Аннотации и ключевые слова

Целью исследования является получение макромеханических величин с помощью квантово-механических дифференциальных уравнений. Величины механического движения различных порядков порождаются формальными аналогами уравнения Шредингера. К таким величинам относятся как известные (масса, импульс, кинетическая энергия), так и неизвестные (интегральный вектор Умова для кинетической энергии, обратный импульс и др.). Собственно уравнение Шредингера формально порождает величину механического движения нулевого порядка mv⁰ (в том смысле, что она в уравнении Шредингера содержится). Величина механического движения первого порядка mv¹ порождается формальным аналогом уравнения Шредингера, являющимся комбинацией собственно волновой функции и ее градиента. Для величин движения с положительной степенью скорости порядок временных производных выше, чем пространственных. Для величин с отрицательной степенью — выше порядок пространственных производных

Ключевые слова: интегральный вектор Умова, обратный импульс, движение, величина, порядок

Получены аналитические соотношения для определения параметров траекторий свободного (по инерции) сферического движения космического аппарата как твёрдого тела, обеспечивающих переориентацию его оси динамической симметрии в заданное положение. Введена каноническая система координат, в которой углы ориентации связанной системы координат со временем изменяются линейно. Указана особенность, объясняющая неоднозначность определения начального значения угла собственного вращения, и предложен вариант устранения указанной неоднозначности. Показано, что формирование траектории сферического движения твёрдого тела, обеспечивающей перенацеливание оси динамической симметрии в требуемое положение за заданное время, является базовой задачей при выборе управления переориентацией в импульсной постановке. Получаемые решения позволяют достаточно точно оценивать длительность процесса перенацеливания оси динамической симметрии космического аппарата и потребных энергозатрат.

Ключевые слова: свободное по инерции сферическое движение твёрдого тела, каноническая система координат, траектория углового движения, импульсное управление угловым движением, концепция обратных задач динамики

В работе используется алгоритм решения нелинейных краевых задач, основанный на применении метода дифференцирования по параметру, позволяющий проводить расчеты составных мягких оболочек канонических форм меридиана в диапазоне больших перемещений и деформаций при произвольных свойствах материала оболочки и условиях нагружения и закрепления. Для минимизации произвольных действий вычислителя при подборе параметров алгоритма предлагается использование метода автоматической сегментации интервала интегрирования краевой задачи. Исследование результатов применения указанного метода выполнено на примерах, имеющих аналитическое решение задач о раздувании цилиндрической оболочки из материала Муни-Ривлина, закрепленной на торцах подвижным шарниром, и полусферической оболочки из неогуковского материала, закрепленной на экваторе подвижным шарниром. Показано, что использование метода автоматической сегментации позволяет добиться оптимального сочетания точности решения и скорости сходимости итерационных процессов решения задачи. При этом в случае, когда на интервале интегрирования возможно появление сингулярных коэффициентов в разрешающей системе уравнений, для использования алгоритма метода автоматической сегментации требуется разработка вспомогательных приемов. Для иллюстрации указанного положения приведен пример исследования не имеющей аналитического решения задачи о раздувании полусферической оболочки из неогуковского материала, закрепленной на экваторе неподвижным шарниром.

Ключевые слова: нелинейное деформирование, нелинейная краевая задача, мягкая оболочка, высокоэластичный материал, метод сегментации, метод дифференцирования по параметру

В работе представлены результаты моделирования деформированного состояния и уровня концентрации напряжений вблизи микро-размерных отверстий. Построены аналитические решения о деформациях бесконечной пластины, содержащей круговое отверстие, в рамках нескольких упрощенных однопараметрических моделей градиентной теории упругости (ГТУ). Для построения решения использован новый вариант представления общего решения ГТУ в перемещениях в форме Папковича-Нейбера, который сводится к использованию стандартного разложения Гельмгольца для градиентной составляющей поля перемещений. На основе построенных решений исследован прогнозируемый характер изменения концентрации напряжений и деформаций вблизи отверстий при уменьшении их диаметра. Показано, что выбор подходящего варианта упрощенной модели ГТУ и идентификация масштабных параметров для конкретных типов материалов может проводиться на основе определения разрушающих нагрузок для образцов, содержащих отверстия различного диаметра (с минимальным размером до ~100 мкм). Также показано, что проведение идентификации возможно на основе прямых методов измерения полей деформаций вблизи малоразмерных отверстий, например, с использованием методов корреляции цифровых изображений.

Ключевые слова: концентрация напряжений, задача Кирша, градиентная теория упругости, идентификация масштабных параметров

Представлен новый подход для составления уравнений колебаний упругих конструкций, имеющих циклически симметричную структуру. Упругие элементы конструкции, работающие на растяжение, кручение и изгиб, соединенные между собой, рассматриваются как конечные элементы. Перемещения и углы поворотов в узлах, которые расположены симметрично относительно центральной оси конструкции, выражаются через шесть обобщенных координат узла. Для такого представления используются тригонометрические функции ортогональные на дискретном множестве равноотстоящих точек. Таким образом, уравнения колебания распадаются на отдельные группы уравнений, имеющих размерность шестого порядка.

Ключевые слова: циклически симметричные системы, стержневые системы, антенна, уравнения колебаний, несвязанные уравнения

В статье рассматривается постановка задачи гидроупругости геометрически нелинейных пластин с вязкой несжимаемой жидкостью и возможность реализации данной задачи с использованием компьютерных программных средств, как инструментов поддержки принятий решений. Рассматривается модель механической системы, состоящей из двух пластин взаимодействующих через слой вязкой несжимаемой жидкости, одна из которых является упругой геометрически нерегулярной нелинейной и удерживается свободным опиранием на краях, а вторая совершает гармонические колебания в вертикальной оси относительно первой и является абсолютно жесткой.

Ключевые слова: вязкая несжимаемая жидкость, упругая геометрически нерегулярная пластина, абсолютно жесткое тело

Поставлена задача анализа динамических характеристик трехслойной цилиндрической оболочки с дискретным заполнителем, представляющим собой регулярную систему конусообразных ячеек, используя метод конечных элементов. В работе представлены результаты исследования влияния геометрических параметров трехслойной панели с конусообразным дискретным заполнителем на частотные характеристики. Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод о том, что при увеличении толщины, а соответственно — и жесткости заполнителя, собственная частота снижается, однако при увеличении толщины несущих слоев наблюдается увеличение значений собственных частот.

Ключевые слова: трехслойная панель, конусообразный заполнитель, ячейка, собственные частоты, АЧХ, метод конечных элементов

В данной работе предлагаются две методики расчета ребристых пластин, подкрепленных перекрестной системой ребер жесткости: методика расчета на прочность при определении напряженно-деформированного состояния (НДС) и методика расчета на устойчивость при определении критической нагрузки. Для реализации алгоритмов расчета применялись математические пакеты Mathcad и Maple. Проведен сравнительный анализ результатов, полученных по предлагаемым методикам, с результатами, полученными методом конечных элементов в программном комплексе MSC Patran/Nastran. Анализ показал хорошее соответствие результатов расчета, как по НДС, так и по критической нагрузке.

Ключевые слова: прямоугольная ребристая пластина, аналитические методы, напряженно-деформированное состояние, прочность, устойчивость

Изложен бессеточный алгоритм численного решения системы уравнений Навье-Стокса для вязкого газа. Рассмотрено решение модельной задачи сверхзвукового обтекания сферы. Полученные результаты показали хорошее согласование с эталонными значениями параметров газа на обтекаемой поверхности и приближённо-аналитическими выражениями для конвективного теплового потока от газа к поверхности и положения головной ударной волны.

Ключевые слова: численное моделирование, бессеточный метод, уравнения Навье-Стокса, сверхзвуковое обтекание тел, тепловой поток

Статья посвящена исследованию динамики посадки автоматических космических аппаратов (АКА), совершающих посадку на планеты и их спутники. Амортизация АКА при посадке осуществляется с помощью энергопоглотителей одноразового применения, размещенных в посадочном устройстве (ПУ). Разработана динамическая модель процесса посадки с учетом упругости конструкции ПУ. Для определения сил и моментов, действующих на АКА от элементов конструкции ПУ разработан и представлен алгоритм определения деформации элементов конструкции для опор ПУ, контактирующих с грунтом. Приведены результаты расчетов динамики посадки аппарата для случаев посадки в которых реализуются максимальные перегрузки и устойчивость аппарата к опрокидыванию при посадке на склон. Даны рекомендации для обеспечения устойчивости аппаратов, совершающих посадку на кометы и спутники с малой гравитацией.

Ключевые слова: автоматический космический аппарат, динамика посадки, посадочное устройство, энергопоглотитель, амортизатор, устойчивость аппарата, угловая скорость

В работе обоснована возможность применения теплонасосной установки для термостатирования объектов ракетно-космических комплексов. Проведен анализ существующих и перспективных систем термостатирования и подходов к определению термодинамической эффективности тепловых машин. Показана целесообразность использования эксергетического КПД, который характеризует полноту преобразования равноценной энергии. Разработана методика и представлены результаты сравнительного анализа теплового насоса и химического источника тепла. Сформулировано условие для рационального выбора источника тепла в системах термостатирования ракетно-космических комплексов. Предложена схема системы термостатирования на базе теплонасосной установки и паракомпрессионной холодильной машины.

Ключевые слова: космические системы, теплонасосная установка, система термостатирования, эксергетический КПД, источник тепла, тепловая мощность, термодинамическая эффективность, эксергия, анергия, нагрев, охлаждение, энергетическая эффективность, цикл

В статье рассмотрены особенности функционирования системы мониторинга угроз информационной безопасности транспортной сети передачи данных 6G. В частности, проведен анализ логической структуры типовой системы мониторинга. Предложены основные принципы организации функционирования системы классификации и фильтрации трафика транспортной сети передачи данных 6G при применении технологии SDN. Кроме того, авторами представлены пути решения задачи фильтрации и мониторинга на основе сформулированных принципов. Описаны пути устранения опасной уязвимости CVD-2021-0047.

Ключевые слова: нарезка сети, фильтрация трафика, программно-определяемая сеть (SDN), сети передачи данных 6G

В системах когнитивного радио, в том числе в программно-определяемых радиосистемах важной задачей является распознавание типа модуляции принимаемых сигналов при различных соотношениях сигнал/шум в канале связи. Среди задач радиомониторинга стоит схожий вопрос не только обнаружения фактора выхода в эфир, но и определения конкретного типа сигнально-кодовой конструкции, что требует обязательной достоверной оценки типа и позиционности модуляции.

В статье предложена система для распознавания типа модуляции сигналов на основе нейронной сети с использованием ПЛИС.

Аппаратно-программный комплекс состоит из отладочной платы Digilent Zedboard, трансивера на базе AD9361 и сопроцессора DPU. Классификация типов модуляции происходит при помощи нейронной сети, вычисления которой производятся на конфигурируемом сопроцессоре, реализованном на ПЛИС, что позволяет уменьшить задержку между приемом сигнала и принятием решения о типе модуляции.

Система распознает тип модуляции с достоверностью не менее 0,7 при отношении сигнал/шум около 2 дБ без предварительного установления синхронизации. Показано, что по сравнению с традиционными методами определения типа модуляции и методами на основе статистических характеристик сигнала применение предложенной системы позволит снизить требования соотношения сигнал/шум для систем когнитивного радио и радиомониторинга при большом количестве применяемых типов модуляции сигналов.

Ключевые слова: прием радиосигналов, цифровая модуляция, когнитивное радио, нейронные сети, автоматическая классификация сигналов, ПЛИС, Digilent Zedboard, AD9361

На макете исследованы ошибки определения частотно-временных параметров импульса в цифровом приемнике с субдискретизацией. Основным преимуществом такого приемника является возможность программной адаптации к решаемым задачам и сигнальной обстановке. Исследована зависимость величины ошибок от несущей частоты и длительности импульса. Наибольшие ошибки соответствуют коротким импульсам. Полученные ошибки являются приемлемыми для большинства практических задач.

Ключевые слова: субдискретизация, цифровой приемник с субдискретизацией, SDR, широкополосный анализ, частотно-временные параметры

Поскольку переход на субмиллисекундный уровень точности оптических угломерных измерений в космосе в ближайшее время является неизбежным, а совместное использования космического оптического дугомера-интерферометра и оптических лазерных маяков позволит существенно повысить точность измерения снабженных маяками космических аппаратов (КА). Малые массо-габаритные характеристики маяков и их невысокое энергопотребление позволяют дооснащать уже готовые к запуску аппараты оптическими маяками, не выходя за пределы экономии массы конструкции КА [1-5].

Проектируемый космический оптический дугомер-интерферометр «ЛИДА» способен достигать точности определения координат КА, снабженных оптическими маяками, почти на четыре порядка выше, чем достигается в настоящее время при контроле околоземного космического пространства (ОКП). Наблюдение космическим оптическим дугомером-интерферометром КА системы ГЛОНАСС, при условии оснащения их оптическими лазерными маяками, позволит повысит точность определения координат КА этой группировки до сантиметрового уровня (или даже лучше). Измерения угловых положений КА, имеющих бортовой оптический маяк, с помощью космического оптического дугомера-интерферометра приведут к ошибкам по положению в тангенциальном направлении даже на дальностях 1 млн. км, не превышающим размеров КА, что может представлять интерес для фундаментальной науки, — например, для уточнения величины гравитационной постоянной и масштабов Солнечной системы.

Ключевые слова: космический аппарат, космический интерферометр, оптические маяки, высокоточные измерения

В статье рассматривается возможность использования структурных отличий смеси полезного сигнала и шума и просто шума для приема слабых сигналов в системах передачи цифровой информации. В работе показано, что для использования структурных отличий для задачи обнаружения радиоимпульса на фоне шумов и помех необходимо использовать нелинейное преобразование. Одним из технических решений является использование фазового детектора. Показана возможность использования результатов исследования для создания двухканальных приемных устройств с повышенной помехозащищенностью для передачи цифровых сигналов. Показана возможность существенного повышения помехоустойчивости приемного устройства за счет применения дополнительного канала приема с использованием фазового детектора. Данный способ приема сигнала может успешно использоваться в районах, удаленных от городов, где нет развитой структуры интернет связи, однако задача передачи цифровой стоит достаточно остро. В качестве, примера области использования маломощных систем передачи цифровой информации, можно привести области народного хозяйства, входящие в государственные программы, такие как «дальневосточный гектар» и аналогичные целевые программы, финансируемые из местных бюджетов областей и регионов Российской Федерации.

Ключевые слова: фазовый детектор, помехоустойчивость, радиоимпульс, узкополосный шум

В работе исследуется возможность применения численных методов оптимизации второго порядка для решения задач стохастического программирования с функцией вероятности в качестве критерия и/или ограничения. Приводятся формулы вычисления вторых производных гладкой аппроксимации функции вероятности по элементам вектора управления. На ряде примеров проводится сравнение гладких аппроксимаций производных первого и второго порядка с соответствующими конечными разностями точной функции вероятности, подтверждающее хорошую точность аппроксимации. Также в работе решается задача формирования инвестиционного портфеля с логарифмической функцией потерь и вероятностным критерием.

Ключевые слова: стохастическое программирование, функция вероятности, гладкая аппроксимация, сигмоидальная функция, производные второго порядка

В статье рассматривается задача организации обработки быстроменяющихся телеметрируемых параметров и контроля по ним технического состояния бортовых систем космических средств, которая является особенно актуальной в условиях ограничений, накладываемых ее выполнением в режиме реального времени, т.е. при ведении «репортажа» о полете ракеты-носителя. Новизна методики заключается в обосновании порядка выбора оцениваемых характеристики бортовых систем с учетом удовлетворения требований по полноте принимаемого решения в условиях временных ограничений. Приведен пример практического расчёта применения методики и сделаны выводы о целесообразности её применения при анализе технического состояния бортовых систем космических средств.

Ключевые слова: контроль технического состояния, бортовые системы ракет-носителей, показатель полноты контроля, методы оптимизации, быстроменяющиеся параметры, реальный масштаб времени

В классической задаче оптимального управления непрерывными системами допустимое управление, как правило, кусочно-непрерывное (либо ограниченное измеримое). Эта задача рассматривается в классе кусочно-постоянных управлений с учетом затрат на переключения управления. Такая постановка задачи является частным случаем задачи оптимального управления гибридными системами. На основе необходимых условий оптимальности кусочно-постоянного управления, разработан численно-аналитический алгоритм решения поставленной задачи. Решен академический пример оптимального гашения малых колебаний маятника с минимальными энергетическими затратами в классе кусочно-постоянных управлений. Получено оптимальное кусочно-постоянное управление с минимальным количеством переключений, обеспечивающее заданную точность (по функционалу) в сравнении с оптимальным кусочно-непрерывным управлением.

Ключевые слова: теория управления, переключаемые системы, минимизация переключений, оптимизация, алгоритм, гибридные системы

С развитием беспроводных протоколов реконфигурируемые вычислительные системы, состоящие из множества процессорных модулей, продолжают своё развитие. Системы, построенные на беспроводных протоколах, рассматриваются как перспективные для построения реконфигурируемых систем. Целью данной работы является уменьшение временных затрат, способствующих повышению быстродействия реконфигурируемой системы реального времени. Методы исследования, применяемые в данной работе основаны на определениях теории множеств, графов, теории вероятности и математической статистики. В частности, за основу методики взят графо теоретический подход к распределению, дополненный введением системы критериев реконфигурируемой вычислительной системы реального времени, построенной на беспроводном протоколе. Задачей исследования является разработка методики построения вычислительной сети на основе беспроводного протокола, обеспечивающей обмен данными между пространственно разнесенными процессорными модулями, а также разработка алгоритма построения вычислительной сети, реализующего разработанную методику. В данной работе представлены разработанная методика и алгоритм построения вычислительной сети на основе беспроводного протокола. Новизной разработанной методики является введение коэффициента расстояния для более точного выбора предпочтительного процессорного модуля беспроводной сети. Разработанная методика и алгоритм вычислительной системы реального времени, построенной на беспроводном протоколе позволяет обеспечить организацию оптимального распределения задач в реконфигурируемой вычислительной системе. На основании представленного алгоритма представляется возможным разработка программного обеспечения для распределения вычислительных задач на процессорные модули с целью уменьшения временных затрат на передачу данных внутри системы.

Ключевые слова: передача информации, вычислительная сеть, распределение задач, беспроводная сеть, процессорный модуль

Рассматривается применение нейро-нечеткого векторно-матричного адаптивного подхода при расчете коэффициента камеры сгорания газотурбинного двигателя с целью повышения точности расчетов, сокращении времени обучения, расширении область применения исследуемых алгоритмов при автоматизации недетерминированных объектов в системе MISO.В работе получены аналитические выражения предикатов нейро-нечеткого векторно-матричного адаптивного подхода и их графическое представление, а также проведены исследования в области проектирования нейро-нечеткого адаптивного измерителя окислителя газотурбинного двигателя.

Ключевые слова: прямоугольный функции принадлежности, предикаты, продукционные правила, нечеткая прямая и обратная импликация, метод средневзвешенного, полиномы Сугено

При решении задач охраны и обороны критически важных объектов от действий противника возникает проблема повышения эффективности группового управления робототехническими комплексами (РТК) в условиях недетерминированной динамической внешней среды. Существующий в настоящее время методический аппарат оценки эффективности группового управления РТК не в полной мере учитывает особенности недетерминированной среды. В статье рассматривается методический подход, позволяющий на основе вероятностно-временных характеристик оценить качества адаптивного группового взаимодействия комплексами по противодействию противнику с учётом изменяющейся фоноцелевой обстановки.

Ключевые слова: робототехнический комплекс, адаптивное групповое взаимодействие, недетерминированная внешняя среда, противник, вероятность обнаружения, вероятность поражения, целераспределение

В статье рассмотрена технология SQLite, ее основные элементы и операции при работе с базой данных (БД) в Qt. Представлен путь агрегирования данных в общем виде и в укрупненных показателях. Предложена методология создания БД производства СВЧ-компонентов на основе низкотемпературной совместно обжигаемой керамики (LTCC) с применением технологии SQLite фреймворка Qt.

Ключевые слова: технология SQLite, низкотемпературная совместно обжигаемая керамика (LTCC), структурно-параметрическое описание (СПО), база данных (БД), СУБД, фреймфорк Qt

В предлагаемой методике сплайн-вейвлеты, построенные на основе неравномерной схемы подразделения и схемы подъема, применяются к задачам теории упругости. Выбор таких базисных функций обоснован тем, что, вейвлеты по сравнению с другими базисными функциями обладают рядом преимуществ. Во-первых, использование схемы подъема позволяет строить вейвлеты с заданными свойствами: гладкость, компактный носитель, симметрия, нужное число нулевых моментов, обращение в нуль на границе области функций, соответствующих не граничным вершинам сетки. Во-вторых, высокая скорость убывания вейвлет-коэффициентов. Это позволяет, ограничиваясь небольшим количеством слагаемых в разложении, получать достаточно точные приближения функции. В-третьих, наличие быстрых каскадных алгоритмов нахождения коэффициентов разложения функции по вейвлетам.

Ключевые слова: вейвлет-анализ, сплайн-вейвлеты, теория упругости, схема подъема, фильтр, масштабирующая функция

В настоящей статье представлена математическая модель преобразуемого беспилотного летательного аппарата («конвертоплана») и архитектура единой для всех режимов полета системы автоматического управления конвертоплана. Выполнено моделирование типовых режимов полета БЛА, а также проведен анализ возможности обеспечения управляемости в случае отказа органов управления.

Ключевые слова: математическая модель, конвертоплан, беспилотный летательный аппарат, система автоматического управления, отказ