2014. Т. 21. № 3

Показана роль В.Н. Челомея в развитии ракетной и ракетно-космической техники. Представлен обзор наиболее важных работ, осуществленных под его руководством для обеспечения обороноспособности страны, создания уникальных систем вооружения (с крылатыми и баллистическими ракетами, космическими аппаратами) и ракет-носителей. Рассмотрены периоды становления его как ученого, конструктора и государственного деятеля. Сформулирован основной принцип формирования школы В.Н. Челомея: применять на практике накопленные знания и смело двигаться к намеченной цели.

Ключевые слова: ученый, конструктор, крылатые ракеты, космические аппараты, баллистические ракеты, ракеты-носители, системы вооружения, пилотируемые космические станции

Проанализированы условия, вызвавшие необходимость создания крылатых ракет Военно-морского флота (ВМФ) со специальными боевыми частями для поражения наземных целей. Рассмотрены технические решения, определившие преимущества крылатых ракет разработки В.Н. Челомея по сравнению с предложениями других отечественных разработчиков и аналогичными ракетами, разработанными в США. Показана важность создания крылатой ракеты П-5 для обеспечения обороноспособности страны в середине 50-х годов ХХ века.

Ключевые слова: крылатая ракета, противокорабельная крылатая ракета, баллистическая ракета, система морской космической разведки и целеуказания, подводная лодка, цилиндрический контейнер, раскрывающееся в полете крыло

Излагается один из прогрессивных прикладных методов решения задачи нелинейного программирования для выбора облика сложной системы. Для учета неопределенности приоритета показателей экстремальности привлекается методический прием лексикографической многокритериальной оптимизации. Преимущество метода заключается в том, что он позволяет оптимизировать функцию с большим числом переменных и многими экстремумами при линейных и нелинейных ограничениях на область поиска. Такая возможность особенно актуальна при решении прикладных задач по выбору облика и параметров проектируемой сложной технической или иной (информационной, экономической, социальной и т.п.) системы, когда не безопасно ориентироваться на единственное решение, которое в дальнейшем может быть нереализуемо по причине возникновения не определенных заранее факторов.

Ключевые слова: выбор облика сложной системы, неопределенность прогнозируемых условий, лексикографическая многокритериальная оптимизация, многоэкстремальные решения, градиентный метод поиска экстремумов, область поиска, линейные ограничения, нелинейные ограничения

Рассматриваются вопросы формирования пространственной конфигурации группы космических аппаратов. Описаны методы баллистического построения группы, их особенности. Представлены методы формирования центральной орбиты группы. Приведены возможные структуры управления группой космических аппаратов.

Ключевые слова: космический аппарат группового полета, строй, «рой», конфигурация группы, центральная орбита, иерархическая структура управления

Рассмотрена катапульта со свободным поршнем, обеспечивающая получение закона тягового усилия, близкого к постоянному. Поставлена задача оптимизации привода и найден начальный объем промежуточной пневмокамеры, позволяющий получить наилучшие динамические характеристики наземного пускового устройства. Представлены параметры ввода в полет беспилотного летательного аппарата и состояние физических полей в расширительной машине.

Ключевые слова: катапульта, беспилотный летательный аппарат, пневматический привод, закон тяги, волновой процесс, свободный поршень

Рассматриваются возникающие при создании новых образцов сверхзвуковой и гиперзвуковой авиационной техники проблемы, которые могут быть решены модельными высокоскоростными наземными трековыми испытаниями. Выполнено математическое моделирование аэродинамических характеристик летательного аппарата (объекта испытания), размещенного на рельсовой каретке и разгоняемого твердотопливными ракетными двигателями. Численным методом решена задача движения тела переменной массы по рельсовому треку. Проанализировано влияние суммарной массы каретки с грузом и тяги двигателей на возможность разгона объекта испытания до скорости 34 М.

Ключевые слова: летательные аппараты, гиперзвук, ударные волны, ракетный рельсовый трек, прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД)

Представлены основные направления развития гиперзвуковых технологий на примере проводимых в мире исследований. Рассмотрены и обобщены проблемные вопросы разработки гиперзвуковых технологий в области создания высокоскоростных летательных аппаратов (ЛА). На основе проведенных исследований сформированы проектные решения по облику гиперзвукового ЛА и сделан прогноз в их реализации.

Ключевые слова: гиперзвуковые технологии, интегральные аэродинамические компоновки, прямоточный двигатель, теплонагруженность, конструкционные материалы

Представлены результаты исследования в программе MSC Dytran проектных параметров опоры посадочного устройства космического аппарата, имеющей в своем составе краш-боксы вместо сотовых энергопоглотителей. Рассмотрены три конструктивные схемы посадочных опор с различными конфигурациями ветвей энергопоглотителей. Целью работы являлась оценка массы опоры и ее кинематических и динамических характеристик. Результаты расчета модельных задач показывают, что с использованием пластически деформируемых краш-боксов можно достичь экономии массы в 40% по сравнению с массой опоры традиционной конструкции с сотовыми энергопоглотителями. Показано, что новая конструктивная схема опоры с непараллельными ветвями энергопоглотителей позволяет получить наилучшие из трех рассмотренных схем результаты.

Ключевые слова: космический аппарат, посадочное устройство, краш-бокс, численное моделирование

Проведён баллистический анализ особенностей четырёхвитковой схемы сближения девяти транспортных кораблей (ТК) «Прогресс» и «Союз» с международной космической станцией (МКС). Успешная «быстрая» стыковка пяти «Прогрессов» и четырёх «Союзов» с МКС позволяет сделать заключение об использовании 4-витковой схемы сближения ТК с МКС на постоянной основе. В случае нештатной ситуации предусмотрен переход на стандартную двухсуточную схему сближения.

Ключевые слова: командно-измерительная система (КИС), орбита фазирования, параметры орбиты, радиокон- троль орбиты (РКО), транспортный грузовой корабль (ТГК), транспортный пилотируемый корабль (ТПК)

Рассматривается алгоритм моделирования методом Монте-Карло воздействия потоков метеороидов и техногенных частиц (МТЧ) на элементы космических аппаратов (КА). Особенностью данного алгоритма является применение группового метода. Все частицы разделены на множество классов. Для каждого класса частиц рассчитываются параметры взаимодействия частиц с мишенью и параметры проникающих потоков частиц, способных пробить мишень. В результате получают матрицы параметров взаимодействия и матрицы проникания («трансформационные таблицы»), которые затем используются при интегрировании. Это позволяет увеличить на несколько порядков скорость вычислений и значительно увеличить точность расчетов при приемлемом времени счета. Приведены результаты иллюстративных расчетов воздействия МТЧ на панели солнечных батарей КА и топливный бак, расположенный внутри корпуса КА. Предложенный алгоритм может быть использован при проектировании современных КА, функционирующих на околоземных орбитах.

Ключевые слова: метеороиды, техногенные частицы, «высокоскоростной удар», космический аппарат, алгоритм, метод Монте-Карло, распараллеливание

Рассматривается задача оптимизации параметров и процесса разработки летательного аппарата (ЛА), т.е. задача определения рациональных требований к надежности подсистем, а также распределения затрат средств и времени на этапах реализации проекта. Приводятся схема двухуровневой оптимизации процесса отработки ЛА, модели и методы решения главных задач. Представлены результаты исследования формирования и обеспечения надежности летательного аппарата при ограничениях на сроки реализации проекта.

Ключевые слова: процесс разработки, надежность летательного аппарата, двухуровневая модель управления разработкой, затраты средств на проект, ограничение на срок реализации проекта

Целью данной работы являются анализ существующих магнитных системы (МС) для магнитотепловых установок широкого спектра применения и описание оптимальной магнитной системы для магнитотеплового двигателя (МТД). Представлен обзор магнитных систем для теплоэнергетических установок на постоянных магнитах (машины магнитного охлаждения, термомагнитные генераторы и магнитотепловые двигатели). Рассмотрены последние публикации за 5 лет. Предложено разделение магнитных систем холодильных машин (МСХМ) на три группы: системы из одного или двух прямоугольных постоянных магнитов; сложно укомплектованные системы из прямоугольных магнитов; магнитные системы на основе структуры К. Халбаха.

Ключевые слова: постоянные магниты, магнитная система, магнитотепловой двигатель, магнитное охлаждение

Существующие авиационные теплообменные аппараты, сделанные, как правило, из алюминия или нержавеющей стали, не позволяют реализовать повышенную энерговооруженность самолета без потери массового совершенства. Поэтому ведущие производители авиационной техники проводят интенсивные исследования, направленные на создание высокотемпературных теплообменников (ВТ) из неметаллических материалов.
Наиболее пригодными для изготовления конструктивных элементов теплообменников можно считать композиционные материалы (КМ). При этом КМ с армирующим каркасом из тонких нетканых углеродных или карби-докремниевых материалов, полученных с помощью специальной гидроструйной обработки (Spunlace-методом), являются более перспективными, чем КМ на основе тканей и лент.
Рассмотрены особенности структуры и технологии получения КМ с карбидокремниевой матрицей на основе нетканых углеродных материалов для гофров, разделительных пластин и фиксаторов ВТ. Приведены результаты отработки соединения элементов ВТ в цельный картридж при помощи высокотемпературного клея и последующего уплотнения сборки карбидом кремния из газовой фазы экологически чистого металлоорганического реагента (метилсилана CH₃SiH₃).

Ключевые слова: композиционные материалы, теплообменник, карбид кремния, углеродные материалы, газофазное насыщение

Приведены математические модели воздействия электростатического разряда на внешний экран, на экранированную и неэкранированную витые пары проводников бортового кабеля космического аппарата. Описан алгоритм расчёта кондуктивных помех, создаваемых электростатическими разрядами в бортовой кабельной сети космического аппарата.

Ключевые слова: бортовой кабель, витая пара проводников, проводимость связи, сопротивление связи, электростатический разряд

Сформулирован алгоритм автоматического определения посадочных курсов при изменении ветра. Решена задача вычисления динамических приоритетов на вход пассажирского самолета в заданный воздушный эшелон или строй. При этом учтена возможность повышения этого приоритета при ограниченном запасе топлива. Предлагается автоматизированное решение задачи построения очередности прилета случайно расположенных в пространстве воздушных судов выходом на стандартный маршрут прибытия.

Ключевые слова: : контроль безопасности, оптимальное управление летательными аппаратами, методы динами- ческого программирования, функция риска, стандартный маршрут прибытия, определение очереди прилета воз- душных судов

Впервые выведены дифференциальные уравнения общей теории, а также приближенных теорий физически ортотропных цилиндрических оболочек при кручении окружными произвольно распределенными силами, обобщающие уравнения В.З. Власова и положенные в основу при исследовании влияния показателя ортотропии материала на напряженное состояние оболочек под действием нагрузок с различной изменяемостью.

Ключевые слова: ортотропная оболочка, дифференциальные уравнения, асимптотический синтез, локальная нагрузка, ряды Фурье

Рассматривается плоская контактная задача о вдавливании выпуклого жесткого штампа в упругое тело с функционально-градиентным покрытием. Предполагаются заданными главный вектор и главный момент внешних сил, приложенных к жесткому штампу. Получены вариационные формулировки задачи в виде вариационного неравенства и эквивалентной ему экстремальной задачи. Дискретизация задачи произведена методом конечных элементов (МКЭ) с использованием неструктурированной сетки треугольных конечных элементов со сгущением вблизи зоны контакта. Для решения полученной задачи квадратичного программирования разработан численный алгоритм на основе метода сопряженных градиентов с использованием линейного преобразования переменных. Проведенные расчеты показали, что наличие функционально-градиентного покрытия, модуль Юнга которого превышает модуль Юнга основного материала, приводит к повышению максимальных значений контактного давления и уменьшению осадки штампа.

Ключевые слова: функционально-градиентное покрытие, контактная задача, вариационное неравенство, метод конечных элементов

Рассматривается задача анализа кадрового обеспечения проектов модернизации предприятия. Предложен метод оценки компетентностного резерва инженерно-технических работников. Разработана математическая модель формирования резерва в виде задачи о наименьшем покрытии множества. Показано, что данная задача является полиномиально разрешимой. Предложен метод решения задачи формирования резерва сотрудников с учетом специфики предметной области. Метод позволяет сформировать множество возможных решений и определить наилучшее решение по критерию минимизации стоимости.

Ключевые слова: кадровое обеспечение проекта, компетентностый резерв, задача о покрытии множества

Предлагаемый и реализованный на практике научно-методический подход к формированию Комплексного плана НИР в части государственной авиации в рамках разрабатываемого «Национального плана развития науки и технологий в авиастроении на период до 2025 года и последующую перспективу» (далее Национальный план) позволил совместным взвешенным решением представителей предприятий и организаций авиационной промышленности, НИО Минобороны России:

• провести уточнение и корректировку заявок на выполнение НИР;
• увязать заявляемые НИР с разработкой финальных изделий из государственных программ, первично оценить их основные показатели, сделать вывод о состоятельности данных исследований и принять решение о целесообразности их дальнейшего рассмотрения;
• ускорить и облегчить принятие экспертами решения о приоритетности тех или иных исследований и включении их в Комплексный план НИР, учитывая установленные лимиты финансирования Национального плана.

Ключевые слова: Национальный план, государственная программа, авиастроение, комплексный план НИР

Предметом данной статьи является постановка проблемы создания новой организационно-экономической концепции договорной системы управления разработками продукции военного назначения (ПВН), учитывающей специфику разработок, обеспечивающей восстановление научно-производственного потенциала предприятий разработчиков ПВН и соответствующей идее государственно-частного партнерства. Показано, что новая организационно-экономическая концепция договорной системы управления разработками ПВН должна быть построена на новых организационно-экономических подходах государственного заказчика к установлению условий ценообразования, условий финансирования и производственно-имущественных условий проведения разработок ПВН вне правового пространства отношений подряда.

Ключевые слова: специфика разработок, новая организационно-экономическая концепция договорной системы управления разработками

Аэрокосмическая отрасль имеет все признаки инновационной финансовоемкой сферы деятельности, главным участником которой являются научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР). Авторами рассматриваются особенности методологии секьюритизации и возможность ее использования при определении стоимости и выполнении НИОКР в аэрокосмической отрасли с целью расширения возможностей привлечения дополнительных источников финансирования НИОКР, хеджирования рисков степени достижения заданных техническим заданием результатов НИОКР.

Ключевые слова: НИОКР в аэрокосмической отрасли, стоимость НИОКР, секьюритизация результатов исследований, хеджирование рисков