Том 24, № 1 (2025)

Разработана методика оценки весовой эффективности центроплана магистрального самолёта на основе математической модели деформируемого твёрдого тела переменной плотности. Критерием оценки весовой эффективности конструкции является безразмерный коэффициент силового фактора В.А. Комарова. Выявлено, что максимальная строительная высота теоретически оптимальной упругой системы соединения крыла и фюзеляжа составляет в вертикальной плоскости симметрии фюзеляжа значение, равное половине длины передачи изгибающего момента в соединении. Получены геометрические характеристики соединения крыла и фюзеляжа, при которых возможны технические решения со значительным снижением массы относительно центроплана с постоянной строительной высотой. Выполнен анализ чувствительности коэффициента силового фактора при изменении положения верхней границы проектной области.

Представлен анализ факторов, влияющих на целевые характеристики и потребную характеристическую скорость при выполнении манёвра орбиты для улучшения целевых характеристик малых космических аппаратов. Анализ проведён для малого космического аппарата типа АИСТ-2 на орбитах с высотой в диапазоне от 350 до 700 км с учётом угла отклонения оптической оси космического аппарата. Для оценки срока активного существования космического аппарата АИСТ-2Д учитываются изменения плотности воздуха, обусловленные солнечной активностью при движении космического аппарата по орбите. Чтобы обеспечить срок активного существования малого космического аппарата типа АИСТ-2 более 10 лет, и с учётом того, что целевые характеристики являются наиболее стабильными, как только космический аппарат снижается до определённой высоты, включаются двигатели для маневрирования космического аппарата до его начальной высоты. Требуемая характеристическая скорость получается из разницы высот орбиты, которую необходимо повторно поднять для решения задачи мониторинга Мьянмы, и на основе этого значения определяются необходимая масса топлива, масса двигательной установки и наиболее подходящий тип двигателя.

Предложен метод контроля состояния целевой аппаратуры космического аппарата в режиме реального времени. Метод основан на анализе состояния узлов аппаратуры и показаний датчиков, и детектировании маловероятных редких комбинаций регистрируемых параметров, как потенциально опасных для аппаратуры. Отмечено, что метод является универсальным, то есть может быть применим к любым типам контролируемых параметров, независимо от способа их регистрации и физической размерности. Также метод не требует предварительного расчёта предельных значений для контролируемых узлов. Рассмотрены конкретные примеры на основе данных, полученных при эксплуатации космических аппаратов и при выполнении научных космических экспериментов. Полученные результат могут быть использованы для повышения времени активного существования космических аппаратов, в том числе многоспутниковых группировок и аппаратов типа Кубсат.

При производстве деталей авиационных двигателей на операциях контроля широко применяются методы, позволяющие обнаруживать поверхностные несплошности материала. Одним из таких методов является капиллярный метод неразрушающего контроля. Для решения одной из частных задач – выявления загрязнений на обследуемой поверхности, представлено описание метода поиска дефектов на поверхностях лопаток газотурбинного двигателя под видимым светом. В основе решения задачи поиска загрязнений при осмотре поверхностей лопатки лежит сегментация изображения с помощью свёрточной нейронной сети U-NET. Приведены результаты использования обученной модели на лопатках в производственных подразделениях ПАО «ОДК-Сатурн».

Предложен экспериментальный способ исследования собственных форм колебаний рабочих поверхностей крупногабаритных оптически-прозрачных деталей, используемых в изображающих и интерференционных системах, входящих в состав оптико-электронных измерительных комплексов. На основе помехоустойчивого спекл-интерферометра разработана оптическая система, обеспечивающая регистрацию полей нормальной составляющей вектора вибросмещения плоской оптической поверхности, на которую нанесено диффузно-рассеивающее покрытие. Определено оптимальное пропускание покрытия для получения контрастных спекл-интерферограмм. Исследованы формы колебаний плоского диффузно-рассеивающего элемента, входящего в состав цифрового спекл-интерферометра, с целью верификации результатов численного моделирования его колебаний на резонансных частотах. Выявлены рассогласования экспериментальных и расчётных результатов в пределах 5…7% для собственных форм колебаний, зарегистрированных в диапазоне от 0 до 900 Гц.

Проведён анализ особенностей проектирования системы подачи гранулированного топлива в камеру сгорания ракетного двигателя и сформулированы требования к ней. Рассмотрен ближайший аналог – система подачи порошка алюминия реактивного двигателя. Данная система подачи обеспечивает критический режим истечения порошково-газовой среды, при котором процессы, происходящие в камере сгорания, не влияют на подачу гранулированного топлива. Перечислены недостатки данной системы подачи при условии её применения в двигателе на гранулированном топливе. Разработана принципиальная схема двигателя, а также узел регулирования системы подачи топлива в составе двигательной установки, полностью удовлетворяющий сформулированным требованиям. Проведено проектирование экспериментальной установки изучения истечения порошково-газовой среды (гранулы и газ), подробно описана работа установки и приведена схема конструкции, в частности, бак с топливом и узел управления расходом. Некоторые конструктивные решения, применяемые в экспериментальной установке, могут быть в дальнейшем использованы в конструкции реального ракетного двигателя. На основе имеющихся в литературе теоретических и экспериментальных данных сформулированы задачи, решаемые на разработанной установке: получение расходных и скоростных характеристик критического истечения порошково-газовой среды в зависимости давления перед выпускным отверстием.

Рассматривается вопрос определения критических частот вращения роторов и вибрационных характеристик перспективного газотурбинного двигателя, содержащего в составе компрессора низкого давления упруго-демпферную опору новой конструкции, обладающую нелинейными характеристиками жёсткости и коэффициентов демпфирования. Задача решается путём добавления в динамическую расчётную модель, созданную в программной системе Dynamics R4, квазилинейного элемента, параметры которого изменяют своё значение в зависимости от частоты вращения ротора низкого давления. Значения жёсткости и коэффициентов демпфирования получены по результатам анализа запусков двигателя и построения экспериментальных амплитудно-частотных характеристик. Представленная методика позволяет построить квазилинейную модель опоры ротора и приблизить результаты моделирования к экспериментальным, что позволит в дальнейшем использовать полученную модель роторной системы для последующих расчётов и динамической доводки двигателя.

Представлен сравнительный анализ существующих технологий фрезерования. Выявлено влияние основных отрицательных факторов, влияющих на качество обрабатываемых поверхностей. Предложены оптимальные схемы обработка оппозитными фрезами. Проведено моделирование процессов фрезерования оппозитно-расположенными фрезами тонкостенных протяжённых авиационных деталей. Исследуемый процесс описан соответствующими физическими величинами. Рассмотрена система из восьми характеристических уравнений, описывающих режимы и составляющие сил резания, а также динамику процесса фрезерования. Получено характеристическое уравнение в безразмерном виде, связывающее геометрические параметры режущего инструмента, величину подачи и частоту вращения фрезы. После проверки синтезированной математической модели расчётом была проведена экспериментальная проверка предлагаемой модели на адекватность реальному процессу при обработке оппозитно расположенными концевыми фрезами соответствующих стенок заготовок нервюр и балок из алюминиевого сплава, изготовленных штамповкой. Механически обработаны ребра колодцев и карманов авиационных деталей в условиях мелкосерийного производства. Замеры шероховатости проводились на профилографе-профилометре. Были определены оптимальные значения показателей степеней и соответствующих коэффициентов при симплексах математической модели. Проведён сравнительный анализ практических показателей и смоделированных данных процесса фрезерования. Полученная модель позволяет спрогнозировать результаты обработки предлагаемым способом с погрешностью 10-15%.