Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Учебное пособие 2192

.pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
30.04.2022
Размер:
11.7 Mб
Скачать

С Б О РН И К ТР У Д О В

ПОБЕДИТЕЛЕЙ КОНКУРСА

НА ЛУЧШУЮ НАУЧНУЮ РАБОТУ

СТУДЕНТОВ И АСПИРАНТОВ ВГТУ

Воронеж 2016

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

С Б О Р Н И К Т Р У Д О В

ПОБЕДИТЕЛЕЙ КОНКУРСА НА ЛУЧШУЮ НАУЧНУЮ РАБОТУ СТУДЕНТОВ И АСПИРАНТОВ ВГТУ

Воронеж 2016

УДК 1:31:33:51:53

Сборник трудов победителей конкурса на лучшую научную работу студентов и аспирантов ВГТУ [Электронный ресурс] – Электрон. текстовые

и граф.

данные

(6,57 Мб). – Воронеж: ФГБОУ

ВО “Воронежский

государственный

технический

университет”,

2016. – 1 электрон. опт. диск

(CD-ROM) : цв. – Систем. требования : ПК 500 и

выше ;

256

Мб ОЗУ

;Windows XP ; SVGA с разрешением 1024x768 ; Adobe Acrobat 8.0 или более

поздняя версия ; CD-ROM дисковод ; мышь. – Загл. с экрана.

 

 

В сборнике

представлены работы победителей конкурса на лучшую

научную работу студентов и аспирантов ВГТУ, соответствующие основным

научным

направлениям «Вычислительные

комплексы

и

проблемно-

ориентированные

системы

управления»,

«Интеллектуальные

информационные

системы»,

«Программно-аппаратные

энергетические

комплексы и системы», «Экономика, управление и организация производства

в условиях модернизации», «Перспективные

радиоэлектронные

и лазерные

устройства и системы передачи, приема

и обработки

информации»,

«Управление информационными рисками и обеспечение безопасности

инфокоммуникационных

технологий», «Микро-

 

и

наноэлектронные

устройства

 

и

системы», «Материаловедение

 

 

функциональных

и

композиционных

 

материалов»,

«Физика

 

 

 

и

 

технол

наноструктурированных

материалов»,

«Безопасность

 

жизнедеятельности,

экология

и

прогнозирование

чрезвычайных

 

 

ситуаций», «Наукоемкие

технологии

 

в

машиностроении, авиастроении

и

 

ракетно-космической

технике», «Психолого-педагогические проблемы и гуманитаризация высшего

технического образования» и перечню критических технологий Российской

Федерации,

 

утвержденному

Президентом

 

Российской

Федераци.

Публикуемые

статьи

предназначены

профессорско-преподавательскому

составу, аспирантам и студентам гуманитарного и технического профиля.

 

 

 

 

 

 

Редакционная коллегия:

 

 

 

 

 

В.Р. Петренко

– д-р техн. наук, профессор – ответственный редактор;

А.Д. Поваляев

– канд. физ.-мат. наук, доцент – зам. ответственного

 

 

 

 

 

редактора;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И.Г. Дроздов

–д-р техн. наук, профессор;

 

 

 

 

 

 

С.М. Пасмурнов

– канд. техн. наук, профессор;

 

 

 

 

 

 

В.А. Смышляев

– д-р полит.наук, канд. ист. наук, профессор;

 

 

В.А. Небольсин

– д-р техн. наук, профессор;

 

 

 

 

 

 

В.Л. Бурковский

– д-р техн. наук, профессор;

 

 

 

 

 

 

М.А. Ромащенко

– д-р техн. наук, доцент – ответственный секретарь

 

 

 

 

 

 

 

 

© Коллектив авторов, 2016

 

 

 

 

 

 

 

 

©

Оформление.

ФГБОУ

 

ВО

 

 

 

 

 

 

«Воронежский

 

 

 

 

 

 

 

 

 

государственный

технический

 

 

 

 

 

 

университет», 2016

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

5

Авдюшина А. Е., Звягинцева А.В.

 

АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ РАБОТЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЗАДАЧ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ

 

ИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

7

Ломтев С.О., Дронов П.А., Шматов Д.П., Натальченко Т.Д.

 

АНАЛИЗАТОР ДОСТОВЕРНОСТИ ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ

10

Цыбенко Д. В., Никитин Л.Н.

 

АППАРАТНЫЕ АРХИТЕКТУРЫ LDPC ДЕКОДЕРА, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ СТАНДАРТА РАДИОСВЯЗИ

 

IEEE 802.11n

12

Хорошайлова М. В., Муратов А.В.

 

ВОССОЕДИНЕНИЕ КРЫМА С РОССИЕЙ: ТОРЖЕСТВО ИСТОРИЧЕСКОЙ СПРАВЕДЛИВОСТИ

15

Ильина Е. А., Душкова Н.А.

 

ГЕРОИЧЕСКИЕ СТРАНИЦЫ ВЕЛИКОЙ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ВОЙНЫ: ПОДВИГ ЗИНОВИЯ КОЛОБАНОВА

17

Жиленко Д. А., Мухина Н.Е.

 

ЖЕНЩИНЫ НА ФРОНТАХ ВЕЛИКОЙ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ВОЙНЫ

19

Попова Е. В., Душкова Н.А.

 

ЗАБЫТЫЕ ГЕРОИ ПЕРВОЙ МИРОВОЙ ВОЙНЫ: ЧАСОВОЙ КРЕПОСТИ ОСОВЕЦ

21

Георгиевский М. М., Мухина Н.Е.

 

ИНАКОВОСТЬ И ЧУЖДОСТЬ КАК ФОРМЫ ТРАНСЦЕНДЕНТАЛЬНОЙ ИНТЕРСУБЪЕКТИВНОСТИ:

 

СОЦИАЛЬНО-ИСТОРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

23

Платонов К. Ю., Пастушкова О.В.

 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ PR-ТЕХНОЛОГИЙ В ПОДГОТОВКЕ БАКАЛАВРОВ ПО СВЯЗЯМ С ОБЩЕСТВЕННОСТЬЮ

25

Проскуряков А. В., Паринова Л.В.

 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЛИЖНЕГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС

27

Пряхин А. А., Ромащенко М.А.

 

ИССЛЕДОВАНИЕ НИЗКОПРОФИЛЬНОЙ ДВУХПОЛОСНОЙ КОЛЬЦЕВОЙ АНТЕННЫ

29

Туровский А. В., Останков А. В.

 

ИСТОРИЧЕСКИЙ ОПЫТ ФОРМИРОВАНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПОКРОВИТЕЛЬСТВЕННОЙ ПОЛИТИКИ

 

ПО ОТНОШЕНИЮ К ПРЕДПРИНИМАТЕЛЯМ В РОССИИ В ПЕРВОЙ ПОЛОВИНЕ XIX СТОЛЕТИЯ

31

Павличенко О. И., Душкова Н.А.

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ ВЫТЕКАЮЩЕЙ ВОЛНЫ, РЕАЛИЗОВАННОЙ НА

 

ПОДРЕШЕТКАХ, В РЕЖИМЕ ПОПЕРЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

33

Чередниченко В. Ф., Останков А. В.

 

МЕТОДЫ АНАЛИЗА СОСТОЯНИЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС ЭС

35

Глотов В.В., Ромащенко М.А.

 

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В ЛУЧЕВОМ ПРИБЛИЖЕНИИ

37

Середа В.А., Матвеев Б.В.

 

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ В МНОГОПОЗИЦИОННОЙ ПАССИВНОЙ РАЗНОСТНО-

 

ДАЛЬНОМЕРНОЙ СИСТЕМЕ

39

Кирпичёв Е. М., Дубыкин В.П.

 

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В КОНСТРУКЦИЯХ РЭУ АНАЛИТИЧЕСКИМ И

 

ЧИСЛЕННЫМ МЕТОДАМИ

41

Фендюк Р. Т., Хвостов А. В., Макаров О.Ю.

 

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЦИФРОВОГО ДЕМОДУЛЯТОРА СИГНАЛОВ С ОФМ

45

Апалихин А.О., Литвиненко В.П.

 

МУЛЬТИПАРАДИГМАЛЬНАЯ МЕТОДОЛОГИЯ УПРАВЛЕНИЯ ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ

 

ДЕФЕКТОВ ПРОГРАММНЫХ И АППАРАТНЫХ СИСТЕМ

47

Данилин А.О., Кол М.Д., Подвальный С.Л., Петрухнова Г.В

 

3

ОБОСНОВАНИЕ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО УМЕНЬШЕНИЮ ПЫЛЕГАЗОВЫХ

 

ВЫБРОСОВ НА КАРЬЕРАХ ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА

49

Завьялова А. Ю.,Звягинцева А.В.

 

ОКИСЛИТЕЛИ РАКЕТНОГО ТОПЛИВА

51

Белокопытов А. В., Исаков И.И., Шматов Д.П.

 

О НЕКОТОРЫХ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОСЛЕДСТВИЯХ САНКЦИОННОЙ ВОЙН ПРОТИВ РОССИИ

53

Рукавицына А. А., Обертяева И.А.

 

ПЕРСПЕКТИВНЫЙ СПОСОБ ФОРСИРОВАНИЯ ЖРД

55

Любинецкий М.А. Горохов В.Д.

 

ПРИМЕНЕНИЕ ANSYS FLUENT ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ ЖРД

58

Проняев М.С., Серяпина Д.С., Шматов Д.П.

 

ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ANSYS CFX ПРИ РАЗРАБОТКЕ ЖРД

60

Панков И. И., Трепалин А.С., Шматов Д.П.

 

РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ХРАНЕНИЯ НЕФТИ В РЕЗЕРВУАРНЫХ ПАРКАХ

 

ПУТЁМ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

62

Дорохина М. В., Звягинцева А.В.

 

РОССИЙСКО-ВЕНЕСУЭЛЬСКОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО В XXI ВЕКЕ

64

Бурдастых Е. Н., Ряполов С. П.

 

СЕМЬЯ И СОЦИАЛЬНО-ДЕМОГРАФИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ В СОВРЕМЕННОЙ РОССИИ

66

Березин А. А., Чекменёва Т.Г.

 

СИСТЕМА БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЧЕЛОВЕКА

68

Яцюк А. Е., Журавлёв Д.В.

 

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТОНКИХ ПЛЕНОК МОНОСУЛЬФИДА

 

САМАРИЯ

70

Панков С. Ю., Калинин Ю.Е.

 

СТРУКТУРА И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ШИРОКОЗОННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ И

 

МНОГОСЛОЙНЫХ СИСТЕМ

72

Жилова О. В., Ситников А.В.

 

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ

 

ЦЕНТРОБЕЖНОГО ДИНАМИЧЕСКОГО СЛОЯ

74

Якунин И. С., Надеев А.А.

 

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ СИГНАЛА ДЛЯ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ

 

ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

76

Демченко А. С., Журавлёв Д.В.

 

УЧЕБНАЯ МОДЕЛЬ ЭВМ

78

Бурмистров И. А., Кондусов В.А.

 

ЦИФРОВОЙ СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ТАХОМЕТР

80

Степанова А. В., Кондусов В. А.

 

4

УДК 614.87

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Соискатель кафедры химии Авдюшина А. Е. Руководители: канд. техн. наук, доцент А.В. Звягинцева

Авторами данной статьи предлагается альтернативная автоматизированная система для комплексного обеспечения орнитологической безопасности полетов на аэродромах

 

Одной из современных проблем техносферы

 

 

3. Практически во всех системах отсутствует

является задача обеспечения безопасности пасса-

полноценная автоматическая адаптация к условиям

жиро- и грузоперевозок. При рассмотрении опасно-

работы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сти для авиации, создаваемой

птицами,

следует

 

 

4. В рассмотренных системах отпугивания

ответить на два вопроса: чем грозит самолету

птиц отсутствует полноценная интеграция с други-

столкновение с птицами и как часто эти инциденты

ми службами аэропорта – например, метео- и дис-

происходят. На

частоту

возникновения

подобных

петчерской службами.

 

 

 

 

 

 

 

 

инцидентов

влияют

сезонные

особенности

вы-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Цель работы: разработка и оптимизация мето-

полнения

полетов (рис.

1). Приведенный

анализ

 

дов

автоматизированного

определения

координат

показывает серьезность

опасности, которые птицы

природных

объектов в

системе

видеонаблюдения.

представляют

для

полетов

воздушных

судов, что

Методы исследования:

математическое

моделиро-

позволяет рассматривать

этот

вопрос

как одну из

вание.

Авторами

данной

статьи

предлагается

аль-

важных проблем современной техносферы [1].

 

 

тернативная система, построенная таким образом,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чтобы избежать указанных недостатков и - ком

10

 

 

 

9

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

плексно подойти к отпугиванию птиц. Структурно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

автоматизированная система обеспечения орнито-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

6

 

6

6

5

 

 

 

логической безопасности полетов (далее АСООБП)

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

состоит из следующих частей:

 

 

 

 

 

 

 

 

21

3

4

4

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

11

2

 

 

 

 

 

 

 

0

2

 

-

подсистема

видеонаблюдения

и

локализации

Январь

Февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Декабрь

 

-

птиц;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ноябрь

 

подсистема управления средствами защиты от

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

подсистема обработки данных и принятия ре-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шений;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2011

 

 

2012

 

 

 

 

 

 

 

 

 

птиц;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Распределение числа инцидентов, связан-

-

подсистема хранения данных;

 

 

 

 

 

-

подсистема внешних интерфейсов;

 

 

 

ных со столкновением ВС с птицами, по месяцам

 

 

 

-

подсистема пользовательского интерфейса.

 

 

 

 

 

2011 и 2012 годов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Управление

всеми

подсистемами

произво-

 

Анализ

существующих

систем

орнитологи-

 

 

 

дится

из

единого

центра

управления

системой

ческой безопасности выявил следующие недостат-

(ЦУС). Предлагаемая автоматизированная система

ки,

которые

 

могут

 

быть

преодолены

при

 

 

 

для комплексного

 

обеспечения ор-

современном уровне развития технических систем:

предназначена

 

нитологической

безопасности полетов

на

аэродро-

 

1.

Практически

 

все

проанализированные

 

 

мах и обеспечивает:

 

 

 

 

 

 

 

 

системы отпугивания птиц представляют собой от-

 

 

 

 

 

 

 

 

-

постоянный контроль территории аэродрома и

дельные модули, реализующие один или несколько

 

воздушного пространства над ним;

 

 

 

способов воздействия на птиц. Иными словами, они

-

обнаружение,

идентификация

 

и

локализация

не представляют собой современную распределен-

 

отдельных птиц и их скоплений на контроли-

ную технологическую систему.

 

 

 

 

 

 

руемой территории;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Рассмотренные устройства, предназначен-

-

распознавание

видов

птиц

и

 

выбор

оптималь-

ные

для

отпугивания

 

птиц,

требуют

слишком

ак-

 

ного метода защиты от них;

 

 

 

 

птиц(их

тивного

 

для

современной

системы

 

-

управление

средствами отпугивания

 

участия

наведением и активацией);

 

 

 

 

 

 

оператора. Таким

образом,

они не

представляют

 

 

 

 

 

 

 

собой автоматизированную систему в современном

-

взаимодействие с другими службами(диспет-

понимании.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

черской, радиолокационной, метеорологиче-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ской).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

Данная система достаточно подробно пред-

 

отображается траектория перемещения цели(рис.

 

ставлена в статьях [2]

и на нее подана заявка на

 

3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

изобретение [3].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Структурно система состоит из центрального

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поста (сбора и обработки данных) и двух или более

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

необслуживаемых периферийных постов(видео-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

наблюдения), объединенных в единую сеть (рис. 2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Связь между постами может осуществляться как по

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

проводному, так и по радио каналу. Периферийные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

посты отвечают за получение изображения интере-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сующего оператора сектора пространства. Цен-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тральный

пост

 

 

системы

 

представляет

собой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

автоматизированное рабочее место (АРМ) операто-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ра, обеспечивающее ему оперативный доступ ко

Рис. 3. Автоматический контроль целей в режиме

 

всем функциям системы. Ядром АРМ является спе-

 

 

циальное программное обеспечение(СПО), уста-

 

 

 

 

«Регистрация»

 

 

 

 

 

новленное

 

на

 

ПЭВМ.

 

СПО

обеспечивает

Таким образом:

 

 

 

 

 

 

следующие функции:

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Рассмотрен статистический анализ динами-

 

-

вывод

на экран и

 

запись

на

жесткий

диск

ки уровня зарегистрированных столкновений воз-

 

ПЭВМ видеопотока с одного или нескольких

душных судов российской авиации с птицамиза

 

 

периферийных постов системы;

 

 

 

период с 2002 по

2012 гг. Показано ранжирование

 

-

управление положением камеры каждого из

числа инцидентов,

связанных с столкновением ВС

 

периферийных постов;

 

 

 

 

 

 

 

с птицами, по месяцам и по времени суток.

 

 

-

указание

оператором

цели

и определение

ее

 

 

2.

Проведен

обзор

 

и

классификация

 

местоположения;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

современных

 

 

 

средств

 

 

обеспеч

-

отображение

местоположения

периферийных

 

 

 

 

 

орнитологической

 

безопасности

,

полетов

 

постов системы и цели на интерактивной карте

 

 

 

 

анализируются

 

их

достоинства

и

недостатки.

 

местности;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полученные данные могут быть использованы при

-

формирование

отчетов

по результатам работы

 

 

разработке

 

 

автоматизированных

 

систем

 

системы, содержащих фотографии цели и ее

обеспечения

 

 

орнитологической

 

безопасности

 

положение на карте местности.

 

 

 

 

полетов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Периферийные посты располагают таким об-

 

3.

 

Предложена

 

альтернативная

 

разом, чтобы секторы выводимого ими изображе-

 

автоматизированная

система

 

обеспечения

ния перекрывались (рис. 2).

 

 

 

 

 

 

 

орнитологической

 

безопасности

.

полетов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Автоматизированная система

 

предназначена

для

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

комплексного

 

обеспечения

 

 

орнитологической

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

безопасности полетов на аэродромах и может быть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

использована для наблюдения за природными

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

объектами на открытой местности. При этом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

стоимость такой системы, как и стоимость ее

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

обслуживания,

намного

меньше

стоимости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

спецсредств,

предназначенных

 

для

выполнения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

подобных целей в настоящее время.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Отраслевая группа авиационной орнитоло-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гии. Уровень столкновений российских ВС с пти-

 

Рис. 2.

Расположение периферийных постов

 

цами

//

Отраслевая

группа

 

авиационной

 

 

орнитологии.

 

 

 

2012.

 

 

 

URL:

 

 

Оператор может выбрать заинтересовавший

 

http:/www.otpugivanie.narod.ru/bird-strike-

 

 

его объект, выделить его на изображении и выбрать

 

2.

Авдюшина А.Е.,

Звягинцева А.В. Локали-

 

пункт меню «Следить за объектом». После этого

 

зация объектов в автоматизированной системе ви-

программа переходит в режим«Слежение». Далее

 

деонаблюдения

 

Информация

и

 

безопасность:

 

региональный

научно-технический журнал. Воро-

 

производится

расчет

местоположения объекта, он

 

 

 

неж, 2011. Т. 14, вып. 4,

с. 583-586.

 

 

 

отображается

на

интерактивной

 

карте

местности.

 

 

 

 

3. Авдюшина А.Е., Звягинцева А.В. Устройст-

 

Камеры поворачиваются вслед за перемещением

 

во для измерения координат и распознавание объ-

 

объекта автоматически, периодически производит-

 

ектов в распределенной системе акустического и

 

ся

перерасчет

его

 

координат. На

карте

местности

 

видеонаблюдения. МПК G01C11/36. Заявка от

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30.01. 2015.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

УДК 621.455.4

АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ РАБОТЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЗАДАЧ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Студенты кафедры РД: Ломтев С.О., Дронов П.А., Натальченко Т.Д. Руководитель: канд. техн. наук, доцент Д.П. Шматов

В данной работе приведены основные принципы и проблемы конструирования высокочастотных ионных двигателей. Также приведены результаты исследований на данный момент в России и за рубежом данного типа двигателя

Электроракетный

 

двигатель (ЭРД)–тип

ИД по упрощенному варианту представляют

 

ракетных двигателей, использующих электрическую

собой совокупность двух функциональных зон:

 

 

энергию для ускорения рабочего тела

и

создания

1.

Зона ионизации.

 

 

 

 

 

 

тяги. Рабочее тело таких двигателей может быть

 

 

 

 

 

 

весьма разнообразным. В качестве рабочего тела в

2.

Зона разгона.

 

 

 

 

 

 

 

подобных

 

двигателях

 

могут

 

применяться

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

как жидкости и газы,

так

 

и

смесиэтих

К зоне ионизации относится разрядная камера

 

веществ.Существуют

комбинации или

отдельные

или как ее еще называют – газоразрядной камерой

 

монокомпоненты,способные

 

 

 

 

 

(ГРК). В данном объеме ионизация нейтральных

 

 

 

 

 

максимально

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

увеличить эффективность эксплуатации

различных

атомовпроисходит за

счет

столкновения горячих

 

подвидов ЭРД. Так, например, в электромагнитных

электронов

с

атомами

рабочего

тела, в

процессе

 

и

электростатических

 

двигателях лучшим

чего образуются “первичные ионы”.

 

 

 

 

вариантом рабочего тела является – ксенон, нежели

К зоне разгона относится ионно-оптическая

аргон или криптон, однако стоимость ксенона

система(ИОС),

которая

является

важнейшим

 

существенно

выше,

что

 

является

 

следствием

агрегатом

ИД,

позволяющая

не

только ускорять

малыхзапасов данного газа.

 

 

 

 

 

пучок заряженных частицы в зоне их ионизации, но

 

К настоящему времени разработано большое

также “выстраивать”ионы

по

строго

заданной

число

видов

ЭРД, отличающихся

и

способом

траектории в пучок частиц. Так же ИОС обладает

 

ускорения

рабочего

тела, и

режимом

работы

свойством не только ускорения, но и замедления

 

(импульсный

 

или

непрерывный).По

 

способу

пучка частиц на выходе из

двигателя

за

счет

ускорения

рабочего

тела

 

можно

 

 

 

действия «плазменной

 

ловушки»,

что

позволяет

 

 

 

выделить три

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

основных класса ЭРД: с электротермическим(ЭТД),

электронам

 

компенсировать

пространственный

электромагнитным(ЭМД) и

 

электростатическим

заряд ионов на выходе, не даваяим, под действием

 

ускорением (ЭСД) рабочего

 

тела [3].

На

рис.1

разности

потенциалов, вернуться

обратно

в

изображена упрощенная схема типов ЭРД.

 

 

двигатель и вызвать короткое замыкание [5].

виду

В

данной

работе

 

рассмотрены

 

Конструктивно

ИД

могут

различаться

по

 

основные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

особенности ЭРД с электростатическим ускорением

инициированного разряда:

 

 

 

 

 

заряженных частиц т.е ионные двигатели(ИД).

 

-

безэлектродный разряд(ВЧ;СВЧ разряд);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- электродныйразряд.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ИД

с

ВЧ

 

разрядом

индуктивного

типа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

называют

высокочастотными

ионными

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

двигателям(ВЧИД). Особенностью

данного

типа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ИД– является инициируемый за счет подачи на

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

индуктор

электрической

энергии

ВЧ

разряд.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Использование ВЧ разряда вместоэлектродного-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

позволяет

отказаться

от

анодного

блока

и от

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

электродов

 

внутри

 

ГРК,зажигающих

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поддерживающих

плазменный

разряд.Плюсами

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

этого изменения являются возможность снижения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

требований к чистоте рабочего тела и увеличение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

надежности

 

ЭРД

 

за

 

счет

конструктивного

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

упрощения схемы двигателя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Двигатель работает следующим образом [1]:

 

вГРК подается рабочее тело(например, ксенон)

 

через

высоковольтный

,

анодявляющийся

 

 

газораспределителем.

ВЧ

 

мощность

в

 

радиочастотном

диапазоне

подводится

от-

ВЧ

Рис.1. Типы ЭРД

генератора

к

индукторуи

затем

внутрь

ГРК.

 

 

Зажигание

разряда инициируется

кратковременной

 

7

подачей электронов, эмитируемых нейтрализатором

самих

электродов

друг

относительно

друга,

но

и

 

в разрядную камеру. После зажигания в разрядной

точности

 

 

 

юстировки

 

 

 

 

перфорированных

камере

поддерживается

ВЧ

разряд

индуктивного

отверстий.Также

 

 

стоит

 

 

отметить

 

важность

типа. В разряде нагреваемые ВЧ электромагнитным

поддержания предельной плотности тока пучка, при

 

полем электроны производят ионизацию рабочего

которой

не

происходит

прямого

перехвата

ионов

 

тела.

На

 

стационарном

 

 

режиме

работыускоряющим

 

 

электродом.

Эта

 

 

плотность

 

нейтрализатор служит для инжекции электронов в

реализуется

при

диаметре

отверстий электродовв

 

пучок

извлекаемых

ионов, что

 

обеспечивает

диапазоне от 1 до 4 мм и величине зазора между

 

токовую нейтрализацию плазменной струи. На рис.2

эмиссионным

 

и

 

ускоряющим

 

 

электродом

в

показана

принципиальная

схема

высокочастотного

диапазоне

от 0,4

 

до

1,0

мм.Особое

 

внимание

 

ионного двигателя (ВЧИД).

 

 

 

 

 

 

 

 

уделяется не только допуску на

диаметр

отверстия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

но и допускусоосности отверстий.Оценки показали,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

что

 

 

 

 

если

 

 

 

 

 

 

 

 

 

соосно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

отверстий(эксцентриситет)составляет

величину 0.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мм,

то

теряется

до

ионов

 

ионного

тока

из-за

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

паразитных

утечек

 

 

в

зазоре

между

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15 ÷ 20 %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

электродами.

Допуск

 

на

 

 

диаметры

 

отверстий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

порядка 3 мм составляет в этом случае величину

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,05-0,1

 

мм,

 

 

а

 

 

 

на межосевые

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

расстояния(эксцентриситет)±0,05

 

мм

 

[7].В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

подавляющем

большинстве

случаев

оптимальный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

диаметр

эмиссионного

электрода~2,0

мм, а

его

 

 

1 – система подачи рабочего тела,2- ВЧ индуктор,3-

 

толщина обычно не превышает0,2 – 0,5 мм. Стоит

 

 

эмиссионный электрод, 4 –ускоряющий электрод,5 –

 

отметить,

что толщина

 

ускоряющего

электрода

 

 

замедляющий электрод, 6 – нейтрализатор, 7 –

 

выбирается

с

учетом

ресурса

его

 

.работыПо

 

 

 

 

 

 

газоразрядная камера.

 

 

 

 

 

основным

геометрическим

параметрам

ИОС мы

 

 

Рис.2. Принципиальная схема ВЧИД

 

 

 

 

видим,

что

изготовление

элементов

ускоряющей

 

 

 

 

 

 

системы

обеспечивается

 

только

высокоточным

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Помимо

 

всех

 

плюсов, которые

 

были

оборудованием.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Также

следует

 

отметить

 

необходимость

проанализированы

имеются

 

и

сложности

при

 

 

конструировании ВЧИД.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

разработки

современной

 

системы

 

питания

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

управления, обеспечивающих

высокий

ресурс

при

 

 

Первая

сложность

 

связана

с

ограничением

 

применяемых

материалов.Эффективность

передачи

минимальных

габаритах

и

массе. Данная задача

 

актуальна

для

всех

 

типов

,ЭРДособенно

 

при

 

ВЧ мощности от индуктора внутрь ГРК зависит от

 

 

 

создании двигателей большой мощности.

 

 

 

 

толщины

и

 

диэлектрических

 

свойств

материала

 

 

 

 

 

 

 

Центром

исследования

и разработки ВЧИД

 

стенки. Кроме

того

материал

стенки

должен быть

 

 

является

Гиссенский

университет в Германии. В

 

устойчивым к вибрационным и ударным нагрузкам,

 

настоящее время основным разработчиком данного

 

а

также

 

быть

 

газонепроницаемым

и

 

 

 

 

не

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сублимировать.

С

точки

зрения

диэлектрических

типа двигателя является фирмаASTRIUM.С 70-х г.

 

эта

 

компания

 

в

 

содружестве

 

с

 

Гиссенским

свойств

наилучшим

материалом

для

ГРК

является

 

 

 

 

 

университетом

 

ведет

 

 

разработки

,

ВЧИД

кварцевое

 

стекло,однако, изготовление

 

камер

 

 

 

 

 

адвигательRIT-10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(RIT-

 

большого

 

диаметра

 

из

 

данного

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

материала

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

представляется

неоптимальной

 

с

точки

зрения RadioFrequency Ion Thruster)в 2002 г, смог

успешно

 

прочности и массы камеры. [2] Для материала ГРК

себя показать, пройдя апробацию в космосе, показав

 

высокую эффективность и надежность.[4]

 

 

 

 

возможно

использовать

вакуум-плотную

керамику,

 

 

 

 

 

На

 

различных стадиях

 

 

реализации

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

которая

 

 

решает

 

проблему

 

 

выбора расходитсяразмерный

 

ряд

 

двигателейRIT

с

 

материала.Помимо

 

применяемых

 

 

для

 

ГРК

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

материалов,

необходимо

правильно

 

подобрать

диаметром разрядной камеры в диапазоне от 1 до 35

 

 

см,

номинальной

мощностью от 4,4 до 8000

 

материалы

для

электродов

ИОС,

которые

должны

 

Вт,номинальным удельным импульсом тяги от1860

 

быть

стойкими

 

 

к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

распылению,особенно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ускоряющий

 

электрод,

под

действием

ионной

до 3500 с, тягой от 0,1 до 240 мН и ресурсом работы

 

 

до 20000 ч[4].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

бомбардировки. Такими материалами, устойчивыми

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В 2010 года работы по данному типу двигателя

 

к

эрозии,

являются:

молибден,

титан,графит,

 

 

были начаты

МАИ[6],На

базе НИИ ПМЭ МАИ и

 

токопроводящая керамика.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кафедры

208

МАИ

была

 

создана

Лаборатория

 

 

Второй

сложностью

конструирования

ВЧИД,

 

 

 

высокочастотных

 

ионных

 

 

двигателей, которая

 

как и любого другого типа ИД – является сложность

 

 

 

 

проектирует

ВЧИД

различных мощностей.С2013

 

юстировки электродов ИОС. Проблема заключается

 

года АО КБХА совместно с НИИ ПМЭ МАИ ведет

 

главным образом в сложности комплекса

операций

 

работы по созданию ВЧИД мощностью300 Вт(тяга

 

по

юстировке

ускоряющей

системы, требующей

 

порядка 8 мН, удельный импульс3500c) . В рамках

 

максимальной точности

не

только

в

расположении

 

работы

 

создан

 

 

вакуумный

 

стенд.3).(Стендрис

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

позволяет

проводить

испытания

ВЧИД

 

этой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

размерности

в

условия

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вакуума10

по Литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8мм.рт.ст.Внастоящие время ведутся

работы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

изготовлению

 

опытного

образца

ВЧИД

и1. H.W. Loeb et al.: “State–of–the–Art of the RIT–Ion

 

подготовка стенда

КБХА к пуску двигателя.Работа

 

Thrusters for Space Exploration and Their Spin–Offs”. IAF–

 

ведется при финансовой поддержке Правительства

 

 

 

88, 258,39thIAF–Congress, Bangalore, 1988.

 

 

 

 

РФ (Минобрнауки РФ)[8].

 

 

 

2. Антипов Е.А., Балашов В.В., Вебер А.В. Выбор

 

 

 

 

 

 

 

конструкционных

материалов

для

 

высокочастотных

 

 

 

 

 

 

ионных двигателей/ Электронный журнал “Труды МАИ” .

 

 

 

 

 

 

 

-2013 г.-№ 65.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

Горшков

О.А., Муравл

в

В.А.,

Шагайда А.А.

 

 

 

 

 

 

 

Холловские

и

ионные

 

ѐплазменные

двигатели

для

 

 

 

 

 

 

космических

аппаратов /

под

ред. академика

РАН

А.С.

 

 

 

 

 

 

 

Коротеева. – М.: Машиностроение, 2008. 280с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

Официальный

сайт

компанииASTRIUM:

 

 

 

 

 

 

 

http//cs.astrium.eads.net/.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

Абгарян

 

В, .К АхметжановР.В.Численное

 

 

 

 

 

 

 

моделирование

первичного

 

пучка

ионов

и

потока

 

 

 

 

 

 

вторичных ионов в ионно-оптической системе ионного

 

 

 

 

 

 

двигателя/ Электронный журнал “Труды МАИ” .2013г. -№

 

 

 

 

 

 

 

71.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.3. Вакуумный стенд

 

 

 

6.Официальный сайт компании НИИ ПМЭ МАИ:

 

 

 

 

 

http://www.mai.ru/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.Лесневский

 

Л.Н,Тютин

.

ВТехнология.Н

 

Врезультате проведенной работы отмечены производства космических двигателей и энергоустановок

конструктивные особенности ионных двигателей,

с использованием наноматриалов/Учебно-методический

рабочие процессы, происходящие в ВЧИД. Кратко

комплекс Калуга, Москва: Издательство «Эйдос» , 2011.

описано состояние работ по ВЧИД в России и за

482с.

 

 

 

 

рубежом. В итоге можно сделать вывод, что ВЧИД –

8. Договор

№ 02.G25.31.0072 от 23.05.2015 между

новая тема научных исследований в России, которая

Открытым акционерным обществом«Конструкторское

охватывает

целый

ряд

аспектов, начиная

от

бюро химавтоматики» и Министерством образования и

создания материалов

для

обеспечения

надежной

науки Российской Федерации об условиях предоставления

и использования

субсидии на

реализацию

комплексного

работы этого

типа двигателя и заканчивая

более

проекта

по

созданию

высокотехнологичного

углубленными задачами, как например разработка

производства, выполняемого с участием Федерального

современных

систем

 

управления

 

двигателем, государственного

 

бюджетного

образовательного

созданием

производственного

 

оборудования, учреждения высшего

профессионального

образования

обладающего

высокой

точностью

и

скоростью «Московский

авиационный

институт(национальный

выполнения операций.

 

 

 

 

 

исследовательский университет)»

 

9