страница 10. Сборник тезисов докладов
 Скачать 3.87 Mb.
|
|
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЗАДЕВАНИЯ ЛОПАТОК ВЕНТИЛЯТОРА О КОРПУС ГТД В ПОЛЁТЕ Е.И. Жученко В.В. Червонюк, А.А. Стасевич (АО «Лётно-исследовательский институт им. М.М. Громова») Задевание рабочих лопаток вентилятора о корпус ГТД приводит к накоплению усталости, снижению КПД вентилятора до 10%, увеличению удельного расхода топлива до 3%, дисбалансам и повреждению рабочих лопаток. Трудность подбора оптимального зазора объясняется тем, что системы измерения имеют множество ограничений, а отработка РЗ на этапе стендовых испытаний не учитывает взаимодействия двигателя и самолёта, также отработка на летающей лаборатории не учитывает отличий характеристик крыла ЛЛ от характеристик крыла основного самолёта. К тому же параметры маневров и условий эксплуатации сильно влияют на изменение РЗ в полёте. В настоящее время задевание в полёте не диагностируется. Основная проблема надёжного обнаружения задевания связанная с тем, что пакет задевающих лопаток периодичен и его период следует из периода вращением ротора, но внутри пакета отсутствует какая либо регулярность. Количество возможных комбинаций частот задевания определяется как квадрат числа лопаток вентилятора. Предложенный метод идентификации заключается в комплексной обработке сигналов датчиков вибраций и пульсаций давления за вентилятором 178 (или сигнала системы измерения радиального зазора). Необходимо отметить возможность выделения из сигнала датчика пульсаций давления частотную составляющую, анализ которой позволит получать информацию об изменении радиального зазора при эксплуатации ГТД. Это позволит проводить выдачу рекомендаций о возможности изменения радиального зазора между торцами лопаток вентилятора и корпусом. Различные пакеты частот, характеризующиеся зависимостью от частоты вращения ротора низкого давления, будут иметь одинаковый с РНД характер изменения во времени, что хорошо видно на спектрограмме. Так же соударения лопаток вентилятора о корпус будет повышать амплитуды вибрации корпуса на собственной частоте. Соударение также вызовет колебания в широкой полосе частот, которые обуславливаются множеством причин таких как, например, возмущение аэродинамического потока и множеством других. Трение лопатки о корпус вентилятора возможно определить зная собственную частоту лопатки. Этот процесс проявится на спектрограмме как неизменяемая свою частоту составляющая с наличием изменения спектра в области аэродинамических и других частот. Результаты отработки представлены на модельном сигнале и сигнале, полученном с физической модели. Таким образом, контроль задевания лопаток вентилятора о корпус ГТД повысит надёжность и увеличит время снижения эксплуатационного КПД, одной из причин снижения которого является увеличения РЗ. ОЦЕНКА УСТАЛОСТНОГО РЕСУРСА АВИАЦИОННОЙ КОНСТРУКЦИИ СО СВАРНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ ПРИ СЛУЧАЙНОМ КИНЕМАТИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ М.В. Зарецкий, А.С. Сидоренко (ФГБОУ ВО «МАИ (НИУ)») Решается задача оценки усталостного ресурса для конструкции отсека авиационного изделия, содержащего непрерывные сварные соединения. Такие соединения имеют относительно высокий уровень остаточных сварочных напряжений, вызывающий повышенную чувствительность к вибрациям и склонность к развитию усталостных повреждений. Особенностью данной задачи по сравнению с известными исследованиями является учет влияния остаточных сварочных напряжений на суммарные уровни вибрационных напряжений. Для определения локального напряженного состояния в зоне сварных соединений разработаны численные модели на основе объемных конечных элементов, позволяющие учитывать существенные нерегулярности распределения напряжений. Моделирование напряженного состояния конструкции проведено для случая действия случайного процесса ускорения в виде «белого шума» со спектральной плотностью, соответствующей условиям совместного полета изделия на внутренней подвеске носителя. 179 Построено распределение уровней вибрационных напряжений в конструкции и определены максимальные уровни напряжений в зонах сварных швов. Установлено существенное влияние геометрических параметров и взаимного расположения сварных швов на уровни вибрационных напряжений. С учетом остаточных сварочных напряжений получены оценки медианного ресурса конструкции по двум теориям накопления усталостных повреждений (корректированной линейной и спектрального суммирования). Для оценки ресурса по корректированной линейной теории на основе спектральных характеристик вибрационных напряжений с использованием алгоритмов статистического моделирования построены реализации случайных процессов напряжений. Методом "дождя" выполнено приведение случайных процессов напряжений к набору эквивалентных по повреждающему действию регулярных циклов и построены функции повторяемости амплитуд процесса напряжений Непосредственное вычисление медианного ресурса по спектральной плотности напряжений проведено на основе алгоритмов теории спектрального суммирования. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ (проект № 17- 08-00849 А). ЛИТЕРАТУРА 1. Прочность сварных соединений при переменных нагрузках / Под ред. В.И. Труфякова. Киев.: Наукова думка. 1990. 256 с. 2. Зарецкий М.В., Сидоренко А.С. Напряженное состояние авиационной конструкции со сварными соединениями при случайных колебаниях. // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 12. - С. 476-482. 3. Райхер В.Л. Гипотеза спектрального суммирования и ее применение для определения усталостной долговечности при действии случайных нагрузок // Труды ЦАГИ. 1969. Вып. 1134. - С. 3-22. 180 Секция «БОРТОВЫЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ИХ РАБОТЫ» ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА ПОДГОТОВКИ ПОЛЁТНОГО ЗАДАНИЯ ДЛЯ НИЗКОВЫСОТНОГО ПОЛЕТА БПЛА В ГОРОДЕ 1 Н.М. Гревцов, Г.А. Лазурин, Р.М. Мурзагалин (ФГУП «Центральный аэрогидродинамический институт») Автономные полеты беспилотных авиационных систем в городе становятся реальностью. В связи с этим возникает потребность в быстродействующих эффективных способах планирования безопасных траекторий полета в городских условиях в процессе подготовки полетного задания. Рассматривается метод построения маршрута полёта БПЛА из одного пункта в другой в городском районе с высотными строениями. Предполагается, что полёт происходит на постоянной высоте ниже уровня строений, координаты и геометрия в плане оторых считаются известными. Планирование маршрута выполняется в прямоугольной системе координат с использованием «цифровой карты безопасности» (ЦКБ). ЦКБ строится на сетке в этой системе координат с одинаковой дискретностью l по обеим осям. Узлы сетки внутри границ строений маркируются нулем. Каждый из остальных узлов сетки маркируется значением дальности до ближайшего узла, находящегося внутри границ строений, причем эта дальность выражается в относительных единицах Квадратные скобки означают округление находящейся в них величины до целого значения. Совокупность этих значений для всех узлов сетки представляет собой ЦКБ. Вокруг каждого строения строится полоса безопасности заданной ширины. Внешняя граница полос безопасности проходит по узлам сетки ЦКБ с одинаковым значением маркера, соответствующем заданной ширине. Строения со своими полосами безопасности представляют собой нелетные зоны. Построение маршрута на участках облета нелетных зон осуществляется в примыкающих к ним коридорах облета, ширина которых задается с учетом динамических свойств БПЛА. Метод позволяет формировать все возможные маршруты, удовлетворяющие условиям безопасности, т. е. они нигде не пересекают нелетные зоны. В основе метода лежит эвристический алгоритм определения положения промежуточных пунктов маршрутов (ППМ). Выбор одного из возможных маршрутов для полета БПЛА может производиться автоматически по заданному критерию. 1 Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ. Уникальный идентификатор проекта – RFMEFI62818X0012. 181 В докладе приводится пример построения характерных маршрутов для полета квадрокоптера в условиях плотной городской застройки. Приводятся результаты расчетов по отслеживанию этих маршрутов квадрокоптером без внешних возмущений и при наличии ветра. В расчетах использовалась полная математическая модель квадрокоптера, в которой учитывались аэродинамические силы и моменты, связанные с обтеканием аппарата и создаваемые винтами двигателя, а также его система управления. ПОДДЕРЖКА ЭКИПАЖА ТАКТИЧЕСКОМ УРОВНЕ: БАЗОВЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ Б.Е.Федунов (ФГУП «ГосНИИАС») Бортовые оперативно советующие экспертные системы тактического уровня (БИС-ТУ) разрабатываются в соответствии с «Концепцией интеллектуальной поддержки тактических решений экипажей (командиров групп) авиационных комплексов при выполнении боевых задач» (далее Концепция), утвержденной Главкомом ВВС в 2010 г.[1]. Для интерпретации Концепции для инженеров одновременно с ее разработкой создавалась концептуальная модель «Этап» [2]. Модель «Этап» ориентирована на определение номенклатуры необходимых БИС-ТУ и определение их взаимодействия между собой и с экипажем. Определившийся состав БИС-ТУ (рис.1): - бортовые оперативно советующие экспертные системы оперативного целеполагания (БОСЭС-целеполагания), рекомендующие экипажу текущий этап полета (текущую типовую ситуацию (ТС)) при возникновении коллизии «Выполняемый этап полета – Угроза его выполнению»; - бортовые оперативно советующие экспертные системы этапов полета (БОСЭС-ТС), рекомендующие экипажу конструктивный способ достижения цели оперативно назначенного этапа полета (типовой ситуации(ТС)), когда для назначенного этапа полета нет заготовленного в полетном задании необходимого способа достижения его цели. БОСЭС-целеполагание [3] активизируется при появлении коллизии. Она работает в трех режимах, в каждом из которых рекомендуется экипажу текущая цель полета. Решение в базе знаний этой задачи осуществляется на основе прецедентов, содержащих накопленный положительный опыт решения аналогичных коллизий. Каждый прецедент содержит описание способа решения аналогичной коллизии и условий (описываемых лингвистическими переменными), в которых был применен этот способ В базе знаний БОСЭС- целеполагание набор прецедентов, имеющихся по аналогичным коллизиям, представлен в форме матрицы знаний. Системы БОСЭС-целеполагание проходят только начальные этапы их создания. Оценка состояния их разработки по уровням готовности технологии, 182 разработанным NASA, соответствует УГТ(NASA)-1, в котором требуется проведения глубоких НИР для создания «Научно технического задела». БОСЭС-ТС [3]. Для каждого этапа полета (ТС), который можно конструктивно описать в полетном задании перед вылетом, определены: условия наступления ТС, цель ТС, способ достижения цели ТС, ожидаемые внешние угрозы ТС. Коллизия Задача оперативного целеполагания Экипаж БОСЭС- целеполагани е. Рекомендуем ая текущая цельполета РЕК ОМ ЕН ДОВА НН АЯ ТЕКУЩАЯ ЦЕЛЬ ПОЛЕТА Назначенная текущая цель полета БОСЭС-ТС РЕКОМЕНДУЕМЫЙ СПОСОБ ДОСТИЖЕНИЯ НАЗНАЧЕННОЙ ЦЕЛИ ПОЛЕТА Экипаж Задача конструирования способа достижения назначенной текущей цели полета Назначенный способ полета Рис.1 Взаимодействие БИС-ТУ между собой и с экипажем Для этапов полета, которые не представляется возможным конструктивно описать перед вылетом (типовые боевые ситуации полета (ТБС)): условия наступления/назначения ТБС и ее цель определяются экипажем при решении им задачи оперативного целеполагания; способ достижения оперативно назначенной ТБС конструируется в базе знаний БОСЭС-ТС и реализуется при согласии экипажа. База знаний БОСЭС-ТС (согласно модели,«Этап») имеет два иерархических уровня. На первом иерархическом уровне активизируется одна из проблемных субситуаций (ПрС/С), из числа тех которые могут возникнуть в этой ТС. Признак этой ПрС/С передается на второй иерархический уровень, где конструируется способ достижения цели активизированной ПрС/С. Методы решения задач, проверенные при разработке демонстрационных образцов некоторых БОСЭС-ТС [3]: решение по прецедентам, многокритериальный выбор альтернативы [4], оптимизационный метод. Системы БОСЭС-ТС проходят уровни готовности технологии УГТ(NASA- НИИАС)-3 (соответствующие УГТ(NASA) адаптированы в НИИАС к особенностям разработки БОСЭС-ТС). Этот уровень готовности позволяет приступать к практической реализации БОСЭС-ТС. Следует отметить, 1) что разработка БИС-ТУ ведется без учета возможной частичной потери работоспособности летательного аппарата (ЛА) и его экипажа и 2) что современные бортовые системы безопасности не учитывают особенности выполняемого полетного задания. Неотложная задача «завтрашнего дня» (особенно для одноместных ЛА) – интеграция этих систем и учет в них оставшейся работоспособности ЛА и его экипажа. ЛИТЕРАТУРА 183 1. Концепция интеллектуальной поддержки тактических решений экипажей (командиров групп) авиационных комплексов при выполнении боевых задач. ВВС РФ. 2010. - 17 с 2 Федунов Б.Е. Модель «Этап» для разработки облика бортовых интеллектуальных систем антропоцентрических объектов // Онтология проектирования. – 2012. – №2(4). – C.36-43. 1. Федунов Б.Е. Бортовые интеллектуальные системы тактического уровня для антропоцентрических объектов (примеры для пилотируемых летательных аппаратов). Москва, изд. Де Либри. 2018. 246 с. 2. Федунов Б.Е. Интеллектуальные агенты в базах знаний бортовых оперативно советующих экспертных системах типовых ситуаций функционирования антропоцентрического объекта – М., Изв. РАН, ТиСУ, 2019, № 6, с. 90–102. ПОДГОТОВКА БАЗ ДАННЫХ НА ОСНОВЕ ФОРМАЛЬНЫХ ДОКУМЕНТОВ КАК ЧАСТЬ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЦЕССА РАЗВЁРТЫВАНИЯ ПЕРСПЕКТИВНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ А.В. Бабиченко (1,2) , А.С. Шевадронов (1,2) , А.А. Воробьев (1) , М.В. Тектов (1) , И.А. Елесин (1,2) Т.И. Задорнова (1,2) (1) – АО «Раменское приборостроительное конструкторское бюро», (2) – МГТУ им. Н.Э. Баумана Рост количества возможных комбинаций рекомендаций и других видов сообщений, выдаваемых экспертными системами, приводит к необходимости формирования электронных баз данных (БД). При этом, при кодировании данных БД на основе формальных документов, часто возникают ошибки, вызванные человеческим фактором при переносе БД из документов в вид цифровой базы данных. Известны два подхода при решении этой проблемы. В одном случае первичными источником данных является непосредственно цифровая база данных: именно она редактируется и поддерживается в актуальном состоянии, бумажная версия при этом является вторичным документом (производным от электронного), которая формируется и подписывается при вводе в эксплуатацию новой версии системы. Для работы с такой БД требуется специально разработанная программа работы с библиотеками конвертации данных в документ. Поскольку обычно правки вносятся в результате обсуждения вторичного документа, то при переносе этих правок в актуальную цифровую базу возможно появление дополнительных ошибок, особенно при одновременной работе нескольких групп исполнителей с одной базой. Сложность программного обеспечения, реализующего 184 специальные функции формирования документа и устранения конфликтов слияния, являются существенным недостатком этого варианта. В другом случае первичным источником данных является версия электронной таблицы, которая одновременно является и основным формальным документом. Вторичным (производным) является цифровая версия базы данных в виде бинарного файла. Такой подход позволяет снизить число ошибок при редактировании и актуализировании базы данных, поскольку все работы с происходят с единой электронной таблицей. Второй вариант технологии работы с БД может быть легко интегрирован в автоматизированный процесс развертывания программного обеспечения экспертной системы [1] на базе как серийно освоенных, так и новых бортовых вычислителей. Этот процесс предусматривает следующие действия [2-3]: 1) определение архитектуры вычислительной сети и возможностей вычислителей; 2) если в рамках вычислительных возможностей однопоточная или однопроцессорная версия будет иметь недостаточную производительность, то осуществляется: a. разбиение экспертной системы на несколько модулей (ядер), каждое из которых имеет свой набор правил; b. автоматизированное развертывание для каждого модуля базы знаний, вычислительных прогнозирующих модулей и вспомогательных цифровых баз данных; 3) если достаточно однопоточной версии, то компилируется один исполняемый файл с необходимыми библиотеками и БД; 4) создание общего модуля вывода на индикацию, с базой данных выводимых рекомендаций; 5) компиляция исполняемых файлов для разных модулей; 6) развертывание с копированием необходимых библиотек и конфигурационных файлов; 7) использование автоматизированных тестов для проверки корректности работы всей совокупности исполняемых модулей экспертной системы. В докладе показан пример реализации основных компонентов второго варианта технологии, включая преобразование электронной таблицы в бинарный файл, рассмотрены особенности использования новых средств разработки программного обеспечения для автоматизации развёртывания с использованием Visual Studio 2019 и системы автоматизации сборки MSbuild. ЛИТЕРАТУРА 1. Касаткин Н.В., Березовский И.А. Автоматизация развертывания операционных систем и программного обеспечения на рабочих станциях с помощью создания типовых системных образов // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2007. №41. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/avtomatizatsiya-razvertyvaniya-operatsionnyh- 185 sistem-i-programmnogo-obespecheniya-na-rabochih-stantsiyah-s-pomoschyu- sozdaniya-tipovyh (дата обращения: 29.09.2020). 2. Комплекс моделирования режима интеллектуальной поддержки экипажа летательного аппарата: отчет о НИР «Эксперт-КА». Руководитель: Бабиченко А.В., Исполнители: Земляный Е.С., Сухомлинов А.Б., Воробьев А.А., Тектов М.В., Елесин И.А. и др. – РПКБ, 2018 – 320 с. 3. Моделирование экспертной системы интеллектуальной поддержки в особых ситуациях полета экипажа летательного аппарата: отчет о НИР «Эксперт-КБО». Руководитель: Бабиченко А.В., Исполнители: Земляный Е.С., Сухомлинов А.Б., Шевадронов А.С., Воробьев А.А., Тектов М.В., Елесин И.А. и др.– РПКБ, 2019 – 880 с. |