмотрен большой технологический потенциал вакуумной термической и химико-термической обработки, универсальные установки которой предоставляют возможность упрочнять различные тяжелонагруженные детали машин, приборов и инструмента. Несущая способность обрабатываемых изделий определяется насыщенностью диффузионного слоя, структурой приповерхностной области и сердцевины. Сложные закономерности влияния технологических факторов процессов обработки на результирующие свойства обуславливают целесообразность проектирования режимов упрочнения на основе применения расчетных методов.

Рассмотрено взаимодействие и взаимовлияние двух внешних источников механических энергий, участвующих в процессе резания с опережающим пластическим деформированием (ОПД), один из которых обеспечивает предварительное деформирование материала, другой - удаление слоя материала в виде стружки. Представлена приближенная физическая модель механизма действия предварительного упрочнения материала на технологическую эффективность метода резания с ОПД. Даны типовые закономерности изменения эффективности метода в зависимости от величины нагрузки предварительного деформирования материала и приводится физическое обоснование существования оптимальных значений такой нагрузки при обработке с ОПД.

Судник Л. В., Галиновский А. Л., Колпаков В. И., Муляр С. Г., Абашин М. И., Проваторов А. С.

В статье рассмотрены вопросы диагностики конструкционной керамики (КК) на основе оксида алюминия. Актуальность темы статьи связана с необходимостью иметь в техническом арсенале технолога методы экспресс диагностики, которые будет возможно применять на этапе технологической подготовки производства КК. Их отсутствие на сегодняшний день заметно усложняет отработку технологии и препятствует получению оперативной информации об эксплуатационных динамических свойствах данного материала. Приведено сравнение результатов анализа микроморфололгии сколов КК после статического и динамического воздействия. Проведен анализ полученных результатов и сделаны выводы о возможности использования метода ультраструйной диагностики на этапе технологической подготовки производства в дополнение к испытаниям с применением твердотельных ударников. Дано обоснование эффективности ультраструйных методов диагностики, рассмотрены перспективы его применения на практике в производстве изделий из КК.

В программном комплексе CATIAV5 R17 разработана геометрическая модель, позволяющая определить углы профиля зубьев резьбовых фрез с винтовыми стружечными канавками. Исследование модели проводилось для геометрических и конструктивных параметров гребенчатых резьбовых фрез, изготовленных из твердого сплава и быстрорежущей стали. Установлено, что наличие переднего и заднего углов, а также угла наклона винтовых стружечных канавок при принятых значениях диаметра и шага инструмента обуславливает получение углов профиля зуба отличных от 30°, что требует расчета углов β₁и β₂ в каждом конкретном случае проектирования. В общем случае имеем несимметричный профиль относительно оси, проходящей через вершину зуба. Установлено влияние геометрических и конструктивных параметров модели на значения расчетных углов.

Рассмотрены основные методы и виды правки алмазных шлифовальных кругов. Приведена классификация методов по различным критериям. Проанализированы положительные и отрицательные стороны применения существующих видов правки. Проанализированы современные тенденции в этой области. Приведено описание непрерывной электрохимической правки (ECD) и непрерывной электролитической правки (ELID). Далее приведено описание экспериментального стенда для осуществления непрерывной электрохимической правки, его схема, модель и основные технологические параметры. Раскрыта методика разработки стенда, анализ его применения. Описаны параметры управления процессом правки.

д.т.н. Гируцкий О. И., д.т.н. Тарасик В. П., д.т.н. Рынкевич С. А.

Статья "Развитие конструкций и перспективы автоматических трансмиссий" посвящена описанию конструкций систем управления автоматических трансмиссий автомобилей. Даны классификация и отличные особенности трансмиссий. Приведены кинематические схемы вальных и планетарных коробок передач ведущих фирм в об-ласти мирового автомобилестроения. Проанализированы преимущества автомати-зированных трансмиссий. Предложены перспективы создания систем управления трансмиссиями на основе методов искусственного интеллекта. Статья предназначена для специалистов в области автоматизации управления трансмиссиями автомобилей.

В настоящей работе описывается подход к решению начальных и начально-краевых задач для эволюционных уравнений, основанный на представлении решений таких задач в виде пределов кратных интегралов при стремлении кратности к бесконечности (такие представления называются формулами Фейнмана). Подобные формулы позволяют проводить непосредственные вычисления решений эволюционных уравнений, пригодны для аппроксимации переходных вероятностей случайных процессов, могут быть использованы для компьютерного моделирования классической, квантовой и стохастической динамики. В настоящей работе строятся формулы Фейнмана для эволюционных полугрупп, полученных с помощью аддитивных и мультипликативных возмущений генераторов некоторых исходных полугрупп, а также формулы Фейнмана для решения начально-краевой задачи Коши--Дирихле для дифференциального уравнения параболического типа. В частности, в работе выводятся формулы Фейнмана для задач Коши и Коши--Дирихле для параболического уравнения второго порядка с переменными коэффициентами, и задачи Коши для уравнения Шредингера.

Безопасность и экология при эксплуатации оборудования наземных комплексов являются одним из определяющих критериев для выбора компонента ракетного топлива. Сжиженный природный газ (СПГ), имеющий ряд преимуществ перед ракетным керосином, обладает специфической особенностью его хранения – возможностью возникновения явления ролловера. В настоящее время РФ не обладает достаточной экспериментальной базой о СПГ для моделирования разнообразных процессов, в том числе и ролловера. Исходные данные для моделирования взяты из различных источников, достоверность которых вызывает сомнение. Для подтверждения соответствия данных, результаты моделирования сравнены с экспериментальными данными.

Охлаждение высококипящих компонентов ракетного топлива необходимо для увеличения их плотности и создания запаса холода для компенсации нагрева во время проведения заправочных и последующих операций предстартовой подготовки ракет космического назначения. Жидкий азот – доступный и экологически чистый продукт, который может быть эффективно использован в качестве источника холода в системах подготовки ракетного топлива. Системы охлаждения с применением жидкого азота, промежуточного теплоносителя и теплообменника используются для температурной подготовки высококипящих компонентов с относительно высокой температурой кристаллизации. Принцип работы подобных систем основан на криогенном барботаже теплоносителя жидким азотом и охлаждении компонента ракетного топлива с помощью рекуперативного теплообменника. Рассматривается методика и результаты моделирования работы данных систем.

Рассматривается проблема проектирования устройства механической поддержки/замены работы сердца – искусственного желудочка сердца (ИЖС). Актуальность исследований в этой области обусловлена высоким процентом населения, страдающим заболеваниями сердца. Причиной каждой пятой смерти в мире является сердечная недостаточность. На сегодняшний день создан ряд моделей ИЖС, некоторые из них успешно применяются в медицинской практике. За годы исследований в этой области сформировалась общая концепция разработки устройства ИЖС: установлены требования к системам, выработаны подходы к решению задач, получены определенные результаты и выявлены имеющиеся недостатки систем ИЖС. Стремительно развивающиеся технологии дают все больше возможностей для решения существующих задач. Работа представляет собой анализ состояния проблемы разработки систем ИЖС на сегодняшний день. Систематизированы биомедицинские и технические требования, предъявляемые к системам ИЖС, проведена классификация проблем, возникающих в процессе проектирования, и обсуждены тенденции новых разработок в этой области.

Одной из важных и сложных задач построения эффективных систем распознавания является задача выбора рабочего словаря признаков, составленного из наиболее информативных признаков. Успешное решение этой задачи обеспечивает как снижение размерности вектора признаков, подлежащих анализу, так и повышение эффективности системы распознавания в целом. В статье рассматривается проблема сокращения признакового пространства в алгоритмах распознавания образов по контурам изображений объектов и предлагается метод её решения, основанный на поиске наиболее существенных признаков. Приведены результаты экспериментальных исследований, из которых следует, что предложенный метод позволяет существенно сократить размерность словаря признаков и повысить эффективность алгоритма распознавания образов по контурам изображений объектов изображений на основе фурье-дескрипторов.

профессор, д.т.н. Хохлов В. К., профессор, д.т.н. Лихоеденко К. П.

В статье для решения задач выбора и сокращения размерностей векторов информативных признаков при обнаружении и распознавании сигналов и помех на основе регрессионных методов рассмотрен нейросетевой подход к вопросам получения статистических характеристик векторов входных реализаций сигналов и помех. Исследованы вопросы обусловленности матриц корреляционных моментов информативных признаков и возможность применения нейросетей при теоретических исследованиях. Нейросетевые алгоритмы позволяют получать необходимые статистические характеристики при плохой обусловленности матриц корреляционных моментов нецентрированных информативных признаков сигналов и помех. Показано, что весовые коэффициенты, получаемые при обучении нейросети без нулевых весов, являются коэффициентами начальной регрессии параметров информативных признаков входных сигналов.

В статье приводятся результаты исследования и разработки универсального алгоритма автоматизированного синтеза центрированных оптических систем двойного сопряжения в параксиальной области. Исходные осевые расстояния для начальной схемы заимствовались из системы рассчитанной Гопкинсом. При отсутствии приемлемого решения, осевые расстояния изменяются на некоторую величину. В результате работы универсального автоматизированного алгоритма было получено две различных системы. Обе системы имеют две пары сопряженных плоскостей при изменяемом увеличении. Для обоих случаев была просчитана кинематика движения компонентов.

Буланов В. А., Буланова Т. А., Севастьянов В. Б., доцент, к.т.н. Трудоношин В. А.

В связи с резким ростом информационных потоков периодически возникает вопрос модернизации сети трибутарных потоков синхронной цифровой иерархии (СЦИ) для увеличения ее пропускной способности. В основе предлагаемой методики модернизации лежит метод экспертных оценок, а в качестве инструмента для получения характеристик сети; разработанный программный комплекс. Комплекс позволяет в кратчайшие сроки проанализировать достаточно большое число вариантов, неочевидных даже для некоторых технических специалистов вследствие достаточно большого объема работ на сети для их внедрения. Апробация методики и комплекса показала их эффективность.

В статье изложен метод анализа замкнутой системы массового обслуживания (СМО) типа «модели ремонтника» Mr|GIr|1||Nr с относительными приоритетами, одним обслуживающим аппаратом (ОА), конечной популяцией заявок каждого класса и произвольной функцией распределения вероятностей (ФРВ) времени обслуживания. Метод основан на конструировании вложенной цепи Маркова, связанной с точками регенерации – моментами завершения времени обслуживания. Выведены соотношения для матрицы вероятностей переходов в такой цепи, получено решение для ФРВ состояний этой цепи. Получены и доказаны соотношения, связывающие ФРВ состояний вложенной цепи и ФРВ состояний СМО в стационарном режиме. На основании этого выведены аналитические выражения для средних времен пребывания, ожидания и загрузок ОА для заявок разных классов.

профессор, д.ф.-м.н. Карпенко А. П., Щербакова Н. О., Буланов В. А.

В работе предложен алгоритм AIS_PSO, который представляет собой модификацию гибридного алгоритма, построенного на основе иммунного алгоритма CLONALG и алгоритма роя части (PSO). Модификация заключается в замене алгоритма CLONALG этим же, но модифицированным алгоритмом. Средствами программного комплекса MatLab выполнена программная реализация алгоритма AIS_PSO. На тестовых функциях Резенброка, Химмельблау и Растригина выполнено исследование эффективности разработанного алгоритмического и программного обеспечения. С помощью программы AIS_PSO решена задача оптимального управления движением вибрационного робота. Использован известный метод решения задачи оптимального управления динамической системой, основанный на сведении этой задачи к задаче нелинейного программирования высокой размерности. Результаты исследований показали высокую эффективность разработанного алгоритмического и программного обеспечения.

В статье изучается проблема снижения вентильной сложности обратимых схем, состоящих из вентилей NOT и k-CNOT, без использования таблиц замен. Делается обобщение вентиля k-CNOT на случай нулевого значения на некоторых управляющих входах этого вентиля. Для таких обобщенных вентилей k-CNOT рассматриваются различные эквивалентные замены композиций обратимых вентилей. Приводится доказательство корректности таких замен путем сравнения результирующего преобразования до и после замены. Показано применение на практике эквивалентных замен для снижения вентильной сложности абстрактной обратимой схемы.

Задача об изгибе пластин, лежащих на упругом основании, долгое время представляла в технике интерес преимущественно с точки зрения расчета фундаментных плит. В настоящее время подобные исследования выполняются при решении задач ледопроходимости судов. В работе выполнено распространение смешанных моделей метода конечных элементов на задачи изгиба пластины на упругом основании (ледяной покров). Поставленная задача решена с помощью смешанного треугольного элемента. Предложен способ учета жесткого защемления пластины на границе. Полученные соотношения, учитывающие "увеличение жесткости", позволяют уменьшить число уравнений разрешающей системы на число элементов на контуре пластины. На примере круглой пластины показана сходимость численных решений к аналитическим решениям.

Рассмотрены некоторые концептуальные соображения по разработке и созданию адаптивных оптических систем (АОС) в сложных приемо-передающих оптических комплексах. Впервые сформулированы и предложены основные постулаты адаптивной коррекции искажений волнового фронта (ВФ) в этих комплексах. Проведено обсуждение результатов экспериментальных исследований на комплексном стенде в натурных условиях. Показаны эффективность использования предложенных постулатов адаптивной коррекции в крупногабаритных оптических системах, а также пути и возможности снижения энергетических потерь в передающих оптических комплексах с использованием методов и средств адаптивной оптики.

В работе представлена сравнительная оценка технологических возможностей отечественных полимерных закалочных сред различного химического состава: УЗСП-1, Камгидрол-ЗАК и Акресол. Приведено влияние концентрации полимера на охлаждающую способность каждой среды. Определены интервалы рабочих температур закалочных сред, исследовано влияние промышленных загрязнений на охлаждающую способность. Проведена оценка эксплуатационной стойкости закалочных сред и изучено влияние антикоррозионных добавок на охлаждающую способность каждой закалочной среды. Даны практические рекомендации по применению полимерных закалочных сред в промышленности.

Рассмотрена возможность применения мартенситно-стареющих сталей ЭП 678 и ЭП 817 для изготовления силового упругого элемента в тензометрических электронных весах. В качестве упрочняющей термической обработки предложено после закалки проводить двойное старение: основное и низкотемпературное. Выполнены микроструктурные, микрорентгеноспектральные, рентгеноструктурные исследования и проведено сравнение структуры и свойств закаленных сталей после основного и двойного старения. Установлено, что двойное старение вызывает дополнительное упрочнение сталей, но различным образом влияет на их коррозионную стойкость: в стали ЭП817, содержащей медь, коррозионные свойства улучшаются в связи с образованием равномерно распределенных катодных частиц ε-Cu; в стали ЭП 678, коррозионные свойства ухудшаются вследствие увеличения гетерогенности структуры.

В статье приведены результаты исследования, с использованием модели управляющего контура, влияния различных принципов регулирования на эффективность управления. Приведена интерпретация принципов регулирования, используемых в технических системах, применительно к менеджменту. Регулирование оценивается с помощью коэффициента эффективности регулирования. По результатам исследований сделаны выводы о целесообразности использования принципов регулирования по отклонению, по возмущению и комбинированному регулированию в зависимости от продолжительности внешнего возмущения и задержки в принятии решений.

Статья посвящена актуальному вопросу трансформации высшего технического образования. Доказана необходимость смены образовательной парадигмы в целом, и в техническом образовании, в частности. Рассмотрены существующие образовательные практики и описаны проблемы, которые возникают в современном мире в связи с ними. На базе материалов конференции «Современные образовательные технологии и их использование в системе гуманитарной подготовки инженеров» с использованием метода объектно-документального анализа выявлены основные проблемы, существующие на сегодняшний день в российской высшей технической школе.

Подводятся итоги десяти лет чтения лекций по программированию для студентов младших курсов кафедры Компьютерные системы и сети МГТУ им. Н.Э. Баумана с использованием мультимедийного оборудования: компьютера, проектора и экрана. Определены два способа использования средств мультимедиа: демонстрация презентаций и запуск программ в программных средах c отображением процесса на экране. Приведены примеры слайдов презентаций. Сформулированы положительные результаты использования мультимедийных средств. Выявлены проблемы чтения лекций с применением презентаций: отвлекающее влияние анимированных презентаций и выполнения программ в реальном времени, разрыв процесса осмысления излагаемого материала при невозможности размещения сильно связанного материала на одном слайде, отсутствие оперативного изменения последовательности изложения материала и снижение внимания при вынесении длинных текстовых формулировок на слайд. Даны рекомендации по их компенсации.

Рассматриваются проблемы подготовки инженерных кадров для аэрокосмической промышленности. Обсуждаются вопросы, поднятые на международном форуме в Китае (Пекин, сентябрь 2012 г.), в работе которого автор принимал участие. Обобщая опыт работы «отраслевых» факультетов МГТУ им. Н.Э. Баумана и личный опыт 29-летнего руководства работой одного из таких факультетов, автор формулирует основные принципы рационального построения высокоэффективного образовательного процесса с участием передового промышленного предприятия. Главным условием успешной реализации рассматриваемой системы является активное участие предприятия.

Рассматривается процесс формирования индивидуальной учебной программы с применением метода когнитивных карт. Исследуется возможность визуализации и сопровождение траектории обучения при непосредственном общении тьютора и тьюторанта и при работе обучаемого с интеллектуальной автоматизированной обучающей системой (включающей виртуального тьютора). В первом случае рассматривается метод совместного построения учащимся и тьютором личностно-ресурсных карт. Во втором случае рассматривается метод построения когнитивных карт диагностики знаний, автоматически синтезирующих индивидуальную учебную программу и способствующих её сопровождению.

Галиев В. Э., Фаткуллина Д. З., Таминдаров Д. Р.

В статье рассмотрены проблемы изготовления лопаток с высокой точностью геометрии профиля. Проанализированы существующие технологические процессы изготовления прецизионных лопаток. Приведены иллюстрации применяемых систем базирования лопаток в процессе изготовления. Отмечены их достоинства и недостатки. Предложен вариант установки заготовки лопатки, основным преимуществом которого является простота форм баз. Уделяется особое внимание трудностям контроля геометрических параметров пера лопаток. Представлена разрабатываемая технология, в которой исключено применение механических методов обработки пера лопаток. На основе проведенного анализа, утверждается, что применение предлагаемого технологического процесса изготовления прецизионных компрессорных лопаток гарантирует получение деталей, удовлетворяющих требованиям чертежа.

К настоящему времени известно большое количество соединений и сплавов, обладающих эффектом памяти формы. Наибольшее распространение получили сплавы на основе никелида титана.В космической технике имеется задача разрыва топливных трубопроводов при отделении космического аппарата от ракеты.В работе рассмотрена методика проектного расчета разрывного устройства трубопровода с использованием нитинола. Это устройство можно использовать вместо пироножей.Устройство представляет собой два полукольца из сплава TiNi. В месте разрыва на трубопроводе сделана кольцевая радиусная канавка. Полукольца подвергаются при температуре мартенситного перехода деформированию и в деформированном состоянии устанавливаются в устройство. При нагреве до температуры аустенитного перехода макродеформации втулки запасенная нитиноловой втулкой энергия достаточна велика для разрыва трубопровода по кольцевой выточке. Приведены методики проектного расчета и времени срабатывания устройства.

Духопельников Д. В., Кириллов Д. В., Воробьев Е. В., Ивахненко С. Г.

Проведено исследование влияния процесса выработки катода торцевого вакуумного дугового испарителя на угловую диаграмму распределения массы испаренного вещества. Измерен профиль покрытия на плоской протяжённой подложке, расположенной перпендикулярно оси испарителя, при различных временах работы и различных выработках катода. По полученным профилям восстановлено угловое распределение распыленного материала. Построено безразмерное нормализованное угловое распределение массы распыленного материала при различных выработках катода и проведено сравнение с распределением плоского точечного источника по закону Ламберта-Кнудсена.

На основе разработанной геометрической модели проведен расчетный эксперимент и по-лучены значения углов профиля зубьев резьбовых фрез с винтовыми стружечными канав-ками при варьировании пяти факторов в установленном факторном пространстве. При планировании расчетного эксперимента разработан полный центральный композицион-ный план в кодированном виде для пяти факторов на трех уровнях с учетом ортогональ-ности и невозможности проведения повторных экспериментов в выбранных точках. Раз-работаны математические модели расчета углов профиля зубьев резьбовых фрез с винто-выми стружечными канавками, позволяющие получать значения углов в зависимости от шага резьбы, диаметра фрезы, переднего угла, угла подъема винтовых стружечных кана-вок и заднего угла. Расчет углов профиля, произведенный согласно полиномам для всех сочетаний факторов показал, что погрешность расчетных значений по сравнению со значениями, полученными по геометрической модели, не превышает допуск на половину угла профиля зуба согласно ГОСТ 1336-77.

профессор, д.т.н. Котиев Г. О., профессор, д.т.н. Горелов В. А., Захаров А. Ю.

Обоснована актуальность развития методик стендовых испытаний автомобильной техники. Представлен новый принцип имитации нагрузочных режимов при движении колесного транспортного средства во внешней среде в условиях стенда «Беговые барабаны». Разработана математическая модель динамики колесной машины на стенде и на дороге. С помощью имитационного математического моделирования проведены теоретические исследования прямолинейной динамики одиночного колеса на твердом недеформируемом опорном основании с различными характеристиками. Результатами имитационного математического моделирования доказана работоспособность предложенного подхода и созданной математической модели. Обоснованы направления дальнейших научных исследований, базирующиеся на представленном принципе.

В работе созданы конечно-элементные модели автомобильных кресел с пассивными подголовниками трех уровней сложности, выполнен их анализ с позиций оценки погрешностей моделирования и соответствия требованиям Правил ЕЭК ООН №25. Рассмотрены основные принципы разработки конечно-элементных моделей подголовников и автомобильных кресел разных уровней сложности. Проведена оценка данных моделей с точки зрения погрешностей результатов и трудозатрат на разработку и решение с помощью программных комплексов, реализующих МКЭ (ANSYS, Femap и LS DYNA). Проведенные расчёты на базе МКЭ, дали возможность проанализировать большой массив информации о процессе аварийного нагружения, необходимой для проведения расчётной оценки безопасности кресел легковых автомобилей в случае удара по автомобилю сзади.

Исследуя тенденции развития современного автомобилестроения, можно увидеть, что производители постоянно повышают уровень контроля над параметрами движения колесных транспортных средств, добиваясь максимального уровня устойчивости и управляемости автомобилей. Медленное развитие подобных систем в отечественном автомобилестроении является причиной недостаточных исследований распределения мощности в специфических условиях движения, характерных для легковых полноприводных автомобилей. Целью работы является разработка методов управления криволинейным движением автомобилей 4х4 с подключаемой задней осью, обеспечивающих повышение курсовой и траекторной устойчивости машины. Разработаны алгоритмы перераспределения крутящих моментов между ведущими осями и колесами автомобиля 4х4 с перераспределением крутящего момента между ведущими осями в диапазоне 100:0 – 0:100 и 100:0 – 50:50 и с перераспределением момента между колесами задней оси в диапазоне 0:100, обеспечивающие повышение курсовой и траекторной устойчивости машины. Предложен критерий работы системы динамической стабилизации движения колесной машины. Проведен сравнительный анализ эффективности различных комбинаций алгоритмов стабилизации движения автомобилей с подключаемой задней осью.

В статье рассмотрены существующие подходы к решению прямой задачи кинематики для платформы Гью-Стюарта. Предлагается метод решения этой задачи для одного из вариантов упрощенной модели платформы Гью-Стюарта, в основе которого лежит определение аналитического уравнения плоскости подвижной платформы. Задача формализована в виде системы нелинейных алгебраических уравнений, особенностью которой являются единообразные уравнения с одинаковым типом нелинейности. Решение прямой задачи кинематики (положение и ориентация подвижной платформы манипулятора) представляется в виде матрицы однородного преобразования.

Предложен метод построения пространства характерных признаков для классификации электроэнцефалограмм, основанный на выделении источников электрической активности мозга. В качестве характерных признаков для классификации выбраны простейшие статистические характеристики дипольных моментов эквивалентных токовых диполей, а для классификации в построенном пространстве использован метод ближайших соседей. В результате экспериментальных исследований на реальных данных показано, что точность предложенного метода сравнима с точностью существующих классических подходов в интерфейсах "мозг-компьютер".

В работе представлен новый подход к анизотропийному анализу дискретных дескрипторных систем в случае входных сигналов с ненулевым средним. Дескрипторные системы являются обобщенным случаем обыкновенных систем. Они содержат как дифференциальные (разностные) уравнения, так и алгебраические. В данной работе предложен алгоритм нахождения средней анизотропии стационарной гауссовской последовательности с ненулевым средним (предполагается, что формирующий фильтр является дескрипторной системой). Получены уравнения для вычисления анизотропийной нормы (в частотной области) для дескрипторных систем. Приведены численные примеры.

Для изучения арифметических свойств значений обобщенных гипергеометрических функций с иррациональными параметрами нельзя непосредственно применять известный в теории трансцендентных чисел метод Зигеля. Причиной этого является слишком быстро растущий общий наименьший знаменатель коэффициентов разложения таких функций в степенные ряды. В некоторых случаях, однако, с помощью специального рассуждения удается обойти указанную трудность и построить линейную приближающую форму (или совместные приближения), используя принцип Дирихле. При этом привлекаются также некоторые приемы, относящиеся к методам эффективного построения упомянутых приближений. Применение перечисленных соображений в случае неоднородных форм приводит к недостаточно точным оценкам. В настоящей работе для уточнения таких оценок строятся совместные приближения с оптимальным выбором степени нулевого многочлена.

профессор, д.т.н. Шумилов И. С., Чурсова Л. В., Седова Л. С.

В статье рассматривается рабочие жидкости, которые применяются в настоящее время в отечественной и мировой практике для авиационных гидросистем (АГС). В авиационной практике применяется достаточно широкий перечень жидкостей. Выбор конкретной жидкости определяется конструктором для конкретного самолёта на основании технических требований к нему. Рабочие жидкости должны иметь заданные свойства, которые представлены в статье, а именно: смазочные свойства; стабильность физико-химических характеристик при эксплуатации и хранении; низкотемпературные свойства; приемлемую температуру застывания; совместимость с материалами агрегатов и элементов гидросистем; теплопроводность; высокая жёсткость; минимальная низкий коэффициент объёмного расширения; пожаро-взрывобезопасность; невысокая плотность; должна иметь хорошие диэлектрические свойства; хорошо противостоять диструкции молекул; иметь хорошие антикоррозионные и антиэрозионные свойства; не создавать условия для возникновения электрокинетической эрозии золотниковых и др. прецизионных устройств и ряд др. свойств.

В современной авиационно-космической технике малогабаритные газогенераторы (МГГ) широко применяются для создания высокоэнтальпийного потока с требуемыми характеристиками. Одним из перспективных унитарных топлив для МГГ является оксид диазота (N2O). Однако, использование N2O требует решения задач инициирования и интенсификации процесса его разложения. В статье рассмотрен один из возможных путей решения этих задач - применение резонансных газодинамических систем (РГС), которые позволяют инициировать рабочий процесс без использования электрической энергии. Предварительные расчеты и результаты испытаний показали, что МГГ на оксиде диазота с РГС имеют достаточно длительные времена выхода на режим и относительно низкую степень разложения N2O. Работа посвящена экспериментальному определению эффективности применения каталитических блоков в МГГ с устройствами инициирования рабочего процесса на базе РГС. В статье представлены: схема установки, методика проведения и результаты экспериментов, а также комплексный анализ данных и сравнение с расчетами. Полученные данные позволяют сделать вывод, что применение каталитических блоков, дает возможность ускорить процесс выхода на режим МГГ и повысить эффективность разложения N2O.

Рассматривается аналитический подход к задаче многокритериальной оптимизации, являющийся альтернативой к вычислительно затратным численным методам зондирования пространства параметров. Формулируются утверждения, позволяющие по характеристикам контрамонотонности и комонотонности и угловой характеристике антиградиентов определить Парето - оптимальные решения. Полученные результаты применяются к задаче параметрического синтеза двухконтурных систем управления движением летательных аппаратов. Показаны возможные направления улучшения противоречивых критериев времени нарастания и перерегулирования и отмечены пределы параметрической коррекции

Федотов Ю. В., Булло О. А., Белов М. Л., Городничев В. А.

Статья посвящена разработке лазерного флуоресцентного метода контроля состояния растений. Приведены результаты экспериментальных исследований спектров лазерно-индуцированной флуоресценции растений в стрессовых состояниях, вызванных неправильным режимом полива. Показано, что при длине волны возбуждения флуоресценции 532 нм воздействие стрессового фактора может проявляться как в увеличении интенсивности лазерно-индуцированной флуоресценции, так и в изменении формы спектра флуоресценции. Идентифицирующим фактором, характеризующим изменение формы спектра лазерно-индуцированной флуоресценции, может быть отношение интенсивностей флуоресценции на двух длинах волн 680 и 740 нм. Измерение интенсивности и формы спектра лазерно-индуцированной флуоресценции растений может быть положено в основу лазерного метода обнаружения стрессовых состояний растений.

Представлен алгоритм формирования ансамблей двух классов N и Di нелинейных кодовых двоичных последовательностей, оптимальных в смысле границ упаковки. На основе этого алгоритма и его программной реализации на языке С#, получены ансамбли последовательностей различных длин и подробно исследованы их корреляционные свойства. Выделены последовательности с наилучшими характеристиками в ансамбле. К несомненным достоинствам N и Di последовательностей, кроме корреляционных свойств, относят и то, что они обладают существенным набором длин. На основе проведенных расчетов можно сделать вывод о перспективности применения исследуемых классов последовательностей для проектируемых широкополосных систем с кодовым разделением каналов.

Белоус В. В., Грошев С. В., профессор, д.ф.-м.н. Карпенко А. П., Шибитов И. А.

Даем постановку задачи многокритериальной оптимизации, приводим краткий обзор методов решения этой задачи на основе ее Парето-аппроксимации, представляем основные известные индикаторы качества аппроксимации. Основное содержание работы представляет собой обзор известных программных систем, ориентированных на решение задачи Парето-аппроксимации, которые реализуют различные алгоритмы оценки качества этой аппроксимации

В статье описано автоматизированное рабочее место, предназначенное для создания программ предобработки изображений с целью последующего обнаружения и распознавания образов. Рассмотрены методы и алгоритмы решения обратной задачи обработки изображений, возникающих, например, при аэрофотосъемке с беспилотных летательных аппаратов, не снабженных системой гиростабилизации аэрофотоаппаратов. К ним относятся задачи восстановления дефокусировки и смаза в результирующих изображениях. Разработано программное обеспечение обработки изображения, включающее в себя: восстановления дефокусировки и смаза (решение обратной задачи); фильтрацию; «сшивки кадров» для синтеза кадра (получение панорамы) из фрагментов. Приведен интерфейс программных реализаций большинства вышеописанных алгоритмов и результаты исследований с помощью численного эксперимента.

профессор, д.ф.-м.н. Карпенко А. П., Матвеева К. О., Буланов В. А.

В работе представлены две модификации канонического метода роя частиц, имеющие целью повышение эффективности этого метода при решении многоэкстремальных задач оптимизации высокой размерности. Выполнено исследование эффективности метода и его указанных модификаций при решении тестовых задач оптимизации. С помощью одной из предложенных модификаций решена 28-мерная задача докинга для молекул протеазы HIV1 и дарунавиром 3U7S в качестве молекул-рецептора и лиганда соответственно.

В статье рассматривается метод обратимого сжатия телеметрической информации с использованием адаптивного алгоритма линейного предсказания на этапе декорреляции данных. Приводятся результаты исследований эффективности декоррелятора построенного на основе метода нормализованного наименьшего среднеквадратического отклонения и сравнение нескольких стратегий декорреляции. Сравнения на этом промежуточном этапе декорреляции производится на основе экспериментально полученных значений дисперсии и энтропии ошибок предсказания. В экспериментах использовались характерные для систем телеизмерений источники данных, включающие параметры систем автоматического управления, такие как температура, давление и данные позиционирования. Эти данные формируют поток телеметрической информации в соответствии со стандартом IRIG-106. Этот телеметрический стандарт широко используется в аэро-космической промышленности. Эксперименты проводились с разными видами телеметрических кадров, которые отражают структуру используемой системы коммутации параметров. Исследованы комбинации адаптивного предсказателя с различными методами кодирования источника, включая метод Хаффмана, арифметическое кодирование и коды Райса. Проведено сравнение эффективности алгоритмов декорреляции и энтропийного кодирования для сжатия данных телеизмерений. На основе полученных экспериментальных данных выработаны рекомендации по разработке системы обратимого сжатия для этого вида информации.

профессор, д.т.н, Васюков С. А., профессор, д.т.н. Красовский А. Б., Остапенко Д. Г., Федин В. И.

Существующие микроволновые датчики для охраны автомобилей, построенные по аналоговой схеме имеют: большое энергопотребление и высокий уровень собственных шумов, вызывающий «ложные» срабатывания датчиков; нестабильность температурных характеристик, что требует перенастройки датчика при переходе от летнего к зимнему сезону; нелинейную регулировочную характеристику и неудобство настройки с помощью переменных резисторов. Рассматриваются вопросы проектирования двухзоновых цифровых микроволновых датчиков. Предложено схемотехническое решение и алгоритмы обработки сигналов, позволившее в 6-8 раз снизить энергопотребление, в два раза уменьшить уровень шумов и за счет этого увеличить диапазон срабатывания датчика. Реализовать дистанционную настройку зон предупреждения и тревоги (по 16 градаций чувствительности) и алгоритм самоадаптации к повторяющимся внешним воздействиям. Предложен метод формирования опорных уровней цифровых компараторов на каждой градации чувствительности, линеаризующий регулировочную характеристику датчика.

Павлов Ю. Н., Недашковский В. М., Тихомирова Е. А., Шавырин И. Б.

В статье рассматривается применение метода гармонической линеаризации в задаче идентификация нелинейных динамических систем на примере системы с сухим трением. Описан алгоритм идентификации систем с известной передаточной функцией по экспериментальному частотному годографу, содержащему случайные погрешности измерений. В качестве модели принимается передаточная функция системы. Решение задачи идентификации авторы предложили искать в классе годографов, задаваемых моделью системы. Поиск неизвестных коэффициентов передаточной функции модели системы осуществляется путем минимизации предложенной авторами меры близости экспериментального годографа системы и годографа модели системы. В результате, решение задачи идентификации было сведено к решению системы линейных уравнений. Иллюстративный вычислительный эксперимент для системы второго порядка показал, что погрешность определения значений коэффициентов передаточной функции сравнима с диапазоном погрешности измерений экспериментальных отсчетов годографа этой системы.

Рассматриваются нелинейные повторяющиеся процессы с возможными нарушениями. Вводится новое понятие - экспоненциальная устойчивость по профилю повторения, обобщающее известное для линейных процессов понятие устойчивости вдоль повторений. На основе нестандартного развития метода векторных функций Ляпунова получены достаточные условия такого вида устойчивости. Эти условия применяются к решению задачи синтеза алгоритма управления с итеративным обучением линейными системами с информационными нарушениями. Эффективность алгоритма продемонстрирована на примере упрощенной модели динамики вертикального канала портального робота.

Приводятся и обсуждаются результаты совместных расчетов по гидродинамической трехмерной модели общей циркуляции атмосферы, модели верхнего слоя океана и модели эволюции морского льда для арктического региона. Проведены расчеты с целью анализа эволюции ледового покрова. Представлены карты расчетных распределений толщины льда в Арктике для различных сезонов в установившемся режиме. Проведен анализ чувствительности модельных результатов к основным параметрам моделей, определяющим взаимодействие атмосферы, льда и океана: альбедо снега и льда, потока явного тепла с ледовой поверхности, потока тепла из океана. Установлен существенно неоднородный по пространству характер влияния на ледовый покров этих параметров. Так, уменьшение альбедо снега и льда приводит к уменьшению в среднем толщины ледового покрова, но есть области, где его толщина увеличивается.

Отчуждение личности от общечеловеческих духовно-нравственных ценностей общества является одной из актуальных проблем современного мира. Однако, не смотря на наличие работ в этой области, в научной литературе недостаточно отражены методы решения данной проблемы. В данном исследовании автор раскрывает сущность педагогических методов и приемов профилактики и коррекции морального отчуждения студентов. Выявляет основные правила применения предложенных методов. Анализирует необходимые условия для эффективного применения данных методов в учебно-воспитательном процессе. Результаты исследования расширяют знания о характере педагогических методов, направленных на решение проблемы морального отчуждения студентов.

Появление открытий в науке, изобретений в технике связано с наличием необходимых трех составляющих: общего уровня развития науки и техники, социального заказа или социальных условий и творческой личности ученого, изобретателя. Рассмотрены их взаимосвязь и взаимодействие в различные исторические эпохи. Особо подчеркнута значимость ученого, изобретателя в развитии науки и технике. Обозначены трудности в научных исследованиях, направленных на изучение творческого процесса и личности ученого, изобретателя. Отмечается отсутствие теоретического подхода при анализе данной проблемы, и в связи с этим аргументируется необходимость эмпирического метода. На основе анализа работ по данной тематике как отечественных, так и зарубежных авторов выделены наиболее общие, значимые моменты, которые позволяют сделать выводы относительно процесса творчества и творческой личности. Анализируется значение данных выводов в отечественной и зарубежной педагогической практике. Новизной данной работы является анализ творческого процесса и творческой личности на основе отечественной и зарубежной литературы. Значение и применение результатов данного анализа иллюстрируется на материале зарубежной и отечественной педагогической практики. Подчеркивается их различие относительно образовательных процедур в плане творческих возможностей студентов. Обращается внимание на положительные моменты, которые следует использовать в отечественной педагогической практике при работе со студентами.

Приведены результаты исследования точности воспроизведения пространственных контуров промышленным роботом Fanuc M-710 iC/50 при движении по заданной траектории. Предлагаемый метод основан на использовании беспроводной системы QC20-W ballbar компании Renishaw, предназначенной для диагностики состояния системы измерения и воспроизведения линейно-угловых перемещений станков с ЧПУ. Представлены решения по адаптации системы QC20-W ballbarк конструктивным особенностям промышленных роботов с пятью и более независимо управляемыми осями. Описаны этапы подготовки диагностической системы и программных движений робота. По результатам исследования погрешностей, возникающих при воспроизведении запрограммированных движений фиксированной точки захвата робота в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, определена его фактическая точность при выполнении движений в заданной области рабочей зоны, что позволяет в итоге сделать вывод о возможности применения робота в том или ином технологическом процессе.

Разработана методика расчета сил резания и контактных давлений между задней поверхностью зуба инструмента и заготовкой при фрезеровании концевой фрезой заготовок из алюминиевых сплавов. Расчет сил учитывает разупрочнение обрабатываемого материала - алюминиевых сплавов под действием температуры резания. Расчетные значения сил и контактных давлений на задней поверхности зуба инструмента использованы для оценки напряжений и деформаций дна при врезании и фрезеровании кармана в корпусной детали из алюминиевого сплава. Обоснованы режимы резания и условия фрезерования. Проведена апробация результатов исследований при отработке технологии фрезерования корпусных деталей в производственных условиях

В статье рассмотрены особенности формирования структуры и свойств покрытий системы Fe-C-Cr-V, полученных плазменно-порошковой наплавкой на низкоуглеродистую сталь. Показано, что возможно восстанавливать штока гидроцилиндров малого диаметра плазменно-порошковой наплавкой. При этом для избегания коробления и получения структуры наплавленного металла, обеспечивающей наилучшую износостойкость необходимо обоснованно подходить к выбору режима наплавки. Предложен способ эффективного регулирования тепловложения при наплавке, и величины перегрева сварочной ванны. Отмечено, что наилучшей износостойкостью обладают покрытия, наплавленные при наименьшем тепловложении в подложку, при обеспечении формирования зоны сплавления с аустенитной кристаллизационной прослойкой.

Статья посвящена математическому моделированию процессов высокочастотной электротермии термопластов применительно к технологической системе в виде пятислойной пластины, включающей электроды, изоляторы, обрабатываемый материал, и исследованию влияния термоизоляторов на разогрев термопластов. В статье представлены математическая модель в виде системы нестационарной теплопроводности с учетом внутренних источников тепла с соответствующими граничными условиями и реализующее ее программное обеспечение. Представленный программный комплекс позволяет изучить взаимовлияние геометрических и электрофизических параметров технологической системы ВЧ-нагрева термопластов. Опираясь на расчеты, представленные в числовом и графическом виде, выделены следующие зоны нагрева полимера: равномерного нагрева, краевые зоны термического влияния контактируемых с полиамидом поверхностей. В данной статье приведены результаты исследования влияния различных по толщине термоизоляторов на распределение температурного поля термопласта. Определено, что можно смещать зону максимального нагрева полимера изменяя параметры изолирующих слоев, что позволяет повысить качество сварки полимерных деталей. По результатам исследований сделан вывод о необходимости построения технологического процесса электротермической сварки полимеров с учетом возможности смещения зоны максимального нагрева (расплава) полимера за счет изменения толщины термоизоляторов. Созданное программное обеспечение дает возможность по-новому подойти к исследованию режимов ВЧ-нагрева, решению практических задач повышения качества сварных соединений деталей из термопластов.

Разработана универсальная математическая модель процесса разгона машинно-тракторного агрегата (МТА) при переключении передач в коробке передач (КП) с различной степенью перекрытия и разгоне МТА с места, и для разных вариантов установки фрикционных муфт (ФМ) на валах в КП, которая позволяет на стадии проектирования КП с ФМ определять их работу и время буксования и время разгона МТА. Предложенная методика расчета работы буксования ФМ в КП при стендовых испытаниях позволяет результаты стендовых испытаний переводить в эксплуатационный режим нагружения и, следовательно, осуществлять доводку конструкций КП с ФМ при стендовых испытаниях.

Предложена модель формирования момента сопротивления на рабочем органе машины глубокого фрезерования при взаимодействии с грунтом и с произрастающей на поверхности лесокустарниковой растительностью, ее корневой системой. Нагрузка представлена в виде последовательности импульсов со случайными параметрами и сложной структурой. Разработан подход, позволяющий на стадии проектирования определять спектральную плотность момента нагружения на фрезе с учетом режимов работы, ее конструкции, физико-механических свойств грунта и вероятностных характеристик случайных условий эксплуатации. Вероятностные характеристики момента на фрезе служат исходной информацией для анализа динамических нагрузок в элементах привода машины глубокого фрезерования.

В настоящее время все больший интерес разработчики многоосных колесных машин (МКМ) проявляют к электромеханическому приводу, выполненному по схеме «мотор-ось». Однако при разработке таких схем тягового электропривода (ТЭП) возникают проблемы, в первую очередь связанные с отсутствием опыта создания и готовых алгоритмических решений по управлению тяговыми электродвигателями. Использование методов, выполненных для индивидуального ТЭП, не представляется возможным, что обусловлено наличием в приводе ведущей оси межколесного дифференциала, не позволяющего управлять подводимым крутящим моментом каждого колеса в отдельности. Предложен закон управления тяговым электроприводом ведущих осей МКМ, включающий в себя закон управления тяговыми и тормозными моментами на ведущих осях, а также алгоритмы работы противобуксовочной и антиблокировочной систем. Методами имитационного математического моделирования доказана работоспособ-ность и эффективность предложенного закона управления при выполнении МКМ маневров поворот и переставка на опорных основаниях с разными сцепными свойствами. Результаты исследований полезны предприятиям автомобильной отрасли, специализирую-щимся на проектировании и производстве, в первую очередь, специальных многоосных колесных машин различного класса и назначения, а также организациям, разрабатывающим системы управления для колесной транспортной техники.

В работе представлена математическая модель, позволяющая моделировать сматывание гибкой нити с катушки. В предложенной модели сохраняется реальная кинематика процесса сматывания, но при этом не решается задача контакта между нитью и катушкой, что приводит к значительному снижению «жёсткости» задачи. Модель имеет постоянную размерность, что упрощает вычислительный алгоритм. Отличительной особенностью предложенной модели является отсутствие необходимости обеспечения большого числа узлов на витке нити на катушке для обеспечения устойчивости и сходимости. Предложенная модель тестируется на упрощённой задаче развёртывания роторного солнечного паруса типа "Гелиоротор". В результате моделирования показано что движение лопасти солнечного паруса в поперечном направлении практически не зависит от параметров математической модели, т.е. модель сходится.

профессор, д.т.н, Васюков С. А., профессор, д.т.н. Красовский А. Б., Остапенко Д. Г., Федин В. И.

Существующие датчики удара для охраны автомобилей, использующие чувствительные элементы (ЧЭ) пьезоэлектрического, микрофонного и электро-магнитного типов и аналоговую схемотехнику обработки сигналов, имеют ряд существенных недостатков, таких как «ложные» срабатывания, нестабильность температурных характеристик, нелинейную регулировочную характеристику и неудобство настройки с помощью переменных резисторов. Рассматриваются вопросы проектирования двухзоновых цифровых датчиков удара с ЧЭ электромагнитного типа. Предложена конструкция ЧЭ, схемотехническое решение и алгоритмы обработки сигналов, позволившее реализовать дистанционную настройку зон предупреждения и тревоги (по 16 градаций чувствительности) и алгоритм самоадаптации к повторяющимся внешним воздействиям. Разработан метод формирования опорных уровней цифровых компараторов на каждой градации чувствительности, при использовании которого датчик имеет линейную регулировочную характеристику. Обоснована перспективность применения 3-х осевых микромеханических акселерометров в качестве ЧЭ датчиков удара.

Продемонстрирован новый метод отыскания пространственно-временных характеристик печатных щелевых антенн бегущей волны. Основу метода составляет двухшаговый подход, при котором щелевая линия антенны подвергается продольной сегментации, а характеристики излучения отдельного сегмента отыскиваются строго при использовании модели элементарного магнитного излучателя над проводящей полуплоскостью. Ранее использованный в частотной области для электрически длинных антенн метод был доработан для применения при анализе произвольных щелевых геометрий. Впервые таким образом получены результаты во временной области, показавшие высокую точность для тестовых образцов.

В статье предложена шкала, предназначенная для оценивания эргономичности способов отображения информации, применяемых в автоматизированных системах обработки информации и управления. При этом акцент делается на системы класса «Умный дом». Шкала содержит шесть пунктов и позволяет оценивать два аспекта эргономичности – удобство использования и вовлеченность. Проведено эмпирическое исследование, которое подтвердило, что предложенная шкала имеет хорошую надежность (оценка надежности произведена путем вычисления коэффициента Кронбаха) и высокую чувствительность (оценка чувствительности произведена с помощью методов дисперсионного анализа).

профессор, д.ф.-м.н. Карпенко А. П., Кузьмина И. А.

Основной целью работы является разработка математической модели распределительной городской электросети с учетом ее перспективного развития. На основе этой модели в работе поставлена задача оптимизации перспективного развития электросети в виде задачи многокритериальной структурно-параметрической оптимизации. Обоснована целесообразность использования метода редукции этой задачи к однокритериальной задаче, которая представляет собой задачу непрерывно-дискретно-целочисленного программирования. Обосновано представление этой задачи в виде задачи дискретного программирования на основе дискретной аппроксимации возможных областей строительства новых трансформаторных и распределительных подстанций.

Работа посвящена сравнению двух методов символьной регрессии, метода генетического программирования и метода вариационного генетического программирования. Сравнение выполнено на основе вычислительного эксперимента, в котором решалась задача синтеза системы управления для модели нелинейного объекта управления, описывающее взаимодействие двух подсистем «хищника» и «жертвы». Для чистоты эксперимента параметры генетических алгоритмов в обоих методах были одинаковыми. Для вариационного генетического программирования было выбрано тривиальное базисное решение в форме сумма произведений входных переменных на настраиваемые параметры. Данное базисное решение выбирается всегда в отсутствии осмысленного анализа задачи. Проведено сравнение методов по скорости решения задачи и качеству полученного управления.

В работе рассматривается задача построения рационального упорядочения модулей электронного курса. Для решения этой задачи используется информация, которая задается экспертной структурой предпочтений или гипертекстовой структурой на множестве модулей. Для обработки экспертной структуры применяется аппарат теории бинарных отношений. Предлагается математическая модель для обработки сильносвязанных фрагментов экспертной структуры, которая основана на разбиении множества модулей на классы толерантности. Задача поиска порядковой аппроксимации гипертекстовой структуры сводится к задаче о покрытии наименьшего веса для матрицы, задающей инцидентность дуг и контуров графа предпочтений.

В статье излагаются основы теории винтовой цилиндрической пружины, рассмотрены компоненты тензора напряжения в её поперечном сечении. Приводится сравнительный анализ аналитического расчета напряженного состояния с результатами программы, в которой было использовано компьютерное моделирование, расчеты проведены в среде ABAQUS. Представлен анализ расположения и характер изолиний напряжений в сечении витка пружины при мгновенной нагрузке и закономерность релаксации напряжений во времени. В работе исследуются процессы релаксации напряженного состояния. Создана конечно-элементная модель для анализа ползучести и релаксации при высокой температуре. Проанализированы изменения напряжений во времени под постоянной нагрузке и при фиксированном значении степени сжатия.

В работе исследована динамика космического лифта, с учетом движения подъемника. Движение происходит в гравитационном поле Земли. Трос рассматривается как пара не-упругих нерастяжимых стержней, переменной площади поперечного сечения и перемен-ной длины. Подъемник моделируется как механизм, состоящий из двух соединенных перемычкой цилиндров и груза в виде материальной точки. Построена оригинальная математическая модель космического лифта, с помощью которой установлено, что равномерный подъем груза приводит к раскачке космического лифта. Получен график управляющего момента, обеспечивающего равномерный подъем груза. Исследовано влияние массы поднимаемого груза на амплитуду колебания космического лифта. Показано, что увеличение массы груза приводит к увеличению амплитуды колебаний космического лифта.

Модель, предложенная ранее, оказалась не способной точно отразить свойства алюминиевых и других сплавов, отличающихся аномальным поведением коэффициента поперечной деформации. Эти сплавы привлекают внимание многих ученых, которые дают убедительные доказательства того факта, что внутренние процессы включают в себя механизм «самозалечивания» дефектов. Цель данной работы состоит в совершенствовании модели дилатирующих пластических материалов. Для описания дилатансий, как дополнительных составляющих объемной деформации и среднего напряжения найдены другие уравнения. Показано, что при самоорганизации структуры происходит интенсивный рост числа внутренних связей при снижении объемной деформации. Это объясняет упомянутую особенность и возможность возникновения «бегающей шейки» при высоких уровнях нагрузки.

Борман В. Д., Тронин В. Н., Белогорлов А. А., Грехов А. М., Конюков В. В., Крайнюков В. И., Реш Г. Ф., Иванов М. Ю.

Разработана математическая модель движения жидкости в гетерогенных системах, состоящих из пористого тела с размером пор от 20 до 360 нм и лиофобной (несмачивающей) жидкости. Изложены теоретические основы описания гистерезиса процессов заполнения и выхода жидкости из пор под действием перепада давления, а также не вытекания жидкости после снижения давления до атмосферного при статическом и динамическом нагружении. Представлены результаты экспериментальных исследований и расчетов энергетических характеристик макетов гетерогенных устройств диссипации и аккумулирования механической энергии, построенных на основе указанных эффектов.

Для анализа динамической устойчивости прямым методом Ляпунова при управлении системой синхронных генераторов предлагается метод определения неустойчивых положений равновесия на многомерной сфере. Этот метод основан на поиске экстремума (минимума) функции Ляпунова на многомерной сфере центром которой является устойчивое положение равновесия. Радиус многомерной сферы увеличивается до тех пор, пока не будет найдено неустойчивое положение равновесия (седло). Это позволяет вычислить критическое значение функции Ляпунова и произвести оценку запасов динамической устойчивости. При анализе динамической устойчивости используется функция Ляпунова энергетического типа. Предлагаемый метод позволяет снизить вычислительные затраты и повысить надежность оценки запасов динамической устойчивости синхронных генераторов.

Рассмотрены двух- и трехкомпонентные электродные системы контактных датчиков напряженности электрического поля, конструкция которых наиболее полно отвечает требованиям, предъявляемым к устанавливаемым на подвижных носителях специализированным измерительным системам. Особенностью электродных систем является минимум используемых электродов, число которых лишь на единицу больше числа регистрируемых компонент вектора напряженности поля. При этом обеспечиваются практически идентичные условия обтекания электродов, геометрическая симметрия электродной системы и электрическая симметрия измерительных кана-лов. Получены аналитические выражения для элементов схемы замещения датчика и предложены схемы предварительной обработки полезных сигналов.

профессор, д.т.н. Беспалов В. Я., профессор, д.т.н. Красовский А. Б., доцент к.т.н. Панихин М. В., доцент к.т.н. Фисенко В. Г.

Рассмотрены особенности применения тяговых асинхронных электродвигателей в трансмиссиях транспортных средств. Показано, что одним из важных этапов их проектирования является выбор числа полюсов. Дан анализ исходного многополюсного тягового асинхронного двигателя в составе тягового электропривода. Приведены результаты имитационного моделирования его характеристик в структуре с векторным управлением и дана оценка их соответствия заданной тяговой характеристике. Установлено, что из-за повышенной частоты изменения токов в области высоких скоростей происходит чрезмерное снижение момента и не выполняется требование типовой тяговой характеристики. Приведены результаты расчётов распределения электромагнитного поля в пазу статора двигателя, на основе которых установлено значительное увеличение добавочных потерь в двигателе и даны оценки степени ослабления потока из-за демпфирующего действия вихревых токов в шихтованной стали статора на повышенных частотах. Обоснован альтернативный вариант тягового асинхронного двигателя с улучшенными характеристиками.

Распространение детонационной волны в газовых метано-кислородных смесях в канале переменного сечения исследовано экспериментально. Инициирование детонации осуществлялось искровым разрядником. Возникновение детонации возникало вследствие перехода горения в детонацию. Состав смесей подбирался таким образом, чтобы ширина детонационной ячейки была в несколько раз меньше диаметра канала. Определены скорости и давления на фронте детонационной волны в зависимости от состав смеси, в том числе в присутствии азота. Определены размеры детонационных ячеек с помощью закопченной фольги, установленной внутри канала. Изучено влияние конического сужения на параметры детонационной волны. Представлены диаграммы распространения волны сжатия, фронта пламени, детонационной волны в камере сгорания в зависимости от состава смеси.

Работа посвящена исследованию влияния доли гелия на значение критерия Прандтля для различных газовых смесей. Показано, что низкое значение критерия Прандтля позволяет повысить эффективность газодинамического энергоразделения в трубе Леонтьева. Проведено численное исследование влияния состава смесей газов на значение критерия Прандтля и выполнена верификация методики расчета по известным экспериментальным данным и результатам расчетов других авторов. Показано, что существуют бинарные смеси «легких» и «тяжелых» газов, обладающими аномально низким значением критерия Прандтля и используемая методика расчета позволяет корректно рассчитывать их теплофизические свойства.

Диски ГТД являются высоконагруженными деталями сложной формы с интенсивными концентраторами напряжений, работающие в условиях сложнонапряженного состояния. Потеря функциональной способности диска или его разрушение может привести к аварийной или катастрофической ситуации. Поэтому совершенствование методов оценки деформирования и предсказания разрушения дисков является одной из важных задач. В работе представлены результаты квазистатического численного моделирования разгонных испытаний модельного диска из жаропрочного деформируемого сплава. Для определения напряженно-деформированного состояния диска в процессе нагружения использован метод конечных элементов. Моделирование полей упругопластических деформаций проводилось с использованием теории пластического течения с изотропным упрочнением. Исследовано влияние на модель условий текучести Мизеса и Треска. Для определения параметров модели материала был использован экспериментальный метод определения в темпе нагрузка-разгрузка радиальных перемещений ободной части модельного диска с помощью вихретоковых датчиков. Результаты расчетов с использованием различных параметров модели материала сравниваются с результатами эксперимента.

В статье выполнена проверка гипотезы о преимущественном зарождении частиц легированного хромом цементита в теплостойких сталях с содержанием хрома не менее 3 % на скоплениях дислокациях путем проведения численного эксперимента. Показано, что зарождение частиц легированного цементита происходит на флуктуациях концентраций хрома и углерода в области дислокаций, что исключает образование цементитной сетки. Предложенный механизм зарождения объясняет образование сетки при введении в сталь значительного количества никеля и повышения температуры процесса. Разработаны рекомендации по определению характеристик диффузионных слоев для теплостойких сталей нового поколения, содержащих свыше 3 % никеля.

Значение зоны питания торца определяют в серии специальных экспериментов на отливках простой конфигурации (плиты и брусья) и оформляют в виде регрессионных зависимостей зоны питания торца от характерных размеров той или иной отливки. Таким образом возникают значительные материальные и временные затраты на определение значения зоны питания торца, которое используется в дальнейшем, в том числе и для расчета направленного затвердевания отливок. В настоящей работе предложена методика расчета зоны питания торца, основанная на вычислительном моделировании затвердевания отливки в литейной форме, что позволяет резко сократить затраты на поиск необходимых величин. Для определения мест в отливке, пораженных усадочной пористостью, используются новые критерии пористости, разработанные в МГТУ им. Н.Э. Баумана. В работе показана возможность использования приведенного размера в качестве характерного параметра отливки для регрессионной зависимости зоны питания торца, что придает универсальность этой зависимости и возможность ее использования для любой фасонной отливки, а не только для отливок простой конфигурации.

Штриховой код (ШК) – наиболее применяемая технология автоматической идентификации. ШК напоминает зебру с темными и светлыми полосами различной ширины. Интересно, что ШК для книг, журналов и газет имеет вид: для книг на первые три позиции выносят число 978, а для журналов и газет – 977.

Исследованы пространственные, временные и энергетические характеристики лазера на парах меди (ЛПМ) в режиме с одним выпуклым зеркалом с применением самых мощных промышленных отпаянных активных элементов (АЭ) из серии «Кулон»: моделей ГЛ-206Д мощностью излучения 15 Вт и ГЛ-206И мощностью 20 Вт и определены его возможности для микрообработки материалов. Главным достоинством однозеркального режима является то, что в ЛПМ формируется один качественный пучок с высокой стабильностью положения оси диаграммы направленности, что повышает качество микрообработки. При малых радиусах кривизны зеркала (R = 6-30 мм) расходимость выходного пучка излучения ЛПМ может отличаться от дифракционного предела лишь 2-3 раза (0,15-0,35 мрад) и плотность пиковой мощности в сфокусированном пятне достигать значений 109…1010 Вт/см². Применение ЛПМ с одним зеркалом в качестве задающего генератора (ЗГ) в лазерной системе на парах меди (ЛСПМ) типа задающий генератор – пространственный фильтр-коллиматор – усилитель мощности (ЗГ – ПФК – УМ) с использованием в УМ промышленных АЭ «Кристалл» мощностью излучения 30-50 Вт позволяет повысить плотность пиковой мощности до 1011 Вт/см², достаточной для производительной и качественной микрообработки материалов толщиной до 1 мм.

Селиванов С. Г., Поезжалова С. Н., Шайхулова А. Ф.

На основании опытно-статистических данных рассматриваются закономерности развития и освоения высоких и критических технологий в управлении инновационными проектами. С помощью полученных математических моделей обосновывается методика использования АСНИ (автоматизированных систем научных исследований) высоких и критических технологий и АСТПП (автоматизированных систем технологической подготовки производства) с целью непрерывного управления инновационными проектами. Предлагаемые методы призваны повысить эффективность управления инновационными проектами в долгосрочном периоде в условиях использования автоматизированных систем на всех этапах.

В статье описываются результаты исследований по способам повышения надежности технологических операций механической обработки деталей из труднообрабатываемых материалов. Технологическая система рассматривается как совокупность факторов, влияющих на процесс обработки. Оценивается влияние на надежность технологической операции таких факторов, как выбор инструментального материала, применяемая технологическая среда, режимы обработки. Для различных обрабатываемых материалов (коррозионностойкие стали и сплавы, вольфрам и др.) описаны условия, при которых увеличивается стойкость инструмента и снижается коэффициент вариации.

Последние десятилетия характеризуются ростом производства полимерных конструкционных материалов и использованием изделий из них во всех отраслях промышленности. Несмотря на декларированные гарантийные сроки эксплуатации, ряд изделий из полиамидных материалов отбраковываются в процессе их эксплуатации до достижения расчетного периода нормированного производителем. Поэтому одним из возможных способов безаварийной эксплуатации полимерных изделий является их самовосстановление. Это особенно актуально для изделий из полимерных материалов эксплуатируемых в труднодоступных зонах и узлах машин и механизмов. В связи с этим целью данного исследования стала разработка алгоритма процесса самовосстановления механических свойств изделий из полимерных материалов. Для достижения поставленной цели авторами были определены следующие задачи: определение способов самовосстановления полимерных материалов, обоснование возможности обнаружения повреждений в изделиях из полимерных материалов, алгоритм формирование сигнала инициирующего процесс восстановления, определение эффективности регенерации материала. Рассматриваются задачи определения условий самовосстановления целостности структуры полимерных материалов. Для нахождения способов определения усталостных разрушений использованы предложенные и развиваемые авторами методы их определения с учетом реальных метео-климатических условий эксплуатации на примере изделий подвижного состава ОАО РЖД. Используя образцы из стеклонаполненного полиамида, най-дены необходимые и достаточные показатели определения прочностных характеристик исследуемого мате-риала. Разработан алгоритм самовосстановления и получены экспериментальные соотношения показателей характеризующих восстановление полимерных материалов.

Лившиц А. В., Филиппенко Н. Г., Ларченко А. Г., Филатова С. Н.

Статья ставит задачу дать физические представления о работе электротермического оборудования с целью расширения возможностей его применения в области переработки вторичного сырья и описывает ряд направления использования в данном направлении технологий электротермии. В статье представлен сравнительный анализ результатов высокочастотного и сверхвысокочастотного нагрева. На примере отходов лесной и деревообрабатывающей промышленности показана эффективность использования высокочастотного оборудования в технологических процессах сушки. Приведена разработанная авторами конструкция оснастки для формирования топливных брикетов, позволяющих использовать термомеханический метод их сушки. Описаны результаты экспериментальных исследований обработки отходов переработки масло-бензостойкого пластиката, приготовления топливных брикетов и облицовочных материалов из опилок с использованием модифицирующей добавки в виде крошки из отходов полиэтилена, которая позволила повысить прочность топливного брикета, теплоту и стабильность его сгорания. В результате проделанной работы на примере отходов древесины, полиэтилена и масло-бензостойкого пластиката показана перспективность использования ВЧ энергии для их переработки.

Тюхтяев А. М., профессор, д.т.н. Ласкин А. С., Захаров А. В.

Выполнены газодинамические последней ступени ЦНД мощной паровой турбины двумя различными вариантами формы направляющего аппарата в программе Numeca Fine Turbo. Для сравнения варианта Б направляющего аппарата с комбинированным навалом с вариантом А с прямолинейной выходной кромкой предложен метод вычисления распределения потерь кинетической энергии по высоте направляющего аппарата в пакете Numeca CFView. Метод основан на расчете коэффициентов потерь для единичных линий тока в меридиональной плоскости. Отличие локальных коэффициентов потерь кинетической энергии, вычисленных по предложенной методике от экспериментальных результатов составило 0,5%. Применение комбинированного навала (вариант Б) привело к изменению распределения массового расхода, градиента давления и углов поворота и наклона потока пара по высоте в контрольном сечении за направляющим аппаратом. По сравнению с вариантом А для варианта Б в корневой зоне увеличилась реактивность на 20%, число маха снизилось с 1,4 до 1,2. уровень потерь кинетической энергии для варианта Б составил 5,2% что ниже, чем для варианта А на 1,6% при одинаковых расходах пара. Наибольшее локальное снижение потерь кинетической энергии для варианта Б составило 2,5% по сравнению с вариантом А за счет уменьшения интенсивности вторичных течений в периферийной области. Относительный КПД ступени с направляющим аппаратом Б увеличился на 1,75% по отношению к исходному варианту А благодаря снижению потерь кинетической энергии в направляющем аппарате и изменению условий натекания пара на рабочее колесо.

В статье рассмотрены перспективы создания среднетоннажных развозных автомобилей с комбинированными энергетическими установками с использованием компонентов российского производства. Описываются преимущества и недостатки различных схем КЭУ. Дается обоснование применения последовательно-параллельной схемы КЭУ на автомобилях. Производится выбор компонентного состава КЭУ. Проводится серия вычислительных экспериментов и по итогам выбирается стратегия управления силовой установкой. Обосновывается необходимость применения стендовых установок для проведения экспериментальных исследований. В заключении делается вывод возможности разработки и изготовления КЭУ силами отечественной промышленности.

В статье анализируются вопросы целесообразности применения коробки передач на автомобилях с приводом от электродвигателя, в частности, на автомобилях с комбинированными энергетическими установками (КЭУ). Приводятся внешние скоростные характеристики ДВС и электродвигателей, которые могут быть установлены на автомобили с КЭУ, на основании которых приводятся сравнительные характеристики мощностного баланса и ускорений этих автомобилей как с ДВС и коробкой передач, так и с электродвигателем. Для подтверждения необходимости применения коробки передач, как на электромобиле, так и на автомобиле с КЭУ, приводятся сравнительные графики ускорений и мощностного баланса автомобиля с электродвигателем без коробки передач и с электродвигателем в сочетании с 2-х, 3-х, 4-х ступенчатыми коробками передач.

Современные методы оптимизационного исследования сложных систем основаны на разработке и последующем уточнении их математических моделей, что связано с решением соответствующих обратных задач. Одним из основных подходов к решению обратных задач является оптимизационный. В общем случае требуется найти глобальный экстремум не всюду дифференцируемой критериальной функции. При большом числе переменных применяют алгоритмы стохастической глобальной оптимизации. Основным недостатком, ограничивающим применение стохастических алгоритмов, является высокая вычислительная стоимость получаемых решений. Перспективной является разработка гибридных алгоритмов, объединяющих стохастический алгоритм сканирования пространства переменных и детерминированный метод локального поиска. Предложен новый гибридный алгоритм, интегрирующий кратный алгоритм Метрополиса и локальный поиск методом Хука–Дживса. Представлены результаты решения стандартной эталонной тестовой задачи глобальной минимизации.

В работе представлен обзор последних результатов по разработке и применению трехмерного пакета "Несветай-3Д" моделирования течений разреженного газа. В пакете решается кинетическое уравнение Больцмана с различными модельными интегралами столкновений. Метод решения – неявная конечно-объемная схема типа Годунова. В расчетах могут использоваться произвольные неструктурированные сетки в физическом пространстве, что позволяет рассматривать обтекания тел произвольной формы. Задачи большого размера могут решаться на сотнях процессорных ядер с применением технологии MPI. Производительность и надежность численного метода и программного кода иллюстрируются на примере ряда задач, включающих в себя моделирование истечения разреженного газа в вакуум через микроканалы и расчет внешнего обтеканияспускаемых аппаратов на большой высоте полета.

Сорокин В. А., Ягодников Д. А., Хомяков И. И., Сучков С. А., Сухов А. В.

Применение металлических добавок к топливам и пиротехническим составам (ПС) позволяет улучшить энергетические характеристики ракетно-прямоточных (РПД) традиционных схем, а также комбинированных РПД и реализовать предельные для высокометаллизированных ПС составов характеристики. Очевидно, что перспективные конструкции РПД на ПС характеризуются широким диапазоном изменения режимных параметров, например, давления, соотношения компонентов, составом и количеством конденсированной фазы продуктов сгорания ПС. Их влияние на основные характеристики рабочего процесса необходимо знать для максимальной реализации преимуществ металлсодержащих горючих.

Шаталов В. К., Штокал А. О., Рыков Е. В., Добросовестнов К. Б.

Указывается на существенное расширение эксплуатационных характеристик узлов космических аппаратов из алюминиевых сплавов благодаря проведению микродугового оксидирования. Приводятся свойства МДО-покрытий, которые могут быть получены при применении современных технологий нанесения. На примере типового узла космического аппарата подсчитывается относительное снижение массы в результате замены металлов с большей плотностью на алюминиевые сплавы, подвергнутые микродуговому оксидированию. Предлагаются оптимальные методы проведения микродугового оксидирования для деталей из алюминиевых сплавов различных конфигураций.

Продемонстрированы характерные особенности изображений регистрируемых при весьма малых потоках оптического излучения, при которых на каждый элемент (пиксель) фоточувствительной матрицы приходится в среднем один фотон. Рассмотрены шумовые характеристики приёмника изображения новейшего типа – ПЗС-матрицы с внутренним электронным умножением (Electron Multiplying CCD, EMCCD). Показано, что внутреннее электронное умножение позволяет существенно повысить отношение сигнал-шум на выходе ПЗС-приёмника, и приблизиться к теоретическому пределу чувствительности, ограниченной фотонным шумом. На основе EMCCD приёмника разработано и создано ТВ-устройство, позволяющее регистрировать изображения при сверхнизких уровнях освещённости 10e-4 люкс.

Магнитоупругие преобразователи генераторного типа рассматриваются как контактные датчики цели (КДЦ) взрывателей и силоизмерители. Показано, что возможна нетрадиционная схема преобразователя, содержащая единственную выходную обмотку, которая способна выполнять функцию интегратора входного сигнала. Генераторный эффект в магнитомягких материалах количественно характеризуется гистерезисными кривыми («пьезомагнитодинамическими»), получаемыми при ударном нагружении магнитопровода. Представлены результаты экспериментов по определению динамической силовой характеристики КДЦ и оценке эффективности индивидуального средства защиты – бронежилета.

Городничев В. А., Белов М. Л., Иванов С. Е., Филимонов П. А., Кувшинов А. В.

Статья посвящена оценке зондирования самолетного лидара в ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном спектральных диапазонах для задачи обнаружения сдвига ветра на разных высотных уровнях в тропосфере. Показано, что дальности зондирования уменьшаются с увеличением высоты полета, причем основное уменьшение дальности зондирования происходит в диапазоне высот 5-10 км. Такая зависимость объясняется сильным уменьшением в этом высотном диапазоне показателей аэрозольного ослабления и рассеяния атмосферы с увеличением высоты. В приземном слое атмосферы наибольшая дальность зондирования реализуется для длины волны 0,532 мкм. По мере увеличения высоты полета разница в дальностях зондирования для длин волн 0,355; 9,532 и 1,54 мкм уменьшается.

профессор Матвеев В. А., профессор, д.т.н. Басараб М. А., Лунин Б. С., Захарян Р. А., Чуманкин Е. А.

Применение клеев и герметиков в технологии сборки современных вакуумных электронно-механических приборов позволяет соединять детали из различных материалов и значительно уменьшает себестоимость изделий. Однако газовыделение из клеевых швов ухудшает внутриприборный вакуум и ограничивает их рабочий ресурс. Длительное вакуумное обезгаживание клеевых швов при повышенной температуре решает эту проблему, но большая трудоемкость этой операции препятствует ее использованию в массовом производстве. Для приборов, которые включаются сравнительно редко или однократно необходимый уровень вакуума может быть достигнут включением геттера непосредственно перед использованием прибора. Кратковременный нагрев геттера позволяет удалить из внутренней атмосферы вакуумного прибора основной остаточный газовой компонент – углеводороды и обеспечить работоспособность изделия в течение достаточно длительного интервала времени. Проведение дополнительного обезгаживания внутренних клеевых швов в процессе изготовления прибора при этом не требуется.

Старовойтов Е. И., Зубов Н. Е., Ивашов В. В., Никульчин А. В.

Для замены ручных лазерных дальномеров на борту транспортных космических аппаратов разрабатывается лазерный дальномер-скоростемер (ЛСДК). С использованием обобщенной функции эффективности была выполнена оценка характеристик ЛСДК, показывающая, что ЛСДК имеет наибольшую эффективность по сравнению с существующими аналогами. В результате анализа зависимости точности измерения скорости и надежности лазерного источника ЛСДК получены множества Парето, позволяющие осуществить оптимизацию режима работы прибора. Проведены энергетические расчеты для дальности измерений 5 км по космическому комплексу со сложной конфигурацией типа Международной космической станции. Рассмотрено использование геометрического фактора для защиты фотоприемного устройства от перегрузки при засветке близкорасположенного уголкового отражателя. Представлены результаты оценки эффективности с использованием обобщенной функции для лазерных источников разных типов, которые могут быть использованы в ЛСДК.

Предложено развитие методического обеспечения дистанционного определения амплитуды вибрации корпуса судна с помощью когерентной радиолокационной станции сантиметрового диапазона на основе изменения доплеровского спектра радиосигнала, отраженного от вибрирующей поверхности. Доказано, что отношения уровней спектральной плотности на частоте вибрации и на кратных ей частотах определяются одним параметром – индексом фазовой модуляции, который линейно связан с амплитудой вибрации. В результате натурных экспериментов установлено, что энергия поверхностных волн гравитационно-капиллярного диапазона имеет высокую корреляцию со скоростью приводного ветра. Показаны ограничения метода, обусловленные помехой, создаваемой рассеянием радиосигнала от водной поверхности.

Предложен прямой метод проектирования гасителей вибраций типа Стокбриджа, позволяющий определять размеры их элементов по собственным частотам, заданных конструктором произвольно. Взаимосвязь входных и выходных параметров проектирования определяется уравнением регрессии, полученным в результате проведения регрессионного анализа. Разработанная математическая модель дает возможность решать задачи проектирования в различной постановке, в том числе как экстремальные, когда к ограничениям на параметры проектирования предъявляются противоречивые требования. Данный метод позволяет выбирать из множества решений оптимальное, а на начальной стадии анализа выявлять задачи, не имеющих решения.

Проведено сопоставление результатов расчетного моделирования удара кусков льда, которые могут образовываться на элементах воздухозаборника двигателя, по заостренному краю пластины-мишени, имитирующему входную кромку лопатки компрессора, с результатами испытаний по стрельбе пластинами льда из пневматической пушки. Эксперименты и расчеты проводились при различных углах между направлением полета льда и плоскостью пластины-мишени. Использовались две модели льда: «хрупкого» и «пластичного», различающиеся величиной предела текучести материала. Расчетный характер разрушения хрупкого льда ближе соответствовал тому, который наблюдался в эксперименте. Расчетные повреждения платины в виде отгиба кромки хорошо соотносятся с повреждениями, полученными в ходе эксперимента. Полученные результаты дают основание использовать расчетное моделирование для анализа последствий попадания кусков льда на входные элементы авиационных ГТД.

Рассмотрены некоторые проблемы безопасности функционирования статически устойчивых многоногих шагающих машин, связанные с возможной потерей устойчивости. Показано, что при работе шагающей машины в сложных условиях, целесообразно использовать специальную осторожную походку, которая позволяет сохранять статическую устойчивость машины при неожиданной потере опоры на одну из ног. Предложено также пересмотреть общепринятое определение запаса статической устойчивости шагающей машины с целью получить численную характеристику, которая позволяет не только ответить на вопрос о статической устойчивости (неустойчивости) шагающей машины, но и дать количественную оценку корректно отражающую возможность опрокидывания машины.

Исследование посвящено разработке и реализации на ЭВМ метода математического моделирования процесса регистрации радиоголограмм объектов сложной формы радиолокаторами малой и сверхмалой дальности. Форма объекта исследования описывается с помощью аппроксимации его поверхности совокупностью связанных между собой плоских треугольников, называемых фацетами. При расчетах отраженного поля используется представление объекта в виде массива плотно расположенных точечных отражателей. Дано описание методов восстановления радиоголограмм, позволяющих получать радиоизображение голографируемого объекта. Адекватность модели подтверждается сравнением результатов компьютерного моделирования с экспериментальными радиоголограммами. Модель может быть использована на ранних стадиях проектирования радиолокаторов для формирования требований к ним.

Довгялло А. И., Угланов Д. А., Цапкова А. Б., Шиманов А. А.

В статье проведена оценка возможности использования емкости с криогенной заправкой в составе автономного комплекса на сжиженном природном газе. На основе емкости с криогенной заправкой была спроектирована установка, утилизирующая низкопотенциальное тепло, при эксплуатации которой вырабатывается дополнительная электрическая энергия. Для оценки эффективности работы были проведены расчеты предлагаемой установки при различных конечных давлениях в ЕКЗ. Во всех вариантах масса заправленного криопродукта составляет 866 кг. В зависимости от давления определены величины количества дополнительной электрической энергии, получаемые в установке за счет утилизации низкотемпературного потенциала СПГ. Введены новые показатели, такие как удельное количество дополнительной энергии. Данные показатели позволяют объективно оценить потенциальные возможности получения дополнительной энергии при использовании криопродуктов с последующей их регазификацией в ЕКЗ с учетом эксплуатационных ограничений и расхода рабочего тела. Была также спроектирована теплоотрицательная установка, служащая для заправки автомобилей природным газом. При этом общее количество выработанной электрической энергии составит 3725,22 кВт•ч в течение 225 мин. Время работы теплоотрицательной установки, включая время газификации метана в ЕКЗ, время заправки автомобилей, и время выработки электроэнергии, составит 24 ч. Проведенная экономическая оценка теплоотрицательной установки показала, что срок окупаемости установки составляет 3,4 года.

Представлены данные по разработке установки для определения деформационной способности (механических характеристик) оболочек твэлов в условиях взаимодействия топливо-оболочка (ВТО) в заданных и контролируемых условиях по следующим параметрам: температура, скорость деформирования, концентрация водорода, концентрация коррозионно-агрессивной среды (йод). Обсуждаются результаты апробирования макета механического нагружающего устройства и собственно механического нагружающего устройства (МНУ) при нагружении циркониевой оболочки Ø9,1х7,73 мм из сплава Э110 о.ч., при температурах 380^оС и 350^оС, путем воздействия усилием пуансона на имитатор топливной таблетки из оксида алюминия.

Солонин В. И., профессор Перевезенцев В. В., Исаков Н. Ш., Кузеро В. Б.

Проведено экспериментальное исследование двухфазного адиабатического потока в режиме барботажа в вертикальном цилиндрическом канале при различных уровнях объемных газосодержаний. Проанализированы полученные оптическим методом векторные поля скоростей с целью выявить характер движения воздушных объемов, форму пузырей, скорости движения обеих фаз, характер движения жидкой фазы в нижней части канала, истинное газосодержание. Полученные данные детально описывают структуру потока и могут быть использованы в качестве верификационной базы для применяемых в современных теплогидравлических кодах математических моделей, используемых в расчетах теплогидравлических характеристик двухфазных течений в контурах циркуляции ядерных реакторов.

Предложена математическая модель гидропривода промышленного назначения с двумя регулируемыми объемными гидромашинами (насосом и гидромотором). Совместная работа регулируемого насоса, снабженного автоматом давления, и нескольких регулируемых гидромоторов может быть реализована по принципу трехфазной гидравлической розетки с линиями высокого давления, слива и дренажа. Рассмотрена гидростатическая трансмиссия, управляемая по давлению, с регулируемым гидромотором в качестве выходного звена. Показана возможность создания энергосберегающего гидропривода с использованием функциональной связи между параметрами регулирования насоса и гидромотора посредством перепада давлений, крутящего момента и угловой скорости вращения вала гидромотора: такая связь может быть реализована посредством вычислителя программируемого логического контроллера. При разработке математической модели объемного гидропривода учтены кулоново и вязкое трения. В балансе расходов раздельно рассмотрены утечки и перетечки в эквивалентных зазорах гидромашин, а также деформационные расходы, обусловленные сжимаемостью рабочей жидкости и деформацией стенок трубопроводов. Для корректировки динамических свойств гидропривода предложено введение в баланс расходов дополнительных регламентированных утечек в разомкнутой схеме гидропривода и регламентированных перетечек в замкнутой схеме. Получены обобщенные дифференциальные уравнения, описывающие работу позиционного и скоростного гидроприводов с двойным объемным регулированием, имеющие функциональные сомножители и многосвязный характер. Показано, что предложенная математическая модель гидропривода может быть учтена при разработке LS («Load-Sensing») – приводов, в которых давление, создаваемое насосом, настраивается на величину, необходимую для преодоления нагрузки наиболее нагруженным исполнительным двигателем. Результаты работы могут быть использованы при проектировании тяжелонагруженных гидроприводов промышленного назначения с улучшенными регулировочными характеристиками, а также при создании многоканальных гидроприводов, работающих с централизованным источником питания ограниченной мощности.

Лябин Н. А., Григорьянц А. Г., Шиганов И. Н., Казарян М. А.

Исследованы свойства активной среды (АС) импульсного лазера на парах меди (ЛПМ) во времени и установлено, что АС в отношении к собственному излучению имеет четыре, последовательно идущие друг за другом и повторяющиеся от импульса к импульсу, характерные временные зоны: слабого поглощения длительностью 30-50 нс, усиления длительностью 20-40 нс, полного поглощения длительностью более 1000 нс и максимальной прозрачности длительностью более 1000 нс. Эти свойства АС стали основой для разработки методов и электронных устройств оперативного управления мощностью и частотой повторения импульсов излучения (ЧПИ), включая пакетную и поимпульсную модуляцию, по заданному алгоритму в промышленных ЛПМ и лазерных системах на парах меди (ЛСПМ) нового поколения. На базе такого класса ЛПМ и ЛСПМ создана серия современных автоматизированных лазерных технологических установок (АЛТУ) «Каравелла» для прецизионной микрообработки материалов изделий электронной техники (ИЭТ) толщиной 0,02-2 мм с управлением от персонального компьютера (ПК). Возможность работы АЛТУ «Каравелла» в режимах высокоскоростного управления параметрами лазерного излучения позволяет значительно повысить оперативность управления технологическими процессами изготовления прецизионных деталей, увеличить производительность микрообработки материалов, делать резы и отверстия с минимальной шероховатостью и зоной термического воздействия.

Статья посвящена определению нестационарного температурного поля заготовок из алюминиевых сплавов, в процессе термической обработки. Она состоит из введения и двух небольших разделов. В ведении автор рассказывает о влиянии остаточных напряжений, образованных на этапе технологического процесса производства деталей, на прочность всей конструкции летательных аппаратов и соответственно на их технико-экономические показатели, такие как вес, надежность, экономичность, стоимость. Так же автор отмечает, что остаточные напряжения, образованные в процессе производства деталей изменяют локализацию, величину и направление под воздействием упругих деформаций, возникающих в процессе эксплуатации летательных аппаратов. Перераспределенные остаточные напряжения могут иметь хаотичное распределение, что может вызвать наложение этих напряжений на напряжения, вызванные под воздействием эксплуатационных нагрузок конструкции и разрушение или повреждение элементов летательного аппарата.

Пошехонов Р. А., Лапшин В. В., Захаревич Е. М., Кирьянов В. П.

В статье описаны конструктивные особенности шпиндельного узла (ШУ) с самоустанавли-вающимися сферическими аэростатическими подшипниками (САП) и область его примене-ния. Представлена методика экспериментального определения основных характеристик (частот свободных колебаний, жёсткостей, логарифмических декрементов затухания) ШУ с САП. Методика основана на обработке методом Прони отклика перемещений шпинделя после приложения к нему импульсного силового воздействия. Методика опробована на ШУ модели РТШ 020, изготовленном на предприятии ОАО «ВНИИИНСТРУМЕНТ». Измере-ния, проведённые при различных давлениях подачи, позволили установить его влияние на основные характеристики.

Верейкин А. А., Ковальчук А. К., Кулаков Д. Б., Семенов С. Е.

Обоснована актуальность разработки роботизированных экзоскелетов. Поставлена задача синтеза кинематической схемы исполнительного механизма экзоскелета и определены возможные подходы к её решению. Представлены результаты синтеза кинематической схемы, полученные в программных комплексах CATIA и SolidWorks. Обоснована целесообразность проведения кинематического синтеза в программном комплексе SolidWorks с использованием антропометрических данных, предложенных программным комплексом CATIA. Полученные диапазоны изменения обобщённых координат сочленений исполнительного механизма, оснащённых электрогидравлическими следящими приводами, сопоставлены с аналогичными диапазонами для человека.

В теории форсированных испытаний широко применяются испытания в переменном режиме. Они предназначены для определения одинаковых для любых партии однотипных изделий функции пересчёта результатов форсированных испытаний на нормальный режим. В большинстве случаев пересчёт осуществляется с помощью линейной функции. В работе рассматривается метод проведения предварительных исследований, не требующий испытаний в постоянном режиме и, кроме того, испытания в переменном режиме проводятся до отказа лишь части изделий. Для анализа результатов таких испытаний используется предложенный авторами критерий однородности двух выборок типа Реньи. В настоящей работе методом Монте-Карло исследуются статистические свойства оценки коэффициента ускорения, получаемой минимизацией статистики типа Реньи. Показано, что при увеличении объёма выборки оценка сходится к действительному значению коэффициента ускорения. Для небольших объёмов выборки наблюдается эффект положительного систематического смещения оценки коэффициента ускорения. Для устранения этого эффекта рассчитаны поправочные коэффициенты в случае экспоненциального распределения и распределения Вейбулла.

Исследуется задача описания обратимых линейных дифференциальных операторов с одной независимой переменной. Она актуальна в виду ее связи с задачами преобразования и классификации систем управления, в частности, с задачей плоскостности. Применяемый подход основан на сопоставлении каждому обратимому линейному дифференциальному оператору таблицы чисел и описании этих таблиц на наглядном элементарно-геометрическом языке. Обратимые операторы, которые имеют одинаковые таблицы, составляют один класс. Обратимый оператор определяется своей таблицей неоднозначно. Математические структуры, которые необходимо задать для его однозначного определения, и алгоритм его построения приводятся. Способы применения и обобщения результатов работы обсуждаются

Статья посвящена разработке алгоритма построения контекстно-свободной грамматики по мультиграфу автомата с магазинной памятью (МП-автомата). Алгоритм использует представление МП-автомата в виде ориентированного мультиграфа и основан на перечислении определенных путей в мультиграфе. Методом, аналогичным стандартному поиску в глубину в ориентированном графе, перечисляются так называемые сбалансированные пути, прохождение по которым соответствует чтению входного слова МП-автоматом, пока он проходит последовательность состояний от начального до заключительного с опустошением магазина, допуская тем самым входное слово. Дается описание алгоритма в псевдокоде и вычисляется верхняя оценка сложности, составляющей величину порядка куба числа дуг мультиграфа.

В настоящей работе решена задача стабилизации нулевого положения равновесия билинейных систем третьего порядка, имеющих канонический вид . Решение задачи стабилизации найдено в классе постоянных управлений. Получены необходимые и достаточные условия стабилизируемости билинейных систем канонического вида третьего порядка при помощи постоянных управлений. Исследована возможность стабилизации нулевого положения равновесия в зависимости от значений параметров системы. Возможной областью применения полученных в работе теоретических результатов является решение задач автоматического управления техническими системами, например, беспилотными летательными аппаратами и мобильными роботами.

Представлена оценка влияния эффекта потемнения диска Солнца на эффективность ослабления потока его излучения космической системой регулирования температурного режима земной атмосферы на базе солнечно-парусного корабля (СПК), размещенного в либрационной точке Лагранжа L1 системы Земля-Солнце. На основе известного закона потемнения диска Солнца к краю получены выражения для ослабления потока излучения при нахождении СПК по центру диска Солнца и для ослабления при отклонении СПК от центра диска на некоторый угол. Установлено, что наибольшее ослабление происходит в спектральном диапазоне 260...300 нм, соответствующем средневолновой УФ-области. Сделан вывод, что необходимы дополнительные исследования возможных последствий снижения УФ-радиации для климата Земли при регулировании солнечной постоянной с использованием СПК.

Шаталов В. К., Штокал А. О., Рыков Е. В., Добросовестнов К. Б.

Указывается на существенное расширение эксплуатационных характеристик узлов космических аппаратов из алюминиевых сплавов благодаря проведению микродугового оксидирования. Приводятся свойства МДО-покрытий, которые могут быть получены при применении современных технологий нанесения. Исследуется влияние МДО-покрытия на жёсткость и прочность труб из алюминиевого сплава. Определяются оптимальные соотношения толщин основного металла и покрытия и перспективный способ увеличения несущей способности силового элемента. Делается вывод о возможности повышения жёсткости конструкции со значительным запасом прочности.

Федотов Ю. В., Булло О. А., Белов М. Л., Городничев В. А.

Статья посвящена разработке лазерного флуоресцентного метода контроля состояния растений. Приведены результаты экспериментальных исследований спектров лазерно-индуцированной флуоресценции растений при длине волны возбуждения флуоресценции 532 нм. Показано, что величина отношения интенсивности флуоресценции на длине волны 680 нм к интенсивности флуоресценции на длине волны 740 нм характеризуется высокой стабильностью. Разброс этой величины отношения для разных образцов одного и того же растения выращенных в похожих условиях и одного образца растения в течение дня существенно меньше различия между собой этого отношения для разных растений и различия этого отношения для одного вида растения в нормальном и стрессовом состояниях.

Грошев С. В., профессор, д.ф.-м.н. Карпенко А. П., Сабитов Д. Р., Шибитов И. А.

Рассматриваем задачу оценки качества численной аппроксимации множество (фронта) Парето в задаче многокритериальной оптимизации (МКО-задаче). Имеем в виду, что Парето-аппроксимация получена с помощью того или иного популяционного, например, генетического алгоритма. В конечном счете, целью работы является сравнительная оценка эффективности популяционных алгоритмов Парето-аппроксимации. Разработано большое число характеристик (индикаторов) качества Парето-аппроксимации. Поэтому задачу оценки качества Парето-аппроксимации рассматриваем также как многокритериальную (многоиндикаторную). Известен ряд программных систем, которые в разной степени решают задачу оценки качества Парето-аппроксимации. Общим недостатком этих систем является отсутствие WEB-интерфейса, а также отсутствие поддержки многоиндикаторной оценки качества Парето-аппроксимации (хотя поддержка вычисления значений большого числа этих индикаторов имеется). Программная система PARETO RATING призвана устранить указанные недостатки известных систем. Поскольку популяционные алгоритмы Парето-аппроксимации являются, как правило, стохастическими, рассматриваем статистические методы оценки качества двух и более Парето-аппроксимаций (а тем самым и оценки алгоритмов, с помощью которых эти аппроксимации получены): методы на основе ранжирования указанных аппроксимаций; методы на основе индикаторов качества; методы на основе так называемых эмпирических функций достижимости. Приводим формальную постановку МКО-задачи и общую схему популяционных алгоритмов её решения, даем обзоры известных индикаторов качества Парето-аппроксимации и статистических методов оценки качества Парето-аппроксимаций, представляем описание архитектуры системы и основные особенности её программной реализации, иллюстрирует эффективность принятых алгоритмических и программных решений.

профессор, д.ф.-м.н. Карпенко А. П., Печенина Т. В., Буланов В. А.

В работе представлена авторская гибридизация алгоритмов поиска гармонии и роя частиц, названная . Алгоритм призван устранить или уменьшить влияние недостатков известного алгоритма Global-best Harmony Search (GHS), предложенного в 2008 г. в работе Omran M.G.H., Mahdavi M. Описана программная реализация алгоритма и результаты исследования его эффективности при решении тестовых задачах глобальной оптимизации многомерных многоэкстремальных функций Растригина и Шекеля, а также практически значимой задачи оптимизации ферменной конструкции. Результаты исследования показали эффективность принятых алгоритмических и программных решений. Так, в результате решения последней задачи были получены результаты, лучшие аналогичных результатов, полученных другими авторами.

Димитриенко Ю. И., Федонюк Н. Н., Губарева Е. А., Сборщиков С. В., Прозоровский А. А.

Разработана многомасштабная модель трехслойных сотовых конструкций, позволяющая вычислять эффективные упругие и прочностные характеристики сотовых заполнителей и силовых обшивок, а также рассчитывать напряженно-деформированное состояние конструкции в рамках трехмерной теории упругости неоднородных сред. На основе трехмерного конечно-элементного моделирования показано, что при четырехточечном изгибе трехслойной cотовой пластины максимальные значения изгибных и касательных напряжений реализуются в зоне приложения нагрузки и действия опор пластины, причем локальные максимумы напряжений превосходят "балочные" значения изгибающих напряжений и касательных напряжений.

Рассматривается течение в общем случае неоднородной по плотности жидкости через цилиндрическую трубу круглого сечения, заполненную частицами-гранулами, размеры которых значительно превышают размеры частиц жидкости. При этом предполагается, что скорость течения жидкости обладает случайной компонентой, вызванной некоторыми внешними причинами. Показано, что в простейшем случае постоянной концентрации частиц-гранул задача сводится к аналогичной задаче теплопроводности. Найдены статистические характеристики течения жидкости в этом случае. Отмечен факт сильной зависимости флуктуаций плотности жидкости от отношения коэффициента диффузии и площади сечения трубки. Указано, что в первом приближении решение справедливо и при слабонеоднородном распределении гранул.

Работа посвящена трехмерному конечно-элементному моделированию процесса холодной пильгерной прокатки труб на стане ХПТ в программе конечно-элементного (КЭ) моделирования ANSYS/LS-DYNA. Процесс прокатки исследован с помощью КЭ-модели связанной задачи, при решении которой, наряду с механической, рассматривалась нестационарная тепловая задача. При моделировании учитывался разогрев заготовки от тепловыделения, вызванного работой пластической деформации. В результате моделирования определены в функции времени (за весь цикл прокатки) поля напряжений и деформаций в очаге деформации прокатываемой заготовки, температурные поля, а также энергетические параметры прокатки. Предложенная модель процесса может с успехом применяться для исследования напряженно-деформированного состояния материала в очаге деформации с целью обоснованного выбора оптимальных параметров режима деформации и технологических элементов для ведения процесса с минимальными ресурсо- и энергозатратами.

Лябин Н. А., Чурсин А. Д., Парамонов В. С., Клименко В. И., Парамонова Г. М., Колоколов И. С., Бетина Л. Л., Григорьянц А. Г., Шиганов И. Н., Казарян М. А.

Исследована структура, пространственные, временные и энергетические характеристики излучения импульсного лазера на парах меди (ЛПМ) с оптическими резонаторами, обладающими высокой пространственной селективностью: с неустойчивым резонатором (НР) с двумя выпуклыми зеркалами и телескопическим НР и определены условия формирования однопучкового излучения с дифракционной расходимостью и высокой стабильностью положения оси диаграммы направленности. В ЛПМ и лазерной системе на парах меди (ЛСПМ) с таким качеством излучения с применением промышленных отпаянных активных элементов (АЭ) серий «Кулон» мощностью излучения 10-20 Вт и «Кристалл» мощностью 30-50 Вт плотность пиковой мощности в сфокусированном пятне диаметром 10-20 мкм достигает значений 1011 -1012 Вт/см2, достаточной для эффективной микрообработки любых металлических материалов и большого круга полупроводников и диэлектриков толщиной до 1…2 мм. При этом обеспечивается на порядок и более высокая производительность по сравнению с традиционными способами обработки, малые шероховатость поверхности реза (≤ 1…2 мкм) и зона термического влияния (≤ 3…5 мкм), нет расслоения и микротрещин металла (молиб-дена, вольфрама). ЛПМ с телескопическим НР стал основой для создания современных промышленных автоматизированных лазерных технологических установок (АЛТУ) «Каравелла-2» и «Каравелла-2М» для изготовления прецизионных металлических деталей толщиной до 0,3 мм и неметаллических до 0,5…0,7 мм, ЛПМ с НР с двумя выпуклыми зеркалами - промышленных АЛТУ «Каравелла-1» и «Каравелла-1М» для изготовления металлических деталей толщиной до 1 мм и неметаллических до 1,5…1,8 мм для ИЭТ.

Проведён системный анализ процесса плоского шлифования торцом круга, рассмотрены параметры состояния, входные и выходные переменные подсистем - станок, приспособление, деталь, шлифовальный круг, СОЖ, зона контакта. Выявлены факторы, влияющие на температурно-силовые условия процесса шлифования. Для разработки комплексной модели процесса плоского шлифования торцом круга сам процесс подразделен на составляющие: геометрические соотношения и связи; термодинамическая, гидродинамическая составляющие; динамические процессы; силовые составляющие. Для определения оптимальных режимов устанавливается зависимость температуры шлифованной поверхности, удельной мощности, интенсивности съема, параметра шероховатости поверхности от условий плоского шлифования торцом круга. Проведение системного анализа процесса плоского шлифования торцом круга позволило разработать систему показателей процесса шлифования как технической системы, которая дает возможность оценить проявление каждого параметра в отдельности и осуществить оптимизацию всей системы.

В работе созданы конечно-элементные модели автомобильных кресел с пассивными подголовниками трех уровней сложности, выполнен их анализ с позиций оценки погрешностей моделирования и соответствия требованиям организации EURO NCAP. Рассмотрены основные принципы разработки конечно-элементных моделей подголовников и автомобильных кресел разных уровней сложности. Проведена оценка данных моделей с точки зрения погрешностей результатов и трудозатрат на разработку и решение с помощью программных комплексов, реализующих МКЭ (ANSYS, Femap и LS DYNA). Проведенные расчёты на базе МКЭ, дали возможность проанализировать большой массив информации о процессе аварийного нагружения, необходимой для проведения расчётной оценки безопасности кресел легковых автомобилей в случае удара по автомобилю сзади.

Для одномерной задачи определения температурного поля полупространства с равномерно движущейся по заданному закону границей, подверженного воздействию стационарного теплового потока, получено представление решения в аналитически замкну-том виде. С использованием этого представления исследованы наиболее характерные особенности процесса формирования изучаемого температурного поля. Установлено, что в случае ненулевой скорости движения температура в каждой точке изучаемой области (относительно связанной с полупространством подвижной системы координат) имеет асимптотическое значение, которое прямо пропорционально мощности внешнего теплового потока и обратно пропорционально скорости движения границы.

Двухвыборочные статистики Реньи применяются для проверки однородности двух выборок в том случае, когда в силу ограниченности времени проведения испытаний отсутствует возможность испытывать выборки до отказа всех элементов. В частности, при определении коэффициентов ускорения форсированного режима испытаний проводят предварительные испытания в переменных режимах, для обработки результатов которых необходимо получить отказы части изделий в нормальном режиме. Для уменьшения продолжительности предварительных испытаний необходимо разработать статистический аппарат оценки коэффициентов ускорения, основанный на анализе цензурированных выборок. В работе предлагается метод обработки результатов предварительных исследований, основанный на статистиках типа Реньи, позволяющий определять функции пересчета по таким данным. Получен метод вычисления точных распределений статистик типа Реньи, предназначенных для проверки гипотез о виде функции связи. Особенностью используемых методов является применение оценок Каплана-Мейера функции надежности для сокращения объёмов и продолжительности испытаний в переменных режимах. Результаты работы являются обобщением на произвольные значения параметров предварительных испытаний результатов одного из авторов.

Рассматривается изолированная популяционная система, состоящая из двух видов стволовых клеток человека: нормальных клеток и клеток с хромосомными аномалиями (аномальных). В работе уточняется нелинейная динамическая модель изменения численностей клеточных популяций, развивающихся в лабораторных условиях (in vitro). Модель позволяет исследовать процессы образования популяции аномальных клеток из популяции нормальных клеток, а также совместного развития этих популяций и учитывает ограниченность ресурсов. Существенной особенностью рассматриваемой модели является различный вид правой части системы дифференциальных уравнений в различных точках плоскости. Анализ поведения траекторий модели показывает, что траектории, начинающиеся в первом квадранте, не выходят из него, что соответствует биологическому смыслу рассматриваемой задачи. Также в первом квадранте выделен инвариантный компакт.

Шаталов В. К., Штокал А. О., Рыков Е. В., Добросовестнов К. Б., Баженова О. П., Рожкова Т. В.

Приведены режимы формирования МДО-покрытия на цирконии и теплопроводность полученного композитного материала. Изучена микроструктура МДО-покрытия на цирконии. Установлена зависимость пористости, среднего диаметра пор и теплопроводности МДО-покрытия от его толщины. Определена формула, описывающая зависимость теплопроводности от толщины МДО-покрытия на цирконии. Измерено газовыделение образцов в условиях, имитирующих открытый космос. Определён наилучший с точки зрения газовыделения режим формирования МДО-покрытия. Даны технологические рекомендации по подбору толщины МДО-покрытия при создании элемента теплоразвязки.

Применение в авиационных системах управления гидравлических следящих приводов с автономным гидропитанием (АРП), так называемых, рулевых приводов интегральной компоновки, т. е. совмещение в едином блоке источника гидравлической энергии и его потребителя, преследует увеличение надёжности системы управления (СУР) за счёт ликвидации трубопроводов, соединяющих привод с источником гидропитания, и исключения влияния неисправности других потребителей на работоспособность привода, а также увеличение живучести СУР за счёт отказа от длинных трубопроводных коммуникаций и заменой их на электропроводную энергосистему, позволяющую снизить уязвимость систем. Основная причина задержки внедрения АРП на современные самолёты заключалась в том, что для этих самолётов требовались АРП значительно большей мощности со значительными тепловыделениями, которые создавали неприемлемый перегрев АРП. Рассмотрены положительные и отрицательные стороны АРП, альтернативные варианты СУР повышенной надежности и живучести, местные гидросистемы как перспекивная альтенатива автономным рулевым приводам. В настоящее время внедрение на магистральные самолеты АРП нецелесообразно, т.к. создает неоправданно большое количество проблем, снижающих, в общем и целом, безопасность полетов, не создавая существенных весовых и эксплуатационных преимуществ, при этом работы в направлении создания конкурентно способных АРП необходимо продолжать.

Благин Е. В., Лукашева М. В., Некрасова С. О., Угланов Д. А.

В данной работе рассматривается термоакустический охладитель на основе пульсационной трубы для получения рабочих температур ниже уровня 140 К. Разработана методика расчета теплофизических и конструктивных параметров пульсационного охладителя как термоакустических устройства на основе бегущей волны, работающего на основе модифицированного цикла Стирлинга. Произведена оптимизация конструктивных параметров для получения наименьшего значения температуры холодного теплообменника. Численное моделирование производилось для различных средних значений давления заправки акустического контура и рабочих частот. Точность представления параметров для пористых сред (теплообменники и регенератор) обеспечивается совместным акустическим решением для давления и показателей объёмного потока с решением уравнений энергии и неразрывности и получением усреднённой температуры профиля потока. В результате оптимизации модели термоакустического охладителя на основе пульсационной трубы было достигнуто понижение температуры в холодном теплообменнике до уровня 115 К при холодопроизводительности 5 Вт. При этом холодильный коэффициент составил величину порядка 0,1. Полученная методика и модель расчета позволяет произвести детальную оценку параметров экспериментального образца термоакустического пульсационного охладителя на этапе конструкторской проработки.

В статье рассматривается система автоматического управления насосной станци-ей второго подъема на основе весьма распространенного ПИД-регулятора. Представлена за-дача параметрической оптимизации данной системы по квадратичному критерию, а также по критерию, содержащему прямые показатели качества (время регулирования и перерегулирование). Поставленные задачи решены с помощью классического генетического алгоритма, и проведен сравнительный анализ полученных решений. В заключение приведены переходные процессы, полученные в результате работы алгоритма, а также представлены доказательства оптимальности полученного решения.

В течение последних десятилетий механическое поведение оболочек является объектом многочисленных исследований, актуальность которых определяется применением оболочек в несущих элементах ответственных силовых конструкций авиационной и ракетной техники, в судостроении, энергетическом и химическом машиностроении и т.д. Практически важный класс задач образуют задачи о взаимодействии упругих оболочек с обтекающим их потоком жидкости или газа, приводящем к возбуждению колебаний и образованию волн в связи с возможностью уменьшения гидродинамического сопротивления. Исследования в этой области проводятся начиная с 1960 года, однако работ по математическому моделированию, в которых бегущая волна возбуждалась бы не только самим течением (в носовой части), но и распределенными внутренними источниками энергии, пока нет. Поэтому вопрос о возможности снижения гидродинамического сопротивления корпусных конструкций за счет колебаний оболочек остается открытым. В данной работе описывается получение аналитического решения задачи расчета фазовых скоростей бегущих волн на поверхности цилиндрической оболочки с учетом кинематической гипотезы, а так же методика численного расчета фазовой скорости, основанная на предположении, что стоячая волна при установившихся вынужденных колебаниях оболочки может быть представлена в виде суперпозиции двух бегущих волн - прямой и отраженной.

Разработан инженерный метод расчета вертикальных нагрузок, действующих на автомобиль при наезде на неровности дороги. Получены соотношения между высотами неровностей, наезд на которые разными колесами вызывают равноценные нагрузки. На основе линейной модели установлена взаимосвязь между нагрузками, которые возникают при наезде автомобиля разными колесами на одинаковые неровности дороги. Практическое значение полученных уравнений состоит в возможности определения нагрузок на автомобиль в различных случаях на основании результатов одного испытания. Приведен сравнительный анализ результатов аналитического расчета нагрузок и численных экспериментов на нелинейной модели автомобиля. Предлагаемый метод является эффективным инструментом для экспресс-анализа нагрузок на ранней стадии проектирования автомобиля.

профессор Зарубин В. С., профессор Кувыркин Г. Н.

Для композита с анизотропными шаровыми включениями построены двусторонние оценки упругих характеристик, включающих эффективные значения объемного модуля и модуля сдвига, через которые при необходимости можно выразить значения продольного модуля упругости (модуля Юнга) и коэффициента Пуассона. Для построения двусторонних оценок использована двойственная вариационная формулировка линейной задачи теории упругости, содержащая альтернативные функционалы (Лагранжа и Кастилиано), достигающие на истинном напряженно-деформированном состоянии композита совпадающих по значению экстремумов (минимума и максимума). Методом самосогласования получены расчетные зависимости для эффективных значений объемного модуля и модуля сдвига композита. Представленные результаты количественного параметрического анализа этих зависимостей во всем диапазоне изменения объемной концентрации включений лежат в пределах установленных двусторонних оценок.

Проведено исследование влияния зависимости теплофизических воздуха от температуры на точность решения задач теплообмена в турбулентном потоке при использовании различных методов осреднения уравнений движения в форме Навье-Стокса. Получена форма дополнительных членов, возникающих в осредненных уравнения Навье-Стокса в случае учета пульсаций теплофизических свойств воздуха. На примере затопленной подогретой струи проведена оценка погрешностей при определении интенсивности процессов переноса, возникающих при пренебрежении зависимостью теплофизических свойств воздуха от температуры осредненного потока. Проведено сравнение эффективности использования различных методов осреднения уравнений Навье-Стокса при учете переменности теплофизических свойств воздуха.

Рассмотрена возможность применения гибридной аналитической модели для аппроксимации вольт-амперных характеристик МОП-транзисторов в широком диапазоне температур - от криогенных до комнатных (20 … 300 К). Гибридная аналитическая модель является компактной и предназначена для МОП-транзисторов, использующихся в малошумящих усилителях радиоприемных устройств оптического и инфракрасного диапазонов. Показано, что гибридная аналитическая модель, содержащая наряду с физическими параметрами дополнительные формальные параметры, позволяет аппроксимировать экспериментальные вольт-амперные характеристики МОП-транзисторов с относительной среднеквадратической погрешностью менее 0,1 % независимо от температуры, при которой проводились измерения.

Перспективные планетарные роликовинтовые передачи имеют целый ряд особенностей. Одна из них заключается в особенности нагружения резьбового ролика. Суммарный вектор осевых сил, действующих на витки ролика вдоль его образующей со стороны сопрягаемых витков гайки, равен по модулю и противоположен по направлению суммарному вектору осевых сил, действующих на витки ролика вдоль его противоположной образующей со стороны сопрягаемых витков винта. Пара указанных суммарных векторов осевых сил образуют опрокидывающий момент, действующий на ролик. Для уравновешивания опрокидывающего момента происходит перераспределение нагрузки на витках ролика, что приводит к ее неравномерности. Введенный коэффициент неравномерности распределения нагрузки составляет десятки процентов.

Рассмотрены технологические возможности и эффективность применения перспективного метода обработки металлов и сплавов - резания с опережающим пластическим деформированием, применение которого в производственных условиях связано с оснащением стандартного металлорежущего оборудования специальными устройствами для деформационного упрочнения материала срезаемого слоя в процессе резания. Технические характеристики таких устройств, их конструктивные особенности, особенности размещения на станке определяют как эффективность применения метода, так и возможности, границы применения металлорежущего оборудования. В статье приводятся технологические требования и рекомендации к средствам технологического оснащения, которые обеспечивают назначение, необходимые технические характеристики и экономичность их эксплуатации при реализации метода резания с опережающим пластическим деформированием.

Дегтярева А. Г., Попцов В. В., Симонов В. Н., Васильев С. Г., Варламова С. Б.

В статье рассмотрены основные принципы, особенности реализации и технологические воз-можности механо-термического метода поверхностного упрочнения стальных изделий с созда-нием в поверхностных слоях закаленных структур. В основе метода лежит процесс деформи-рующего резания (ДР), в результате которого на заготовке формируется регулярная оребрённая структура имеющая зоны высокой твердости. Описаны особенности, условия получения и ос-новные факторы, способствующие формированию упрочнённых структур различных типов. Проведены металлографические исследования упрочненных структур, выполнены измерения микротвёрдости. Определено влияние различных режимов отпуска на микроструктуру и твёр-дость упрочнённого слоя. Произведены сравнительные результаты измерений.

В статье приводится математическая модель двухфазного течения в центробежном насосе. Модель основана на трехмерных нестационарных уравнениях Рейнольдсса. Турбулентность моделируется стандартной k-ω SST моделью. Двухфазность рассчитывалась методом VOF. Приведены результаты расчетов кавитационных явлений при разных значениях давления на входе в насос. Получено резкое уменьшение напора насоса в следствии развития кавитации.. Показано сравнение результатов расчета нормальной характеристики насоса с экспериментальными данными. Подтверждена эффективность применения рабочего колеса специальной конструкции с целью повышения кавитационных качеств центробежного насоса.

В работе рассматривается задача о линейной независимости значений обобщённых гипергеометрических функций с различными иррациональными параметрами. Для решения такой задачи нельзя непосредственно применить известный в теории трансцендентных чисел метод Зигеля, поскольку упомянутые функции не принадлежат к введённому Зигелем специальному классу целых функций. Метод Зигеля предусматривает построение линейной приближающей формы с помощью принципа Дирихле. Такое построение не удаётся осуществить, если коэффициенты рядов Тейлора рассматриваемых функций имеют “плохие” знаменатели. Именно это последнее обстоятельство имеет место в случае гипергеометрических функций с иррациональными параметрами. Существует модификация метода Зигеля, которая позволяет применить принцип Дирихле также и в указанном случае, однако до сих пор неизвестно, можно ли эту модификацию использовать в ситуации, когда варьируемые параметры иррациональны.

Актуальность работы связана с проблемой, обусловленной все более возрастающим использованием криогенных жидкостей в ракетной космической технике. Дальнейшее освоение космического пространства невозможно без создания орбитальных криогенных заправочных станций. Отличительной особенностью всех криогенных жидкостей является неоднородное распределение плотности и температуры, наблюдаемые во всех режимах хранения и эксплуатации. Подходящей моделью для исследования движений подобной механической системы является стратифицированная несжимаемая жидкость. Ранее [1-2] были исследованы задачи о движении стратифицированной жидкости в полости подвижного твёрдого тела. В данной статье рассмотрены задачи определения собственных частот колебаний криогенной жидкости, частично заполняющий цилиндрический резервуар произвольного поперечного сечения. Предполагается, что стратификация жидкости может изменяться по произвольному закону. Для решения подобной задачи был использован метод тригонометрических рядов и метод конечных элементов

В работе представлен экспериментально-аналитический метод определения турбулентно- ламинарного перехода режима течения на поверхности ракет-носителей при выведении, базирующийся на измерениях при помощи комплектов датчиков в полете ракет-носителей. Получен универсальный критерий турбулентно-ламинарного перехода для затупленных головных обтекателей число Рейнольдса Reek, построенное по высоте поверхностной шероховатости и параметрам в звуковой точке на сферическом носке головного обтекателя. Определено, что с уменьшением влияния шероховатости, утопающей в толстом пограничном слое, развитие возмущений потока на больших расстояниях от носка головного обтекателя вдоль поверхности отсеков ракеты подчиняется механизму турбулизации, близкому к развитию турбулентности на гладких поверхностях с критерием перехода - числом Рейнольдса Reθ, построенным по толщине потери импульса.

В статье исследуются возможности управления упругой отдачей (пружинением) деталей типа днищ после снятия внешней нагрузки при ее изготовлении в процессе формовки-вытяжки из плоской листовой заготовки. Изготовление таких деталей без учета пружинения ведет к значительным затратам, связанным с ручной доводкой деталей или корректировкой рабочего контура технологического оснащения. Целью исследования является снижение трудоемкости изготовления деталей данного типа за счет повышения точности обводов получаемых деталей. В работе предложены три способа управления пружинением и даны результаты моделирования. Моделирование пружинения проведено методом конечных элементов при помощи программного комплекса AutoForm и показало повышение точности обводов деталей при изменении режимов традиционного процесса формовки-вытяжки.

Работа посвящена расчету общей и местной прочности несущих конструкций агрегатов стартовой системы для ракеты космического назначения «Союз-2» этапа 1В. В качестве нагружения агрегатов рассматривается действие газодинамической струи двигательной установки ракеты. Моделирование агрегатов и их расчет осуществляется при помощи метода конечных и суперэлементов. В работе представлены результаты расчета полей распределения узловых температур в моделях агрегатов стартовой системы, а также напряжения в конечных элементах. В качестве примера расчета местной прочности в работе рассмотрен расчет конструктивного узла кабель-запровочной мачты. Результаты работы были использованы разработчиками агрегатов стартовой системы для ракеты космического назначения «Союз-2» этапа 1В.

В статье исследованы зависимости коэффициентов начальной регрессии (КНР) длительностей интервалов между нулями узкополосного стационарного в широком смысле случайного процесса с его энергетическим спектром. Показано, что в качестве информативного параметра, характеризующего корреляционные свойства и связанную с ними относительную ширину полосы, может быть использован начальный коэффициент регрессии интервалов между нулями. Величина КНР инвариантна к средней частоте энергетического спектра процесса и его дисперсии. Установленные свойства КНР обусловливают возможность его использования при реализации временных регрессионных способов обработки процессов в автономных информационных системах ближней локации.

Штейнгарт А. Д., Белов М. Л., Федотов Ю. В., Городничев В. А., Готальский Д. Л., Чернавская О. А.

Одним из вариантов дистанционной системы мониторинга нефтяных загрязнений на земной поверхности является лазерная флуоресцентная система контроля нефтяных загрязнений с летательного аппарата. В статье используются экспериментально полученные для длины волны возбуждения 266 нм спектры флуоресценции чистых нефтепродуктов (сырой нефти, легких нефтепродуктов, тяжелых нефтепродуктов), различных земных поверхностей (почва, растительность, вода, асфальт) и нефтепродуктов, разлитых на различных земных поверхностях. Показано, что использование лазерного метода, основанного на регистрации излучения в пяти узких спектральных диапазонах и нейросетевого алгоритма обработки данных измерений, позволяет проводить классификацию нефтяных загрязнений на земной поверхности с вероятностью правильной классификации близкой к единице.

Алгоритмы оптимизации на сетях и графах находят широкое применение при решении практических задач. Однако, вместе с масштабным внедрением информационных технологий в человеческую деятельность усугубляются требования к объёмам входных данных и скорости поиска решения. Несмотря на то, что к настоящему времени исследованы и реализованы большое количество алгоритмов для различных моделей ЭВМ и вычислительных систем, решение ключевых задач оптимизации для реальных размерностей задач остаётся затруднительным. В связи с этим поиск новых и более эффективных вычислительных структур, а также модификация известных алгоритмов являются актуальными.

Белоус В. В., профессор, д.ф.-м.н. Карпенко А. П., Смирнова Е. В.

В работе предложена методика контроля понятийных знаний обучающегося в обучающей системе, база знаний которой построена на основе семантической сети, соответствующей так называемой иерархической ролевой онтологии. Особенность такой онтологии состоит в том, что понятия в ней имеют атрибут, называемый ролью, и роли понятий могут быть линейно упорядочены. Граф семантической сети, соответствующей иерархической ролевой онтологии, можно представить в ярусной форме. Методика построена на основе когнитивных карт обучающегося, которые формализуют его представления о заданных фрагментах семантической сети. Основные результаты работы заключаются в следующем: предложены модель семантической сети, соответствующей иерархической ролевой онтологии, а также модель когнитивной карты обучающегося; разработаны методы построения когнитивных карт обучающегося; предложены метрики усвоения обучающимся понятийных знаний.

Ранее автором были разработаны принципы построения симметричных криптоалгоритмов на основе обобщенных клеточных автоматов. Эти криптоалгоритмы имеют высокую производительность при аппаратной реализации. Данная работа продолжает это направление исследований. В ней исследуются коллизии, возникающие при работе обобщенных клеточных автоматов. Основной задачей настоящей работы является разработка метода построения обобщенных клеточных автоматов, устойчивых к определенному виду коллизий. Будем называтьt-шаговой коллизией веса w два различных начальных заполнения обобщенного клеточного автомата, различающиеся в w разрядах и дающие одинаковые заполнения послеt шагов. Заметим, что любаяt-шаговая коллизия одновременно является и (t+u)-шаговой коллизией. Очевидно, что существование коллизий в обобщенном клеточном автомате, при условии наличия эффективных алгоритмов их нахождения, резко ухудшает криптографические свойства основанных на нем криптоалгоритмов. Поэтому очень важны методы синтеза обобщенных клеточных автоматов устойчивых к коллизиям.

Приводятся результаты анализа и реализации в среде MATLAB 7.8 R 2009 a формальных методов оценки изображений PQS и MS-SSIM. При анализе особое внимание было уделено практическим аспектам реализации методов оценки. Экспериментально был определён метод, результаты которого максимально соответствуют субъективным оценкам наблюдателей. Улучшено распознавание структурных расхождений между двумя изображениями в методе PQS, что позволило получить более точную оценку по сравнению со стандартной версией этого алгоритма. Результаты данной работы могут быть интересны при практической реализации систем цифровой обработки изображений

Чугунов М. В., Осыка В. В., Кудаев С. П., Кузьмичёв Н. Д., Клёмин В. Н.

В работе решается задача равнопрочного проектирования элементов конструкций подвижного состава в варианте дискретной равнопрочнсти. С этой целью разработано программное обеспечение, встроенное в SolidWorks и SolidWorks Simulation в качестве AddIn-приложения, использующего необходимый базовый функционал SolidWorks и дополняющий его в указанной части на базе API SolidWorks и COM-технологии. Построена твердотельная модель конструкции несущей рамы вагона в среде SolidWorks в виде сборки. Поскольку данная сборка является весьма сложной и включает в себя множество элементов как стандартного, так и нестандартного типа, в среде 3Dvia Composer разработана 3D-спецификация конструкции, которая включена в статью в виде gif-анимации и via-ролика.

Исследуется влияние исполнения распределительных устройств (дефлекторов), устанавливаемых в полусферическом коллекторе подвода теплоносителя к тепловыделяющим элементам активной зоны газоохлаждаемого реактора, на структуру потока, расход в трактах охлаждения и гидравлическое сопротивление коллектора. Приводятся результаты экспериментов, выполненных на газодинамической модели трактов теплоносителя, дефлекторов и активной зоны, содержащей 55 стержневых имитаторов твэлов. Выполнено численное моделирование течения в модели с использованием двухпараметрической k-ε модели турбулентности и программного комплекса ANSYS CFX v14.0. Продемонстрировано соответствие экспериментальных и расчетных результатов. Показано, что использование дефлекторов, заполняющих объем коллектора, позволяет исключить торообразный вихрь, выровнять статическое давление перед активной зоной, более равномерно распределять поток теплоносителя по сечению активной зоны, но приводит к росту потерь давления в коллекторе подвода теплоносителя.

Рассмотрен аналитический метод определения продольных напряжений в штоках шаботных молотов при жестком ударе падающих частей. Предложена расчетная схема падающих частей молотов и аналитический метод анализа, основанный на преобразовании Лапласа волнового уравнения, позволяющий определять изменение относительных деформаций и напряжений во времени в штоке в месте его заделки в бабе молота при жестком ударе падающих частей. Представленный подход расчета напряжений может быть с успехом применен для выбора оптимальных масс и геометрических параметров штока и поршня при жестком ударе без демпфирования и с учетом рассеивания энергии. Приведен пример расчета волновых напряжений в штоке шаботного гидравлического молота.

Голубенко Ю. В., Савкин А. Н., Сидоровнина Т. Ю., Тимошенко В. А.

Быстрое развитие нанотехнологий и их внедрение приводит к необходимости усовершенствования методов контроля характеристик получаемых наночастиц. В данной статье авторами рассмотрен метод получения наночастиц меди и золота при помощи лазерной абляции в жидкости. Приведены результаты измерений полученных коллоидных систем методом динамического рассеяния света. Описана суть метода и его особенности. Определены области применения данного метода и его точность для полидисперсных и неустойчивых коллоидных растворов. Полученные результаты подтверждены при помощи методов сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии. Так же в статье авторы обсуждают вопрос стабилизации коллоидных систем и приводят рекомендации по улучшению качества таких систем, синтезируемых при помощи метода лазерной абляции твердых мишеней в жидкости.

Повышение точности резьбы в деталях машиностроительного производства связано с усовершенствованием этапов проектирования и изготовления резьбообразующего инструмента. В современном производстве для образования резьбы все большее распространение получают резьбовые фрезы. Предварительные исследования показали, что повышение точности нарезаемой резьбы тесно связано с решением задачи профилирования зубьев резьбовых фрез с винтовыми стружечными канавками, а точность решения зависит от профиля передней поверхности инструмента в торцевом сечении. Кроме этого, форма профиля передней поверхности требуется для решения задач, связанных с расчетом прочности резьбовых фрез и оценки геометрических параметров зубьев. Проведенный анализ ГОСТ 1336- 77 на резьбовые фрезы показал, что в нем отсутствуют геометрические и конструктивные параметры, характеризующие концевые гребенчатые резьбовые фрезы с винтовой стружечной канавкой.

Вибродиагностика является перспективным методом диагностирования, обеспечивающим комплексную безразборную оценку технического состояния машин при их эксплуатации. Вибродиагностирование винтовых маслозаполненных компрессоров преследовало цель установления отклонения компрессора от основного режима по изменению свойств вибрационных процессов. Экспериментальные исследования вибрационных процессов проводились с использованием высокоточного трёхканального виброизмерительного комплекта SM231. Для обработки виброинформации, с целью повышения отношения «сигнал/шум» и выделения пиковых значений виброускорений, использовался метод стробирования. Установлена достаточно тесная связь между уровнем «анормальности» режима компрессора и параметрами вибрационных процессов, сопровождающих его работу.

В данной работе рассматривается возможность создания схемы открытого распределения ключей в группах, копредставление которых удовлетворяет условиям C(3)-T(6). При этом используются следующие алгоритмы: алгоритм, решающий проблему вхождения в циклическую подгруппу, известную также как проблема дискретного логарифмирования, и алгоритм, решающий проблему равенства слов в данном классе групп. Исследование проводится с использованием геометрических методов комбинаторной теории групп (метода диаграмм над группами). Нашей задачей было построить одностороннюю функцию на группе с условиями малого сокращения C(3)-T(6) и сравнить сложность её вычисления со сложностью вычисления обратной функции. Исследования показывают, что процедура вычисления обратной функции имеет полиномиальную сложность.

Для изучения арифметических свойств значений обобщенных гипергеометрических функций с иррациональными параметрами и их производных (в том числе и по параметру) нельзя непосредственно применить известный в теории трансцендентных чисел метод Зигеля. Этот метод предполагает построение линейной приближающей формы с помощью принципа Дирихле, причем построенная приближающая форма должна удовлетворять жестким требованиям, которые играют важную роль в арифметической части метода. Такая конструкция не может быть реализована, если наименьший общий знаменатель n первых коэффициентов разложения рассматриваемых функций в ряды Тейлора растет слишком быстро. Именно эту ситуацию мы имеем в упомянутом выше случае гипергеометрических функций с иррациональными параметрами. В данной работе рассматривается гипергеометрическая функция, которая дифференцируется по параметру, и затем вместо этого параметра подставляется иррациональное число. Первые результаты, касающиеся арифметических свойств значений таких функций, были получены с помощью эффективной конструкции линейной приближающей формы. Применение совместных приближений позволяет улучшить и обобщить эти результаты. Основная трудность при таком подходе состоит в получении приемлемой оценки общего наименьшего знаменателя коэффициентов аппроксимирующих многочленов.

Трофимов А. Г., Колодкин И. В., Ушаков В. Л., Величковский Б. М.

Предложен метод сегментации многомерных временных рядов, обладающих пространственной организацией, на основе характеристик бегущих волн. Для оценки степени выраженности бегущих волн введены показатели синхронности и когерентности. Расчёт этих показателей проводился на основе результатов анализа кросс-спектров сигналов в пространственно близких точках наблюдения. В результате экспериментальных исследований на реальных данных электроэнцефалографии (ЭЭГ) головного мозга показано, что предложенный метод обеспечивает более качественную сегментацию по сравнению традиционными методами сегментации сигналов ЭЭГ.

Рассматриваются актуальные вопросы построения релейных систем управления ориентацией и стабилизации без использования датчиков угловой скорости (ДУС) за счёт применения внутренней обратной связи (ВОС), формируемой внутри контура управления. Предложен «метод диаграммы совмещений» (ДС), основанный на топологических преобразованиях фазового пространства и вве-дении относительного времени, позволяющий эффективно решать инженерные задачи анализа и синтеза. Показано, что применением ДС можно синтезировать ВОС, удовлетворяя требованиям как в установившихся, так и в переходных процессах. При помощи ВОС, без ДУС, на ДС можно реализовать законы выключения управляющего воздействия такие же, как в и случае, если бы ДУС использовался. Показано, что неудовлетворительные по качеству переходных процессов скользящие режимы могут быть полностью исключены надлежащим выбором формы и параметров переходной функции ВОС.

В статье предложена методика определения временного параметра программы угла атаки на участке выведения управляемой баллистической ракеты или ракеты-носителя. Для заданных проектно-баллистических параметров ракеты определяется максимально допустимое значение амплитуды угла атаки, а затем для произвольной амплитуды в границах этого интервала вычисляется временной параметр программы угла атаки. Первая задача формулируется как задача условной оптимизации и решается методом множителей, а вторая - как нелинейное уравнение, которое решается методом Ньютона. Рассмотрены особенности численной реализации этого алгоритма: нормирование уравнений движения и введение контроля точности на шаге интегрирования методом Рунге-Кутта. Предложенная методика реализована в виде оригинальной компьютерной программы, приведены результаты решения тестового примера. На основе этих результатов получена оценка влияния погрешности задания временного параметра программы угла атаки на точность определения угла траектории в конце активного участка.

Зимин В. Н., Крылов А. В., Мешковский В. Е., Сдобников А. Н., Файзуллин Ф. Р., Чурилин С. А.

В статье рассматривается процесс раскрытия многозвенных космических конструкций на примерах складных плоских антенных контуров диаметром 5 м и 20 м; складного пространственного калибровочного отражателя диаметром 3 м; складного антенного рефлектора ферменного типа апертурой 3×6 м. Особенностью этих конструкций является их технологичность, компактность при транспортировке, большом отношении объемов в раскрытом и сложенном состояниях, быстроте раскрытия (единицы секунд), малой массе при значительных размерах. Приводится общий подход к построению математических моделей для анализа процесса развертывания таких конструкций. Результаты проведенных расчетов могут быть использованы в качестве исходных данных при разработке конструкций элементов, обеспечивающих раскрытие, для подготовки стендов для проведения экспериментальной отработки раскрытия конструкции в наземных условиях.

профессор, д.т.н, Васюков С. А., Остапенко Д. Г., Авдеева Т. В.

В статье приведены результаты экспериментальных исследований ускорений, дейст-вующих при ударе по кузову, наклоне и движении автомобиля. При измерениях использована тестовая плата STM32F3DISCOVERY с MEMS-акселерометром LSM303DLHS. Проведен анализ уровня шумов и вибраций при креплении платы на пластиковой панели автомобиля и работе двигателя в диапазоне от 700 до 4000 об/мин. Приведены реализации ускорений при: слабых ударах в разных частях кузова (крыло, багажник, капот); сильном ударе (закрытие двери); медленном и быстром разгоне до скорости 20 км/час с последующим торможением и проездом препятствий в виде «лежачих полицейских». В результате исследований обоснован выбор диапазона работы акселерометра, точно-сти измерения ускорения, частоты опроса сигнала и алгоритма фильтра-ции. Приведены рекомендации по выбору MEMS-акселерометров для комбинированных дат-чиков удара, наклона и движения современных автосигнализаций

Рассмотрена задача установления значимости для исследуемого субъекта задаваемых ему вопросов при проведении судебно-психофизиологической экспертизы с применением полиграфа, опираясь на математические методы. Предложен алгоритм классификации на основе логистической регрессии как оптимального байесовского классификатора, учитывающий весовые коэффициенты информативности для регистрируемых полиграфом физиологических параметров. При соблюдении методик тестирования, высокой квалификации эксперта-полиграфолога, данный подход обеспечивает достоверный результат. Приведен пример классификации, ее анализ, определено правило для минимального количества наблюдений.

Статья содержит описание методики автономного контроля технического состояния вычислительных систем гидролокационных комплексов. В основе методики лежит функциональный подход к проверке работоспособности вычислительной системы. В качестве входных данных предложено использование результатов имитационного моделирования гидроакустической обстановки в точке приемной антенны. Теоретически и экспериментально подтверждено увеличение достоверности контроля технического состояния в случае применения разработанной методики по сравнению с допусковым подходом обобщенной методики контроля сложных технических объектов. Наряду с применением в области контроля технического состояния вычислительных систем элементы методики могут активно применяться при отладке бортового программного обеспечения гидролокационных комплексов и разработке перспективных алгоритмов обнаружения подводных объектов.

Проведены исследования, позволяющие оценить возможность обнаружения сверхширокопо-лосных сигналов неизвестной формы с применением их согласованной фильтрации по зонди-рующему сигналу с последующей черезпериодной обработкой. На основе имитационного мо-делирования доказано улучшение отношения сигнал - шум после предварительного согласо-ванного фильтра, что улучшает работу следующего блока. Получено увеличение этого отно-шения на 5 - 6 дБ. Исследованы реализации возможных сигналов, показано существенное очищение их от шума. Приведены характеристики обнаружения в такой схеме, проиллюстри-ровано приближение этой характеристики к характеристике оптимального обнаружителя.

В работе исследуется решение оптимизационной проблемы построения оптимальных по диаметру регулярных сетей (графов). Регулярные сети обеспечивают практический интерес как графо-теоретические модели надежных сетей связи параллельных суперкомпьютерных систем, как основа структуры в модели малого мира, в нейронных и оптических сетях. Вводится новый класс параметрически описываемых регулярных сетей - гиперциркулянтные сети (графы). Разработан подход, использующий эволюционные алгоритмы для автоматического порождения параметрических описаний оптимальных гиперциркулянтных сетей. Проведен сравнительный анализ структурных характеристик гиперциркулянтных, тороидальных и циркулянтных сетей. Показано преимущество гиперциркулянтных сетей по таким структурным характеристикам, как диаметр, средний диаметр и ширина бисекции, при соизмеримых затратах на число узлов и число связей системы

Основными задачами настоящей работы являются исследование и разработка легковесных методов сжатия информации, подходящих для обработки временных рядов, и их реализация на графических процессорах. В статье рассматриваются три метода легковесного сжатия: разностное кодирование, кодирование RLE и словарное кодирование. Для методов разностного кодирования и словарного кодирования предлагаются модификации, расширяющие сферу применимости данных методов. Предлагается адаптивный метод, основанный на каскадировании вышеуказанных алгоритмов. Он заключается в том, что после предварительной обработки данных, выполняется преобразование, представляющее собой последовательное применение одного, двух или трех из вышеприведенных методов. При этом, с некоторым периодом, производится попытка сжатия очередного пакет данных различными каскадами, из них определяется наилучший, который и используется до конца периода.

профессор, д.ф.-м.н. Карпенко А. П., Кузьмина И. А.

Целью работы является разработка методов решения задачи перспективного развития сети энергоснабжения. В статье приведена постановка задачи перспективного развития сети энергоснабжения в виде задачи дискретного программирования, для ее решения предложены два метода - метод редукции к совокупности вложенных задач глобальной минимизации и метод декомпозиции. Статья является продолжением работы Карпенко А. П., Кузьминой И. А. «Формализация и постановка задачи проектирования городской сети энергоснабжения при учете ее перспективного развития» (опубликована в электронном научно-техническом журнале «Наука и образование» №5, 2014 год).

Павлов Ю. Н., Недашковский В. М., Тихомирова Е. А.

В статье рассматривается определение коэффициентов дифференциальных уравнений систем по экспериментальным частотным годографам и разделения похожих, но разных по существу сил: диссипативные силы при первой производной в уравнениях движения и диссипативная сила от действия сухого трения. Описан алгоритм идентификации систем с известной передаточной функцией по экспериментальному частотному годографу, содержащему случайные погрешности измерений. В качестве модели принимается передаточная функция системы. Решение задачи идентификации авторы предложили искать в классе годографов, задаваемых моделью системы. Поиск неизвестных коэффициентов передаточной функции модели системы осуществляется путем минимизации предложенной авторами меры близости экспериментального годографа системы и годографа модели системы. В результате, решение задачи идентификации было сведено к решению системы линейных уравнений. Иллюстративный вычислительный эксперимент для системы второго порядка показал, что погрешность определения значений коэффициентов передаточной функции не превышает диапазон погрешности измерений экспериментальных отсчетов годографа этой системы.

В работе представлен метод помехоустойчивого кодирования цифровой информации. Особенностью этого метода является обработка случаев инверсии и пропуска битов, вызванных нарушением синхронизации приемного и передающего устройства или другими факторами. Рассмотрена общая модель канала связи, учитывающая вероятности инверсии, пропуска и вставки битов. Предложена схема кодера, основанная на комбинации кода LDPC и сверточного кода. Представлены результаты экспериментальных исследований, доказывающие целесообразность комбинирования методов LDPC и сверточного кодирования с целью повышения эффективности восстановления информации передаваемой по каналу с шумами, допускающим случайную инверсию и пропуск битов. Проведен сравнительный анализ предложенной комбинированной схемы кодирования и схемы LDPC. В статье также приведен краткий обзор свойств, характеристик и современных методов построения LDPC и сверточных кодов.

Цель работы является исследованием рабочего пространства параллельного манипулятора типа додекапода. В статье реализовано алгоритм конечномерной аппроксимации рабочего пространства додекапода и приближенного вычисления объема этого пространства. Объем рабочего пространства приближенно вычислено при сумме объединений построенных конечномерных аппроксимаций рабочего пространства. Представлены результаты вычислительных экспериментов с разработанным алгоритмическим и программным обеспечениями, показавшие их высокую эффективность. Исследование рабочего пространства манипулятора применяется для проектирования структуры манипулятора, оптимизации траектории движения додекапода в сложных пространствах, исследования проходимости додекапода в узких пространствах

Димитриенко Ю. И., Губарева Е. А., Яковлев Д. О.

Предложена теория вязкоупругих многослойных тонких пластин при установившихся моногармонических колебаниях, построенная из общих уравнений трехмерной теории вязкоупругости путем введения асимптотических разложений по малому геометрическому параметру - отношению толщины к длине пластины, без введения каких-либо гипотез относительно характера распределения амплитуд перемещений и напряжений по толщине пластины. Разработанная теория позволяет вычислить все 6 компонент тензора комплексных амплитуд напряжений, включая амплитуды поперечных нормальных напряжений и амплитуды напряжения межслойного сдвига. Предложен алгоритм расчета диссипативных характеристик вязкоупругих многослойных пластин, основанный на расчете функции диссипации энергии, локального коэффициента демпфирования и интегрального коэффициента демпфирования. Проведено численное моделирование напряжений в вязкоупругой пластине из композитного слоисто-волокнистого материала при изгибных колебаниях, которое показало, что действительные части амплитуд напряжений, в том числе и напряжений межслойного сдвига и поперечных напряжений, практически не зависят от частоты колебаний.

В статье рассматривается операция увода с орбиты крупного космического мусора с помощью активного космического аппарата, соединенного со спускаемым объектом невесомым упругим тросом. С помощью формализма Лагранжа построена математическая модель системы. Проведена линеаризация дифференциального уравнения, описывающего изменение длины троса, и выполнен анализ его фазового портрета. Провисание троса в процессе увода объекта с орбиты может вызвать его обрыв и наматывание на спускаемый объект, поэтому важно обеспечить непрерывное натяжение троса в процессе осуществления операции спуска. С помощью метода Беллмана найдено оптимальное по быстродействию управление с полной обратной связью, обеспечивающее перевод троса в натянутое состояние. Предложен альтернативный, более простой с точки зрения практической реализации закон управления. В качестве примера рассмотрен спуск с орбиты советского спутника Метеор-2. Показано, что оба рассматриваемых закона обеспечивают непрерывное натяжение троса, причем провисания не происходит уже на первом периоде колебаний длины троса. Использование предложенных законов приводит к незначительному увеличению времени спуска по сравнению со случаем использования постоянной тяги.

В данной статье рассматривается моделирование процесса теплообмена в промежуточном теплообменнике змеевикового типа, входящего в состав контура теплоотвода реакторной установки "УНИТЕРМ", выполненное с применением гидрогазодинамического пакета ANSYS CFX. Проводится сравнение и анализ результатов, полученных с использованием моделей турбулентности k-ε RNG, Shear Stress Transport (SST) на "грубой сетке". Показаны особенности течения потоков в межтрубном пространстве, их влияние на теплообмен и температур теплоносителей первого и промежуточных контуров. Представлены картины распределения теплогидравличеких параметров: температуры, перепада давления, скорости.

Федеральный государственный образовательный стандарт третьего поколения требует применения в образовательном процессе активных форм обучения, поэтому использование нетрадиционных педагогических технологий в высшей школе является актуальной. Автором рассматривается сущность технологии проектного обучения и возможности ее применения в учреждения высшего профессионального образования. В статье представлены условия и особенности проведения эксперимента по внедрению проектной технологии в образовательный процесс студентов 3 курса, обучающихся по направлению подготовки "Менеджмент" в Российском государственном гуманитарном университете, а также показаны и проанализированы результаты, полученные на этапах проведения как констатирующего, так и формирующего эксперимента.

В настоящее время особенно актуальна задача организации систем мониторинга сложных пространственных сооружений. Классическим представителем данного класса сооружений являются гидрозапорные сооружения, в частности шлюзовые затворы. Данный класс сооружений особенно интересен тем, что к системам мониторинга их эксплуатационного состояния предъявляются достаточно жесткие требования, обусловленные работой объекта мониторинга. В проставленной статье представлена методика выбора оптимального, с точки зрения идентификации текущего нагружения, количества точек измерения и их взаимного расположения. Предложен подход, позволяющий восстанавливать по замеренным перемещениям действующие напряжения и определять элементы конструкции, жёсткость которых отлична от проектной.. Материал статьи изложен на тестовых примерах и представлен результат выбора точек измерения для шлюзового затора №7 канала имени Москвы.

Представлена классификация конструкций фрез с криволинейной режущей кромкой, обеспечивающих повышенные значения глубины и ширины фрезерования за счет разделения стружки по ширине. Предложена классификация существующих профилей режущих кромок. Построена схема срезания припуска в максимальном сечении, позволившая определить форму и размеры сечения слоя, срезаемого с заготовки одним зубом с разными типами профиля режущей кромки. Проведена оценка вида сечения, обеспечивающего максимальную толщину срезаемого слоя, установлены параметры, влияющие на вид сечения. Показано, что максимальное утолщение сечения срезаемого слоя происходит в случае, когда сечение ограничено сверху и снизу следами одного зуба. Приведены рекомендации по выбору типа режущей кромки в зависимости от вида обрабатываемого материала и шероховатости обработанной поверхности.

В работе проводится анализ сильных и слабых сторон процессов накопления деформации и способов деформационного измельчения структуры металлических конструкционных материалов. Проводится классификация методов измельчения структуры с использованием процесса прокатки. Показано, что методы прокатки как наиболее производительные методы обработки давлением являются наиболее подходящими для производства крупногабаритных хсубмикро- и наноструктурированных заготовок. Прокатка дает возможность получения большеразмерных заготовок с ультрамелкозернистой структурой на существующих прокатных станах без использования специального дорогостоящего оборудования.

Предлагается рассматривать поверхностную энергию как дополнительный инструмент для обеспечения в пространстве постоянства позиционирования, т.е. неподвижного состояния двух контактирующих деталей. Данное расположение рекомендуется получать с помощью такого явления как - эффект схватывания. Для создания определенного энергетического состояния контактирующих деталей, при котором возникают связи (мостики схватывания), предлагается использовать технологический процесс. Таким образом, контролируется процесс формирования энергетического состояния поверхностного слоя двух (и более) деталей с заранее заданными физико-механическими свойствами.

В статье рассмотрены вопросы кинематического анализа при синтезе коленного сустава, заменяющего собой коленный сустав человека, с применением в качестве исполнительного механизма гидропневмодемпфера. Целью исследования было определение аналитических соотношений для: угла сгибания коленного сустава, скорости, ускорения, момента и мощности в коленном суставе; а также зависимости приведенной нагрузки на шток исполнительного механизма,входящий в состав коленного модуля. Полученные результаты сравниваются с результатами, основанными на экспериментальных данных дляспокойной ходьбыздорового человека с массой тела 57,6 кг по ровной поверхности.

В статье рассмотрены вопросы обобщения и систематизации существующих моделей платформенных манипуляторов с шестью степенями свободы. Обоснована необходимость модификации существующих моделей за счет добавления новых параметров. Проведена модификация и обобщение на обозначенный класс манипуляционных механизмов ранее предложенного метода решения прямой задачи кинематики. Метод построен таким образом, что решение прямой задачи кинематики сводится к нахождению аналитического уравнения плоскости, в которой лежит подвижная платформа манипулятора. Решение прямой задачи кинематики (положение и ориентация подвижной платформы манипулятора) представляется в виде матрицы однородного преобразования, что позволит в дальнейшем применять данный метод для исследования многосекционных манипуляторов параллельной структуры.

Кривошипные прессы снабжаются маховиком, который является основным источником энергии для выполнения операции штамповки. Ускорение маховика при пуске пресса происходит при больших токовых нагрузках двигателя главного привода пресса. Маховик имеет значительный момент инерции. Поэтому ускорение маховика при пуске пресса отличается большой продолжительностью. Это определяет большие затраты энергии и нагрев двигателя. Для уменьшения затрат энергии и нагрева двигателя пресса при пуске применяется трёхступенчатый пуск двигателя. В статье рассматривается вопрос обоснования выбора параметров трёхступенчатого пуска асинхронного двигателя с фазным ротором тяжёлых кривошипных прессов. С этой целью выполняется оптимизация сопротивлений и продолжительности пуска на каждой его ступени. Минимизировались время пуска, эквивалентный фазный ток двигателя и затраты энергии.

Статья посвящена методике аналитического подбора конструктивных параметров пневмогидравлических рессор (ПГР) транспортных машин. В данной статье приведена классификация типов рессор, указаны их конструктивные особенности, преимущества и недостатки. Приведена общая методика подбора характеристик пневмогидравлических систем подрессоривания. В статье получены аналитические зависимости, связывающие кинематические и конструктивные параметры. Для одной из ПГР по выведенным зависимостям проведен аналитический расчет упругой характеристики с последующим сравнением с экспериментальными данными. Сделаны выводы о возможности подбора характеристик с помощью полученной методики.

Данная статья посвящена анализу особенностей способов штамповки на известных коленных прессах с различными конструкциями исполнительных механизмов. Ставиться вопрос расширения технологических возможностей штамповки на коленных прессах за короткий промежуток времени, соизмеримый со штамповкой на молотах, для деформирования тонкостенных поковок. Описаны процессы накопления энергии, необходимой для осуществления штамповки, за счет увеличения скорости подвижных деталей конструкций коленных прессов от механического, пневматического и гидравлического приводов. На основе приведенного обзора и анализа способов штамповки на коленных прессах выявлена необходимость усовершенствования и модернизации конструктивного исполнения существующих прессов при условии обеспечения кинетической энергии, необходимой для процессы штамповки за короткий промежуток времени.

Приведены расчетные зависимости, позволяющие установить взаимосвязь между износом алмазного шлифовального круга и силами резания. Рассчитаны силы резания, действующие на единичное алмазное зерно, и суммарные силы резания при шлифовании. Проведено сравнение теоретического расчета сил и расчета по степенным формулам, заимствованным из литературных источников. Раскрыта методика эксперимента по измерению сил при плоском алмазном шлифовании торцем круга. Представлены результаты экспериментов по измерению сил при алмазном шлифовании твердого сплава. Проанализирована сходимость между результатами расчетов по предложенной модели, результатами расчетов по степенным формулам и экспериментальными данными. Предложена последовательность определения стойкости алмазного круга по контролю мощности шлифовального шпинделя.

Одним из основных параметров, влияющих на откачные характеристики молекулярно- вязкостного вакуумного насоса, является зазор между статором и ротором насоса. Его величина изменяется в зависимости от частоты вращения ротора, температур газа и рабочих поверхностей, и т.д. Зазор между ротором и статором в динамическом состоянии значительно отличается от статического из-за наличия теплового расширения материала ротора и увеличение диаметра ротора за счет центробежных сил. В данной работе проводится исследование изменения величины зазора в зависимости от геометрических и динамических параметров насоса, а также влияние величины зазора на откачные параметры насоса. Основные характеристики получены с использованием численных методов в программном комплексе SolidWorks Simulation.

В статье обоснована актуальность использования подходов объектно-ориентированного программирования при моделировании и разработке агрегатов пневматических систем. На основе базовых математических моделей элементов агрегатов и моделей, описывающих их взаимодействие, разработана библиотека классов. Приведены схемы организации классов. На примере создания программы расчета агрегата, с расчетной схемой из шести полостей и трех ступеней продемонстрирован алгоритм кодирования программы. Относительно традиционных подходов к моделированию предлагаемый авторами подход отличается легкостью расширения функциональных возможностей, повторным использованием программного кода, высокой надежностью и малыми временными затратами на разработку.

Духопельников Д. В., Кириллов Д. В., Марахтанов М. К., Воробьев Е. В., Булычёв В. С.

В работе продемонстрирована возможность использования вакуумного дугового испарителя с арочным магнитным полем для испарения кремния и кремний содержащих сплавов. Показано, что в арочном магнитном поле переменной конфигурации дуговой разряд горит устойчиво, катодная привязка движется в центре арки магнитного поля, как в случае металлических катодом, разрушения катода не происходит. При малой индукции магнитного поля движение катодной привязки замедляется и начинается процесс локального расплавления катода с дальнейшим его разрушением. При увеличении индукции магнитного поля катодные пятна движутся равномерно по поверхности катода со скоростью до 5 м/с. Получены вольт-амперные характеристики разряда при различных значениях индукции арочного магнитного поля испарителя.

Предложена методика ускоренных ресурсных стендовых испытаний тракторных фрикционных сцеплений, имитирующая режим их нагружения в реальной эксплуатации. Ускорение при стендовых испытаниях фрикционных сцеплений по предложенной методике по сравнению с эксплуатационными достигает 6…10 раз в зависимости от конструкции, шифра материалов пар трения и условий их нагружения в эксплуатации. Хорошая сходимость (погрешность не более 11%) результатов стендовых и эксплуатационных испытаний позволяет рекомендовать предложенную методику для оценки ресурса тракторных фрикционных сцеплений.

Статья содержит обзор различных способов моделирования взаимодействия ходовой части гусеничной машины с грунтовым основанием, как в отечественной, так и в зарубежной практике. Корме того приведен обзор моделирования, используемый при моделировании движения гусеничной машины в режиме реального времени. Приведены различные достоинства и недостатки приведенных способов анализа. В статье описана проблема проектных расчетов гусеничной машины в отечественном машиностроении с использование моделирования. Создание унифицированного метода анализа элементов системы подрессоривания гусеничной машины обозначено в качестве важной проблемы. Выявлены требования для математической модели необходимой для проектных расчетов элементов ходовой части гусеничной машины.

В задачах непараметрической статистики часто возникает проблема сравнения нескольких выборок, о которых заранее известно, что они не принадлежат одной генеральной совокупности. Самой распространенной моделью, используемой для установления зависимости между теоретическими функциями распределения различных выборок, является модель Кокса. Кроме того, даже при проверке однородности нескольких выборок, эксперименты, необходимые для их получения, настолько сложны, что полученные выборки являются зависимыми. Во всех этих задачах необходима разработка новых непараметрических критериев проверки предполагаемых зависимостей. В силу того, что объёмы выборок всегда малы, особую важность имеет знание точных распределений используемых статистик. В работе предлагается общий метод табулирования точных распределений (для конечных объёмов выборок) для широкого класса статистик типа Колмогорова-Смирнова. Надвухпримерахпоказаноприменениеэтогометода.

Работа посвящена изучению кольцевых диаграмм над группами, копредставление которых удовлетворяет условиям C(3)-T(6), и связанной с ними проблемой степенной сопряжённости. Исследования проводятся с помощью метода групповых диаграмм. Основные результаты касаются кольцевых диаграмм с несократимыми граничными метками. Исследуются все типы кольцевых диаграмм над группами из указанного класса. Даётся их классификация, в соответствии с которой такие диаграммы могут быть лишь трёх типов. Доказывается, что для диаграмм одного из трёх типов существуют ограничения как на длину границы, так и на толщину кольца. Первое из этих ограничений позволяет в данном частном случае решать проблему степенной сопряжённости.

Аналитические методы математической теории теплопроводности занимают особое место в инженерной практике. Это объясняется тем, что решения соответствующих задач, полученные в аналитически замкнутом виде, могут быть использованы как для проведения параметрического анализа с целью оптимизации тепловой защиты конструкций, так и для тестирования вычислительных комплексов, ориентированных на решение прикладных задач. Основная цель проведенных исследований -- получение в аналитически замкнутом виде решения задачи нахождения температурного поля ортотропного полупространства, граница которого с термически тонким покрытием пленочного типа находится под воздействием предельно концентрированного стационарного внешнего теплового потока и перемещается параллельно самой себе по линейному закону.

Механические структуры многих технических систем являются избыточными по отношению взаимной геометрической координации деталей. Этот эффект проявляется в виде перебазирования деталей при сборке и влечет за собой нарушение технологического процесса. В работе рассматривается гиперграфовая модель, которая адекватно описывает переопределенные механические структуры и позволяет корректно удалить избы-точные связи. Обсуждаются различные критерии устранения избыточности и подробно обсуждается критерий максимальной расчленяемости. Показано, что изделия с такими механическими структурами обладают большой гибкостью и способностью адаптироваться к различным производственным ситуациям.

Рассмотрена проблема исследования управляемости многомерных аффинных систем, не линеаризуемых обратной связью и преобразующихся к регулярному квазиканоническому виду, определенному на всем пространстве состояний. Для регулярных систем квазиканонического вида получено достаточное условие существования решений терминальных задач для любых начального и конечного состояний системы и для любого конечного интервала времени. Тем самым доказано достаточное условие управляемости таких систем на всем пространстве состояний за любой конечный интервал времени. Применение предложенного условия управляемости проиллюстрировано на примере аффинной системы пятого порядка с двумерным управлением. Полученные результаты могут быть использованы для решения различных задач управления техническими системами.

Рассматривается задача сравнения и выбора варианта пространственной дискретизации в задаче, решаемой методом конечных объемов. Для одной и той же задачи строится несколько разных сеток. Для каждого варианта сетки на основе нормированной матрицы дискретизации рассчитываются показатели обусловленности. Для оценки степени мультиколлинеарности используется показатель диагонального преобладания. Показана связь этого показателя с обусловленностью решаемой СЛАУ. Вычислительная сложность приведенного показателя диагонального преобладания существенно ниже в сравнении с показателями обусловленности. Предложенная процедура позволяет осуществлять сравнение и выбор наиболее подходящего варианта дискретизации по времени и по пространству без использования пробных решений СЛАУ, что способно снизить вычислительную сложности решения задачи.

Статья посвящена особенностям применения функционального метода локализации в автономных непрерывных динамических системах специального вида, в которых правая часть каждого дифференциального уравнения разрешима относительно соответствующей фазовой переменной. При использовании в функциональном методе нескольких локализирующих функций возникает итерационная процедура уточнения локализирующих множеств. В системах указанного специального вида в качестве локализирующих удобно выбирать координатные функции. В статье анализируются особенности итерационной процедуры. Полученные результаты проиллюстрированы примерами.

В статье рассматриваются методика расчета аэродинамических характеристик грузов отделяемых от летательного аппарата (ЛА), основанный на применении CAD/CAE - систем компьютерной инженерии в части пакета программ газо-гидродинамического анализа, твердотельного моделирования и функции многомерной интерполяции. Описаны недостатки традиционных экспериментальных способов получения характеристик в аэродинамических трубах, возникающие при экспериментальном получении аэродинамических характеристик традиционными способами - в аэродинамических трубах, рассмотрены возможности современных систем вычислительной газодинамики в совокупности с системами твердотельного моделирования. Рассмотрен подход проведения «виртуальных» вычислительных экспериментов позволяющий на ранних этапах проектирования получать аэродинамические характеристики для различных вариантов компоновки и проводить оптимизацию конструкции. Описано применение функции многомерной интерполяции для обработки данных вычислительного эксперимента и последующего применения при моделировании траектории отделяемого груза в окрестности самолета носителя. Оценена достоверность характеристик полученных расчетным методом сравнением с имеющимися экспериментальными данными.

Проведено математическое моделирование и исследовано тепловое состояние камеры модельного ракетного двигателя малой тяги (РДМТ), работающего в импульсном режиме на газообразных компонентах топлива кислород-метан. Разработаны алгоритм численного расчета, 3-d модель камеры сгорания РДМТ и соответствующая ей двухмерная расчетная сетка. С учетом конвективного, кондуктивного и радиационного механизмов теплообмена от продуктов сгорания к стенке, а также с учетом осевых перетечек тепла в конструкции и нестационарности протекающих процессов получены температурные поля в конструкции модельного РДМТ в процессе его работы. Показано, что элементы фланцевых соединений камеры сгорания РДМТ выступают в роли теплоотводящих элементов конструкции. Температуры в стенке камеры сгорания в процессе работы двигателя на рассмотренном режиме относительно невысоки. Повышенные температуры наблюдаются в смесительной головке в зоне подачи окислителя в камеру сгорания. Наиболее теплонапряженным узлом исследуемой конструкции является трансзвуковая область сопла.

В статье приводятся данные численного определения рабочих характеристик сверхзвукового воздухозаборного устройства с центральным телом в пакете прикладных программ для различных полётных чисел Маха. Описывается методика построения расчётной области и задания граничных условий. По результатам численного моделирования обтекания исследуемого воздухозаборного устройства строятся дроссельные и скоростные характеристики с целью их сравнения с экспериментальными данными других авторов. Проведённый анализ полученных данных подтверждает целесообразность и актуальность использования современных методов численного эксперимента в процессе проектирования узлов и агрегатов прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ПВРД).

Артеменко Ю. Н., профессор, д.ф.-м.н. Карпенко А. П., Волкоморов С. В.

Описан проект космической обсерватории "Миллиметрон". Приведены основные технические возможности и ограничения. Рассмотрены два возможных подхода к реализации системы позиционирования антенны телескопа. Предложены несколько вариантов моделей конструкции многосекционного манипулятора, используемого для позиционирования антенны. Поставлена задача синтеза траектории перевода манипулятора в заданное положение. Сформулированы прямая и обратная позиционные задачи. Предложены два метода решения поставленных задач и рассмотрена их программная реализация. Сформулированы направления дальнейшей работы.

Петров Ю. А., Горовцов В. В., Коврижных Я. В., Алешин В. Ф., Колобов А. Ю.

Работа посвящена оптимизации конструктивных характеристик бесконтактных двигателей постоянного тока, применяемых в электромеханических приводах космических аппаратов. Установлено, что от состава газовой среды, находящейся под герметичным кожухом двигателя, зависит износостойкость и работоспособность привода. В среде сухого азота резко возрастает износ щеток из-за изменения трибологических характеристик коллектора, что приводит к существенному падению сопротивления изоляции и незапуску двигателя. Рекомендовано заполнять пространство под герметичным кожухом воздухом. Положительным опытом эксплуатации приборных контейнеров космических аппаратов, содержащих подвижные электромеханические пары установлено, что при этом заполняемый воздух должен иметь точку росы минус 20˚С. Предложена электромеханическая альтернатива конструкции электрогидравлическим приводам, с шарико-винтовой передачей исполнительного устройства, обладающая рядом преимуществ.

Рассматривается вариант решения проблемы хранения, подготовки и выдачи потребителям высококипящих компонентов ракетного топлива путём организации на новом космодроме централизованной базы хранения. Предлагаемый проект базы хранения позволяет упростить и унифицировать объекты наземной инфраструктуры. На базе хранения реализован полный цикл подготовки КРТ по всем параметрам. База решает задачи по приёму компонентов, подготовке по температуре, влагосодержанию (осушке), газосодержанию и выдаче потребителям. Для подготовки используются перспективные технологии с низким энергопотреблением. В качестве технологии подготовки по температуре топлива выбрана технология криогенного барботажа кипящим азотом

Снижение вязкости сырья в ходе литьевого формования порошка имеет важное значение. Это позволяет получать детали геометрически сложной конфигурации. Данное исследование показало, что при средней молекулярной массе вязкость сополимеров полиоксиметиленa возрастает по экспоненциальному закону. При наличии таких результатов мы рекомендуем использовать связующее с молекулярной массой приблизительно 24400 г/моль. Сырьевые материалы для промышленности готовилось с рекомендуемым связующим при различных загрузках порошка. При этом было установлено, что его вязкость можно снизить еще и за счет выбора правильного распределения частиц по размерам. В этом исследовании показано, что использование порошка с широким распределением частиц по размерам ведет к росту максимального коэффициента уменьшения массы, что может привести к значительному уменьшению вязкости сырьевых материалов для промышленности. Также было установлено, что из простых моделей, представленных в литературе, модель Zarraga и др. [11] лучше всего подходит к нашим экспериментальным данным. С помощью этой модели можно получить вязкость сырья приблизительно 1000 Па. При этом максимальная загрузка при использовании порошка с самым высоким максимальным коэффициентом уменьшения массы составляет приблизительно 83%vol.

Рассмотрены вопросы согласования области срабатывания доплеровской системы ближней локации с областью поражения осколочной боевой части в широком диапазоне условий применений при отсутствии информации об угловом положении цели. Использован приближенный метод геометрического согласования областей этих подсистем, основанный на численном исследовании на ЭВМ Разработаны и программно реализованы алгоритмы функционирования обеих подсистем. Предложена процедура формирования требуемых углов срабатывания доплеровской системы. Обсуждаются особенности реализации процедуры согласования в случае широкоугольной боевой части. Предложенный подход может быть использован для формирования требований к точности выдачи команд доплеровской системы на разных этапах проектирования, в том числе на самых ранних, когда только формируется облик обеих подсистем. Приведены результаты численных расчетов для некоторой типичной доплеровской системы ближней локации.

Предложена математическая модель пьезоэлектрического преобразователя как элемента контактного датчика цели (КДЦ) взрывателя, ориентированная на исследование прохождения через пьезоэлемент (ПЭ) короткого импульса интенсивного механического напряжения с геометрической длиной, соизмеримой с длиной ПЭ. Введено понятие эквивалентного механического напряжения. Методика расчета позволяет проанализировать фазы волнового нагружения ПЭ и оценить быстродействие КДЦ в зависимости от порогового уровня потенциала срабатывания исполнительного элемента огневой цепи, скорости встречи боеприпаса с целью и закона возникающего контактного механического напряжения. Приведены результаты расчета реального КДЦ.

В статье представлены результаты исследования зависимости коэффициента пропускания воспаленных участков мягких тканей пародонта (МТП) от длины волны зондирующего излучения. Показано, что для обнаружения повреждения МТП целесообразно использовать излучение с длиной волны, для которой различие коэффициентов пропускания воспаленных и невоспаленных МТП максимально. В результате исследования моделей процесса поглощения зондирующего излучения невоспаленными и воспаленными МТП и зависимости коэффициента пропускания МТП от длины волны излучения показано, что использование в методе диафаноскопии зондирующего излучения с длиной волны в диапазоне 800 .. 1050 нм обеспечивает возможность визуализации воспаленных участков МТП на стадиях раннего повреждения.

Предложена методика расчета эпюры ожидаемого распределения толщины тонкопленочного покрытия по плоской поверхности подложки, совершающей планетарное движение в плоскости, перпендикулярной к напыляемой плоскости при ионно-плазменном напылении с магнетронным распылением мишеней. Методика основана на применении полученных математических зависимостей, позволяющих для каждой рассматриваемой точки напыляемой поверхности в процессе планетарного движения подложки определять расстояния до источников распыления напыляемого материала, а также углы направленности из источников напыляемого материала в рассматриваемую точку и углы падения в рассматриваемую точку материала из источников напыляемого материала. Созданная на основе предложенной методики компьютерная программа позволяет выбирать наиболее рациональные сочетания кинематических и геометрических факторов процесса напыления как на существующих, так и на проектируемых новых установках магнетронного напыления.

Городничев В. А., Пашенина О. Е., Белов М. Л., Готальская О. В., Кувшинов А. В.

Статья посвящена сравнительному анализу дальности обнаружения лазерного локатора в ультрафиолетовом и видимом спектральных диапазонах. Показано, что для обеспечения в земной атмосфере максимальной дальности обнаружения систем лазерной локации наиболее оптимальным является видимый спектральный диапазон. В ультрафиолетовом спектральном диапазоне дальность локации уменьшается из-за увеличения ослабления лазерного излучения в земной атмосферы. При требовании работы на безопасной для глаз длине волны лазерного излучения эффективная работа систем лазерной локации может быть обеспечена в ультрафиолетовом спектральном диапазоне на длине волны 0,355 нм.

В настоящей работе рассмотрена образовательная программа подготовки магистров на английском языке, реализуемая кафедрой «Математическое моделирование» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Основное внимание в содержании программы уделяется нелинейным методам решения задач автоматического управления. Предложена модульная структура образовательной программы, включающая как теоретические, так и прикладные курсы в области управления нелинейными динамическими системами. Приведены учебные примеры прикладных задач теории управления. Возможной областью применения результатов работы является создание образовательных программ подготовки магистров по направлениям, связанным с автоматическим управлением техническими системами, например, беспилотными летательными аппаратами и мобильными роботами

Проведено моделирование элемента нейронной сети с учетом свойств нейрона, как биологического объекта и принципов записи и обработки информации в нейронах. В отличие от упрощенного представления нейрона, как логического элемента в сети обработки информации, нейрон рассмотрен как аналоговый элемент, хранящий и генерирующий информацию. Рассмотрены импульсы, генерируемые в нейроне. Описана функциональная схема нейрона и передаточные функции отдельных дендритов и нейрона в целом. Приведены результаты моделирования механизма выделения синапсом ЧМ модуляции из подводимого к нему импульсного сигнала.

В статье предложен алгоритм восстановления поврежденных пикселей в изображениях со статическими пропусками. Предложенный алгоритм основывается на методе анализа иерархий теории поддержки принятия решений. Выбор цвета поврежденного пикселя происходит на основе ближайших соседей и соседей, следующих за ближайшими. Анализируются три параметра, присущих каждому ближайшему соседу. Во-первых, количество соседей имеющих тот же цвет, что и данный ближайший сосед. Во-вторых, отклонение цвета данного пикселя от среднего значения его соседей. В-третьих, отличие пикселей, расположенных по разную сторону от испорченного. На основе этих трех критериев для каждого ближайшего соседа поврежденного пикселя определяется весовой коэффициент. В качестве цвета поврежденного пикселя выбирается цвет его соседа, имеющего наибольший вес. Проведен компьютерный эксперимент по определению эффективности предложенного метода. Исследована зависимость эффективности предложенного алгоритма от величины повреждения изображения

При решении задач на графах больших размерностей возникает необходимость применения высокопроизводительных вычислительных систем, так как выполнение большого количества операций над графами требует значительного времени. Для увеличения быстродействия используются разные методы, в том числе применение параллельных вычислительных систем. Целью статьи является выявление элементарных операций, из которых состоят операции над графом, построение параллельных алгоритмов операций над графовыми моделями с использованием выявленных элементарных операций, оценка эффективности предложенной реализации. Анализ операций преобразования графа, наиболее часто встречающихся в алгоритмах решения задач, выполнен независимо от особенностей архитектуры конкретных параллельных систем, что позволит в дальнейшем использовать параллельные операции на различных системах параллельной обработки. Полученная оценка «снизу» коэффициентов ускорения для различных операций показала высокую эффективность применения параллельных алгоритмов операций над графами.

В работе представлены краткие сведения об интерфейсах мозг-компьютер (ИМК), основанных на преобразовании мысленного представления движений в команды внешнему техническому устройству. Показана возможность применения в таких интерфейсах анализа энтропии для выделения характерных признаков сигнала электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Описан алгоритм формирования вектора характерных признаков на основе расчета энтропии Шеннона. На тестовых данных, предоставленных для соревнования BCI Competition IV, выполнена оценка эффективности предлагаемого метода по сравнению с рядом других методов, нашедших широкое применение в приложениях ИМК.

профессор, д.ф.-м.н. Карпенко А. П., доцент, к.т.н. Трудоношин В. А.

Предполагаем, что метаданные документов базы знаний формируются на основе онтологии соответствующей предметной области, заданной в виде семантической сети. В отличие от предыдущих работ полагаем, что онтология предметной области, а тем самым и соответствующая семантическая сеть, иерархически кластеризована на основе ролей концептов. Предлагаем модель семантической сети базы знаний, использующей иерархическую ролевую кластеризацию концептов этой онтологии. Ставим задачу многокритериальной оценки релевантности документов базы знаний на основе их иерархической ролевой кластеризации. Предлагаем метод решения задачи, основанный на использовании оригинальных мер близости ролевых паттернов проектирования искомого документа и запроса.

В работе предложен логический закон управления для адаптации к структурно- параметрическим изменениям многосвязного объекта, который улучшает статические и динамические свойства системы. Разработана математическая модель логического закона управления, формирующего логически корректирующую ошибку на основе анализа текущего состояния и динамики автономной сепаратной подсистемой. Проведен сравнительный анализ существующих логических законов управления с синтезированным законом при структурно- параметрических изменениях характеристики объекта управления. Установлено, что предложенный логический регулятор стабилизирует динамику сепаратной подсистемы и обеспечивает требуемое качество управления без перенастройки параметров.

В работе рассматриваются вопросы, связанные с моделированием радиационного теплообмена между элементами зеркальных концентрирующих систем (ЗКС), работающих в составе солнечных энергоустановок. Основное внимание уделено исследованию влияния глубоких дефектов (полостей, кратеров) отражающей поверхности на характеристики зеркал, а также особенностям учёта таких дефектов при математическом моделировании радиационного теплообмена в ЗКС. Наличие глубоких дефектов не характерно для зеркальных систем, но их появление возможно в процессе эксплуатации в результате эрозии или каких-либо физических повреждений. Например, для космической техники это в первую очередь микрометеорная эрозия.

Рассматривается изолированная популяционная система, состоящая из двух видов стволовых клеток человека: нормальных клеток и клеток с хромосомными аномалиями (аномальных), развивающихся в лабораторных условиях (in vitro). Проводится анализ и классификация точек покоя математической модели. С использованием численного моделирования рассматриваются возможные сценарии развития популяционной системы, реализующиеся при различных значениях параметров математической модели. Модель развития клеточной популяционной системы учитывает ограниченность ресурсов и представлена в виде системы из двух нелинейных дифференциальных уравнений с непрерывной правой частью. При численном моделировании выявлены наборы параметров математической модели, при которых реализуется достаточно благоприятный сценарий. В этом сценарии траектория популяционной системы, начинающаяся в точке, соответствующей стандартным начальным условиям культивирования, приходит в устойчивый узел, и в ней преобладают нормальные клетки.

Андрианова Е. Г., Сотников А. Н., Чередниченко И. Н.

Насущная потребность перевода в электронный вид документов на бумажных носителях выдвинуло в число актуальных проблему разработки методов и алгоритмов для автоматических комплексов обработки и веб-публикаций неформатных графических документов он-лайн библиотек. В статье представлены методы, алгоритмы и программные средства построения автоадаптивных шрифтов для создания аппаратно-программных комплексов обработки неформатных графических документов. Для получения векторов признаков графических объектов использован контурный метод и Фурье-преобразование. Выделение контуров на исходном изображении достигается применением метода «маркированных квадратов». Приведена структура аппаратно-программного комплекса.

В статье рассмотрен способ решения связанных уравнений Риккати, уравнения специального вида и уравнения Ляпунова, возникающие в анизотропийной теории управления при синтезе регуляторов, обеспечивающих робастное качество, названный методом гомотопии. Данный метод позволяет из стандартного гауссовского регулятора путем специально организованного итерационного процесса получить анизотропийный регулятор. Приведены основные сведения относительно применения метода гомотопии к задачам анизотропийной теории управления. Получены все производные матричнозначных выражений, необходимых для реализации численного алгоритма. Для упрощения выражений матричных производных приведены свойства кронекерова произведения и дифференцирования матрицы по матрице.

В данной работе с целью повышения эффективности классификации статических и динамических образов изучены сверточные и корреляционные свойства изображений, в результате чего разработаны модель и алгоритм представления изображений. Показано, что выходные данные алгоритма схожи с результатами разреженной декомпозиции методом минимизации энергетической функции. Представлены и проанализированы количественные показатели полученных представлений, в том числе данные по производительности и точности разработанной модели при классификации рукописных цифр базы MNIST. Проведено сравнительное тестирование с методом на основе фильтров Габора и локального оператора, усовершенствованным в данной работе. В качестве классификатора применяется метод опорных векторов. Представлены качественные данные экспериментов по исследованию свойств модели при работе с изображениями и их последовательностями, продемонстрированы достоинства и недостатки модели с точки зрения специфики поставленной цели

В работе рассмотрено поведение гранулированного материала при малоцикловом нагружении. В ходе моделирования использовались несколько упруго-пластических конституционных моделей: модель Мора-Кулона, модифицированная модель Кэм-Клэй и модифицированная модель Друкера-Прагера. Поведение материала анализировано применительно к форме гистерезиса на диаграмме сигма-эпсилон. Моделирование осуществлено в рамках квазистатического расчета с инфинитезимальными деформациями. Также рассмотрены энергетические потери в ходе гистерезисного поведения

профессор Зарубин В. С., профессор Кувыркин Г. Н., Савельева И. Ю.

На основе двойственной вариационной формулировки стационарной задачи теплопроводности в неоднородном твердом теле построены двусторонние оценки компонент тензора эффективной теплопроводности композита с анизотропными пластинчатыми включениями. Вариационная формулировка содержит два альтернативных функционала (минимизируемый и максимизируемый), экстремальные значения которых совпадают на истинном распределении температуры в рассматриваемом композите. Благодаря этому между построенными оценками заключены реальные значения компонент тензора эффективной теплопроводности композита, соответствующие истинному распределению температуры, что позволяет прогнозировать наибольшую возможную погрешность используемых расчетных зависимостей. Уточнение допустимых для функционалов распределений температуры и вектора плотности теплового потока в представительном элементе структуры композита дало возможность сблизить двусторонние оценки, что важно применительно к композитам с высокотеплопроводными включениями в виде наноструктурных элементов (в частности, фрагментов графена).

Сильченко П. Н., Кудрявцев И. В., Гоцелюк О. Б., Новиков Е. С.

Рассматривается проблема расчета на статическую и динамическую прочность протяженных конструкций с произвольной, в общем случае неосесимметричной и тонкостенной, формой поперечного сечения. Показано, что получить точное аналитическое решение в этом случае будет очень сложно и предлагается методика комбинированного численного решения, которая моделирует протяженные тонкостенные конструкции в виде стержневой системы и позволяет выделять любые локальные области с преобразованием их в твердотельную модель для получения уточненного решения с требуемой точностью. На основе разработанных методик созданы алгоритмы и программное обеспечение применительно для расчета протяженных пространственно-разветвленных тонкостенных конструкций волноводно-распределительных систем космических аппаратов.

Димитриенко Ю. И., Губарева Е. А., Сборщиков С. В., Федонюк Н. Н.

Разработана методика расчета вязкоупругих характеристик ПКМ слоисто-волокнистой структуры при установившихся циклических колебаниях, основанная на применении теории асимптотического осреднения периодических структур, позволяет вычислять полный набор комплексных модулей упругости данного типа композитов, с помощью достаточно простых аналитических соотношений. Приведены примеры численного моделирования вязкоупругих характеристик 1D композитов, а также слоисто-волокнистых композитов, которые показали, что максимальные значения вязкоупругих свойств, характеризуемые тангенсом угла потерь комплексных модулей упругости, реализуются в поперечном направлении к ориентации армирующих волокон и при продольных сдвигах. Показано, что эти особенности вязкоупругих свойств композитов предъявляют определенные требования к методикам расчета напряжений в тонкостенных конструкциях из вязкоупругих композитов, предполагая, что должны вычисляться трансверсальные и межслоевые напряжения, которыми как правило пренебрегают в классических теориях тонких пластин.

В последнее время в различных отраслях промышленности широкое применение получили низкоуглеродистые легированные стали благодаря их высокой коррозионной стойкости, а также хорошим технологическим свойствам. Для оптимизации процесса изготовления деталей из этих сталей необходимо применять математическое моделирование напряженно - деформируемого состояния. В данной работе экспериментально исследованы механические характеристики низкоуглеродистой легированной стали при высоких температурах. Предложен вид уравнения состояния, описывающего поведения материала при высоких температурах в заданном интервале скоростей деформации. Определены параметры уравнения состояния. Приведены экспериментальные кривые деформирования, а также теоретические кривые, рассчитанные на основе выбранных параметров.

Низкочастотные магнитно-мягкие электротехнические стали с большой индукцией насыщения широко применяют в промышленности для изготовления деталей низковольтной аппаратуры. Существенным недостатком сталей данного класса является их низкая коррозионная стойкость в условиях атмосферной влажности. Для повышения коррозионной стойкости необходима химико-термическая обработка сталей, формирующая однокомпонентные или многокомпонентные покрытия, устойчивые к воздействию окружающей среды без ухудшения магнитно-мягких свойств. Хромированные покрытия обладают наиболее высокой коррозионной стойкостью. Магнитные свойства хромированных электротехнических сталей выше, чем у сталей после термической обработки.

В статье приведены результаты численного расчета теплообмена в модели тепловыделяющей сборки ядерного реактора ВВЭР-1000, состоящей из 19-ти имитаторов стержневых тепловыделяющих элементов, 7 из которых имеют электронагревательные элементы. Моделируется течение водного теплоносителя при условиях, близких к нормальным. Физические эксперименты, анализируемые в настоящей работе, выполнены и обработаны в ГНЦ РФ-ФЭИ. Расчеты выполнены методами вычислительной гидродинамики с помощью CFD-кода STAR-CCM+. В статье описана математическая модель, использованная для решения сопряженной задачи, и проведена ее валидация по данным о коэффициенте теплоотдачи, полученным из физического эксперимента.

Сценарии формирования турбулентных возмущений относятся к кругу актуальных про-блем физики турбулентности различных сред, включая потоки жидкости, газа и плазмы. Особый интерес представляет последовательная эволюция начальных возмущений в сис-теме уже находящейся в турбулентном состоянии. Для случая плазмы в магнитном поле при определенных допущениях существует возможность проследить развитие малого возмущения, зарождающегося в результате неустойчивости дрейфового типа, до перехода в нелинейный режим. Рассматривается стадия формирования дрейфовой турбулентности плазмы на основе модели дрейфовой волны конечной амплитуды под воздействием сдви-гового течения плазмы. Возможность рассмотрения эволюции определенных возмущений в условиях развитой дрейфовой турбулентности основана на экспериментальных данных о высокой корреляции спектров пульсаций с результатами линейной теории дрейфовых неустойчивостей. Предложена модель для оценки амплитуды возмущений, возникающих в результате эволюции такой волны.

Особенность вступительных испытаний в магистратуру вуза, работающего по собственным стандартам, усматривается в предъявлении одинаковых требований к абитуриентам, обучавшимся по различным программам с компетентностно сформулированной целью, достижение которой не может быть диагностировано типовым тестированием. Оно применимо, если в задании выделяется проверяемая при собеседовании кейс-задача для оценки творческих способностей абитуриентов, базовая и инструментальная подготовленность которых диагностируется по результатам решения задач, ориентированных на блочно-модульное структурирование учебного материала и компетентностное целеполагание.

Зеленцова Н. Ф., Зеленцова Е. В., Зеленцов В. В.

Отмечена важность решения задачи профессионального становления и воспроизводства научных и научно-педагогических кадров в условиях развития инновационной экономики. Рассмотрены результаты анкетирования студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана по вопросам, связанным с поступлением в вуз, качеством школьного образования и учебным процессом в университете. Предложен комплекс учебно-организационных и научно-методических мер, направленных на обеспечение требуемого качества и количества контингента абитуриентов и решения проблем адаптации студентов младших курсов к учебному процессу в вузе. Результаты работы могут быть применены на всех уровнях непрерывного профильного инженерно-технического образования.

Целью данной работы является сравнительный анализ известных расчетных зависимостей для определения величины сопротивления деформации при прокатке разнородных многослойных материалов с экспериментальными данными при прокатке 100-слойных образцов. Объектами исследования являлись 100-слойные композиции на основе чередующихся слоев сталей 08Х18Н10 и У8. Сравнение сил прокатки многослойной композиции У8+08Х18Н10, полученных в ходе эксперимента, с расчетными значениями, показывает, что при накопительном характере деформаций реальные силы прокатки превышают расчетные значения в 1,5 - 2 раза. Таким образом, неправомерным является использование среднепропорциональной величины пределов текучести для расчетов сил прокатки композиций с большим числом чередующихся тонких слоев различных сталей.

Качество обработки на металлорежущих станках непосредственно связано с его точностью, ко-торая характеризует степень влияния различных погрешностей станков. Точность системы по-зиционирования (СП) является одной из наиболее показательных характеристик металлорежу-щих станков, позволяющих оценить точность обработанных на нем деталей. Цель нашего ис-следования - оптимизировать координаты зоны резания с целью повышения точности в стан-ках. Изложены методы решения задач оптимизации координат зоны резания в станках с ЧПУ. По эпюре давлений в направляющих оптимизируются координаты зоны резания с целью по-вышения точности обработки.

Древаль А. Е., Васильев С. Г., Виноградов Д. В., Мальков О. В.

Выполнен обзор методик, методов и состава контрольных и измерительных средств, приме-няемых при экспериментально-научных исследованиях процессов механической обработки ре-занием. Представлен разработанный и изготовленный на кафедре «Инструментальная техника и технологии» МГТУ им.Н.Э.Баумана стенд для проведения исследовательских работ в облас-ти технологии обработки материалов резанием. Диагностический стенд содержит современную электронную аппаратуру, регистрация параметров измерения происходит в режиме реального времени с возможностью визуального представления результатов измерения и проведения ма-тематической и статистической обработке результатов измерения. Стенд может быть использо-ван в исследовательских лабораториях машиностроительных предприятий, лабораториях вузов и других научных подразделениях

В статье рассматривается задача управления медицинским микророботом, предназначенным для интраваскулярной диагностики и хирургии. В связи с тем, что робот работает в условиях неопределенности, при разработке принципов управления использовались методы нечеткой логики и ситуационного управления. Применение этих методов оправдано также и тем, что ме-дицинский робот управляется хирургом-оператором и, в определенной степени, может исполь-зовать его опыт, формализованный с помощью лингвистических переменных. Основное требо-вание к рассматриваемой системе управления - это безопасность для пациента, достигаемая как за счет предварительного исследования физиологических характеристик его организма, так и путем адаптации движений микроробота в процессе выполнения операции.

В статье рассмотрен вопрос решения прямой задачи кинематики многосекционных манипуля-торов параллельной структуры. Описана структура подобных механизмов. Выявлены основные проблемы, возникающие при создании математических моделей данных манипуляторов. Пред-ложен алгоритм, позволяющий получить положение и ориентацию подвижной платформы ка-ждой секции (решение прямой задачи кинематики) в виде матрицы однородного преобразова-ния. Выведены соотношения, описывающие переходы между смежными секциями манипуля-тора. Рассмотрен пример для трехсекционного механизма, в качестве секций которого высту-пают платформенные манипуляторы с шестью степенями свободы.

Поляков С. А., Захаров М. Н., Лычагин В. В., Гончаров С. Ю., Скобелев М. М.

Предложено использовать в качестве одного из критериев работоспособности червячного ре-дуктора зависимость изменения амплитуды колебаний вращающего момента на червячном ва-лу редуктора в процессе роста тормозного (нагружающего) момента. Условием работоспособ-ности редуктора при номинальном моменте является отсутствие колебаний вращающего мо-мента с критическим значением амплитуды. Экспериментально показано, что при превышении нагружающим моментом номинального значения происходит резкое увеличение амплитуды колебаний вращающего момента. Показано, что применением смазочных материалов с пленко-образующими присадками можно добиться снижения амплитуды колебаний и повысить нагру-зочную способность (номинальный момент) редуктора. Поэтому возможность увеличения на-грузочной способности и КПД редукторов путем применения модифицированных смазочных материалов должна учитываться при их проектировании.

Евсюков С. А., Алимов А. И., Небогов С. М., Семенов К. А.

В статье рассмотрены возможные технологии изготовления наружной конической трубной резьбы посредством расширения конца трубы, помещенного в закрытый резьбовой калибр (матрицу), коническим пуансоном. Для исследования процесса формообразования трубной резьбы было использовано компью-терное моделирование в программном комплексе DEFORM. Было рассмотрено влияние исход-ной геометрии заготовки и инструмента на процесс заполнения резьбового профиля. Сделано это было как для технологической схемы, в которой на матрице имеется препятствующий вы-теканию металла ограничительный упор, так и для схемы без упора. Рассмотрено также напряженное состояние, возникающее в матрице и в пуансоне при за-полнении резьбового профиля

Показано, что в настоящее время отсутствуют методики расчета силы резания при сечении сре-заемого слоя, ограниченного кривыми. Разработана методика расчета силы резания при криво-линейном сечении срезаемого слоя. Выполнены расчеты силы на примере фрезерования фре-зой с криволинейной режущей кромкой. Предложены упрощенные способы расчета силы реза-ния при криволинейном сечении срезаемого слоя, основанные на различных способах разбие-ния сечения срезаемого слоя на участки. Проведена оценка точности упрощенных расчетов. Представлены рекомендации по применимости упрощенных способов расчета силы резания.

Одной из актуальных проблем настоящего времени является подготовка компонентов жидкого ракетного топлива (КЖРТ) по температуре, в частности охлаждение. Эту проблему можно ре- шить различными способами. Одной из перспективных технологий охлаждения ракетного то- плива является охлаждение жидким азотом, получаемым в виде побочного продукта при про- изводстве жидкого кислорода на кислородно-азотных заводах космодромов. В статье обосно- ван вывод о необходимости определения параметров процесса охлаждения (КЖРТ) за счет те- плообмена топлива в теплообменнике с теплоносителем, охлаждаемым жидким азотом при контактном теплообмене в резервуаре теплоносителя. Математическая модель описывает по- ставленную задачу в предположении о квазистационарности теплообмена КЖРТ и теплоноси- теля между собой в теплообменнике и с окружающей средой через стенки емкостей и трубо- проводов контуров циркуляции. Полученные зависимости позволяют проводить расчеты изме- нения температур топлива и теплоносителя, времени охлаждения и затрат жидкого азота в за- висимости от параметров процесса: расхода жидкого азота, начальной температуры теплоноси- теля, характеристик насосов, тепловой изоляции емкостей и трубопроводов контуров циркуля- ции КЖРТ и теплоносителя. Применение разработанной методики при создании подобных систем позволяет определять рациональные конструктивные и режимные параметры системы охлаждения топлива для про- ведения операции охлаждения КЖРТ до требуемой температуры при наименьших затратах жидкого азота.

Современные робототехнические системы требуют использования следящих приводов. Такие приводы за счет датчика положения и отрицательной обратной связи обеспечивают высокую точность параметров движения. В случае автономных систем к приводам предъявляются еще и высокие энергетические характеристики. В статье рассмотрены преимущества использования гидрообъемной передачи в приводе, следящем по угловому положению выходного звена, по сравнению с механическим редуктором. В связи с тем, что наилучшими энергетическими характеристиками на данный момент обладают индукторные электродвигатели, для такого следящего привода необходима специальная система управления, которая будет учитывать особенности регулируемой гидрообъемной передачи и индукторного электродвигателя. Поэтому в статье предложена структура построения такой системы и изложены принципы ее построения. Рассмотрены различные варианты типов датчиков, которые могут быть использованы в такой системе, и объяснена схема их установки.

В статье изложены результаты исследования алмазного выглаживания наружных поверхностей деталей из неупрочненной малоуглеродистой стали. Из-за ее относительно высокой вязкости обтачивание исходной поверхности перед алмазным выглаживанием характеризуется значительно большой шероховатостью по сравнению с рекомендуемой в справочной литературе. Исследована возможность эффективного выглаживания деталей с высокой шероховатостью исходной поверхности. На основе регрессионного и дисперсионного анализов результатов многофакторных экспериментов определена зависимость оптимальной силы алмазного выглаживания от изменения в широком диапазоне высоты микронеровностей профиля исходной поверхности. Показано, что значительное, в 2 раза, увеличение высоты неровностей существенно уменьшает величину оптимальной силы выглаживания и снижает ее устойчивость к возможному превышению.

Духопельников Д. В., Ивахненко С. Г., Воробьев Е. В., Азербаев А. А.

Показано, что при воздействии ионных пучков высокой интенсивности, помимо распыления, происходит разрушение поверхности оптического ситалла, которое проявляется возникновени- ем дефектов в виде сколов и отслоений материала. Исследовано влияние плотности ионного тока и плотности мощности ионного пучка на плотность дефектов, образующихся на поверх- ности. Показано, что при постоянной плотности мощности повышение энергии ионов вызывает снижение плотности дефектов. При этом существует пороговая плотность мощности, при ко- торой дефекты образуются. В качестве ионного источника использовался ускоритель с анод- ным слоем, работающий на аргоне. Компенсация ионного пучка осуществлялась на остаточном газе.

Представлены результаты экспериментальных исследований влияния вязкости эпоксидного связующего на величину пористости полимерно-волокнистого композиционного материала при мокром способе изготовления изделий методом намотки. Показано, что зависимость пористости намотанных однонаправленных композитов для стеклянных волокон ВМ-1 и арамидных волокон СВМ от вязкости связующего, находящегося в пропиточной ванне, носит нелинейный характер и может быть использована при проектировании нагревательных устройств пропиточных трактов намоточных станков. Результаты исследований могут быть использованы при разработке технологических процессов изготовления композитных конструкций методом намотки из других армирующих волокнистых наполнителей и термореактивных связующих.

В настоящее время актуальной и нерешенной проблемой является создание оптимальной кон-струкции высоковакуумных средств откачки (лидирующую позицию среди которых занимают турбомолекулярные вакуумные насосы (ТМН)), работающих в широком диапазоне давлений на стороне всасывания. Проанализировав современный рынок вакуумной техники, можно от-метить, что одним из возможных вариантов решения данной проблемы является использование в ТМН составной проточной части, состоящих чаще всего осевых и молекулярных ступеней. В данной работе описывается разработанная в МГТУ им. Н. Э. Баумана математическая модель (ММ) процесса откачки газа цилиндрическим молекулярным вакуумным насосом (МВН). От-мечены принятые допущения, получены результаты. Адекватность ММ проверена эксперимен-тально. Проведена оценка значимости разработанной ММ для современной промышленности

В статье приводятся результаты численного моделирования и экспериментального исследова-ния течения жидкости в струйном насосе и в частности вблизи рабочего сопла. Оценивается влияние возможных погрешностей изготовления насоса на его характеристики, такие как напор и КПД. В результате моделирования получено хорошее совпадение результатов расчета модели соответствующей реальному прототипу с экспериментальными данными, а также показано, что небольшая конусность внутренней формы сопла существенно влияет на напор насоса, а именно его увеличивает при несущественном изменении давления на входе в насос, что позволяет су-дить об увеличении КПД насоса. Из результатов исследования можно сделать несколько выво-дом. В отличии от принятых рекомендаций проектирования сопло струйного насоса следует изготавливать слегка коническим (без прямолинейного участка) для повышения КПД насоса. При изготовлении конструкторской документации и проведении контроля на производстве следует уделять особое внимание допускам формы сопла.

Работа посвящена анализу факторов, влияющих на собственную частоту резонатора Гельмгольца. При этом основное внимание уделялось присоединенной длине горла резонатора, так как остальные факторы определяются просто геометрическими размерами резонатора. Собственная частота резонатора Гельмгольца определялась на основе его конечно-элементное моделирования. Затем, решалась обратная задача, используя известную собственную частоту резонатора, вычисляли присоединенную длину его горла. Исследовалось влияние на присоединенную длину горла его геометрии, в частности то, располагается ли горло резонатора на плоской или цилиндрической поверхности.

Для описания пространственно-неоднородных течений газа в широком диапазоне чисел Кнудсена создана математическая модель на основе статистического метода частиц в ячейках и разработан алгоритм для расчета параметров течения разреженного газа в вакуумной системе. Основные допущения, принятые в модели: столкновение молекул рассматривается как упругий удар жестких сфер; учитываются только бинарные столкновения; молекулы газа движутся хаотически; время столкновения стремится к нулю; распределение скоростей молекул определяется законом Максвелла. В работе дана схема расчета проводимости вакуумных систем в молекулярном и переходном режимах течения и представлены данные, полученные в результате численного эксперимента.

В статье анализируется характер изменения усилий в синхронизаторе при включении передачи. Детально рассматриваются характерные фазы процесса включения передачи и исследуются фазы, влияющие на усилия включения. Приводятся характеристики переключения передач, свидетельствующие о наличии второго пика усилий. Излагается методика расчёта усилий на муфте синхронизатора, и приводятся результаты расчётов этих усилий для нескольких вариан-тов синхронизаторов. Результаты расчётов показывают, что в ситуации неблагоприятного вза-имного положения скосов зубчатых венцов муфты и шестерни, фаза перемещения муфты при взаимном контакте скосов шлицевых венцов, сопровождающаяся разворотом включаемой шес-терни создаёт, в совокупности, второй пик усилий, сопоставимый с усилием синхронизации (≈ 53…71%). В итоге выявлены резервы снижения второго пика усилий при включении передач и сформулированы рекомендации по развитию конструкции синхронизатора.

Представлены результаты исследования динамики исполнительного механизма экзоскелета нижних конечностей. Уравнения динамики получены с использованием принципа Д’Аламбера. Для описания кинематической структуры исполнительного механизма применялись системы координат Денавита-Хартенберга и элементы теории графов. На базе разработанной в программном комплексе SolidWorks 3-D модели исполнительного механизма экзоскелета найдены массо-инерционные параметры его звеньев. Определены законы изменения обобщённых координат в сочленениях экзоскелета от времени, соответствующие наиболее нагруженным случаям типовых движений человека. Получены значения моментов и мощностей в степенях подвижности исполнительного механизма как без учёта, так и с учётом реакций опорной поверхности шагания.

В статье рассматривается вопрос уточнения аналитических зависимостей, определяющей обобщенные внешние силы сопротивления в системе дифференциальных уравнений движения. Для описания процесса взаимодействия гусеничного движителя с грунтом при криволинейном движении используется модель комбинированного трения, которое возникает, когда поверх-ность тела совершает одновременно вращательное и поступательное движение. На основе обобщения модели сухого трения первого порядка для круговых площадок контакта на плоское пятно контакта гусеничного движителя с грунтом прямоугольной формы, получены выражения для силы трения и момента сопротивления повороту. Для представления реальных процессов сухого трения, отличающихся от классических кулоновских, используется нелинейная зависи-мость. Отмечено, что по отношению к скольжению при криволинейном движении трение по-коя практически исчезает, и любая сколь угодно малая возмущающая сила, действующая па-раллельно поверхности пятна контакта, приводит к возникновению скольжения. Это позволяет объяснить физические процессы в пятне контакта при частичном или полном боковом заносе гусеничной машины.

Представлена математическая модель транспортного робототехнического комплекса повы-шенной проходимости с нетрадиционным типом движителя, разработанная в программном комплексе инвариантного моделирования систем тел «ЭЙЛЕР». Основной особенностью ком-плекса является использование колесно-шагающих трехкатковых движителей. Рассмотрен процесс продольного шагания при котором происходят большие перемещения движителя. Проведена оценка подвижности транспортного робототехнического комплекса при преодоле-нии единичной ступени, двойной ступени и рва высоты которых больше диаметра катка дви-жителя. Созданная модель транспортного робототехнического комплекса позволила выявить потенциальные возможности преодоления препятствий, соизмеримых с его габаритами, за счет реализации функции продольного шагания.

Надеждин В. С., Красавин П. А., Фараджев Ф. А., Годжаев З. А.

В статье рассматриваются вопросы, связанные с моделированием пневмоупругого элемента и верификация полученной модели путем сравнения с экспериментальными данными. Пневмо- упругий элемент испытывался на специализированном стенде в ОАО «ФИИЦ М», с приложе- нием двух видов нагрузки: внутреннее давление и внешнее осевое сжатие. Величины нагрузок выбирались согласно реального нагружения (автобус с пассажирами). На основе стендовых ис- пытаний проводились численные эксперименты с использованием метода конечных элементов, реализованного в пакете MSC.Patran/Nastran/Marc. Для дискретизации математической модели использовались объемные конечные элементы второго порядка аппроксимации типа Solid. Мо- дель материала упругой части подбиралась посредством сопоставления результатов натурных и виртуальных испытаний, проведенных с применением различных моделей резины.

В работе созданы конечно-элементные модели автомобильных кресел с активными подголовни-ками трех различных типов конструкций, в том числе модель активного подголовника, который снабжен надувающейся подушкой. С помощью программных комплексов, реализующих МКЭ (ANSYS, Femap и LS DYNA), выполнен анализ эффективности данных конструкций с точки зре-ния обеспечения пассивной безопасности в соответствии с требованиями EURO NCAP и дана их сравнительная оценка. Кроме того, проведен анализ по оценке эффективности данных конструк-ций по сравнению с креслами с пас-сивными подголовниками. Проведенные расчёты на базе МКЭ, дали возмож-ность проанализировать большой массив информации о процессе аварийного нагружения, необходимой для проведения расчётной оценки безопасности кресел с активными подголовниками в случае удара по автомобилю сзади, и наметить пути по улучшению их конст-рукций.

Одним из перспективных направлений для производства сжатого воздуха на промышленных, в том числе, и горнодобывающих предприятиях является использование турбокомпрессоров. Многие горнодобывающие предприятия России и мира, использующие турбокомпрессоры, расположены в высокогорных районах. Условия эксплуатации турбокомпрессоров при пони-женном атмосферном давлении существенно отличаются от регламентированных. В результате проведённых теоретических и экспериментальных исследований в реальных производственных условиях были получены индивидуальные характеристики турбокомпрессора типа 4CI 425MX4 серии «CENTAC» для фактических условий всасывания, рассчитана фактическая удельная работа по сжатию воздуха и определены возможные способы нормализации работы турбокомпрессоров.

В статье описан метод Монте-Карло для моделирования распространения монохроматического излучения в многослойных биологических тканях с оптическими параметрами, близкими к ко-же и подкожным тканям. Статистический подход позволил вычислить стационарное распреде-ление светового поля в такой биоткани. Процесс вычисления занимает примерно полчаса для современных ПК. При учете конечного значения скорости света в исходном алгоритме стало возможным получить зависящие от времени коэффициенты поглощения слоев биологической ткани. Эти зависящие от времени функции имеют вид переходных характеристик и могут по-мочь оценить возможность использования стационарной модели переноса излучения в много-слойных биологических тканях при воздействии коротких световых импульсов.

Для систем Бертрана на поверхностях вращения с римановыми и псевдоримановыми метриками посчитан период движения по замкнутым траекториям. Также посчитано время движения по неограниченным траекториям, с помощью чего установлена полнота соответствующих потоков в фазовом пространстве. Для указанных гамильтоновых систем построены бифуркационные диаграммы отображения момента, описано слоение Лиувилля, показано, что слоем может быть окружность, тор, цилиндр и пара цилиндров. Данная система является примером, богатым особенностями, такими как резонансность и совпадения числа вращения всех торов Лиувилля, наличия перестроек слоёв Лиувилля не через критические множества, что позволит в дальнейшим описать все виды некомпактных перестроек для систем вращения.

Модель волнового взаимодействия, разработанная авторами для нормальной системы линейных однородных уравнений в частных производных 1-го порядка, которая задана числовыми матрицами порядка n при производных, рассмотрена в приложении к задаче о распространении малых возмущений в идеальном газе при одномерном течении. Модель основана на понятии n-мерной бегущей волны, коэффициент которой является матричным коэффициентом системы. Найдено решение задачи с использованием традиционного подхода к решению гиперболической системы и средствами модели волнового взаимодействия. Установлена связь между волнами, распространяющимися с характеристическими скоростями, и n-мерными бегущими волнами. Решение задачи Коши представлено как разложение в ряд по n-мерной бегущей волне с коэффициентами, равными коэффициентам разложения аналитической начальной вектор-функции в ряд Тейлора.

Работа посвящена анализу одной из наиболее распространенных нелинейных моделей временных рядов --- авторегрессионной модели со случайными коэффициентами. Рассмотрена задача оценивания параметра одномерного авторегрессионного уравнения для стационарного случая. Предполагается, что распределение вероятности обновляющего процесса и авторегрессионного коэффициента неизвестно. Предложен робастный метод оценивания, основанный на подходе Хьюбера. Доказаны состоятельность и асимптотическая нормальность построенной оценки. Получено выражение для её асимптотической относительной эффективности по отношению к оценке наименьших квадратов

Представлена методика моделирования тепловых процессов в авиамодельном двигателе внут-реннего сгорания малой мощности с использованием CAD/CAE - технологий. Целью модели-рования тепловых процессов является наглядное представление принципа работы авиамодель-ного двухтактного ДВС посредством его трехмерной модели. Моделирование протекания теп-ловых процессов внутри ДВС осуществляется с помощью программы ANSYS Fluent. КПД ДВС зависит от совокупности сложных процессов, а именно: подачи топливных компонентов, под-готовки топливовоздушной смеси, горения топлива и процесса выпуска продуктов сгорания и т.д. Исследования, провидимые с помощью CFD-моделирования на первых этапах проектиро-вания двигателя, помогают оптимизировать каждый из этих процессов.

Задача о малых колебаниях несжимаемой идеальной жидкости, частично заполняющей непод-вижный бак произвольной формы, рассматривалась многими авторами, где приведены большие библиографии работ по данной теме. В настоящей статье представлено решение зада-чи о собственных колебаниях жидкости в сферической ёмкости, с граничными условиями на свободной поверхности и поверхности с сопротивлением - поверхности слива. Особое внима-ние уделено нахождению собственных значений и частот уравнений колебаний возмущенного движения жидкости с наличием диссипации на граничных поверхностях. В отличии от предыдущих работ, в рассматриваемой задаче скорость опускания и площадь свободной по-верхности при невозмущённом состоянии не остаются постоянными.

Рассмотрены проблемы, связанные с изучением сложного пространственного потока в шнеко-вых осевых колесах, широко применяющихся в бустреных турбонасосных агрегатах ЖРД. Пе-речислены возможные методы исследования течения с учетом особенностей работы агрегатов такого типа. Показана возможность получения широкого спектра данных о структуре потока при использовании методов численного моделирования а так же необходимость эксперимен-тального подтверждения адекватности полученных результатов. Описана оригинальная конст-рукция экспериментального бустерного ТНА, оборудованного измерительной системой, позво-ляющей получить радиальную эпюру давлений в потоке за шнеком, а так же имитатором авто-матического разгрузочного устройства, позволяющим определить величину осевого усилия воздействующего на осевое колесо. Разработана программа испытаний для определения дан-ных параметров на различных режимах работы агрегата.

Разработана математическая модель воспламенения одиночной частицы диборида алюминия в окислительной среде сложного химического состава, содержащей кислород, водяной пар, ди-оксид углерода. На основе теории параллельных химических реакций и с использованием сис-темы дифференциальных уравнений баланса энтальпии, массы частицы и стехиометрии хими-ческих реакций взаимодействия алюминия и бора с кислородом рассчитана динамика измене-ния температуры частицы и толщины оксидной пленки на ее поверхности при различных зна-чениях температуры окружающей среды и начального радиуса частицы. Показано, что в каче-стве критерия воспламенения может быть принято условие срыва теплового равновесия

Рассмотрена система магнитной разгрузки гироскопических исполнительных органов (махови-ков) системы управления ориентацией и стабилизации космического аппарата на орбите Земли. Вместо трёх ортогонально расположенных электромагнитных приводов используется один по-стоянный магнит. От традиционных систем она отличается простотой реализации и экономич-ностью. Принцип действия системы иллюстрируется численным примером.

В данной работе проводены расчеты гидродинамического обтекания затупленного стержня с использованием программного пакета на базе метода вихревых элементов. В качестве вихрево-го элемента используется вихревой симметричный вортон-отрезок. Полученные результаты сравниваются с экспериментальными данными, полученными в гидробассейне. Определяется необходимая степень дискретизации поверхности стержня, для получения результатов близ-ких к натурным. В заключении приведена требуемая степень дискретизации, и сделаны выводы о необходимости доработки модели генерации вихревых элементов

Роднова Ж. Н., Лазарев В. А., Леонов С. О., Дворецкий Д. А., Карасик В. Е.

В работе рассмотрена задача измерений оптических потерь сцинтилляционных волоконных световодов, которые в настоящее время широко используются в качестве датчиков частиц в нанотехнологиях, ядерной физике и атомной энергетике, физике элементарных частиц. Прове-дено исследование потерь световодов, предложен способ получения скола световода, разрабо-тана структурно-функциональная схема установки для измерений потерь в световодах, прове-дены измерения оптических потерь световода в зависимость от его растяжения. Установлено, что относительная деформация, при которой происходит увеличение оптических потерь на 1,8 дБ/м, составляет 0,6 %. Полученные результаты необходимо учитывать при проведении расче-та предельной чувствительности детекторов элементарных частиц на основе сцинтилляцион-ных световодов.

Аполлонова И. А., Парпулов Д. А., Семикопенко В. А.

В статье рассматривается возможность разработки неинвазивного метода формирования груп-пы риска заболеваний молочной железы у женщин на основе информации, полученной в ре-зультате онко-эпидемиологического тестирования и иридоглифического исследования радуж-ной оболочки глаза (РОГ). Представлена процедура вычислительной диагностики для форми-рования группы риска развития рака молочной железы. Анализ контрольной выборки пациен-тов показал эффективность применения данного в формировании группы риска заболеваний молочной железы у женщин, что позволяет рекомендовать предложенную технологию для применения в медицинских профилактических учреждений.

В данной статье рассматриваются вопросы расширения функциональных возмож-ностей систем контроля и диагностики технического состояния машин и механизмов за счет использования метода фазовой модуляции и принципа псевдообращения оптического пучка. Представлено описание технических решений по реализации подавления несущей частоты спектра сигнала первичного преобразователя диагностической системы. Применение подобной технологии позволяет повысить соотношение «сигнал/шум», а также реализовать более высо-кую точность диагностического контроля. Описанный метод следует рассматривать как способ получения дополнительной информации к уже существующим методам диагностики, таким, например, как фазохронометрический метод. Ключевые слова: контроль технического состоя-ния, метод фазовой модуляции, принцип псевдообращения.

Федотов Ю. В., Булло О. А., Белов М. Л., Болвачев В. В., Городничев В. А.

Статья посвящена разработке лазерного флуоресцентного метода контроля состояния расте-ний. Приведены результаты экспериментальных исследований спектров лазерно-индуцированной флуоресценции растений в стрессовых состояниях, вызванных механическим повреждением корневой системы. Показано, что при длине волны возбуждения флуоресценции 532 нм воздействие стрессового фактора проявляется в изменении формы спектра флуоресцен-ции. Идентифицирующим фактором, характеризующим изменение формы спектра лазерно-индуцированной флуоресценции, может быть отношение интенсивностей флуоресценции на двух длинах волн 680 и 740 нм. Измерение формы спектра лазерно-индуцированной флуорес-ценции растений может быть положено в основу лазерного метода обнаружения стрессовых состояний растений.

Голубцов М. Е., Овечкин В. С., Фадеева Н. Ю., Парщиков А. А., Борисов А. А.

Целью работы являлось создание установки для изучения возможностей применения короткоимпульсных радиосигналов в радиолокации. В состав установки входит антенна и элементы волноводного тракта. Узлы волноводного тракта должны обеспечивать работу в Х-диапазоне, с относительной шириной рабочей полосы 10 % и мгновенной полосой сигнала 5% при величине излучаемой мощности 1,5 кВт. Антенна должна обеспечивать форму дианраммы направленности, близкую к косекансной. Уровень боковых лепестков не более минус 25 дБ. Уровень фона не хуже минус 30 дБ. Фронт волны, излучаемой с апертуры антенны, должен формироваться в пространстве строго одновременно. В качестве наиболее простого варианта реализации антенны выбрана усеченная параболическая зеркальная антенна с офсетным положением облучателя. Фазовый центр облучателя смещен из точки фокуса параболоида для формирования косекансной диаграммы направленности. Для анализа антенны использован метод физической оптики. Получены расчетные диаграммы направленности рупорного облучателя и зеркальной антенны удовлетворяющие условиям технического задания.

Статья описывает результаты разработки программной библиотеки, используемой в НИИ РЭТ МГТУ им. Баумана при создании радиолокационных станций различных диапазонов волн. В библиотеку на этапе проектирования заложен функционал, позволяющий решать ряд задач, так или иначе решаемых любым АРМ современной РЛС: отображение результатов первичной и вторичной обработки; возможность вывода дополнительной служебной информации; управле-ние РЛС вплоть до уровня настройки параметров отдельных блоков; приемлемое быстродейст-вие; возможность переноса данного интерфейса на максимально возможное число программно-аппаратных платформ. Приведены структура и описание основных графических компонентов, используемых в работе, а также показана работа готового интерфейса, основанного на данной библиотеке, на примере макета сверхкороткоимпульсной радиолокационной станции.

Рассматриваются два варианта обзора пространства в угломестной плоскости в РЛС твердо-тельными активными ФАР. Приведены функциональные схемы РЛС с твердотельными АФАР. Функциональные различия схем заключаются в использовании в одном из вариантов приемо-передающих модулей при формировании диаграммы направленности антенны в угломестной плоскости. Обсуждаются достоинства и недостатки каждого из рассматриваемых вариантов. Отмечаются особенности, возникающие при необходимости сканирования луча в двух плоско-стях при формировании диаграмм направленности в широком секторе обзора

Голубцов М. Е., Клишин А. Н., Литун В. И., Потехина О. А., Корниенко В. Н.

В статье приводятся некоторые результаты исследования влияния однородных оболочечных защитных укрытий (ЗУ) в виде цилиндра с круговой образующей и сферы на характеристики излучения апертурных антенн. Оценка влияния толщины обтекателя проводилась по амплиту-де поля, излученного в осевом направлении; уровню мощности, излучаемой в коническом сек-торе с углом полураскрыва 6°; ширине главного максимума по уровню половины мощности относительно случая без обтекателя. Отмечены особенности приведённых зависимостей. Пока-заны качественные отличия искажения диаграммы направленности разными типами ЗУ. Дана оценка итогового влияния смещения излучающего раскрыва из центра обтекателя вдоль оси системы.

В статье приведены результаты применения армированных полимерных композитных мате-риалов в качестве отражателя для антенного устройства доплеровского метеорологического радиолокатора ДМРЛ-С. Указываются основные преимущества использования композитных материалов этого типа в антенных отражателях большого диаметра. Приведена конструкция отражателя с результатами прочностного расчета, а также результаты экспериментальных ис-следований изготовленного антенного отражателя с использованием лазерного трехмерного сканера Surphaser 25HSX. Работы выполнены при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках программы поддержки университетов в 2013-2014 гг.

Рассмотрена задача, в которой допуски размеров согласующих элементов длинной линии оп- ределяются из требований, предъявляемых к режиму передачи сигнала. Методика решения за- дачи основана на выводе соотношений, связывающих параметры согласующих элементов с ко- эффициентом стоячей волны вблизи режима полного согласования. В качестве примера приве- дён расчёт допусков размеров согласующих диафрагм индуктивного и емкостного типов в прямоугольном волноводе. Установлено существенное влияние на допуск исходного значения коэффициента стоячей волны в несогласованном волноводе, а также влияние погрешности ко- ординаты согласующего элемента. Выполнено сравнение диафрагм индуктивного и емкостного типов.

В работе рассмотрено преобразование Хафа и его применение для задачи обнаружения радиолокационных целей. Показано, что преобразование Хафа можно считать одним из эффективных непараметрических способов обнаружения за счет некогерентного накопления при высоком темпе обзора пространства. Приведен пример использования преобразования для обзорной РЛС и показаны аналитические соотношения, с помощью которых можно проводить анализ качества работы радиолокационной системы. Было показано, что применение преобразования Хафа позволяет повысить дальность обнаружения РЛС по сравнению с тремя вариантами работы РЛС: обнаружения по одному импульсу, обнаружения по когерентной и некогерентной пачке импульсов.

д.т.н., профессор. Федоров И. Б., Слукин Г. П., Нефедов С. И., Скосырев В. Н., Ананенков А. Е., Нуждин В. М.

Предложен вариант радиолокатора нового поколения для диспетчерских служб региональных аэродромов, решающий проблему импортозамещения тепловизионного датчика в создаваемой аэродромной системе удалённой диспетчеризации. Предложенный радиолокатор обеспечивает решение импортозамещения не поставляемого в РФ ИК-датчика системы удалённого диспет- чирования аэропортов. Показано, что дополнительными преимуществами такого решения ста- новятся устойчивость к неблагоприятным метеорологическим факторам и возможность одно- временного сопровождения многих целей, среди которых не только воздушные суда, но и дру- гие объекты на территории лётного поля.

В статье рассмотрены вопросы организации строительных работ в условиях совместных проек-тов, когда имеется множество объектов, множество строительных организаций и множество асфальтобетонных заводов (АБЗ), которые производят продукцию необходимого качества для текущего дорожного строительства. При этом естественным образом возникает задача привяз-ки отдельных объектов и отдельным АБЗ с учетом их производительности. В данной статье на основе адаптации задачи о назначении предлагается соответствующая процедура выбора АБЗ для отдельных объектов, для которой показана достаточно высокая вычислительная эффектив-ность.

В статье рассматриваются вопросы оптимизации системы управления строительными и транс-портными организациями. Предлагается схема управления, основанная на двухуровневой ие-рархической системе. Проводится анализ моделей функционирования, необходимых для по-строения координирующего элемента. Показано, что существенное влияние на выбор критерия оптимальности оказывает режим функционирования системы и существующий в распоряже-нии разработчиков набор исходных данных

В статье рассматривается задача кластеризации и классификации зон обслуживания асфальто-бетонных заводов (АБЗ) и строительных участков. Поскольку на фактор привязки потребите-лей асфальтобетонных смесей (АБС) влияет множество факторов, предлагается нечеткая фор-мализация задачи определения зон обслуживания АБЗ. Показано, что для данной постановки алгоритмы нечеткой классификации дают наиболее адекватные результаты.

Артеменко Ю. Н., Белоножко П. П., профессор, д.ф.-м.н. Карпенко А. П., Фоков А. А.

Разнородность подлежащих автоматизации задач, предполагающих использование средств космической робототехники подразумевает использование различных конструкций роботизированных устройств, при этом космические манипуляторы различного типа являются наиболее важными компонентами многих робототехнических систем космического назначения. Отмечены характерные особенности управляемого движения космической системы «подвижное основание - манипулятор - полезный груз (полезная нагрузка)» движущейся в инерциальном пространстве под действием управляющих шарнирных воздействий в режиме отсутствия внешних сил. Рассмотрена концепция интеллектуальной системы активной виброзащиты и высокоточного наведения раскрываемого на орбите космического телескопа, для которой рассматриваемый тип управляемого движения возможен как представляющий прикладной интерес штатный режимом функционирования. Для качественного исследования особенностей использования управляемого перемещения массивной полезной нагрузки относительно подвижного основания при помощи манипуляционного механизма с целью обеспечения ее требуемого абсолютного углового движения (наведения космического телескопа) предложено рассмотрение соответствующей модельной задачи. Предложенный подход может быть использован при проектировании систем «подвижное основание - манипулятор - полезный груз (полезная нагрузка)».

В работе представлен алгоритм автономного описания, аппроксимации и сохранения траекто-рии мобильного робота по данным визуального одометра для автоматического возвращения к оператору. Данные аппроксимируются двумерной кусочно-полиномиальной функцией (сплай-ном) 3-й степени. Визуальная одометрия - метод определения координат с помощью техниче-ского зрения, основанный на измерении смещения ключевых точек пространства, информация о которых получается из анализа последовательности изображений. Такая система работает в заранее не подготовленной, недетерминированной среде, нечувствительна к проскальзыванию колес. В работе приводятся основные соотношения для описания траектории робота, результа-ты проверки алгоритма и моделирования возврата робота.

В статье предложен алгоритм, позволяющий на основе анализа изображения с помощью мето-да построения ассоциативных правил выявлять пиксели, поврежденные импульсным шумом. Предложенный алгоритм состоит из двух этапов. На первом этапе происходит построение ас-социативных правил. Первый этап имеет линейную трудоемкость, однако требует большого объема памяти. На втором этапе осуществляется повторный проход по изображению и выявле-ние испорченных пикселей. Также предложенный подход позволяет восстанавливать повреж-денные изображения, на основе ассоциативных правил выявленных на первом этапе. Проведен компьютерный эксперимент по определению эффективности предложенного метода. Выявлена зависимость эффективности работы алгоритма от различных параметров. Эффективность по-иска поврежденных пикселей составляет не менее 76,9% на естественных изображениях. Для изображений с большим количеством мелких деталей, наблюдается достаточно высокий про-цент ложных срабатываний.

В статье рассматривается задача стабилизации пассивных динамических систем при наличии непрерывных возмущений на входе и выходе системы. Получены достаточные условия стабилизируемости нелинейных динамических систем при помощи статической обратной связи по выходу в присутствии непрерывных возмущений. Рассмотрен пример стабилизации нулевого положения равновесия системы, описывающей динамику ошибки оценки состояния системы наблюдателем, в случае неточных измерений выхода системы. Возможной областью применения полученных в работе теоретических результатов является решение задач автоматического управления техническими системами, например, беспилотными летательными аппаратами и мобильными роботами.

Рассматривается изолированная популяционная система, состоящая из трех видов стволовых клеток человека: нормальных клеток, анеуплоидных (аномальных) клеток и клеток, ставших в результате повторных мутаций практически "бессмертными". Популяционная система развивается в лабораторных условиях (in vitro). Предложены модели развития клеточной популяционной системы при отсутствии ограничений на ресурсы и в условиях конкуренции за ресурсы. Конкуренции за ресурсы в математической модели учитывается заданием двух типов зависимостей скоростей деления клеток от количества клеток в популяционной системе. Модели позволяют исследовать процессы образования популяций аномальных и "бессмертных" клеток из популяции нормальных клеток, а также совместного развития этих популяций. Анализ поведения траекторий модели показывает, что траектории, начинающиеся в первом октанте, не выходят из него, что соответствует биологическому смыслу рассматриваемой задачи. Предложен единый подход для определения инвариантного притягивающего компакта в первом октанте.

Статья посвящена 3D-моделированию лесопильного оборудования с круговым поступательным движением пильных полотен в среде современной комплексной программы NX Unigraphics. Детали лесопильного оборудования моделируются по реальным размерам и мате-риалам и имеют точные массовые характеристики. Кинематическое движение пильного блока наглядно иллюстрирует принцип работы пильного станка. Основные детали моделируются параметрически, это позволяет рассматривать семейство однотипных исполнений конструкции станка. Полученные результаты могут использоваться для динамического анализа многопиль-ного станка, расчета рабочих деталей по прочности, а также для производства сложных деталей с помощью станком с числовым программированным управлением.

Рассматривается задача терминального управления процессами в химических реакторах порционного действия. С использованием орбитальной линеаризации показывается, что система, описывающая процессы в химических реакторах порционного действия, эквивалентна регулярной системе канонического вида. Найдено параметрическое множество решений рассматриваемой задачи при наличии ограничений на переменные состояния и управления. Предложены различные оптимизационные критерии выбора в этом множестве наиболее предпочтительного решения. Приводится численный пример, в котором для задачи терминального управления по всем переменным состояния с помощью предложенного метода найдено параметрическое множество решений. Среди этих решений найдены те, которые оптимальны с точки зрения предложенных критериев.

профессор, д.ф.-м.н. Карпенко А. П., Кузьмина И. А.

Целью работы является разработка алгоритмов решения задачи определения числа и мест строительства новых подстанций при решении задачи перспективного развития городских рас-пределительных сетей энергоснабжения. В статье представлена математическая постановка за-дачи в виде оптимизационной задачи дискретного программирования. Описаны три разрабо-танных авторами алгоритма решения поставленной задачи: алгоритм, основанный на методе k-средних; алгоритм, реализующий метод разделительной кластеризации; эвристический алго-ритм. Произведен сравнительный анализ эффективности работы алгоритмов по двум индика-торам: число построенных подстанций, время вычислений.

Николаев С. М., Киселёв И. А., Жулёв В. А., Воронов П. С.

Повышение геометрической детализации моделей, построенных с помощью метода конечных элементов, не всегда приводит к повышению точности модели, в первую очередь из-за трудностей в моделировании мест стыков отдельных деталей и крепления изделия в целом, а также из-за необходимости определения параметров демпфирования. В рамках данной работы рассмотрены некоторые особенности процедуры автоматизированного уточнения конечно-элементной модели по известным экспериментальным данным с помощью анализа чувствительности. Представлены основные зависимости, использующиеся для оценки параметров корреляции между результатами моделирования и результатами модальных испытаний, а также алгоритм уточнения численной модели на основе соответствующих экспериментальных данных.

Воронов С. А., Гуськов А. М., Иванов И. И., Барышева Д. В., Киселёв И. А.

Одной из важных задач современного машиностроения является обеспечение дробления стружки при обработке резанием и, в частности, при сверлении. В работе произведён обзор конструкций, направленных на сообщение сверлу осевых колебательных перемещений, ампли-туды которых обеспечивают выход инструмента из материала в зоне резания и, как следствие, дробление стружки. Важной разновидностью таких конструкций являются вибропатроны, ра-ботающие по автоколебательному принципу. Параметры этих вибропатронов выбираются та-ким образом, чтобы колебательная система сама забирала энергию рабочего процесса на под-держание перемещений сверла в осевом направлении. Приведены математические модели, предназначенные для описания динамического поведения сверла при резании, а также для предсказания автоколебательных режимов.

Сферическая оболочка, как совершенный в весовом отношении сосуд, используется в космических аппаратах, где тонкостенные элементы и оболочки объединяются рамами. Очевидно, что избежать локального воздействия на оболочку и, следовательно, концентрации напряжений в ней невозможно. Стремление к весовому совершенству космического аппарата ведет к уменьшению коэффициента запаса прочности составляющих его частей. Уменьшение запаса прочности возможно только при определении напряженно-деформированного состояния элементов с контролируемой погрешностью. Известные универсальные численные методы конечного эле-мента и конечных разностей не могут справиться с такой задачей. Задачу необходимо решать аналитически. Одно из решений основано на математической модели Власова для пологой оболочки. Недостаточная обоснованность критерия пологости в части количественной оценки его влияния на погрешность решения создает трудности применения модели Власова. В работе этот недостаток устранен в результате вычислительного сопоставительного анализа решений модели Власова и математической модели механики деформирования оболочки, линейные дифференциальные уравнения которой получены с погрешностью, не превышающей погрешности допущений Кирхгофа теории оболочек. Впервые определены величины погрешности, обусловленной принятыми в теории Власова упрощениями, в зависимости от характера нарузки и геометрических параметров оболочки.

Тарабрин М. К., Лазарев В. А., Ковтун А. А., Леонов С. О., Карасик В. Е., Подмарьков Ю. П., Фролов М. П., Киреев А. Н., Губин М. А.

В данной работе сообщается о непрерывной лазерной генерации в среднем ИК-диапазоне на кристалле Cr2+:CdSe с линейкой лазерных диодов в качестве источника накачки. Проведен ана-лиз существующих твердотельных лазеров среднего ИК-диапазона, отмечена актуальность создания лазера на кристалле Cr2+:CdSe с диодной накачкой. Представлены основные данные о способе изготовления кристалла Cr2+:CdSe, приведены его основные характеристики. Описан источник накачки на основе линейки лазерных диодов. Создана экспериментальная установка, позволяющая проводить измерения выходных характеристик лазера. Проведена оптимизация схемы лазера за счет использования набора фокусирующих линз и выходных сферических зер-кал. Представлены характеристики лазера при оптимальных параметрах фокусирующей линзы и выходного сферического зеркала.

Рассмотрены алгоритмы автоматического выделения динамических объектов на сложном не-однородном фоне подстилающей поверхности. Предложенный алгоритм базируется на вычис-лении межкадровых разностей зарегистрированных изображений с последующей пороговой обработкой, формировании суммарно-разностного изображения и его фильтрации. Проводится анализ статистических параметров интенсивности разностных изображений и суммарно-разностных изображений для различных фонов подстилающей поверхности. Рассмотрены па-раметры аппроксимирующих распределений в классе обобщенного экспоненциального распре-деления, рассмотрены параметры данных распределений для различных типов фоновой обста-новки

Рассмотрена оптико-электронная локационная системы сферического обзора. Разработан метод привязки постов системы сферического обзора при помощи связующей камеры (фотокамера с высоким разрешением) и пары транспарантов. Приведены основные этапы привязки пары по-стов оптико-электронной локационной системы. Описана гиростабилизированная система ко-ординат (ГСК). Показана её связь с системой координат летательного аппарата. Описан алго-ритм формирования панорамного изображения на гранях гиростабилизированного куба. Пока-зана сшивка изображений на примере двух веб камер с разрешением 320 240 точек. Проведена оценка точности сшивки изображений.

Обращенная магнитная конфигурация (Field Reversed Configuration, FRC) - магнитная ловушка для удержания термоядерной плазмы высокого давления. Высокая плотность выделения энергии в такой плазме привлекательна с точки зрения создания компактных реакторных систем. В работе рассматриваются параметры термоядерных реакторов на основе FRC с коэффициентом усиления мощности в плазме Q > 10 и источников термоядерных нейтронов с Q < 1 для гибридного термоядерно-ядерного реактора. С технической точки зрения возможные параметры реакторных FRC-систем выглядят приемлемо. Выполнены оценки термоядерных систем на топливе D-T (дейтерий-тритий) и D-3He (дейтерий-гелий-3). В системе с параметрами, близкими к параметрам установок сегодняшнего уровня, коэффициент мощности Q ~ 0.1 на D-T- топливе. Показано, что в случае D-T-реактора с Q ~ 10 тепловой и нейтронный потоки на первую стенку становятся неприемлемо высокими. В случае низкорадиоактивного реактора на D- 3He-топливе с Q ~ 10 уровень нейтронных и тепловых потоков приемлем с технической точки зрения. Реализация таких режимов в установках с разумными размерами, видимо, потребует применения техники формирования режимов улучшенного удержания (например, генерации сдвиговых течений).

Обращенная магнитная конфигурация (FRC, Field Reversed Configuration) - магнитная ловушка для удержания термоядерной плазмы с высоким отношением давления плазмы к магнитному давлению (параметр бета ~ 1). FRC сочетает свойства замкнутых и открытых магнитных лову-шек. Высокие бета потенциально позволяют достичь высокой мощности в относительно ком-пактной системе. В работе дан обзор экспериментальных результатов и выполнен анализ тео-ретических моделей FRC, важных с точки зрения создания энергетических термоядерных уст-ройств на основе FRC. Наиболее сложной проблемой является оценка турбулентного транс-порта. Наиболее вероятной причиной турбулентного транспорта является развитие электро-магнитных градиентных дрейфовых неустойчивостей. Оцененные параметры дрейфовых неус-тойчивостей соответствуют имеющимся данным измерений. Обсуждается транспортная мо-дель, учитывающая поперечные потери из области замкнутых магнитных силовых линий и по-тери частиц вдоль открытых силовых линий. Проведенный анализ позволяет сформулировать модели термоядерной плазмы в FRC для обоснования эффективности энергетических систем на ее основе

Продемонстрирована возможность управлять степенью связности зерен SiC в композиционных материалах карбид кремния - силициды молибдена. Приведены примеры трех основных типов структур, различающихся характером связности: с высокой степенью связности; с наличием лишь ограниченных по длине цепочек из соединенных между собой зерен SiC и структур с практически изолированными друг от друга зернами SiC. Описана методика эксперименталь-ного определения типа таких структур с помощью испытания образца «на провисание» при температуре, превышающей температуру ликвидус силицидной составляющей композита. Об-суждаются возможности практического применения композитов с такими структурами.

В статье рассматриваются механические напряжения, вызванные разницей коэффициентов теплового расширения, в электростатически соединённых стекле и кремнии. Для оценки возможностей по снижению таких механических напряжений в работе использовали две модели представления сборки: два тонких соединённых слоя и многослойный композиционный материал. Исходя из свойств двух марок соединяемых стёкол (ЛК5, Borofloat 33) и кремния, на основании описанных моделей рассчитаны значения коэффициентных напряжений при температуре Tw в деталях, соединённых при нескольких разных фиксированных температурах Tb. Показано наличие зависимости коэффициентных напряжений на поверхности кремния от соотношения толщин соединённых кремния и стела. Приведены способы применения моделей оценки для оптимизации режима проведения электростатического соединения пластин кремния и стекла с целью минимизации влияния коэффициентных напряжений в диапазоне рабочих температур получаемого прибора.

д.т.н., профессор Александров А. А., Коршунов С. В., Цветков Ю. Б.

Рассматриваются концептуальные вопросы разработки собственных образовательных стандар-тов (ОСУ) МГТУ имени Н.Э. Баумана. Описаны принципы разработки ОСУ и особенности процесса их разработки. Отражена роль Совета по разработке образовательных стандартов и межкафедральных рабочих групп в процессе разработки ОСУ. Показаны ключевые моменты, характеризующие компетентностный подход к разработке ОСУ, учитывающий уникальную учебно-лабораторную базу Университета, глубокие связи с ведущими предприятиям, развитые информационные ресурсы Университета, а также широкие возможности по формированию общекультурных компетенций. Описана роль информационно-коммуникационной инфра-структуры Университета в реализации ОСУ. Приведен проект Миссии Уни

Кратко сформулировано понятие «гидропневмосистема» как совокупность работающих на жидкости или газе устройств, которые, взаимодействуя друг с другом, образуют структуру, наделенную своими собственными динамическими свойствами. Например, система,состоящая из устойчивых устройств может быть неустойчивой.. . Показана необходимость при оптими-зации гидропневмосистем в число критериев и ограничений включать показатели, характери-зующие динамику проектируемой системы. При этом должны быть исключены области с па-раметрами, которые предположительно относятся к скрытым нелинейностям. Описан многолетний опыт автора в проектировании, теоретических исследованиях, лаборатор-ных и натурных испытаниях различных гидропневмосистем, а также составляющих их уст-ройств. На основании этих работ предложен сценарий оптимизации указанных систем.

Для ориентирования преподавателей высшей школы в возможностях отслеживания становле-ния задаваемой в программе учебной дисциплины компетенции рассмотрены четыре способа объективизации и количественного сравнения качественных объектов. Основное внимание уделено квазивекторному сравнению таких объектов или отображению их изменений в сфере высшего образования. Приведены примеры применения каждого способа преподавателем вуза. В примерах применения квазивекторного способа полностью исключена субъективность ин-терпретации результатов сравнения. В них также рассмотрены признаки предприимчивости и интеллигентности в сочетании с патриотизмом.

На основании анализа теоретических исследований по теме профессионального самоопределения и производственной адаптации были выделены компоненты социально-психологических факторов. Эти компоненты, в свою очередь были соотнесены с данными из анкет и бесед со студентами и молодыми специалистами, как работающими, так и теми, кто из сотрудников находился в стадии увольнения.

В рамках системного подхода работа рассматривается как совокупность элементов, образующих структуру как предметно независимую характеристику системы, а собственно текст представляет собой контент - наполнение структуры. Контент здесь - динамический инвариант дисциплины: необходимая и достаточная совокупность сведений, которые не могут быть опровергнуты, но могут быть уточнены применением более сложных моделей, методик, средств и др. Существенные признаки качества контента: актуальность, сопоставимость с отечественными, иностранными, настоящими и перспективными объектами.

Тематические рубрики:

Вне рубрик