МГТУ им. Н.Э. Баумана (статьи)

Проведен анализ ситуации на российском рынке предприятий наукоемкого машиностроения. Выявлены основные проблемы большинства современных промышленных предприятий машиностроения. Разработана модель первичной оценки состояния предприятий, осно ванная на оценочных показателях, и методика первичной оценки, разрабатываемая единожды для любого предприятия, опираясь на которую, производят оценку наращивания потенциала предприятия. Предложено адекватное решение проблемы технологичности предприятия на основе внедрения современных информационных систем, в частности нформационно-логистических систем.

Рассмотрен процесс теплопроводности в пространстве вне сферической микрочастицы и микронити. Показано, что параметры, характеризующие изменения температуры и теплового потока представляют собой немарковские процессы в том случае, если имеют место флуктуации соответствующих величин. Найдены статистические характеристики указанных флуктуаций, в том числе характеристические функции и спектральные плотности.

Решена проблема обеспечения заданного уровня надежности современных смесителей радиосигналов СВЧ-диапазона на резонансно-туннельных диодах. Достижение показателей надежности, необходимых для областей применения с высокой ценой отказа изделия, возможно благодаря проведению конструкторско-технологической оптимизации смесителей радиосигналов.

Рассмотрено применение методов теории оптимизации в многообъектных многокритериальных системах в условиях структурной несогласованности на примере параметрической оптимизации управления в двухуровневой двухканальной системе стабилизации – наведения с учетом перекрестных связей каналов статически устойчивого летательного аппарата нормальной аэродинамической схемы при наведении на летательный аппарат-цель. На основе достаточных условий оптимальности и линеаризации модели рассмотрен пример решения задачи.

Рассмотрена возможность установки на робототехнический комплекс объемно-гидромеханической передачи, в которой использован объемный гидропривод ГСТ-90 с управляемыми клапанами. Представлены кинематическая схема гидромеханической передачи и описание работы трансмиссии

Предложен один из возможных подходов к построению алгоритма управления относительным перемещением звеньев многоопорных многозвенных колесных платформ. В частности, описаны предпосылки для построения автоматической системы траекторного управления передвижением многозвенного многоопорного колесного агрегата, необходимые для обеспечения функционирования такой системы.

Описано применение пользовательской модели, в которой учитываются различные гипотезы ползучести для оценки кинетики напряженно-деформированного состояния и расчетной долговечности деталей турбин в конечно-элементном комплексе ANSYS. Численные результаты сопоставлены с результатами эксперимента для оценки адекватности модели.

Представлены результаты тестового исследования ступени малоразмерного центробежного компрессора автономной замкнутой газотурбинной установки, работающей на органическом топливе. Приведены описание экспериментального стенда для определения характеристик ступени центробежного компрессора, методика определения основных параметров компрессора. Сопоставлены расчетные характеристики ступени центробежного компрессора с экспериментальными результатами.

Проведены численные исследования деформирования конической оболочковой детали на конической оправке при наличии перекоса между их осями симметрии с учетом трения. Получены графические зависимости перекоса от силы закрепления и коэффициента трения между деталью и оправкой. Разработана методика назначения режимов резания с учетом требований к точности изготовления.

Разработаны математические модели и алгоритмы для одновременного определения точности конструктивных параметров машин и технологических средств ее обеспечения. Получены соотношения для оценки производственной технологичности создаваемой машины.

Рассмотрено решение проблемы экспресс-оценки производительности ультраструйного суспензирования с помощью метода акустической эмиссии. Разработано информационно-методическое обеспечение технологического процесса суспензирования, которое позволяет оперативно, в режиме реального времени, оценить насыщенность жидкости элементами материала мишени при воздействии на нее ультраструей воды. Предложенные подходы могут быть эффективно использованы для решения аналогичных задач при гидроэрозии материалов и изделий.

Рассмотрена схема голографического индикатора для отображения знаково-символьной информации, представляющего собой волноводную стеклянную пластинку с нанесенными на ее поверхность голограммными оптическими элементами. Для реализации такой схемы выбран фоточувствительный материал и разработан стенд для получения подобного индикатора. Предложенная схема позволяет получать индикаторы больших размеров за счет позонной записи и стыковки отдельных фрагментов, задавать нужное распределение экспозиции по зонам, в том числе и нелинейное, а также оперативно корректировать его в соответствии с полученными экспериментальными результатами.

Рассмотрены исследования оптических стандартов частоты (ОСЧ) на основе резонансов насыщенного поглощения и дисперсии, выделяемых методами нелинейной лазерной спектроскопии в газовых ячейках низкого давления. Оценены возможности создания ОСЧ на основе Cr2+: ZnSe-лазера и метановой поглощающей ячейки (Cr2+: ZnSe /CH4, ? = 2,36 мкм), обладающего долговременной стабильностью 1·10–15…1·10–16.

Рассмотрены особенности разработки оптической системы специализированного трансфокатора для малогабаритной (L173 мм) профессиональной видеокамеры (Full HD). Показано, что возможно достижение почти дифракционного качества изображения во всем диапазоне перепада фокусных расстояний (~50х) при четырех подвижках компонентов трансфокатора, работающего совместно с основным объективом с телецентрическим ходом лучей.

Рассмотрен системный подход к исследованию технического состояния материалов, конструкций и объектов с помощью методов неразрушающего контроля с использованием комплексирования измерительных устройств и проведения наблюдений во времени (накопления информации) для повышения качества и надежности обнаружения дефектов и повреждений.

Рассмотрены основные методы пространственно-временной адаптивной обработки сигналов (STAP). Приведен простейший пример STAP и общий подход к решению поставленной задачи, основанный на оценке ковариационной матрицы помехи. Представлен алгоритм обращения ковариационной матрицы помехи наиболее эффективный для STAP. Дан обзор пост-доплеровских алгоритмов STAP, а также методов, основанных на пространственно-частотно-временном анализе сигналов.

Рассмотрена оценка и коррекция систематических ошибок угловых измерений для полноповоротной зеркальной антенны радиотелескопа РТ-7.5 МГТУ радиоастрономическим методом с использованием радиоизлучения Солнца. Результаты работы планируется использовать при создании радиолокационной системы радиовидения космических объектов миллиметрового диапазона на базе данной антенны.

Рассмотрены находящиеся в эксплуатации радиолокаторы с синтезированной апертурой (РСА), выведенные на орбиту в течение последних 10 лет. Описаны также перспективные РСА, находящиеся на стадии проектирования или готовящиеся к выводу на орбиту. Приведены тактико-технические характеристики рассмотренных РСА и несущих их космических аппаратов. По результатам проведенного обзора выявлены и обозначены основные тенденции развития РСА и их компонентов.

Проанализированы функциональные элементы конструкций существующих СВЧ изделий 8-мм диапазона и предложены варианты исполнения этих элементов с уменьшенной массой.

Рассмотрено условие совпадения гомологических свойств проективности и свободности топологических модулей Фреше над алгеброй Фреше. Получена связь между гомологической размерностью максимального замкнутого идеала и размерностью его фактор-пространства по существенному подмодулю.

Разработан метод определения минимального объема репрезентативной выборки респондентов для проведения социологического исследования.

Исследовано влияние потепления климата на температурный режим грунтовой области в криолитозоне вокруг геотехнических объектов в течение продолжительного времени с учетом теплового потока из недр Земли.

Построена статистическая модель, позволяющая оценивать вероятности нехватки средств у фондов компенсационных выплат при банкротстве страховых организаций — членов страховых объединений.

Найдена верхняя граница коэффициента корреляции для двумерных дискретных моделей, допускающих билинейное разложение по системам ортогональных многочленов. Численными методами показана достижимость верхней границы для ряда конкретных распределений.

Найдены коэффициенты линейной комбинации действительных и мнимых частей конечного числа экспонент, минимизирующие интеграл энергии разности между данной функцией, гармонической в угле, и этой линейной комбинацией.

Рассмотрено влияние неопределенностей параметров в правой части обыкновенных дифференциальных уравнений и систем на поведение их решений. Показано, что неопределенность параметров может оказывать не меньшее влияние на устойчивость получаемых решений, чем начальные условия. Сформированы условия существования устойчивых решений при наличии неопределенности параметров правой части уравнений.

Изложен математический аппарат анализа напряженно-деформированного состояния тонких круглых пластин (дисков), находящихся в сложном движении, при котором относительное и переносное движение — вращение вокруг пересекающихся взаимно перпендикулярных осей. Приведены результаты численных экспериментов.

Поставлены задачи о малых движениях несжимаемой стратифицированной жидкости, полностью или частично заполняющей произвольную полость подвижного твердого тела и приведены решения для полостей эллиптической, сферической и цилиндрической форм.

Рассмотрены стационарные характеристики дроссельного устройства с кромками лабиринтного уплотнения, создающими дополнительное сопротивление по тракту течения рабочей среды. Определены наиболее оптимальные геометрические характеристики гидравлической конструкции, работающей на принципе вихревого запирания потока.

Предложена электромеханическая модель кварцевого генератора, позволяющая анализировать влияние механических факторов на его эксплуатационные характеристики. Приведен пример использования предложенной модели при исследовании динамики генератора, находящегося под воздействием внешних низкочастотных вибраций.

Численно разработан аналитический алгоритм расчета динамики вращающихся цилиндрических оболочек для использования в моделировании процессов резания при точении тонкостенных элементов конструкции. Алгоритм основан на методе Галеркина в сочетании с разложением поля перемещений в тригонометрические и балочные функции. Получена зависимость собственных частот оболочки от частоты вращения конструкции.

Рассмотрено решение задачи поиска максимального линейного ускорения схвата манипулятора с произвольной кинематической схемой. Ускорения определяются для каждой допустимой конфигурации манипулятора, при этом учитываются ограничения, накладываемые на скорости и ускорения, развиваемые в сочленениях. Для решения используются методы теории оптимального управления для дискретных систем.

Рассмотрена одна из разновидностей конечного автомата с переменной структурой и ее использование как элемента управляющей автоматной сети. Предложен критерий сложности для указанной сети и разработана процедура ее построения. Приведен пример применения разработанного математического аппарата для построения системы логического управления робототехническим комплексом.

Использование наноразмерных термоэлектрических структур — перспективное направление развития конструкций термоэлектрических модулей. Тонкопленочные структуры теллурида висмута были получены в МГТУ им. Н.Э. Баумана методом импульсного лазерного осаждения. Проанализированы толщины и поверхности осажденных при различных режимах структур теллурида висмута. Приведена зависимость толщины осажденного слоя от температуры нагревателя и энергетических параметров лазерного излучения. Даны общие оценки стехиометрической однородности пленок в зависимости от режимов осаждения.

Приведены особенности образования структуры при лазерной обработке, а также результаты металлографических исследований, проведенных сотрудниками кафедры «Лазерные технологии в машиностроении». Выявлены закономерности формирования структуры и изменения свойств сталей и никелевых сплавов под воздействием излучения лазера в процессе поверхностной лазерной термической обработки и наплавки, а также лазерной сварки и сварки комбинированными источниками.

В настоящее время на рынке быстрого прототипирования предлагается широкий спектр фотополимеризующихся композиций (ФПК) для лазерной стереолитографии с ультрафиолетовым фотоинициирующим излучением. Данные композиции изготовляют на основе акриловых и эпоксидных мономеров. Наряду с этим разрабатываются ФПК, способные полимеризоваться под действием видимого излучения. Использование таких композиций позволит снизить стоимость стереолитографического оборудования, оснастив его лазерами, генерирующими излучение видимого диапазона. Исследования процессов поглощения видимого излучения новыми ФПК показали тенденции, схожие с процессами поглощения ультрафиолетового излучения традиционными композициями.

Рассмотрены вопросы гибридной лазерной сварки сталей с различной теплопроводностью. Установлено влияние технологических параметров на эффективность лазерного воздействия. Наибольшая эффективность достигается при сварке тонколистовых материалов. Показаны особенности выбора технологических параметров при гибридной сварке закаливающихся сталей.

Разработан новый комплексный метод лазерного фазового анализа оценки качества нефтепродуктов с использованием лазерного излучения, заключающийся в анализе фазовых превращений в мутной среде при ее охлаждении до застывания и последующем нагреве. Создан автоматизированный измерительный комплекс для экспресс-анализа нефтепродуктов. Отработаны методики оценки температуры замерзания, концентрации воды (обводненности) и изменения вязкости дизельных топлив и моторных масел с применением указанного метода и автоматизированного комплекса.

Представлены результаты численного моделирования воздействия одиночных помех и групп помех на главный лепесток диаграммы направленности линейной адаптивной антенной решетки с помощью метода собственных диаграмм, включая прием сигналов в полосе частот и коррелированных сигналов.

Показано, что поле скоростей движения атмосферы влияет на направление распространения излучения, а также на длину оптической трассы и, соответственно, изменяет время распространения излучения и восстановленное положение излучающего объекта. Предложенная в работе модель позволяет учитывать слоистое движение атмосферы астрофизического объекта. Она может быть использована для расчетов в режиме реального времени, ее основу составляет координатное решение дисперсионного уравнения электродинамики движущихся сред.

Рассмотрен вопрос о единственности решения вариационной задачи в методе функционалов плотности для квантовых нерелятивистских систем многих частиц и о формировании критериев, позволяющих сделать вывод о достоверности полученных результатов. Показано, что используемый на практике критерий — хорошее согласие теоретических и экспериментально определяемых значений полной энергии системы — не может выступать в этом качестве. Во всяком случае, его можно принимать только как вспомогательный, но не как основной критерий. Оценить истинность полученных вариационным методом результатов можно после проведения дополнительных исследований.

Исследованы оптические свойства резонансных фотонных кристаллов на примере искусственных опалов с нановключениями оксида европия. Определены дисперсионные кривые, коэффициенты отражения света, эффективные показатели преломления, групповые скорости и эффективные массы электромагнитных волн в исходном опале и резонансном фотонном кристалле. Проведено сопоставление теории с экспериментом по спектрам отражения и фотолюминесценции в отраженном свете. Рассчитаны параметры электромагнитных волн на резонансном уровне.

Рассмотрены обобщения теоремы сравнения решений задачи Коши для уравнений типа турбулентной фильтрации по функциям источника и начальным данным. На примере показана нетривиальность этих обобщений. Применение указанных методов облегчает общие исследования решений дифференциальных уравнений параболического типа, возникающих в теории пограничного слоя, при описании сдвиговых течений степенных реологических жидкостей, в теории лучистого теплопереноса и др.

Исследована электропроводимость структурно-неоднородных проводников при высокой плотности тока, достаточной для осуществления процесса необратимого, не термоактивируемого деформирования. В результате анализа вольт-амперных характеристик проводников рассчитана энергия, выделяемая при перестройке дислокационной структуры. В рамках теории пластического деформирования под действием электрического тока проведена оценка количества дислокаций, участвующих в структурных превращениях. Учтено влияние магнитного поля тока на перемещение вакансий в твердом теле. Показана возможность косвенного наблюдения структурных изменений в проводящих средах и их влияния на электросопротивление.

Предложен ператорный способ вывода эволюционных уравнений. Приведены примеры использования нового способа к выводу уравнений простых волн типа Кортевега – де Фриза, Бенджамина – Оно и Бюргерса.

Рассмотрены особенности расчетов теплообменника-испарителя(газификатора) криогенного топлива, изготовленного из труб, а также теплообмена со стороны криогенного топлива при различных условиях его состояния, т.е. при давлениях больше и меньше критического. Источником тепловой энергии для газификации является горячий поток выхлопных газов турбореактивного двигателя.

Незаменимость 3Не почти во всех областях его применения и отсутствие традиционного сырья для его производства сегодня являются причиной появления дорогостоящих проектов его добычи из реголита Луны. Компромиссным решением проблемы нехватки не может быть его получение криогенными методами из то- варного гелия, являющегося природной смесью изотопов гелия-4 и 3Не. Представлены результаты приближенного анализа затрат на термостатирование в криогенной технологии получения 3Не из природного гелия.

Рассмотрен вычислительный алгоритм решения системы дифференциальных уравнений для нелинейной краевой задачи на основе метода продолжения по параметру в непрерывной форме с дальнейшим уточнением по методу Ньютона. Изучены основные свойства используемых функций, приведены результаты расчета для задачи о быстрейшей остановке вращения твердого тела вокруг неподвижной точки.

Рассмотрены особенности контактного взаимодействия в замковом соединении типа “ласточкин хвост”. Показано преимущество конструкции хвостовика со скругленной боковой поверхностью, при котором достигается перераспределение контактных напряжений со смещением их максимума к центру поверхности контакта. Рассмотрены несколько схем параметризации геометрической формы соединения, для которых решены задачи минимизации массы при выполнении прочностных ограничений.

Выполнено моделирование образования дефектов при диффузионной сварке. Методами математического моделирования показано, что дефекты в области сварки и их ориентация существенно влияют на циклическую долговечность соединения. Оценено влияние микроструктурной неоднородности материала на циклическую долговечность соединения, траекторию и скорость распространения трещины.