МГТУ им. Н.Э. Баумана (статьи)

Изучено влияние циклических повреждений на закономерности образования и роста трещины при термомеханическом нагружении. Для сплава ЭИ437Б и корпусной стали 15Х2НМФА получена зависимость скорости роста трещины и числа циклов, за которое трещина прорастет на длину ?l, от циклического повреждения. Обоснована необходимость учета влияния кинетических полей накопленных повреждений на скорость роста трещины.

Выполнена оптимизация конструкции силовой балки пилона среднемагистрального самолета с целью снижения собственного веса конструкции, а также повышения эффективности работы силовой балки. Проектирование нового исполнения силовой балки выполнено на основании прочностных расчетов методом конечных элементов в среде MSC.Software PATRAN/NASTRAN. Для оценки степени соответствия новой конструкции поставленным требованиям проведены расчеты жесткости и собственных частот балки.

Рассмотрено влияние финишного антифрикционного безабразивного покрытия на усилие формоизменения при вытяжке деталей из сплава АМг6БМ холодной листовой штамповкой. В качестве типовой детали выбрана сферическая заглушка трубопровода. Приведены данные экспериментальных исследований, показывающие эффективность применения предлагаемого покрытия.

Описана модель расчета внешней баллистики в полной трехмерной постановке в приближении динамики материальной точки. Проведено математическое моделирование попадания гранаты в цель методом статистических испытаний при вариациях внешних условий стрельбы. Представлены оценки вероятности попадания гранаты в лобовую проекцию танка для разных режимов стрельбы из гранатометного комплекса. Показано существенное увеличение вероятности попадания гранат при использовании реактивного двигателя с системой авторегулирования тяговых характеристик.

В рамках предложенной кинетической модели для многоатомного газа с вращательными степенями свободы молекул, в которой учтены вращательно- поступательные переходы молекул газа, решена задача о барнеттовском скольжении газа вдоль плоской поверхности. Получен коэффициент барнеттовского скольжения в виде функции, зависящей от частоты неупругих столкновений молекул газа и от коэффициента аккомодации тангенциального импульса.

Представлены результаты численного моделирования процесса возбуждения детонации в зарядах взрывчатого вещества (ВВ), ограниченных стальными оболочками толщиной 4 и 12 мм, при воздействии цилиндрических ударников массой 18,6г в диапазоне скоростей 750…2 300 м/с. При воздействии высокоскоростных ударников на ограниченные оболочкой заряды в ВВ образуются сильные ударные волны (УВ), которые могут инициировать детонацию. Возникнет ли детонация или нет, зависит не только от амплитуды и длительности УВ, которые, в свою очередь, определяются скоростью и диаметром ударника, но и от характера ограничения. Получено, что при воздействии ударников на заряды ВВ в тонкостенных оболочках детонация возникает в УВ, образующихся на начальной стадии ударного взаимодействия, с малым временем задержки, а при воздействии на заряды ВВ в толстостенных оболочках возбуждение детонации на пределе происходит с заметной задержкой при пересечении УВ, отраженных от стенок оболочки. В исследованных случаях критическая скорость ударника, необходимая для возбуждения детонации в зарядах ВВ в толстостенной оболочке, оказалась меньше, чем для зарядов ВВ в тонкостенной оболочке. Разработана численная методика, которую можно использовать в дальнейших исследованиях для определения критических условий ударно-волнового возбуждения детонации в различных оболочечных взрывных устройствах.

Аналитически и численно исследованы связанные с генерацией внутренних волн силовые воздействия резко стратифицированного течения морской среды на элементы различных конструкций. Получены интегральные представления для волнового сопротивления и подъемной силы, влияющих на элементы конструкций как в нижнем, так и в верхнем слое стратифицированного потока. Проведены численные расчеты для реальных морских течений. Выявлены условия, при которых гидродинамические воздействия на элементы конструкций достигают экстремальных значений.

Производительность и надежность автоматизированных металлорежущих станков являются важнейшими показателями эффективности их эксплуатации. Однако в научной литературе не освещены вопросы их работы с точки зрения обслуживания ольшого количества требований на обработку деталей и интенсивности обслуживания этих требований, описываемых методами теории массового обслуживания. Рассмотрены механизмы формирования потоков заявок на обработку, отказов борудования, инструмента и потоков обслуживания на примере работы металлорежущего станка как своеобразной системы массового обслуживания. Предложен метод описания механизма формирования потоков заявок и обслуживания, позволяющий оценить влияние условий работы станка на его производительность и надежность. Результаты исследования расширяют знания об использовании теории производительности и надежности, теории массового обслуживания при анализе функционирования металлорежущих станков и других технологических машин дискретного действия.

Представлены вычислительные тесты по итеративному методу на основе последовательного пересчета коэффициентов функционала для транспортной задачи. Оптимальное решение получено за три итерации, не использует случая вырождения, совпадает со стандартной программой по методу потенциалов. Использованы стандартные методы теории оптимизации. Алгоритм строит последовательность решений промежуточных одномерных задач, которые не являются допустимыми для исходной задачи. Имеет место монотонный рост по функционалу на псевдорешениях. Получены формулы решений промежуточных двумерных задач с зацепляющимися переменными и последовательно пересчитаны коэффициенты функционалов. Найдено допустимое решение в системе равенств. При отсутствии допустимого решения сформулирована задача о максимальном потоке для транспортных ограничений с запретами. По некоторому правилу сформированы корреспондирующие пары индексов.

Статья посвящена взаимодействию систем глобального позиционирования ГЛОНАСС (Глобальная Навигационная Спутниковая Система)/GPS (Global Positioning System) и наземных вычислительных центров. Изложены основы построения системы аршрута передвижения транспорта в Web-среде. Дано описание алгоритма функционирования системы, принципа построения хранилищ баз данных и технологий, используемых для построения системы клиентского отслеживания передвижения оммерческих грузов.

Проведено исследование простого и регенеративного термодинамических циклов газотурбинной установки малой мощности (микроГТУ). Показано, что при проектировании энергетических установок на базе микроГТУ расчетную степень повышения авления целесообразно принимать в диапазоне значений 3,5…5, что обеспечивает высокий КПД элементов проточной части и высокий отпуск теплоты при работе в режиме когенерации. Созданная на базе данной микроГТУ регенеративная нергетическая установка характеризуется максимальным эффективным КПД, сравнимым с КПД газопоршневых энергетических установкок.

Выявлена зависимость концентрации растворителя на поверхности ступени от радиуса размыва. Определена скорость растворения боковой поверхности. Рассчитан промежуток времени, за который может произойти обрушение кровли камеры растворения.

Впервые экспериментально исследованы горизонтальные колебания прямоугольного сосуда с жидкостью, вызванные первой модой стоячих поверхностных гравитационных волн Фарадея. Проведено сравнение результатов экспериментов для случаев связанных горизонтальных колебаний сосуда и параметрического возбуждения волн при возбуждении волн Фарадея в неподвижном в горизонтальном направлении сосуде. Использована аналогия между движением маятника на тележке и связанными колебаниями жидкости в свободном сосуде при параметрическом возбуждении стоячих волн, рассмотрены резонансные колебания физического маятника и маятника на тележке около нижнего положения равновесия под действием вертикальных колебаний точки подвеса. Проведено сравнение опытных данных с результатами, полученными с использованием теоретической модели. Особое внимание в экспериментах уделено случаю связанных колебаний маятника на тележке, когда точка подвеса маятника имеет дополнительную степень свободы в горизонтальном направлении. Построена и численно исследована модель совместного движения систем, проведено сравнение полученных результатов с экспериментальными данными.

Статья содержит данные из литературных источников о зависимости тяговых свойств автомобильного колеса и диаграммы, используемой в теории антиблокировочных и противобуксовочных систем, от скорости движения, режима силового нагружения колеса, скорости изменения этих параметров и от коэффициента трения скольжения в контакте шины с дорогой. Показано, что эти свойства в значительной степени зависят от трибологических характеристик контакта шины с дорогой. Проведены экспериментальные и аналитические исследования трения между резиной протектора шин и различными поверхностями. Автором статьи предложены практические методы решения проблемы увеличения трения и тягово-сцепных свойств шины на асфальтобетонных поверхностях (сухих, мокрых и загрязненных).

Показана возможность применения обобщенного полиномиального хаоса для исследования устойчивости стохастических динамических систем с вероятностной неопределенностью. Определены виды неопределенностей. Даны и оценены различные виды неопределенностей, показаны направления их учета при исследовании стохастических динамических систем. Рассмотрено множество ортогональных полиномов, дан анализ их свойств. Для различных функций плотности вероятности неопределенности получены их разложения в виде ортогональных полиномов. Приведен пример практического применения обобщенного полиномиального хаоса для построения модели стохастической системы, позволяющий представить исходную систему в виде детерминированной, но более высокой размерности. В качестве возможного варианта исследования стохастических систем с неопределенностью рассмотрена функция плотности распределения Коши.

Рассмотрена проблема возникновения момента вращения относительно оси двигателя с анодным слоем. Показано, что момент вращения возникает в результате азимутального отклонения ионов в ускорительном канале при движении ионов в радиальном магнитном поле. Изучено влияние азимутального отклонения ионов в двигателе с анодным слоем на угловое ускорение космического аппарата. Получены зависимости, связывающие угловое ускорение аппарата с азимутальным отклонением ионов для различных рабочих режимов двигателя, массогабаритных характеристик летательных аппаратов и различных рабочих веществ. Приведены способы устранения влияния азимутального отклонения на вращение космического аппарата.

Рассмотрены вопросы правильного выбора сертифицированных средств защиты информации, не отнесенной к сведениям, составляющим государственную тайну, обрабатываемой в информационных системах персональных данных, с учетом требований, предъявляемых актуальными нормативно-методическими документами ФСТЭК России к таким системам.

Приведен минимальный набор понятий квантовой физики, необходимых для понимания идей и средств квантовой криптографии. Описаны приоритетные направления развития систем распределения ключей квантовой криптографии, базирующиеся на кодировании квантового состояния одиночной частицы. На основе законов квантовой механики описано построение безопасных протоколов передачи информации, называемых квантовыми протоколами передачи информации. Рассмотрены наиболее популярные на данный момент квантовые протоколы передачи информации BB84 и B92.

Рассмотрена задача обнаружения вторжений в корпоративную сеть. Выделены основные компоненты системы обнаружения вторжений и описаны их функции. Выполнен анализ различных подходов к выявлению нарушений информационной безопасности. С этой целью дана характеристика основных методов обнаружения вторжений, выделены их достоинства и недостатки. Показано, что для повышения эффективности выявления ситуаций, связанных с возможным вторжением, необходимо использовать современные технологии интеллектуального анализа данных. Поэтому были исследованы особенности технологий Data Mining для применения в системах обнаружения вторжений, по результатам их сравнительного анализа предложены гибридные средства для выявления атак. Показано, что наиболее перспективным для рассматриваемой задачи является использование нейро-нечетких методов. Предложена архитектура нейро-нечеткой системы для обнаружения вторжений в сеть.

Приведены результаты исследований эффективности компенсации действия термонаведенного двулучепреломления в изотропных твердотельных лазерных активных средах для режимов высоких тепловых нагрузок. Даны рекомендации для практически полного устранения этого негативного эффекта в работе твердотельного лазера.

Рассмотрены критерии моделирования проникания тел в грунтовые среды. Показано влияние масштабного фактора на глубину проникания и испытываемые перегрузки. Приведены результаты экспериментального и численного исследования процесса высокоскоростного проникания ударников в песок. Экспериментально и с помощью численных расчетов исследовано влияние формы кавитатора в головной части ударника на характер взаимодействия с преградой.

Рассмотрены вопросы создания перспективных волоконных источников с повышенной стабильностью выходной мощности и систем измерения параметров фотонно-кристаллических волокон (ФКВ). Разработан метод повышения стабильности выходной мощности за счет использования широких линий поглощения активного волокна. Представлены результаты исследований линий поглощений активных волокон, легированных ионами тулия. Проведено математическое моделирование дисперсионных характеристик ФКВ различного вида. Представлены результаты экспериментальных измерений дисперсионных характеристик на разработанном измерительном стенде и проведена верификация полученных результатов.

Обнаружено изменение конфигурации дендритной структуры при кристаллизации алюминиевого сплава под действием тока. Получена экспериментальная зависимость размера дендритной ячейки от силы электрического тока и определен интервал, в котором влияние электрического тока на размер дендритной ячейки является максимальным. В результате анализа условий равновесия жидкой и твердой фаз получено выражение для критического радиуса зародыша при действии тока.

Построена модель магнитного фотонного кристалла с постоянной кристаллической решетки нанометрового диапазона и нанометровой пористой структурой. Исследовано брэгговское отражение при нормальном падении света. Получены формулы для изменения коэффициента отражения и смещения брэгговского максимума при введении в поры включений с магнитным порядком. Для фотонного кристалла на основе искусственного опала выполнены числовые оценки этих величин.

Рассмотрены экспериментальные методы исследования волновых свойств частиц. Отмечено, что в случае крупных молекул, молекулярная масса которых превосходит 10 а.е.м., изучение волновых свойств частиц наиболее эффективно с помощью интерферометра Тальбота – Лоу (ИТЛ). Дополнительные преимущества в видности интерференционной картины дает использование в ИТЛ эффекта Капицы – Дирака – дифракции частиц на стоячей световой волне. Такой интерферометр Капицы – Дирака – Тальбота – Лоу позволяет исследовать волновые свойства молекул, молекулярная масса которых составляет несколько тысяч атомных единиц массы. Обозначены перспективы применения этого метода для исследования волновых свойств более массивных частиц.

Исследовано распределение зерен (по размерам) и микротвердость стали 08кп, подвергнутой деформации в камере Бриджмена. На основе полученных распределений рассчитаны относительные количества фрагментов и рекристаллизованных зерен, проанализирована корреляция между структурой и микротвердостью образцов.

В статье раскрывается актуальность и области применения вихревых регуляторов. На основе обзора литературы и патентного обзора рассмотрено состояние вопроса на сегодняшний день по использованию и разработке вихревых регуляторов, приводятся схемы вихревых регуляторов, оценочный расчет параметров вихревого регулятора при заданных скоростях питающего и управляющего потоков и с заданными размерами вихревой камеры. Рассчитана математическая модель расчета вихревого регулятора, описывающая процессы течения рабочих сред, на базе которой в дальнейшем будет разработан метод расчета по распределенным параметрам, и проведен численный расчет вихревой камеры с помощью современных CFD-пакетов.

Рассмотрены особенности работы различных компоновочных схем вихревых ступеней с периферийным каналом. Показана возможность разгрузки ротора вихревой машины от осевых и радиальных газовых сил, что позволяет использовать ступень с периферийным каналом в установках высокого давления. В то же время указывается на основной недостаток вихревых машин — сравнительно низкий КПД. Для ступени с периферийным каналом описывается предложенный в МГТУ им. Н.Э. Баумана конструктивный прием (фигурный отсекатель), позволивший существенно повысить КПД ступени. На основе регенеративной теории рабочего процесса в вихревой ступени показан механизм действия фигурного отсекателя. Приведены результаты экспериментальных исследований и выданы рекомендации по конструктивному исполнению отсекателя, обеспечивающему повышение напорности и экономичности вихревой ступени с периферийным каналом.

В данной статье приведено описание экспериментальной установки. Установка позволяет проводить исследования процессов адсорбции в широком диапазоне температур и давлений. Температуры могут изменяться от криогенного уровня до 500 K. Установка является универсальной и позволяет проводить исследования на различных адсорбентах по различным газам с использованием как стационарных, так и динамических методов.

Проанализирована возможность применения магнитно-инерциального термоядерного синтеза для создания нейтронного источника. Рассмотрена конфигурация мишени в виде пробкотрона — аксиально-симметричной открытой ловушки с магнитными «пробками».

Выполнена оценка влияния давления и начальной температуры на параметры закона горения пиротехнических составов (ПТС) на основе магния и нитрата натрия с добавками фторидов щелочных и переходных металлов. Установлены значения температурного коэффициента для ПТС с добавками различных фторидов, построены параметрические зависимости скорости горения от давления и температуры. Выполнен анализ результатов испытаний, определены границы влияния начальных параметров на характеристики горения ПТС.

Рассмотрены особенности создания конечно-элементных моделей для численного моделирования гидродинамики шнеков бустерных турбонасосных агрегатов. Геометрия шнеков значительно отличается от геометрии рабочих органов лопаточных машин других типов, что затрудняет использование типовых методик для расчета течения. Представлены результаты сравнительного расчета двух конфигураций расчетной геометрии шнека, предложена базовая структура гексаэдрической сетки для выбранной конфигурации.

Представлены результаты расчетов на удельный импульс жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) добавок гелия в топливные пары: N2O4 + НДМГ, жидкий O2 + керосин, жидкий O2 + жидкий Н2 , жидкий F2 + жидкий Н2. Показано, что для первых двух топливных пар (N2O4 + НДМГ, жидкий O2 + керосин) добавка гелия при определенных условиях приводит к увеличению удельного импульса.

Влияние противодавления (давления на выходе) на коэффициент расхода (проводимость) отдельного дросселирующего элемента существенно. Установлено, что значение коэффициента расхода зависит от геометрии дросселирующего элемента, однако в литературе не объяснена эта особенность. Показано, что значение коэффициента расхода при наличии противодавления следует находить на основе экспериментальных расходных характеристик при различных значениях давления подпора на дросселирующем элементе. Построением расходных характеристик в логарифмических координатах определено среднее значение коэффициента расхода в диапазоне изменения расхода (перепада давления) при оговоренных пределах изменения подпора дросселирующего элемента.

Приведены результаты экспериментального исследования влияния противодавления на некоторые гидродинамические характеристики потока жидкости в клапанных щелях. Показано, что в дроссельных щелях клапанных устройств возможно существование таких режимов истечения, когда изменение до определенных пределов давления на выходе из клапанной щели не влияет на некоторые характеристики потока жидкости в них.

Рассмотрены некоторые стандартные ситуации, в которых неизбежно оказывается любой преподаватель в процессе своей деятельности. Автор, педагог более чем с 40-летним стажем, предлагает вниманию молодых коллег свое восприятие подобных ситуаций и, никому ничего не навязывая, пытается помочь коллегам вырабатывать свои индивидуальные алгоритмы поведения.

Рассмотрены новые формы организации учебного процесса с использованием информационно-коммуникационных технологий в техническом вузе. Указаны проблемы, возникающие при внедрении этих форм в образовательный процесс, определены задачи, намечены пути их решения. Представлены предложения по расчету нагрузки преподавателей в связи с появлением новых видов педагогической деятельности.

Анализируется динамика роста сертифицированных систем менеджмента качества и систем экологического менеджмента в России и мире. Раскрыты факторы, снижающие эффективность систем менеджмента качества российских предприятий. Обоснована необходимость создания и сертификации интегрированных систем менеджмента с целью повышения конкурентоспособности российских предприятий.

Рассмотрена структура поверхностных возмущений, возникающих при обтекании подводных препятствий потоком стратифицированной жидкости конечной глубины. В качестве препятствия выбран точечный диполь, локализованный в окрестности слоя скачка плотности как над ним, так и под ним. Показано, что скачок плотности может вызывать блокирующий эффект при распространении возмущений от обтекаемого препятствия к поверхности воды.

Исследовано взаимодействие стабилизирующего и дестабилизирующего эффектов в геотермальной системе с фиксированным перепадом давлений по вертикали в зависимости от толщины низкопроницаемого слоя и его проницаемости в предположении малости конвективного переноса энергии по сравнению с кондуктивным. Проанализировано взаимодействие неустойчивости, вызываемой положением тяжелой жидкости над легкой (гидростатической неустойчивости), с одной стороны, и стабилизации потоком через поверхность фазового перехода, низкой проницаемостью и градиентом температуры — с другой.

Исследование теплопроводности ниобия необходимо для улучшения характеристик СВЧ резонаторов. Изучены особенности измерения теплопроводности ниобия в сверхпроводящем состоянии. Проведен анализ существующих методов измерения теплопроводности при низких температурах. Выбран метод, позволяющий исследовать теплопроводность ниобия при температурах ниже 10 K.

Рассмотрены различные способы водоиспарительного охлаждения воздуха, такие как прямое испарительное охлаждение воздуха, косвенно-испарительное охлаждение воздуха, комбинированное (водоиспарительное+парокомпрессионное) охлаждение воздуха. Приведены сравнительный анализ указанных способов, границы применимости каждого из способов, а также технико-экономический анализ некоторых способов.

Описаны алгоритмы управления работой холодильной установки системы кондиционирования

Рассмотрены принципиальные структурные схемы рефрижераторных и ожижительных установок для крупнотоннажных азотных криогенных систем атомных электростанций. Оптимизация и выбор схем установок проводились по последовательно применяемым критериям надежности и термодинамической эффективности.

Рассмотрены проблемы создания боевого снаряжения кинетического действия крылатых, противокорабельных и зенитных управляемых ракет, связанные с разработкой проникающих боевых частей и программируемых взрывательных устройств. Показаны изъяны раздельного проектирования управляемых ракет и боевого снаряжения для них, а также важнейшее значение физического моделирования при экспериментальных исследованиях на уменьшенных моделях ракет и численного моделирования для разработки рациональных конструкций проникающих боевых частей и программируемых взрывательных устройств.

Приведены результаты экспериментальных и теоретических исследований проникающего действия удлиненных стержневых ударников в массивные преграды при ударе с углом между продольной осью стержня и вектором скорости удара — углом атаки. При возрастании свыше некоторого значения, называемого критическим углом атаки, глубина проникания резко уменьшается и приближается по механизму и конечному значению к удару цилиндрического стержня по преграде боковой поверхностью. Экспериментально и с помощью численных расчетов исследовано влияние скорости встречи, материала ударников и их удлинения на угол кр и характер взаимодействия.

Рассмотрена возможность увеличения глубины проникания высокоскоростных исследовательских зондов в грунтовые преграды за счет сообщения им дополнительного импульса реактивной тяги в процессе проникания. В предположении мгновенности действия реактивного импульса и с использованием эмпирического закона сопротивления преграды получено аналитическое решение задачи о движении недеформируемого ударника в сопротивляющейся среде. В рамках данной задачи определены оптимальные моменты времени сообщения реактивного импульса и числа Циолковского, при которых обеспечивается максимальное увеличение глубины проникания.

На основе численного моделирования в рамках двумерной осесимметричной задачи гидродинамики идеальной сжимаемой жидкости исследована динамика формирования кавитационной полости за движущимися в воде цилиндрическими телами с различной формой головной части при скоростях движения от 400 до 2000 м/с. С учетом результатов расчетов и экспериментальных данных предложена простая модель исследуемого процесса, базирующаяся на задаче об инерционном расширении сферической полости в идеальной несжимаемой жидкости. Показано, что захлопывание кавитационной полости при движении тела в жидкости с противодавлением может сопровождаться кумулятивными явлениями с формированием высокоскоростной струи жидкости, направленной вдогон тела.

Рассмотрены полуэмпирические методы разработки прототипов снарядоформирующих зарядов (СФЗ) типа SADARM. Показаны ограниченные возможности этих методов в тех случаях, при которых в целях улучшения соотношения могущества действия и стойкости боеприпаса к поражающим воздействиям используются разрывные заряды из алюминизированных взрывчатых веществ. Предложено уравнение состояния продуктов детонации с учетом кинетики окисления алюминиевых добавок, адаптированное к использованию при компьютерном моделировании функционирования СФЗ. Приведены примеры результатов расчетов, показывающие возможность улучшения функциональных характеристик СФЗ путем замены традиционных высокобризантных ВВ на низкопористые алюминизированные взрывчатые составы с пониженной ударно-волновой чувствительностью.

Проведено численное моделирование взрыва цилиндрического заряда из тротила с отношением высоты к диаметру порядка 10, расположенного вертикально на жесткой поверхности, моделирующей землю. Рассмотрено несколько способов инициирования заряда — отдельно на торцах, в центре или же с обоих торцов одновременно. Оценено влияние места инициирования на параметры фугасного действия заряда на близких расстояниях.