Автоматизированная трассировка кабелей в летательных аппаратах на основе роевого алгоритма с учетом электромагнитной совместимости

Авторы

Амирханов А. А.^*, Гайнутдинов Р. Р.^**

Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, Казань, Россия

*e-mail: reimeartorias@mail.ru
**e-mail: emc-kai@mail.ru

Аннотация

Данная статья посвящена модификации роевого алгоритма для решения задачи автоматизированной трассировки кабелей в летательных аппаратах с учетом электромагнитной совместимости. Предложена топологическая модель монтажного пространства бортовой кабельной сети летательного аппарата в виде ортогонального графа-решетки, которая позволяет решать задачу автоматизированной трассировки с учетом крепления кабелей к конструкции летательного аппарата, пересечения кабелей с конструкцией летательного аппарата и электромагнитной обстановки во внутрифюзеляжном пространстве летательного аппарата, характеризующейся распределением напряженности электрического или магнитного поля. Предложена модификация роевого алгоритма для решения задачи автоматизированной трассировки кабелей в летательных аппаратах на графовой модели монтажного пространства с учетом критериев минимизации суммарной длины кабелей и минимизации влияния электрических полей на кабельные линии связи. Разработаны программная реализация предложенной топологической модели монтажного пространства бортовой кабельной сети летательного аппарата и модифицированного роевого алгоритма. Получены результаты трассировки кабелей в конструкции тестового летательного аппарата, которые демонстрируют возможность использования роевых алгоритмов для решения задачи трассировки и определяют методы коллективного поведения, как одно из актуальных направлений для дальнейших исследовании в данной области.

Ключевые слова:

электромагнитная совместимость, летательный аппарат, бортовая кабельная сеть, роевой алгоритм, трассировка кабелей

Список источников

1. Гайнутдинов, Р. Р. Прогнозирование электромагнитных помех в межблочных линиях связи летательного аппарата при микросекундных импульсных электромагнитных взаимодействиях / Р. Р. Гайнутдинов, С. Ф. Чермошенцев // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. – 2014. – № 2. – С. 203-208
2. Модель процесса оценки электромагнитной совместимости бортовой аппаратуры летательного аппарата / А. Н. Дементьев, Д. С. Клюев, А. Н. Новиков [и др.] // Труды МАИ. – 2022. – № 123. – DOI 10.34759/trd-2022-123-27.
3. Амирханов, А. А. Прогнозирование перекрестных помех в кабельных линиях связи летательных аппаратов на основе искусственной нейронной сети / А. А. Амирханов, Р. Р. Гайнутдинов // Труды МАИ. – 2024. – № 139.
4. Гайнутдинов, Р. Р. Электромагнитная совместимость перспективных авиационных комплексов / Р. Р. Гайнутдинов, С. Ф. Чермошенцев // Технологии электромагнитной совместимости. – 2018. – № 2(65). – С. 62-78.
5. Zhu, Z. A methodology to enable automatic 3D routing of aircraft Electrical Wiring Interconnection System / Z. Zhu, G. La Rocca, M. J. L. Van Tooren // CEAS Aeronautical Journal. – 2017. – Vol. 8, No. 2. – P. 287-302. – DOI 10.1007/s13272-017-0238-3.
6. Automatic Cable Harness Layout Routing in a Customizable 3D Environment / T. Karlsson, E. Åblad, T. Hermansson [et al.] // Computer-Aided Design. – 2024. – Vol. 169. – P. 103671. – DOI 10.1016/j.cad.2023.103671.
7. Федоров, Е. Ю. Разводка сложных электрических цепей межблочного монтажа при автоматизированном проектировании летательного аппарата / Е. Ю. Федоров, В. С. Терещук, А. В. Ференец // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. – 2015. – № 1. – С. 76-78.
8. Низамов, Р. А. Оптимизационные алгоритмы автоматизированного проектирования бортовой кабельной сети беспилотного летательного аппарата / Р. А. Низамов // XXIII ТУПОЛЕВСКИЕ ЧТЕНИЯ (школа молодых ученых) : Международная молодёжная научная конференция: Материалы конференции. Сборник докладов: в 4 томах, Казань, 08–10 ноября 2017 года. Том II. – Казань: Издательство Академии наук РТ, 2017. – С. 370-374.
9. Агафонов, Д. В. Метод оптимизации монтажа бортовой кабельной сети на изделиях ракетно-космической техники / Д. В. Агафонов, Ю. А. Воробьев, Ю. В. Осокин // Космонавтика и ракетостроение. – 2013. – № 1(70). – С. 88-94.
10. Ромо Фуентес Карлос. Разработка алгоритмов размещения бортовых устройств и прокладки трасс кабелей подвижных объектов с учетом электромагнитной совместимости : специальность 05.13.05 "Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления" : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Ромо Фуентес Карлос. – Москва, 2008. – 164 с.
11. Нгуен, В. Т. Проектирование электрических жгутов электротехнических комплексов летательных аппаратов с учетом перекрестных помех : специальность 05.09.03 "Электротехнические комплексы и системы" : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Нгуен Ван Тай, 2022. – 140 с.
12. Гаранин, И. Н. Разработка методики решения задачи канальной трассировки кабельной сети беспилотного летательного аппарата с использованием муравьиного алгоритма / И. Н. Гаранин, И. В. Суздальцев // Современные материалы, техника и технология : материалы 5-й Международной научно-практической конференции, Курск, 29–30 декабря 2015 года / Ответственный редактор Горохов А.А.. – Курск: Закрытое акционерное общество «Университетская книга», 2015. – С. 41-44.
13. Сайфутдияров, К. Р. Автоматизация трассировки кабельных систем беспилотного летательного аппарата с учетом критерия электромагнитной совместимости / К. Р. Сайфутдияров // Новые технологии, материалы и оборудование российской авиакосмической отрасли - акто-2016 : сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием: в 2-х томах, Казань, 10–12 августа 2016 года. Том 2. – Казань: Академия наук Р, 2016. – С. 213-217.
14. Кириллов, В. Ю. Воздействие преднамеренных электромагнитных помех на бортовые кабели космических аппаратов / В. Ю. Кириллов, М. М. Томилин // Труды МАИ. – 2013. – № 66. – С. 21.
15. Коптев, А. Н. Концептуальные основы проектирования сложных жгутов бортовой кабельной сети летательных аппаратов / А. Н. Коптев, А. Ю. Мясников // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. – 2020. – Т. 19, № 2. – С. 19-30.
16. Tobias K. Optimization of Cable Harness Routing. Mathematical Modelling, Lagrangian Relaxation, and Subgradient Optimization // Department of Mathematical Sciences Chalmers University of Technology and University of Gothenburg: Master’s Thesis. – Gothenburg, 2020 – p. 52.
17. Ватутин, Э. И. Решение дискретных комбинаторных оптимизационных задач с использованием эвристических методов: методические указания / Ватутин Э. И. – Курск: Юго-Зап. гос. ун-т, 2016. – 30 с.
18. Вычисление критического пути: сравнение эвристических методов / А. А. Горячев, А. В. Горячев, А. В. Монахов, Н. Е. Новакова // Международная конференция по мягким вычислениям и измерениям. – 2016. – Т. 1. – С. 62-66.
19. Карпенко А. П. Современные алгоритмы поисковой оптимизации. Алгоритмы, вдохновлённые природой. М: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2017.
20. Интеллектуальные системы: модели и методы метаэвристической оптимизации : монография / Л. А. Гладков, Ю. А. Кравченко, В. В. Курейчик, С. И. Родзин. – Чебоксары: Среда, 2024. – 228 с.
21. Горячев, А. В. Применение алгоритмов роевого интеллекта для решения задач дискретной оптимизации в САПР / А. В. Горячев, Н. Е. Новакова // Информационные системы и технологии в моделировании и управлении : Сборник трудов V Международной научно-практической конференции, Ялта, 20–22 мая 2020 года / Отв. редактор К.А. Маковейчук. – Ялта: Общество с ограниченной ответственностью «Издательство Типография «Ариал», 2020. – С. 15-19.

Скачать статью