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.

На основе 1,6-дигидроксинафталина и гексаэтилтриамида фосфористой кислоты методом молекулярной сборки синтезированы фосфомакроциклические системы типа циклофанов, содержащие по два различных нафтиленовых радикала и два амидофосфорных узла. Проведено компьютерное моделирование полученных систем, изучены их окислительные реакции.

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.

Приведено описание существующих конструкций систем подрессоривания транспортных машин. Указаны основные преимущества и недостатки каждой из них. Разработана конструкция модернизированной системы подрессоривания на базе существующей системы подрессоривания гусеничной машины с пневмогидравлической рессорой. Проведено сравнительное исследование с помощью метода имитационного моделирования плавности хода транспортной машины с существующими и проектируемой системами подрессоривания. Для одной из существующих систем подрессоривания проведены полигонные испытания и анализ адекватности модели. Сделаны выводы относительно наиболее перспективных путей модернизации существующих систем подрессоривания. Указаны направления возможной модернизации существующих систем подрессоривания и повышения точности подбора упругих и демпфирующих характеристик подвески.

Рассмотрены подходы к определению структуры капитала и оптимального уровня кредитной нагрузки предприятия. Разработана экономико-математическая модель определения оптимального размера кредитной нагрузки, позволяющая принимать решения, ориентируясь на показатель стоимости компании. Приведен алгоритм и пример практической реализации модели. Проанализирована экономическая эффективность применения модели.

Рассмотрены вопросы расчета параметров резонатора твердотельного лазера с импульсной накачкой с учетом тепловой линзы, наводимой в активном элементе. Предложена методика расчета схем устойчивых конфигураций резонаторов, обеспечивающих большой коэффициент заполнения активного элемента излучением генерации и стабильность параметров излучения к флуктуациям оптической силы тепловой линзы.

Решена задача получения голограммных оптических элементов, формирующих прицельный знак произвольной осесимметричной геометрической формы для голографического прицела, для возможности оперативного подбора прицельного знака, исходя из смены условий стрельбы с помощью дифракционного оптического элемента, фокусирующего лазерное излучение в необходимое изображение. Приведены результаты расчета фазовой функции пропускания такого дифракционного оптического элемента, формирующего в своей фокальной плоскости изображение прицельного знака осесимметричной геометрической формы, теоретическая оценка распределения интенсивности в фокальной плоскости рассчитанного элемента при освещении его лазерным излучением с заданными параметрами.

Приведены результаты анализа спектральных характеристик воды в терагерцовой области спектра при комнатной температуре и в процессе фазового перехода плавления льда. Представлены спект ральные зависимости показателя преломления и коэффициента удельного поглощения терагерцового излучения по амплитуде для воды в жидком состоянии при комнатной температуре, зависимость амплитудного коэффициента пропускания слоя воды толщиной 100 мкм от времени в процессе фазового перехода из кристаллического в жидкое состояние. Показано, что коэффициент амплитудного пропускания воды снижается во всем рассматриваемом спектральном диапазоне от 0,1 ТГц до 2,6 ТГц в процессе плавления льда.

Предложены математическая модель, численные методы и программные алгоритмы для математического моделирования упругопрочностных характеристик неоднородных композиционных материалов с периодической микроструктурой. Проведены тестовые расчеты упругопрочностных характеристик тканевых композитов. Микроструктура исследуемых материалов уточнялась с использованием электронных микроскопов.

Предложен численный метод решения сопряженной задачи аэрогазодинамики и внутреннего теплообмена в конструкциях перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов. Метод основан на итерационном решении трех типов самостоятельных задач: задачи газодинамики для идеального газа, задачи динамики вязкого газа в рамках полных динамических уравнений Навье – Стокса для 3-мерного пограничного слоя и уравнения теплопроводности для оболочки летательного аппарата. Предложены алгоритмы численного решения этих задач в криволинейных неортогональных координатах. Представлены результаты моделирования обтекания гипер звукового летательного аппарата и проведено сравнение результатов по температуре для случая адиабатической стенки и с учетом теплообмена между газом и стенкой, показавшее важность его учета при проектировании теплозащиты аппарата.

Проведен анализ развития науки в период становления лазерной техники. Показан механизм социального отбора инноваций и влияния господствующей научной парадигмы на исследования. Продемонстрировано единство развития современной науки и техники и доказано, что исследования в сфере лазерной техники относятся к неклассическому типу научного знания.

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.

Проведено математическое моделирование собственного излучения биологических тканей человека на основе численного решения уравнения теплопроводности и численного решения уравнений Максвелла для многослойной среды при наличии злокачественной опухоли. Получены аппроксимационные формулы для распределения температуры в молочной железе при наличии злокачественной опухоли. На основе математического моделирования проведен анализ трех миниатюрных антенн-аппликаторов диаметром 8, 15 и 22 мм, предназначенных для измерения собственного излучения тканей человека с помощью микроволнового радиотермометра. Установлено, что миниатюрные антенны, построенные на базе круглого волновода, заполненного диэлектриком с высоким значением диэлектрической проницаемости, имеют более высокую разрешающую способность по сравнению с существующими антеннами, т. е. способность более эффективно выявлять температурные аномалии небольших размеров. Изготовлены опытные образцы антенн-аппликаторов указанных размеров.

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.

Приведены результаты анализа физико-технических процессов, происходящих при ударе высокоскоростной струи (ультраструи) жидкости о поверхность твердого тела с точки зрения использования параметров этих процессов в диагностических целях. Рассмотрен процесс формирования прямых (постоянных во времени) и косвенных (динамических) информативных признаков ультраструйной диагностики с точки зрения энергетических позиций. Проанализирована трансформация энергетических и информационных параметров самого процесса гидроэрозионного разрушения.

Дано определение статической характеристики двигателя, отражающей качественную сторону процесса регулирования скорости при преобразовании энергии гателя в энергию механического движения

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

Показаны преимущества использования тягового электропривода в трансмиссиях транспортных средств. Дан анализ исходного многополюсного тягового асинхронного двигателя. Приведены результаты расчетов, на основе которых предложен альтернативный вариант тягового асинхронного двигателя.

Рассмотрено влияние угла подъема винтовой лопасти на тяговоскоростные характеристики транспортно-технологического средства с роторно-винтовым движителем. Приведены результаты анализа компьютерного моделирования движения шнекохода с движителем изменяемой геометрии

Рассмотрены основные преимущества и недостатки роторновинтового движителя. Предложены способы улучшения традиционной конструкции шнека путем использования технологий эластичной механики. Сделан вывод о возможности создания роторно-винтового движителя изменяемой геометрии

Изложен метод прогнозирования проходимости автопоездов по бездорожью, основанный на использовании разработанной математической модели прямолинейного движения по несвязному грунту. Представлены методика и измерительный комплекс для исследований взаимодействия движителей с опорной поверхностью с целью получения тягово-энергетических и тягово-сцепных характеристик. Приведены некоторые результаты теоретических исследований.

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.

Рассмотрены вопросы практического применения военных мобильных робототехнических комплексов наземного базирования за рубежом и в России. Отмечены общие недостатки в организации работ по роботизации вооружения и военной техники в России. Определены направления этапов развития наземных мобильных комплексов и области их применения, намечены ближайшие задачи роботизации

Изложены основные понятия метода паттернов применительно к конструированию подъемно-транспортных машин. Отражен качественный (а не количественный) аспект конструирования

Предложен метод повышения устойчивости импульсных систем на колесном шасси при работе на деформируемых грунтах. Метод получен с использованием имитационного математического моделирования динамики системы при работе специального оборудования. Математическая модель включает в себя подсистемы деформируемого опорного основания и выносных опор — аутригеров

Описан подход к построению модели нестационарного движения эластичного колеса как элемента динамической системы с использованием двустороннего преобразования Лапласа и модели шины типа «нить на упругом основании». Приведены формулы, описывающие амплитудно-частотные характеристики колеса, а также результаты расчетов.

Разработан метод ранжирования показателей технического уровня особо легких высокоподвижных колесных транспортных средств (ОЛКВТС) для горных условий эксплуатации с применением косвенных методов анализа экспертных заключений, отличающийся тем, что при выводе соотношений для правил распределения степеней принадлежности проводится нормирование коэффициентов ранжирования показателей технического уровня.

Разработан метод прогнозирования перспективного изменения основных определяющих показателей во времени для особо легких высокоподвижных колесных транспортных средств (ОЛВКТС), учитывающий как объективные факторы (фактическое изменение параметра), так и субъективные (экспертная оценка). На основе анализа мнений экспертов и технических характеристик ОЛВКТС аналоговой группы методами нечеткого прогнозирования определены перспективные значения основных определяющих параметров ОЛВКТС

Обоснована актуальность применения непневматических шин на современных образцах автомобильной техники. Предложен метод сравнительного анализа различных конструкций непневматической шины на основе статического расчета и анализа их тепловой нагруженности. Даны выводы о работоспособности конструкций, целесообразности их применения, а также о практической ценности предлагаемого метода.

Обоснована актуальность применения трубчатых энергопоглощающих элементов для повышения взрывозащищенности военных автомобилей. Описаны особенности процесса деформирования трубчатых элементов. Предложен метод математического моделирования упругопластического деформирования трубчатых элементов. Адекватность результатов моделирования подтверждена проведенным экспериментом.

Представлен анализ достоинств и недостатков зависимостей, описывающих изменение горизонтальной деформации опорной поверхности под деформаторами и используемых при оценке опорной проходимости безрельсовых транспортных средств (колесных, гусеничных и других).

Представлен анализ достоинств и недостатков зависимостей, описывающих изменение вертикальной деформации опорной поверхности под деформаторами и используемых при оценке опорной проходимости безрельсовых транспортных средств (колесных, гусеничных и др.).

Рассмотрены особенности конструкции бустерных турбонасосных агрегатов (БТНА) со шнеком сложной геометрии. При испытании таких агрегатов отмечается расхождение параметров, полученных расчетным путем, и характеристик, полученных при испытании, что указывает на необходимость дополнительного исследования гидродинамики БТНА и совершенствования методов расчета. Для минимизации этого расхождения предложено провести компьютерное моделирование процессов в гидравлических трактах шнека. Приведны результаты моделирования, которые будут проверены экспериментально на описанной конструкции.

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.

Рассмотрена возможность применения попутных нефтяных газов с высоким содержанием тяжелых водородов в качестве топлива в когенерационных газотурбинных установках. Для создания условий бездетонационного горения такого топлива газотурбинные установки выполнены с измененной по сравнению с традиционной последовательностью процессов. Проведена оптимизация параметров установок с учетом массогабаритных характеристик узлов.

Рассмотрены экспериментальные данные по замерам полей скоростей и давлений в осерадиальных высоконапорных рабочих колесах центробежных компрессоров. Показано, что распределение реальных скоростей существенно отличается от идеального, а распределение давлений практически совпадает. Установлено сильное влияние геометрии на структуру потока. Определены предпосылки для разработки методики профилирования проточной части рабочих колес.

Показана целесообразность применения газотурбинного энергопреобразователя при термической утилизации твердых бытовых и промышленных отходов с использованием метода газификации. Рассмотрен газотурбинный энергопреобразователь нетрадиционной схемы с камерой сгорания атмосферного давления, расположенный за турбиной. Последняя работает на высокотемпературном воздухе, часть которого после турбины, минуя камеру сгорания, перепускается в газовый тракт воздухонагревателя, что позволяет увеличить степень утилизации теплоты продуктов сгорания генераторного газа.

Изложена методика и рассмотрен пример расчета при определении влияния конструктивных параметров многоопорного шпиндельного узла на параметры точности и жесткости этого узла. Методика разработана С.Н. Борисовым, программа расчета написана А.П. Тремасовым, расчет и анализ выполнены А.С. Евсеевой.

Представлены результаты оптимизации цикла замкнутой газотурбинной энергетической установки мощностью 10 кВт с электрическим нагревателем, используемым в качестве источника теплоты. Приведены результаты расчетов узлов и агрегатов, входящих в состав макетного образца двухпетлевой замкнутой газотурбинной установки. Проанализирована конструкция и компоновочные решения, необходимые для оптимального расположения макетного образца в ограниченном по габаритам помещении. Предложены варианты компоновочных решений.

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.

Представлены основные соотношения метода конечных элементов в инкрементальной постановке расчета физически нелинейной задачи определения напряженно-деформированного состояния заготовки коленчатого вала в процессе обкатки галтелей. Остаточные напряжения в заготовке устанавливают с помощью упруго-пластической модели материала. Проведено сравнение результатов расчета напряженно-деформированного состояния с экспериментальными данными.

Приведены методика и результаты расчетного и натурного моделирования механических потерь в цилиндропоршневой группе ДВС. Проведенное сравнение значений этого показателя для малоразмерного дизеля, полученных различными методами при прочих равных условиях, доказывает адекватность принятых подходов к моделированию механических потерь.

Предложена методика расчета согласованных полей крышки цилиндра и клапанов, основанная на квазистационарном подходе в рамках решения общей задачи моделирования теплового и напряженно-деформированного состояний. Приведены расчетные схемы для определения теплового состояния деталей, результаты расчетов и их анализ.

Подтверждена эффективность использования в дизелях биотоплив, получаемых путем этерификации растительных масел. Проанализированы физико-химические свойства биодизельных топлив, производимых из различных сырьевых ресурсов. Представлены результаты определения фракционного состава этих топлив. Проведены экспериментальные исследования показателей дизеля Д-245.12С, работающего на смесях дизельного топлива, метилового эфира рапсового масла и метилового эфира подсолнечного масла различного состава.

Рассмотрены физико-химические свойства растительных масел, применяемых в качестве топлива для дизельных двигателей. Подтверждена возможность использования смесей нефтяного дизельного топлива и растительных масел в качестве топлива для дизелей. Представлены результаты экспериментальных исследований дизеля типа Д-245, работающего на смесях нефтяного дизельного топлива и различных растительных масел.

Приведены полученные автором уравнения для расчета периода задержки самовоспламенения и скорости низкотемпературного окисления в дизеле при реализации рабочего процесса с большим опережением впрыска пилотных порций топлива (PCCI-процесс) и большой рециркуляцией отработавших газов, применяемых для снижения эмиссии NOx. Предложенный метод расчета сохраняет применимость к расчету периода задержки в дизеле с традиционным опережением впрыска топлива. Метод проверен по опубликованным экспериментальным данным для разных двигателей, работающих на различных режимах.

С помощью программного комплекса Flow Vision, предназначенного для пространственных расчетов течений жидкости и газа, выполнено моделирование работы вихревого турбостартера для дизельного двигателя на номинальной частоте вращения при различных перепадах давления. Получены расчетные поля скоростей и зависимость крутящего момента от перепада давления, хорошо согласующаяся с результатами соответствующих экспериментов.

Рассмотрены вопросы экспериментального определения скорости горения энергетических конденсированных систем (ЭКС) в условиях высокого давления на стационарных и нестационарных режимах. Дано обоснование выбора метода измерения, описание экспериментальной установки, обозначены особенности практической отработки установки. Приведены результаты экспериментальных исследований ЭКС различного состава.

Рассмотрены энергетические характеристики комбинированных ракетных двигателей (КРД) на гибридных разнофазных топливах (ГРТ), приведена система уравнений, описывающая их внутреннюю баллистику. Представлены результаты теоретического определения внутрибаллистических и энергетических характеристик этих двигателей. Проведен анализ полученных результатов. Теоретически показана возможность повышения на 3…12 % удельного импульса КРД на ГРТ.

Проведено экспериментальное исследование электромагнитного поля сверхзвуковой струи жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) при варьировании режимных параметров двигателя. Получены частотные и корреляционные характеристики датчика магнитного поля (ДМП), позволяющие проводить диагностику рабочего процесса ЖРД.