Авиация и космонавтика

Издание содержит наглядный материал, предназначенный в помощь студентам при выполнении лабораторной работы по курсу «Теория колебаний неконсервативных систем» с помощью компьютерной технологии MSC Apex.

Рассмотрены теоретические представления о свойствах трехстепенных и двухстепенных гироскопов, о принципе действия гироскопических приборов, гиростабилизаторов на их основе и акселерометров, рассмотрены также датчики угловой скорости на новых физических принципах.

Рассмотрены теоретические представления о назначении, составе, структуре, принципах функционирования инерциальных навигационных систем и их чувствительных элементов.

В издании рассмотрены аддитивные технологии в соответствии с классификацией ASTM (American Society for Testing and Materials). Описаны характерные особенности технологии селективного лазерного спекания полимерных порошков. Проанализированы перспективы развития аддитивных технологий в производстве изделий ракетно-космической техники.

Издание содержит анализ основных особенностей функционирования систем управления высокоточных боеприпасов на этапах баллистического полета и наведения на цель. Рассмотрены вопросы проектирования систем управления высокоточных боеприпасов, в том числе систем непрерывного и импульсного наведения, а также методы математического моделирования их функционирования. Особое внимание уделено оптическим, радиолокационным, телевизионным и инфракрасным головкам самонаведения. В основу учебного пособия положен курс лекций, который был прочитан проф. Ю.М. Астаповым на кафедре «Высокоточные летательные аппараты» МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Учебное пособие содержит примеры использования вычислительной системы MATLAB и среды SIMULINK для анализа свойств системы «летательный аппарат — автопилот» и расчета параметров автопилота в рамках изучения дисциплины «Системы автоматического управления летательными аппаратами». Может быть рекомендовано для освоения приемов работы в системе MATLAB и среде SIMULINK при тренинге, выполнении домашних заданий, а также курсового и дипломного проектирования.

Представлены методы и алгоритмы планирования температурных измерений, предназначенных для последующего определения характеристик теплопереноса частично прозрачных пористых материалов. Приведены примеры использования алгоритмов решения задач, рассмотрены результаты их применения при планировании температурных измерений на этапе подготовки стендовых тепловых испытаний образцов теплозащитных материалов и элементов теплонагруженных конструкций.

Изложены основы проектирования транспортных космических систем с жидкостными ракетными двигателями, предназначенных для доставки полезных грузов на целевые орбиты и траектории назначения, и их составляющих: ракет-носителей и разгонных блоков. Рассмотрено формирование граничных условий решения задач баллистического проектирования. Предложены инженерные методики выбора основных проектных параметров и определения энергомассовых и геометрических характеристик проектируемого изделия в составе ракетного комплекса. Приведены численные примеры решения задач баллистического проектирования транспортных космических систем.

Рассмотрены основы проектирования виброзащиты прецизионных космических аппаратов для улучшения разрешающей способности устанавливаемой на борту целевой аппаратуры при влиянии динамических источников возмущений. Представлены методы и средства виброзащиты, а также принципы работы, математические модели и практические примеры создания виброзащитных устройств. Приведен инженерный алгоритм в виде структурной схемы обеспечения виброзащиты космических конструкций для практической реализации.

Приведены основные сведения и изложены исходные данные, необходимые для проведения компоновки бортового оборудования пилотируемых космических аппаратов. Большое внимание уделено вопросам пространственной организации пилотируемых аппаратов в контексте человеческой культуры, приведены основные сведения о компоновке транспортных кораблей и орбитальных станций. Указаны критерии внешней и внутренней компоновки бортового оборудования, необходимого для осуществления космического полета. Приведены основные критерии качества выполненной компоновки и обширный справочный материал по целевому оборудованию и обеспечивающим системам. Содержание учебного пособия соответствует учебной программе и курсу лекций, которые авторы читают в МГТУ им. Н.Э. Баумана.

В курсе лекций приведены основные положения теории оптимального проектирования конструкций, рассмотрены методы проектных расчетов композитных материалов и простейших элементов конструкций, а также несущих композитных оболочек различных конструктивных схем и размеростабильных композитных космических конструкций. Представлены алгоритмы расчета типовых композитных элементов конструкций, которые могут быть самостоятельно использованы студентами при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Изложены научные и методологические основы наведения баллистических ракет. Рассмотрены вопросы программирования движения (задачи наведения) и информационно-навигационного обеспечения управления (задачи навигации), а также проблемы определения точности стрельбы (задачи оценки точности возмущенного движения). Показаны направления решений соответствующих задач при создании ракетных комплексов тактического, оперативно-тактического и стратегического назначения, возможные пути совершенствования баллистико-навигационного обеспечения полета ракет указанных классов. Содержание пособия соответствует курсу лекций, читаемых в МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Содержатся материалы для исследования температурных режимов модели заправочной системы ракеты или космического аппарата, экспериментального определения и обработки характеристик теплообмена для режимов температурной подготовки топлива при различных схемах включения насосов.

Представлены постановки и алгоритмы решения обратных задач радиационно-кондуктивного теплообмена для определения теплофизических и оптических характеристик материалов. Приведены примеры использования алгоритмов, рассмотрены результаты их применения для определения характеристик теплозащитных материалов.

Приведены конструктивно-компоновочные схемы существующих разгонных блоков, а также предложены другие возможные варианты их компоновки. Даны основные формулы для баллистического расчета, выбора типа топлива и определения массы разгонного блока и входящих в него систем. Приведены примеры соединения конструкций, изготовленных из композиционных материалов.

В издании приведены общие сведения о полимерных композиционных материалах и их применении в изделиях ракетно-космической техники.

Учебно-методическое пособие для выполнения лабораторных работ является практическим руководством, предназначенным для самостоятельного овладения алгоритмическими методами контроля авиационных измерительных систем. Изучение методов предполагается проводить с использованием исследовательского кабины-тренажера и лабораторной базы научно-образовательного центра «Авионика». Отрабатывается функционирование системы контроля в процессе имитации маневров ЛА при заходе на посадку на движущийся авианосец.

Приведены методические указания к выполнению лабораторной работы, посвященной огневым испытаниям стендового лабораторного жидкостного ракетного двигателя при различном соотношении компонентов топлива. В работе моделируются производственные условия испытания ракетного двигателя в части физических факторов, включая потенциально опасные, а также расчетно-информационная среда и социально-технологические отношения из области будущей профессиональной деятельности студента. Методические указания ориентированы на образовательные технологии с блочно-модульным структурированием учебного материала и рейтинговой оценкой успеваемости.

Учебно-методическое пособие для выполнения лабораторных работ является практическим руководством, предназначенным для самостоятельного овладения алгоритмическими методами коррекции инерциальных навигационных систем в автономном режиме. Коррекция осуществляется с помощью прогнозирующих моделей погрешностей навигационной системы, построенных алгоритмом самоорганизации. Изучение методов предполагается проводить с использованием исследовательского трехстепенного стенда и лабораторной базы научно-образовательного центра «Интеллектуальные системы».

Изложены основы проектирования жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Даются основные положения теории, методы расчета и описание узлов и агрегатов двигательных установок с ЖРД. Рассмотрены процессы расширения газов в соплах, смесеобразования и теплообмена, а также методы профилирования сопел, расчета форсунок, определения форм и объема камеры сгорания. Приведены системы подачи с турбонасосными агрегатами и вытеснительные системы подачи с газовым, пороховым и жидкостным аккумуляторами давления. Изложены методики и примеры расчетов элементов конструкции и ЖРД в целом. Третье издание учебника (2016 г.) было дополнено параметрами, элементами конструкций и пневмогидравлическими схемами отечественных и зарубежных ЖРД конца XX в. В четвертом издании исправлены опечатки и приведены параметры разработанных после выхода в свет третьего издания ЖРД. Соответствует курсам лекций, читаемых в МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Изложены основы внешней баллистики снарядов и ракет, методики расчета параметров их движения, определения характеристик точности стрельбы, методы и алгоритмы баллистического обеспечения испытаний. Существенное внимание уделено современной трактовке предметной области научной дисциплины, уточнению ее структуры, круга решаемых задач, объединяемых термином «прикладная внешняя баллистика».

Представлены основные сведения о технологическом цикле космических полетов, даны примеры практических задач, решаемых в процессе предварительного проектирования и управления полетом космических аппаратов и их группировок.

Исследованы алгоритмы комплексной обработки информации современных навигационных систем летательных аппаратов. Представлены структуры навигационных комплексов, прицельно навигационных комплексов высокоточных летательных аппаратов. Разработаны критерии степени наблюдаемости переменных состояния моделей и критерии степени параметрической идентифицируемости, которые использованы для повышения точности алгоритмов оценивания и построения моделей погрешностей навигационных систем. Представлены оригинальные: подход динамического системного синтеза моделей исследуемых процессов, алгоритм коррекции в структуре навигационной системы на базе SDC-представления, комплексный критерий определения эффективности алгоритмов обработки информации в полете, а также редуцированная система контроля работоспособности навигационного комплекса.

Сборник научных статей посвящен 80-летию кафедры «Высокоточные летательные аппараты» МГТУ им. Н.Э. Баумана. В него вошли статьи сотрудников кафедры, посвященные проблемам разработки средств поражения и боеприпасов за последнее десятилетие.

Представлены семь лабораторных работ. Даны краткие теоретические сведения, подробно описаны порядок выполнения лабораторных работ и требования к содержанию отчета о работе. Приведены контрольные вопросы для закрепления полученных знаний.

Даны сведения о конструктивно-массовом совершенстве оболочек сосудов давления сферической, цилиндрической, тороидальной формы и криволинейных трубопроводов, применяемых в изделиях ракетно-космической техники и наземном транспорте. Рассмотрены принципы проектирования из комбинированных материалов (металлическая оболочка-лейнер + намотанный композит) равнонапряженных оболочек баллонов и трубопроводов.

Приведены методы расчета и проектирования турбин в составе современных и перспективных авиационных, стационарных, транспортных газотурбинных двигателей и комбинированных установок. Показаны методы оптимизации ступеней турбин и многоступенчатых турбин в целях получения максимального значения КПД в рамках заложенных ограничений по массе, размерам, числу ступеней в зависимости от места расположения турбины в составе газотурбинных двигателей. Рассмотрены методы определения потерь энергии и характеристик турбин в составе авиационных, энергетических, транспортных и комбинированных двигателей на различных режимах работы.

Представлены методики расчета осевого нагнетателя, работающего в составе турбохолодильного агрегата системы кондиционирования воздуха летательных аппаратов, а также профилирования лопаток рабочего колеса и направляющего аппарата.

Дано описание лабораторного стенда для испытания воздушного нагнетателя диагонального типа, работающего в составе системы кондиционирования воздуха летательных аппаратов. Представлена методика пересчета рабочей характеристики нагнетателя, работающего при переменных параметрах и на различных веществах.

Предназначено для самостоятельной подготовки к выполнению лабораторной работы «Качество системы стабилизации курса самолета» по дисциплине «Управление техническими системами». Издание будет способствовать углубленному изучению раздела «Качество управления линейными системами автоматического регулирования (САР)» указанной дисциплины, освоению интегрального метода оценки качества САР, приобретению навыков построения системы дифференциальных уравнений, описывающих поведение САР, синтеза и построения структурных схем, соответствующих этим уравнениям, редактирования параметров, получения, визуализации и анализа результатов расчетов, формулировки выводов о характере и качестве переходных процессов САР.

В учебном пособии изложены основные вопросы гидравлики, рассмотрены принципы действия, основные конструктивные схемы и конструкции гидравлических приводов, применяемых на современных летательных аппаратах. Описаны требования, предъявляемые к рабочим жидкостям, используемым в исполнительных механизмах летательного аппарата. Представлены конструктивные схемы гидроустройств и области их применения.

Рассмотрены вопросы курсового проектирования тормозных ракетных двигателей, предназначенных для отделения головной части ракеты, а также для разделения ступеней двухступенчатой баллистической ракеты с жидкостным ракетным двигателем. Определены оптимальные геометрические размеры двигателей, их масса, газодинамические параметры потока, тепловые режимы и теплозащита ракетных двигателей. Приведены расчеты на прочность камеры сгорания ракетного двигателя, соплового тракта, болтовых соединений.

Пособие подготовлено в соответствии с учебным планом специальности 24.05.01 «Проектирование, производство и эксплуатация ракет и ракетно-космических комплексов» и направления подготовки 24.04.01 «Ракетные комплексы и космонавтика». Предназначено для углубления и расширения знаний в области наземного оборудования ракетно-космической техники, полученных в лекционном курсе по дисциплине «Наземное оборудование ракетных комплексов».

Издание содержит теоретический материал по основным разделам механики жидкостей и газов, связанным с проектированием и расчетом пневматических устройств, а также практические задания для расчета параметров элементов пневматического привода.

Пособие направлено на развитие навыков работы с текстом по специальности на английском языке. Учебное пособие включает разделы, содержащие тексты по указанным направлениям подготовки, обширный лексико-грамматический материал, упражнения, направленные на развитие навыков и умений работы с профессионально ориентированными текстами. Пособие рекомендуется использовать как для практических занятий, так и самостоятельной работы студентов-бакалавров, студентов-специалистов всех форм обучения.

Рассмотрены основные понятия теории авиационных лопаточных машин, их классификация, общее устройство и работа. Проанализированы термогазодинамические процессы в элементах лопаточных машин. Кратко изложены вопросы, связанные с характеристиками лопаточных машин и их регулированием. В приложении содержатся необходимые материалы для выполнения расчетно-графической работы «Расчет осевого компрессора».

Рассмотрены основные понятия теории авиационных двигателей, их классификация, общее устройство и работа. Проанализированы термодинамические процессы в авиационных двигателях и их работа в качестве движителя. Описаны назначение, устройство и работа основных функциональных элементов двигателя: входного устройства, компрессора, камеры сгорания, турбины и выходного устройства. Кратко изложены вопросы, связанные с характеристиками авиационных двигателей и их регулированием. В приложении содержатся необходимые материалы для лабораторно-практической работы «Исследование идеальных циклов ТРД и ТРДФ» и расчетно-графической работы «Термогазодинамический расчет ТРД и ТРДФ».

Рассматриваются специальные вопросы, учитываемые при проектировании систем жизнеобеспечения для современной авиации. Излагаются особенности строения атмосферы и физических условий по высотам полета летательных аппаратов. Дается представление о воздействии физических факторов среды на организм человека: давления, температуры, влажности воздуха; воздействии высотных и динамических факторов полета. Материал учебного пособия содержит описания устройства, принципа действия, особенностей работы систем жизнеобеспечения. Описываются методы расчета и проектирования элементов систем жизнеобеспечения: гермокабин ЛА, систем кондиционирования воздуха, систем индивидуального жизнеобеспечения, приводятся необходимые справочные материалы. В основу пособия положены оригинальные авторские результаты, полученные при выполнении научно-исследовательских работ по заказам ряда авиационных фирм.

Представлены нормативно-правовые, организационные и инженерные основы сертификации авиационной техники гражданского назначения (на примере воздушных судов) на этапах ее проектирования и производства. Учтены изменения, произошедшие после 2015 года, связанные с преобразованием в Российской Федерации системы сертификации авиационной техники, ее разработчиков и изготовителей.

В учебном пособии описаны применение композиционных материалов в производстве летательных аппаратов, свойства композиционных материалов и их исходных компонентов, а также технологии изготовления изделий из композиционных материалов, их механической обработки и сборки готовых конструкций. В пособии изложена технология производства стеклянных, углеродных, борных и органических волокон, описаны основные полимерные матрицы, а также технология формования.

Представлены мероприятия по организации и путям развития процесса послепродажного обслуживания авиастроительными предприятиями для эффективного использования авиационной техники. Отражены вопросы материально-технического обеспечения модернизации и ремонта авиационной техники в период послепродажного обслуживания, обеспечения эксплуатационно-технической документацией, организации гарантийного и послегарантийного обслуживания, контроля качества, рекламационно-претензионной работы, разработки бюллетеней и технических указаний.

В учебном пособии описаны конструкция, особенности устройства, принцип работы основных систем двухконтурного турбореактивного двигателя сверхзвукового самолета. Отражены особенности испытаний и отработки, возможные проявления неисправностей систем силовой установки и причины, их вызывающие.

Приведены описания конструкций шасси реальных самолетов, серийно выпускавшихся отечественной авиапромышленностью: МиГ-15 УТИ, МиГ-19, Су- 7Б, Су-25. На примере этих летательных аппаратов проанализированы и описаны конструктивно-силовые, кинематические схемы убирающихся стоек шасси, компоновочные решения, применявшиеся в конструкциях материалы. Рассмотрены амортизирующие устройства шасси. Помимо использования в учебном курсе «Конструкция и проектирование летательных аппаратов» пособие будет полезным при выполнении курсовых и дипломных проектов, связанных с проектированием самолетов, поскольку содержит обширный материал, касающийся испытанных практикой схемных решений, примеры конструктивного исполнения наиболее ответственных узлов и агрегатов планера. Настоящее пособие поможет также студентам при лабораторных работах, отчет по которым необходимо выполнять в виде технического описания конструкции и работы агрегатов в соответствии с требованиями ЕСКД. Все эскизы следует выполнять в масштабе, от руки на миллиметровке либо с использованием графических пакетов (например, Solid Work, AutoCAD, Компас и т. п.).

Задачей курса «Конструкция и проектирование летательных аппаратов» является изучение и анализ развития схем летательных аппаратов, а также основ проектирования самолетов. Изучение курса проводится на лекциях, в лаборатории, заканчивается курсовым проектированием и базируется на знании основ аэродинамики, сопротивления материалов и других общетехнических дисциплин.

В учебном пособии даны условия заданий, а также кратко излагается теоретический материал, необходимый для получения практических навыков решения задач динамики полета летательных аппаратов. Основная часть заданий скомпонована по главам аналогично соответствующим разделам ранее изданного учебного пособия «Динамика полета». Ч. 1. Ч. 2. Кроме того, в работе приводится содержание курсового проекта и трех практических работ по динамике полета.

В учебном пособии изложены методики диагностики дефектов органов управления самолетом по результатам резонансных испытаний. Эти методики содержат: описания средств возбуждения и измерения колебаний в процессе испытаний; порядок проведения испытаний и способы определения динамических характеристик конструкций, которые используются для идентификации дефектов; методы оценки параметров дефектов. Рассмотрены такие виды дефектов, как люфты в проводках управления летательным аппаратом; повышенное трение в подвижных соединениях и опорах органов управления самолетом; несоосная установка опор отклоняемых поверхностей органов управления; низкая эффективность функционирования гидравлических демпферов, устанавливаемых на органы управления.

Изложенная в учебном пособии методика диагностики дефектов авиационных конструкций реализуется в два этапа. Первый этап предполагает проведение модальных испытаний. По отклонениям параметров собственных тонов колебаний от их величин, заложенных в конструкцию летательного аппарата при его проектировании, делается заключение о наличии дефектов. На втором этапе результаты вибрационных испытаний представляются в виде портретов колебаний, являющихся идентификационными признаками дефектов конструкции. Таким способом выявляются люфты в проводках управления летательным аппаратом, зазоры в местах стыковки агрегатов, повышенные нагрузки монтажа отклоняемых поверхностей и трещины в элементах планера. Контроль может происходить либо на уровне качественной оценки, либо на уровне количественной оценки одного или нескольких дефектов.

В пособии рассматриваются методы твердотельного и поверхностного моделирования в пакете SolidWorks различных объектов со сложными аэродинамическими обводами, начиная от профиля крыла, лопасти воздушного винта и вентилятора и заканчивая элементами планера самолета. При написании пособия предполагалось, что обучающиеся владеют основами компьютерной графики. В приложениях дан справочный материал, необходимый для выполнения практических работ и расчетно-графических заданий.

Рассмотрены основные понятия аэродинамики воздушного винта и кратко изложены теории изолированного элемента лопасти, идеальных пропеллера и винта, теории Сабинина–Юрьева и Жуковского. Описаны экспериментальные методы исследований. Даны рекомендации по подбору винта к летательному аппарату и по его компоновке. В приложении содержатся необходимые методические материалы для лабораторной работы «Экспериментальное определение характеристик воздушных винтов».

Настоящее учебное пособие является продолжением издания «Английский язык. Аннотирование и реферирование. Часть 1: методические указания для магистрантов технических специальностей». Цель пособия – развитие навыков аннотирования и реферирования на английском языке. Учебное пособие включает раздел «Теоретические основы аннотирования и реферирования», разделы, содержащие тексты по направлениям: «Информатика и вычислительная техника», «Управление в технических системах», «Авиастроение», «Техническая физика» и «Оптотехника», упражнения, направленные на овладение вторичными жанрами реферата и критического обзора, приложения, словарь-минимум. В зависимости от целей, поставленных преподавателем, данное пособие может быть использовано для аудиторной и самостоятельной работы обучающихся.