МГТУ им. Н.Э. Баумана (статьи)

Освещены перспективы развития экологических инноваций в автомобилестроении, связанных с переходом на использование газомоторного топлива. Предложена модифицированная методика анализа конкурентоспособности новых образцов автомобильной техники с двухтопливной схемой. Особенностью методики является учет разновременных платежей, определяющих совокупные затраты потребителя на жизненном цикле продукции. Представлен расчет на примере перспективной продукции компании АвтоВАЗ.

Освещены проблемы применения традиционных подходов к оценке рыночной стоимости интернет-ресурсов. Приведена классификация и выделены специфические особенности основных типов интернет-ресурсов. Предложена методика формирования системы мультипликаторов для оценки интернет-ресурсов различных типов, основанная на определении ключевых показателей масштаба деятельности.

Изложены современное состояние и тенденции развития бизнес-информатики как междисциплинарного научно-образовательного подхода, объединяющего экономику, информатику и менеджмент. Дана характеристика основных структурных элементов бизнес-информатики и особенностей их реализации в промышленности, определены перспективы их развития на основе концепции сетецентричности.

Исследована возможность реализации самокорректирующихся программ для: решения прикладных задач — радиолокации, баллистики и навигации, создания инструментальных библиотек и пакетов прикладных программ, разработки подсистем защиты информации от несанкционированного доступа, надежной отладки программного обеспечения.

Несмотря на все преимущества технологии облачных вычислений, в ведомственных (корпоративных) распределенных автоматизированных информационных системах (РАИС) она практически не используется. Рассмотрен один из подходов к внедрению технологии облачных вычислений в ведомственные (корпоративные) РАИС, позволяющий достичь требуемого уровня обеспечения безопасности информации.

Исследованы основные подходы руководства КНР к решению проблем конкурентоспособности китайских предприятий и стимулириванию их инновационного развития в условиях ВТО. Сделан ряд выводов, основанных на результатах анализа способов решения данных проблем, выделены группы актуальных вопросов, связанных с взаимодействием с внешней экономической средой и имеющих значение для защиты интересов отечественных предприятий в условиях членства в ВТО.

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.

Рассмотрены вопросы управления жизненным циклом инноваций, дана классификация технологий по стадиям жизненного цикла, описаны основные виды защитных патентов в высокотехнологичном бизнесе. Разработана модель системы управления жизненным циклом объектов интеллектуальной собственности, позволяющая повысить эффективность их коммерциализации на предприятии ракетнокосмической отрасли.

Освещены актуальные вопросы современного риск-менеджмента в условиях активизации международной инжиниринговой деятельности на рынке атомной энергетики. Предложена методика построения карты проектных рисков на основе их классификации и ранжирования, оценки вероятности возникновения и возможного ущерба.

Выполнен анализ продуктовых и процессных технологических инноваций в вертолетостроительной отрасли. Приведены основные технико-экономические характеристики проектов перспективных скоростных вертолетов в России, США, Франции и Германии. Рассчитаны относительные и интегральные показатели технического уровня моделей перспективных скоростных вертолетов, выполнена сравнительная оценка их конкурентоспособности.

Рассмотрены проблемы технической реализации вертикальной и горизонтальной схем взлета и посадки палубных истребителей в России и за рубежом. Выполнен сравнительный анализ особенностей конструкции силовой установки палубных истребителей F-35 (США) и МиГ-29К (РФ), дана оценка рациональности их использования с учетом характеристики авианосцев и авианесущих крейсеров.

Представлена классификация используемых в мировой практике моделей и механизмов управления интеллектуальной собственностью. Обоснованы предложения по выбору рациональной модели управления интеллектуальной собственностью для отечественного предприятия ракетно-космической отрасли.

Обоснована актуальность разработки патентно-инновационной стратегии для повышения конкурентоспособности высокотехнологичных промышленных предприятий. Предложены структура и основные элементы патентно-инновационной стратегии, рассмотрены основные механизмы их реализации.

Рассмотрена распространенная за рубежом, но практически неизвестная в нашей стране инновационная образовательная технология, предполагающая всего за один год разработку студентами подводного робота по определенному заданию, изготовление его опытного образца, испытание и демонстрацию образца в действии, а также рейтинговое соревнование в смоделированных условиях экстремальных ситуаций. Показано, что члены команды МГТУ им. Н.Э. Баумана — студенты России, владеющие основами автоматизированных проектных технологий CAD, САМ, САЕ, CASE, CALS и 3D-прототипирования в состоянии успешно конкурировать с профессиональными командами ведущих зарубежных университетов, а также что более чем десятилетняя практика проведения международных соревнований студенческих ROV-гидроботов MATEC (Marine Advanced Technology Education Competition) заслуживает пристального внимания и анализа отечественными специалистами в области высшего инженерного образования в области подводной робототехники.

Рассмотрены вопросы, связанные с оценкой затрат суммарной характеристической скорости, требуемой для восполнения спутниковых систем, функционирующих на круговых и близких к ним орбитах. Исследуются случай перевода спутника вдоль своей орбиты и случай перевода в заданную точку рабочей орбиты, имеющей существенное отличие в долготе восходящего узла. Полученные результаты могут быть использованы для минимизации энергетических и временных затрат при проектировании и формировании спутниковых систем.

Представлена математическая модель процесса радиометрической коррекции изображения. Рассмотрены методы определения искажающей функции системы. Приведены и программно реализованы следующие алгоритмы восстановления изображений: инверсная фильтрация, фильтрация методом минимизации среднеквадратического отклонения (фильтрация Винера), фильтрация методом минимизации сглаживающего функционала со связью (регуляризация Тихонова). Проведено сравнение перечисленных алгоритмов, выявлены их преимущества и недостатки применительно к восстановлению космических снимков.

Представлена разработанная в Научно-производственном центре «Специальное машиностроение» МГТУ им. Н.Э. Баумана комплексная математическая модель базового уровня для исследования движения транспортного средства на воздушной подушке, позволяющая на этапе проектирования учесть неочевидные нелинейные взаимодействия между рабочими и сопутствующими процессами, а также уменьшить вероятность ошибок на системном уровне. Рассмотрен вариант несущего комплекса, в котором воздушная подушка создается шестью независимыми коническими гибкими ограждениями с малыми углами при вершинах.

Рассмотрены фундаментальные принципы и критерии новой парадигмы формирования кристаллического строения сложных фасонных заготовок методами литья и обработки давлением — принципы тиксоформирования. Проанализированы результаты практического использования новых принципов формообразования деталей из литейных и деформируемых алюминиевых сплавов методами тиксоштамповки и изотермического прессования.

Рассмотрены проблемы создания перспективных ракетно-космических композитных конструкций, характерные для современного этапа развития науки и производства. Выделены несколько ключевых направлений, на которых отечественными специалистами достигнуты результаты, соответствующие мировому уровню или превосходящие его.

Рассмотрена четырехуровневая схема применения методов и принципов обоснования рациональной точности параметров конструкции ракетного оружия и выбора технологических средств ее обеспечения, предназначенная для реализации на основных этапах технической подготовки производства.

Рассмотрены вопросы состояния гидроструйных технологий, перспективы их совершенствования на основе теоретических и экспериментальных исследований. Особое внимание уделено аспектам изучения характеристик физических явлений, сопровождающих процесс гидроструйной обработки материалов, а также взаимосвязям этих характеристик с технологическими параметрами. Проведен анализ эксперментальных и теоретических данных, позволивший выявить группы корреспондирующих факторов гидроструйной обработки материалов и жидкостей, а также установить малоизученные области технологических параметров, с достаточно высокой степенью вероятности являющихся перспективными для развития новых гидротехнологий. По результатам численного моделирования методом конечных элементов определены основные этапы, соответствующие последовательному развитию волновых процессов в материале преграды и на ее поверхности. Сделан акцент на перспективные инновационные направления развития исследований в области прикладных аспектов гидротехнологий — диагностику материалов и покрытий, приготовление наносуспензий, обеззараживание и активацию гидротехнологических сред и др.

Рассмотрен подход к построению системы управления движением противоминного телеуправляемого подводного аппарата, основанный на выделении отдельных режимов работы данной системы и позволяющий автоматизировать схему проведения противоминных действий.

Рассмотрены новые методы коррекции подводных гидравлических систем с настройкой к текущим режимам работы.

Рассмотрены вопросы определения базовых платформ высокоподвижных бронированных колесных и гусеничных машин для транспортировки военнослужащих, грузов и монтажа вооружения. Выделены три типа (семейства) машин для эксплуатации в районах с разными условиями движения: колесные, гусеничные, двухзвенные гусеничные.

Рассмотрены вопросы прогнозирования подвижности специальных колесных шасси нового поколения с использованием имитационного математического моделирования движения в различных условиях эксплуатации, а также проблема совместного моделирования процессов разной физической природы, непрерывных и дискретных при теоретическом исследовании движения специального колесного шасси.

Рассмотрен подход к решению задачи старта ракеты из контейнера при действии поперечных нагрузок. Приведены расчетные схемы пусковых установок контейнерного типа. Представлены методические основы расчетного анализа динамики и прочности агрегатов стартовых комплексов. Приведены основные методики учета взаимодействия пускового контейнера и ракеты, рассмотрены характерные нагрузки, возникающие при старте ракеты из контейнера и способы их учета.

Рассмотрены основные подходы к созданию новых стартовых комплексов космодромов. Представлены методические основы расчетного анализа динамики и прочности агрегатов стартовых комплексов для космических ракет-носителей, математические модели определения напряженно-деформированного состояния несущих конструкций агрегатов стартовых комплексов при действии статических и динамических нагрузок. Приведены примеры использования разработанного методического аппарата при модернизации стартового комплекса на космодроме Плесецк, проектировании стартового оборудования в Гвианском космическом центре и на космодроме «Восточный».

Рассмотрена проблема создания полностью автономного транспортного робота. Определен круг задач, решаемых его бортовой системой управления и ее состав. Описан опыт создания таких систем управления и результаты их испытаний в составе мобильных роботов в условиях различных сред. Сформулированы перспективные направления дальнейшего развития средств автовождения.

Рассмотрены вопросы роботизации сухопутных войск силовых ведомств. Приведены состав и характеристики существующих наземных робототехнических комплексов военного и специального назначения. Освещены основные проблемы создания различных перспективных образцов таких комплексов и рассмотрены пути их решения.

Рассмотрены достоинства и особенности применения одного из наиболее распространенных методов исследования операций — имитационного моделирования. Приводятся реальные примеры имитационных моделей, иллюстрирующие порядок их построения, структуру и интерпретацию полученных результатов.

Рассмотрены история становления и развития, технические характеристики и экспериментальные возможности многоцелевой баллистической лаборатории (полигона) кафедры СМ-6, размещенной в Дмитровском филиале МГТУ им. Н.Э. Баумана. Описаны основные научные результаты, полученные в лаборатории. Обозначены направления дальнейшего развития уникального экспериментального комплекса.

Рассмотрены методы согласованной работы автономной информационной и управляющей системы (АИУС) и исполнительного устройства (ИУ) в виде боевой части осколочного типа, которые позволяют повысить эффективность функционирования боеприпаса для широкого диапазона условий встречи его с целью. Применение методов согласованной работы позволяет существенно уменьшить систематические ошибки работы АИУС, которые определяют ширину конуса разлета элементов ИУ. Показано, что реализация рассматриваемых методов согласованной работы АИУС и ИУ возможна при использовании конструкций АИУС с несколькими антенными системами и конструкций ИУ с переключателем точек инициирования на «n» положений при условии наличия на борту информации о модуле относительной скорости.

Изложена история развития кафедры «Многоцелевые гусеничные машины и мобильные роботы» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Отмечены ключевые этапы становления кафедры, научные школы, основные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы кафедры за последние годы.

Рассмотрена система боевых бронированных машин (штурмовые машины, танки, дистанционно-управляемые роботы и тяжелые боевые машины пехоты). Проведен анализ боевой эффективности Сухопутных войск, показывающий, что тактика атаки укрепленной обороны, предписанная Боевым уставом, неэффективна и ведет к большим потерям живой силы, а также техники. Рекомендована эффективная тактика атаки укрепленной обороны и соответствующая ей система боевых машин, позволяющая многократного увеличить боеспособность Сухопутных войск (от взвода до бригады).

Приведены результаты численного моделирования двух инженерных задач: с применением открытого пакета OpenFOAM и модели турбулентности LES и вычислением силовых нагрузок. Первая задача связана с исследованием влияния нестационарных вихрей на структуру обтекания и аэродинамические характеристики килевого стабилизатора. Вторая задача посвящена исследованию нестационарного обтекания грузов на внешней подвеске вертолетов с пассивными элементами стабилизации. В рамках первой задачи рассмотрено обтекание тормозного щитка самолета и определены пульсации характеристик коэффициента поперечной силы. В рамках второй задачи приведены численные зависимости аэродинамических коэффициентов продольной cx и поперечной cz сил от угла скольжения b для грузов-контейнеров различного размера со стабилизирующими устройствами.

Показано, что в отличие от алгоритмов баллистико-навигационного обеспечения задач оперативного управления космическими полетами, базирующихся на использовании детерминированных моделей, баллистико-навигационное обеспечение проектно-баллистического этапа должно основываться на стохастических моделях и проведении исследований, предполагающих применение стохастических подходов, в частности метода статистических испытаний. Для оценки качества коррекции рассмотрены различные энергетические критерии типа математического ожидания суммарных энергетических затрат, квантилей заданного уровня характеристической скорости на коррекцию, вероятности нахождения энергозатрат в заданных пределах. Показаны пути построения, в некотором смысле универсальной (с учетом выявленных особенностей) методики синтеза баллистико-навигационного обеспечения межпланетного полета.

В рамках становления новой специализации подготовки кадров для космической отрасли кратко рассмотрена технология управления полетом космических аппаратов, представляющего собой достаточно сложный процесс, методы и средства выполнения которого непрерывно развиваются в соответствии с усложнением космических аппаратов и задач их полета. Освещена история становления преподавания указанной дисциплины в МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Представлены формулы для коррекции матрицы демпфирования конечно-элементной модели с помощью коэффициентов демпфирования, определенных экспериментально для уточнения конечно-элементной модели изделия по результатам испытаний. В скорректированной матрице часть коэффициентов получена на основе опытных данных, остальные коэффициенты матрицы демпфирования считаются пропорциональными соответствующим коэффициентам матрицы жесткости. Предложенная методика проверена модальными испытаниями стальной балки с последующей коррекцией матрицы демпфирования ее конечно-элементной модели.

Раскрыты особенности аэродинамической схемы летательного аппарата, предназначенного для полета с большими сверхзвуковыми скоростями на большую дальность на примере крылатой ракеты «Метеорит», которая была разработана в 1980-1990-х годах кооперацией во главе с «НПО машиностроения». Практически идеально сбалансированная в условиях крейсерского полета аэродинамическая схема, обладающая рекордным в своем классе аэродинамическим качеством, — одно из высших достижений отечественной ракетной техники. Вместе с тем показано, что отработка всех промежуточных режимов полета ракеты требует многократно больших усилий и сопряжена со многими техническими рисками.

Рассматриваются вопросы, связанные с организацией и проведением экспериментальных исследований механических характеристик материалов, применяемых при изготовлении отдельных элементов космических аппаратов, а также с исследованием динамических характеристик элементов космических аппаратов на примере трансформируемого рефлектора ферменного типа. Параметры его конечнолементной модели уточняются по результатам наземных частотных испытаний. Путем исключения из расчетной модели условий нагружения конструкции при испытаниях определены частоты и формы собственных колебаний рефлектора, соответствующие условиям его функционирования на орбите. Из расчетной конечно-элементной модели рефлектора удаляются конечные элементы, описывающие систему обезвешивания, жесткости мембран силовозбудителей и массы их подвижных частей. Уточненная таким образом конечно-элементная модель рефлектора может быть включена в общую расчетную схему космического аппарата для анализа его динамики.

Рассмотрены учебно?методические и организационные вопросы, связанные с подготовкой специалистов по оборонным специальностям. Отмечена важная роль интеграции образовательной, научносследовательской, конструкторской и технологической составляющих в новых образовательных программах. Приведены примеры организации учебного процесса и проведения научно-исследовательских работ в тесном сотрудничестве с предприятиями оборонно-промышленного комплекса и организациями Министерства обороны РФ. Определена роль оборонных специальностей в развитии обороннопромышленного комплекса и обеспечении национальной безопасности России.

Приведен обзор направлений научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, проводимых кафедрами факультета «Специальное машиностроение» за последние пять лет. Подтвержден принцип подготовки специалистов в МГТУ им. Н.Э. Баумана — обучение через науку и практику, который реализуется при выполнении кафедрами реальных работ, имеющих большое значение для промышленности страны.

Изложены основные явления воздействия подводного взрыва на гидродинамику в их реальной последовательности. Представлены результаты исследований, связанных с изучением основных явлений подводного взрыва. Показано, что характер распространения возмущения зависит от физических и химических свойств взрывчатого вещества. Получены уравнения движения сжимаемой жидкости в различной формулировке для интегрирования внутри объема, ограниченного фронтом ударной волны и поверхностью волны разрежения, которая следует за волной сжатия на некотором удалении. Показано, что волны сжатия и разрежения пересекаются на свободной морской поверхности, в окрестности которой выполняются условия быстрого расширения. Граничные условия выведены из уравнений сохранения массы, количества движения и энергии.

Проведен анализ слабовозмущенного движения твердого тела с полостью, содержащей идеальную жидкость со свободной поверхностью в ограниченном трехмерном пространстве. В предположении, что свободная поверхность жидкости мало отклоняется от равновесной, граничные условия снесены на равновесную поверхность. Решение задачи представлено в виде обобщенного ряда Фурье, коэффициентами которого являются неизвестные функции времени. Для определения этих коэффициентов сформулирована задача Коши, которая решена методом последовательных приближений. Поставлена задача оптимального управления с терминальным функционалом. С использованием формализма Гамильтона — Понтрягина получено численное решение задачи с интегральными ограничениями на управление типа неравенств. Представлены численные тесты, рассмотрен ряд примеров.

Представлены результаты исследований, связанных с изучением изменения плотности воды при низких температурах. Рассмотрен тепломассоперенос в условиях термической конвекции под действием выталкивающей силы при отсутствии градиентов концентрации. Выявлены причины возникновения изменения направления выталкивающей силы, определены двумерные профили скорости и обнаружена инверсия конвекции, обусловленная экстремумом плотности. Получена зависимость плотности воды от температуры и начальные оценки ряда характерных величин. Определены уровень скоростей нижнего предела коэффициентов переноса, граница между режимами процесса, начальная геометрическая конфигурация различных течений. Отмечено, что в однофазной жидкости в связи с быстрым изменением плотности в вертикальном направлении возникают волноподобные движения, например в термоклиньях, находящихся в объеме жидкости. Показано, что условия, наложенные на температуру погруженной в покоящуюся окружающую среду поверхности и саму среду, отличаются настолько, что в области диффузионной теплопередачи вязкость и теплопроводность жидкости заметно изменяются.

Рассмотрены уединенные волновые пакеты, ответвляющиеся от состояния покоя, на поверхности идеальной несжимаемой жидкости под ледяным покровом. Ледяной покров смодулирован геометрически нелинейной упругой пластиной Кирхгофа — Лява, свободно плавающей на поверхности жидкости, а идеальная жидкость — системой уравнений Эйлера с дополнительным поверхностным давлением, обусловленным наличием упругой пластины. Установлено, что на поверхности жидкости имеют место различные типы уединенных волн, в том числе уединенные волновые пакеты, для которых фазовая скорость равна групповой. Показано, что при увеличении глубины жидкости резонансное волновое число смещается в дефокусирующую область, где не существует уединенных волновых пакетов.

Рассмотрены алгоритмы предварительной обработки сигналов комплекса оптической аппаратуры для их согласования и выделения информативных составляющих. Представлены результаты обработки экспериментальных данных с использованием разработанных алгоритмов. Показано, что предложенные алгоритмы позволяют достичь существенного повышения эффективности применения аппаратуры независимо от текущих метеоусловий.

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.

В рамках идеальной несжимаемой жидкости рассмотрено обтекание колеблющегося тонкого крыла конечного размаха, работающего в режиме создания силы тяги. Предложен численный алгоритм решения задачи. Проведено сравнение эффективности работы крыла прямоугольной формы в плане и крыла с формой в плане, близкой к реальной форме хвостового плавника дельфина.