Аэрокосмические исследования, прикладная механика. Рубрика в журнале - Труды Московского физико-технического института

Влияние упругих характеристик композитного крыла на вес конструкции

Дубовиков Евгений Аркадьевич

Статья научная

Представлен новый алгоритм для оптимизации веса композитного крыла при огра- ничениях на его упругие характеристики. Поиск оптимальных прочностных и жест- костных параметров крыла осуществляется с использованием «аналитической» балоч- ной модели крыла и параметрической конечно-элементной модели конструкции всего самолета. На первом этапе задача оптимизации веса решается в рамках классической балочной модели. Полученные оптимальные значения жесткостных параметров авто- матически передаются в базу данных МКЭ-модели, где с их помощью формируются дополнительные ограничения для жесткостей конечных элементов. Во время расчетов было показано, что эти ограничения значимы для концевых частей крыла. После этого решается классическая задача поиска оптимальных по весу параметров МКЭ-модели с ограничениями на жесткостные характеристики КЭ. Использование данного алгоритма позволяет на начальных стадиях проектирования существенно снизить время и трудо- емкость расчетов, а также в рамках стандартных МКЭ-моделей проводить надежные оценки влияния упругости на вес конструкции.

Бесплатно

Дифракция звуковых волн из канала в покоящийся газ. Точные решения

Жаров В.А., Хлопков Ю.И., Чернышев С.Л.

Статья научная

Формулируются наиболее значимые проблемы разработки численных схем, возникающие из специфики задач аэроакустики. Подчеркивается необходимость наличия эталона, на ко- тором можно тестировать предлагаемые схемы. Наиболее надежным эталоном может быть точное решение о распространении звука в постановке, близкой к рассматриваемой пробле- ме. В работе представлены точные решения задачи об излучении звука из плоского канала методом Винера-Хопфа.

Бесплатно

Интенсивные взвесенесущие потоки в придонном слое океана на наклонном дне

Завьялов И.Н., Жмур В.В.

Статья научная

Изучались особенности распространения взвесенесущих потоков вдоль дна при условии ин- тенсивного вовлечения в движение донных осадков. В ходе данной работы было установле- но, что скорость распространения подобного потока остаётся постоянной. Была предложе- на гипотеза о том, что сила тяжести, действующая на поток, компенсируется реактивной силой, связанной с вовлечением в движение донных осадков. Данная гипотеза была под- тверждена экспериментально.

Бесплатно

Исследование влияния теплообмена на аэродинамические характеристики модели прямоугольного крыла при дозвуковых скоростях

Ву Тхань Чунг, Вышинский Виктор Викторович, Данг Нгок Тхань

Статья научная

В работе приведены результаты параметрических расчетов и экспериментов по вли- янию поверхностного теплообмена на суммарные аэродинамические характеристики модели крыла при дозвуковых скоростях полета. На примерах расчётов даётся иллю- стративное объяснение происходящего.

Бесплатно

Исследование сейсмических колебаний в длиннопериодной части спектра

Беседина А.Н., Кабыченко Н.В.

Статья научная

Рассматривается возможность регистрации низкочастотных колебаний, которые, воз- можно, присутствуют в микросейсмическом фоне перед землетрясениями. При пере- ходе участка земной коры в метастабильное состояние характерный период колеба- ний блока земной коры может смещаться в низкочастотную часть спектра, дости- гая значений периодов в сотни секунд. Для обнаружения в результатах регулярных наблюдений таких длиннопериодных колебаний на фоне микросейсмического шу- ма необходимо использовать специальные методы фильтрации. Предложена схема коррекции характеристик сейсмографов на примере геофона GS-20DX, которая поз- воляет расширить его частотный диапазон до нижней граничной частоты 0,5 Гц с исходной 10 Гц.

Бесплатно

Математическая модель оценки проницающей способности оптоэлектронных систем по обнаружению космического мусора, находящегося на околоземных орбитах

Класс Е.В., Поташов С.Ю., Шаховс Кий В.в

Статья научная

В последнее время вопрос наблюдения малых космических объектов на околоземных ор- битах стал особенно актуальным ввиду возрастающего количества объектов космического мусора. К последним относятся, например, обломки космических аппаратов, отработавшие ступени ракет и т.д. В данной работе предложено расширение модели оценки проницаю- щей способности оптоэлектронных систем по обнаружению космических объектов за счёт включения такого немаловажного фактора, как неоднородность квантовой чувствительно- сти ячеек ПЗС матрицы. Оценки показывают, что этот фактор заметно ухудшает прони- цающую способность (чувствительность) оптоэлектронной системы. При этом значительно изменяется характер зависимости проницающей способности от времени интегрирования сигнала ПЗС. Возможности метода демонстрируются на примере расчётов проницающей способности современных оптоэлектронных сенсоров американской наземной системы кон- троля космического пространства GEODSS, а также SBV-сенсора, установленного на аме- риканском спутнике MSX в рамках программы Mid-Course Space Experiment.

Бесплатно

Метод, использующий идеи лагранжевого формализма, для численного моделирования задач упругой динамики

Скалько Ю.И., Шевченко А.В., Цыбулин И.В.

Статья

Бесплатно

О течении в окрестности плоскости симметрии холодного треугольного крыла при стремлении показателя адиабаты к единице

Дудин Г.Н., Мьинт К.Т.

Статья научная

Исследовано течение в пограничном слое на плоском треугольном крыле в режиме сильного вязкого взаимодействия с внешним сверхзвуковым потоком. Аналитическое исследование проведено в случае «ньютоновского» предельного перехода, при котором показатель адиа- баты стремится к единице, а значения чисел Маха и Рейнольса - к бесконечности. В обла- сти докритического режима течения в окрестности плоскости симметрии крыла проведено разложение функций течения в степенные ряды по указанному выше малому параметру и по значениям поперечной координаты. Приведены системы обыкновенных дифференци- альных уравнений с соответствующими краевыми условиями для определения коэффици- ентов членов разложения. Определены условия замыкания для них. Проведено сравнение распределения давления в виде разложения в ряд с численным решением системы в част- ных производных.

Бесплатно

Об устойчивости стационарной формы вращающейся кольцеобразной мембраны с регулярно прецессирующей центральной жесткой вставкой

Легостаев В.П., Субботин А.В., Тимаков С.Н., Зыков А.В.

Статья научная

Рассматривается одна из задач управляемого углового движения большого враща- ющегося солнечного паруса с центральной жесткой вставкой. Методом Ляпунова доказывается устойчивость найденной стационарной формы паруса при регулярной прецессии оси вращения мембраны. Решение находится как прямым интегрировани- ем неоднородного уравнения в частных производных, так и методом Фурье, путем разложения решения в ряд по собственным функциям (локальные функции Хейна). Доказывается асимптотическая устойчивость найденной стационарной формы пару- са в случае конструкционного демпфирования согласно гипотезе Фойгта.

Бесплатно

Оптимальное управление орбитальной ориентацией космического аппарата на основе алгоритма с прогнозирующей моделью

Микрин Е.А., Зубов Н.Е., Негодяев С.С., Богачев А.В.

Статья

Бесплатно

Оптимизация законов управления орбитальной стабилизации космического аппарата

Зубов Николай Евгеньевич, Микрин Евгений Анатольевич, Негодяев Сергей Серафимович, Рябченко Владимир Николаевич, Лапин Евгений Анатольевич

Статья научная

Рассматривается задача орбитальной стабилизации космического аппарата. Предложен метод, обеспечивающий решения задачи оптимального размещения полю- сов замкнутой системы. С помощью предложенного метода осуществлен синтез закона управления с обратной связью для орбитальной стабилизации космического аппарата.

Бесплатно

Применение искусственных нейронных сетей для моделирования нестационарных аэродинамических характеристик

Дорофеев Е.А., Игнатьев Д.И., Храбров А.Н.

Статья научная

Использование традиционного подхода к моделированию нестационарных аэродина- мических характеристик с помощью аэродинамических производных не дает необхо- димой точности результатов на больших углах атаки из-за существенных динамиче- ских эффектов, вызванных динамикой отрыва потока и разрушения вихрей. В работе показана возможность применения искусственных нейронных сетей для моделирова- ния аэродинамических характеристик в широком диапазоне углов атаки в случае гармонических колебаний на примере треугольного крыла. Представлено краткое определение искусственных нейронных сетей. Дано описание методов математическо- го моделирования нестационарных аэродинамических характеристик. Представле- ны математические модели, описывающие результаты динамических экспериментов с вынужденными колебаниями, полученными при различных частотах. На примере треугольного крыла смоделированы гистерезисы аэродинамических характеристик.

Бесплатно

Разработка математической модели системы оценивания полисостава газовых сред и алгоритма оценивания ее параметров по данным натурного эксперимента

Рыжаков В.В., Рыжаков М.В.

Статья научная

Разработана математическая модель многоканальной системы одновременного оце- нивания полисостава газовых сред, которая представляет систему взаимосвязанных функций преобразования отдельных каналов по всем компонентам газовой среды, учитывающая при этом линейную и нелинейную составляющие выходных данных. Предложенная модель позволяет учесть всю совокупность экспериментальных дан- ных и повысить точность оценивания состава среды. Разработанный алгоритм опре- деления параметров модели реализует итерационный процесс на основе использо- вания введенных систем условных уравнений, что позволяет достигать требуемую точность вычислений при существенном упрощении соответствующих процедур.

Бесплатно

Распознавание объектов для территорий, охваченных лесными пожарами, по данным авиационной гиперспектрометрии

Дмитриев Е.В., Козодеров В.В., Кондранин Т.В.

Статья научная

Исследуется возможность распознавания образов природных объектов по гиперспектраль- ным авиационным изображениям для сцен, в которых присутствуют активные зоны лесных пожаров. На основе байесовского подхода проводится классификация дымовых шлейфов и соответствующих фоновых территорий. Приводятся результаты, которые показывают по- тенциальные возможности применения квадратичного дискриминантного анализа для об- работки данных гиперспектральной съемки с использованием радиометров отечественных разработчиков. Обсуждаются основные сложности, которые возникают при решении дан- ной проблемы.

Бесплатно

Решение задачи относительной навигации по измерениям глобальной спутниковой навигационной системы при сближении космических аппаратов

Михайлов М.В., Ларьков И.И.

Статья научная

Представлено описание работы аппаратуры спутниковой навигации АСН-М МКС, обеспечивающей решение задачи автономной навигации МКС. Отработано функци- ональное программно-математическое обеспечение навигационных модулей АСН-М с использованием автономного математического моделирующего стенда. Проведено исследование влияния возмущающих факторов на точность решения задачи относи- тельной навигации. Приведены алгоритмы фильтрации измерений АСН, обеспечи- вающие непрерывность формирования текущего вектора состояния активного и пас- сивного КА и повышение его точности. Показано, что при реализации динамической фильтрации измерений АСН точность вектора относительного положения увеличи- вается до 0,5--1 м.

Бесплатно

Связанные модели трения скольжения и верчения: от теории к эксперименту

Киреенков А.А., Семендяев С.В.

Статья научная

Представляется принципиально новый подход к моделированию сухого трения в условиях комбинированной кинематики, отличительная черта которого состоит в построении моделей трения, удобных для использования в дифференциальных уравнениях движения. Процеду- ра построения моделей состоит в замене точных интегральных представлений для силы и момента трения соответствующими разложениями Паде. Приближенные модели сохра- няют все свойства точных интегральных моделей и корректно описывают поведение силы и момента трения, а также их первых производных в нуле и на бесконечности. Более того, коэффициенты моделей могут быть определены из экспериментов. Следовательно, модели, основанные на разложениях Паде, могут интерпретироваться как феноменологические мо- дели комбинированного сухого трения. Описывается экспериментальная установка, разрабо- танная для проверки теоретических моделей, и эксперименты по определению силы трения действующей на тяжелый диск, скользящий с вращением по шероховатой плоскости. По- лученные результаты подтверждают корректность развиваемой теории поликомпонетного сухого трения.

Бесплатно

Синтез управления сближением космического аппарата с полярной схемой двигательной установки по методу свободных траекторий на основе алгоритма оптимального управления с прогнозирующей моделью

Зубов Н.Е., Микрин Е.А., Негодяев С.С., Лаврентьев И.Н.

Статья научная

Рассмотрена задача сближения космических аппаратов, находящихся на круговых орбитах, с использованием алгоритма оптимального управления с прогнозирующей моделью при по- лярной схеме построения двигательной установки. Получены простые аналитические фор- мулы для вычисления управлений.

Бесплатно

Эффекты увлечения и завихренности при ветровом прибрежном апвеллинге и даунвеллинге на примере юго-восточной части Балтийского моря

Голенко М.Н., Голенко Н.Н.

Статья научная

При рассмотрении динамики течений при ветровом прибрежном апвеллинге и даун- веллинге основное внимание уделяется вдольбереговому геострофическому течению и экмановскому переносу. В то же время неотъемлемой составляющей апвеллинга и даунвеллинга является направленное в сторону берега увлечение (компенсацион- ный перенос) заглубленных и относительно холодных вод на поверхность при ап- веллинге и, наоборот, приповерхностных прибрежных вод в глубинные слоя моря при даунвеллинге. В настоящей работе исследуется структура увлечения и природа вызывающих его сил. Исследования проводятся на основе численного моделирования на примере юго-восточной части Балтийского моря. Авторы показали, что природа увлечения связана с нелинейной адвекцией, выраженной в уравнении Навье-Стокса членом U ∂U ∂x . В работе также исследуется влияние нелинейных центробежных сил на динамику квазигеострофических струй. С этой целью для поверхностного слоя исследуемой области анализируется отношение локальной завихренности к планетар- ной Ro = V ( ∂V ∂x −∂U ∂y ) fV , называемое числом Россби.

Бесплатно