страница 10. Сборник тезисов докладов
 Скачать 3.87 Mb.
|
|
ПРИНЦИПЫ ГРУППОВОГО УПРАВЛЕНИЯ БОЕВЫМИ МНОГОАГЕНТНЫМИ СИСТЕМАМИ И.Б. Ивенин, А.А. Скрынников (ФГУП «ГосНИИАС») Современные авиационные системы вооружения, включающие наземные подсистемы обеспечения и организации боевого применения, авиационные боевые комплексы различного назначения и, собственно, авиационное оружие, по сути являются разнородными многоагентными системами (МАС). В области исследования МАС центральной и наиболее сложной задачей является задача координации поведения агентов [1], которая предназначена для согласования индивидуальных целей и вариантов поведения агентов, при которых каждый агент улучшает или не ухудшает значение своей целевой функции, и система в целом улучшает качество решения общей задачи. Основными способами боевого применения авиации (как пилотируемой, так и беспилотной) являются групповые действия в форме групповых авиационных (авиационно-ракетных) ударов, групповых (дальних и ближних) воздушных боев и т.д., осуществляемые для достижения единой цели. Управление групповыми действиями в интересах достижения цели обеспечивается с помощью бортовых систем связи и боевого управления (БССБУ) и линий связи с управляемыми авиационными средствами поражения (включая и линии связи между отдельными УАСП) на основе сетевых принципов. Ввиду иерархической многоуровневой организации авиационных систем оружия и иерархической структуры решаемых задач управление в этих системах формируется по иерархическому принципу. Парадигмой развития авиационных управляемых систем оружия является их интеллектуализация, включающая как автоматизацию решения задач, связанных с принятием решений и выработкой управлений классическими математическими методами, так и внедрение методов и алгоритмов искусственного интеллекта. Интеллектуализация авиационных систем оружия проявляется на всех иерархических уровнях в большинстве структурных элементов: в наземных системах управления боевыми действиями; в системах подготовки полетных данных; в бортовых системах управления летательными аппаратами; в управляемых и корректируемых авиационных средствах поражения. Поэтому, о перспективных авиационных системах оружия можно говорить, как о распределенных интеллектуальных системах группового управления. Концепция построения интеллектуальных систем управления, как известно, строится на четырех ключевых положениях [2]: теории ситуационного управления; иерархическом принципе построения системы управления; обоснованном использовании четырех наиболее разработанных интеллектуальных технологий (экспертные системы, нечеткая логика, нейронные сети, ассоциативная память); 42 адекватном соответствии степени интеллектуальности сущности решаемых задач и степени неопределенности факторов, влияющих на эффективность решения задач. Ввиду сказанного выше в качестве основополагающего принципа построения перспективных авиационных систем оружия в целом и при построении и реализации интеллектуальных систем управления авиационными комплексами и оружием можно рассматривать принцип группового распределенного интеллекта. А в качестве перспективных технологий (в том числе и информационных технологий) построения интеллектуальных систем группового управления авиационными системами оружия необходимо рассматривать технологии, реализующие принципы распределенного принятия решений в концепции многоагентных иерархических систем. Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 18-08-00060). ЛИТЕРАТУРА 1. Макаров И.М., Лохин В.М., Манько С.В., Романов М.П. Искусственный интеллект и интеллектуальные системы управления. – М.: Наука, 2006. – 333 с. 2. Городецкий В.И., Карсаев О.В., Самойлов В.В., Серебряков С.В. Прикладные многоагентные системы группового управления. // Искусственный интеллект и принятие решений, 2009. №2. С.3-24. ОЦЕНКА ВЕСОВОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ НОВЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ПРИ МАТЕМАТИЧЕСКОМ МОДЕЛИРОВАНИИ ФЮЗЕЛЯЖА В ЗОНЕ ВЫРЕЗА ПОД ЛЮК НА ОСНОВЕ МОДЕЛЕЙ ТЕЛА ПЕРЕМЕННОЙ ПЛОТНОСТИ А.В. Болдырев, М.В. Павельчук (Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва) Целью работы является повышение весовой эффективности фюзеляжей самолётов на ранних стадиях проектирования конструкций с применением средств топологической оптимизации. Рассматривается модельная задача проектирования силовой схемы конструкции (ССК) отсека фюзеляжа в зоне большого выреза самолёта на учёт наиболее опасных случаев нагружения внутренним избыточным давлением и кручением. На основе развития методики топологической оптимизации фюзеляжа в зоне выреза под люк с использованием моделей тела переменной плотности и алгоритма оптимизации распределения материала с учётом требований прочности и жёсткости в форме обобщённых перемещений, представленных в [1], выполнена отработка нового технического решения. Критерии оценки эффективности коэффициент концентрации напряжений на контуре выреза, и критерий весовой 43 эффективности выреза в оболочке − отношение дополнительной массы материала для компенсации выреза к массе вырезанного материала [2]. При отработке новых конструктивных решений исследуются следующие ССК: традиционное техническое решение [3], техническое решение с цельной внутренней панелью [2, 4], новое техническое решение [4, 1]. В результате исследований найдена модификация нового решения, для которого теоретически необходимая масса материала для компенсации выреза снижена на 16,7 % относительно традиционного решения. Выполнена оценка перспектив применения нового конструктивного решения. ЛИТЕРАТУРА 1. Болдырев А.В., Павельчук М.В.,Синельникова Р.Н. Развитие методики топологической оптимизации конструкции фюзеляжа в зоне большого выреза // Вестник Московского авиационного института. − 2019. − Т. 26. − № 3. − С. 62−71. 2. Болдырев А.В., Комаров В.А. Проектирование силовой схемы фюзеляжа самолёта в зоне большого выреза // Общероссийский научно- технический журнал «Полёт». – 2016. – № 8−9. – С. 21–26. 3. Niu M.C.Y. Airframe structural design. − Hong Kong: Conmilit Press Ltd, 1988. − 612 p. 4. Пат. RU 2646175 С1, Российская Федерация, МПК B64C 1/14. Отсек фюзеляжа летательного аппарата с вырезом под люк / Болдырев А.В., Комаров В.А., Павельчук М.В. (РФ); заявитель и патентообладатель Самарск. нац. исследоват. ун-т им. акад. С.П. Королёва; − № 2016150351; заявл. 20.12.2016; опубл. 01.03.2018, Бюл. № 7. – 11 с. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К СОЗДАНИЮ АВИАЦИОННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ДЛЯ ГИБРИДНЫХ СИЛОВЫХ УСТАНОВОК Ф.Р. Исмагилов, В.Е. Вавилов, Д.В. Гусаков, Р.А. Нургалиева (ФГБОУ ВО «УГАТУ») На сегодняшний день авиастроительные корпорации сталкиваются с рядом проблем (рисунок 1), но также и с рядом решений этих проблем. Основной объект исследования это электрические машины (ЭМ) и проблемы возникающие при их создании. Помимо традиционных проблем, таких как выбросы CO2, NOx и шум, сегодня проблемы возникают и из-за возникшей пандемии COVID-19. Анализ литературы показал [1–4], что решение традиционных авиационных вызовов (шум, выбросы) может быть достигнуто пятью крупными направлениями: это 44 использовании новых материалов (например, композитного фюзеляжа, композитного крыла); изменением аэродинамики летательного аппарата, для повышения топливной эффективности ЛА; создание новых авиационных двигателей, с повышенной эффективностью; использование экологически чистого топлива или использованием ЛА с гибридной силовой установкой. Рисунок 1. Проблемы возникающие перед авиастроительными корпорациями и пути их решения Авиастроительным корпорациям необходимо перемещаться в сектор более экономичных, маломестных самолетов, которые требуют минимальных затрат на обслуживание и ремонт и требуют минимальных экономических ресурсов на создание. К сегменту таких летательных аппаратов (ЛА) относятся ЛА с гибридной-силовой установкой (ГСУ), в качестве основного двигателя в которых используется электродвигатель. ЛА с ГСУ могут быть реализованы с использованием разработанных ранее авиационных тепловых двигателей, без значительных вложений, а при этом стоимость технологического цикла создания электрических машин много ниже, чем стоимость создания новых авиационных двигателей, а временной диапазон вывода на рынок новых электрических машин значительно ниже (и как будет показано далее он может быть еще ускорен), чем у авиационных двигателей. Для ускорения процесса создания коммерческих ЛА с ГСУ, при минимизации финансовых вложений, очевидным становиться то, что процесс создания электрических машин, блоков силовой электроники и аккумуляторных батарей для ЛА с ГСУ должен быть значительно ускорен. Поэтому основной задачей является повышение плотности энергии ЭМ ГСУ при условии сокращения временного цикла их создания и вывода на рынок. Процесс оптимизации охватывает все стадии создания ЛА: формирование технического задания, облика, технологий проектирования, создания экспериментальных образцов, технологий изготовления, стендовых испытаний и испытаний в составе объекта. 45 Процесс создания ЭМ для ЛА с ГСУ состоит из следующих шагов: Шаг 1. Формирование технического задания. Так как ограничения, указанные в техническом задании на ЭМ должны увязывать все системы ЛА и ГСУ в одно целое. Ошибка на данном этапе является причиной потери времени и может привести к невыполнению всего проекта. Шаг 2. Выбор типа электрической машины. Шаг 3. Многодисциплинарное компьютерное моделирование. На данном этапе формируются все основные технические решения, которые обеспечивают достижение заданных показателей ЭМ. Шаг 4. Создание экспериментального образца. Данный этап является одним из самых затратных с точки зрения времени и ресурсов. Шаг 5. Испытания экспериментального образца. Основным этапом, заканчивающим процесс проектирования ЭМ являются стендовые испытания созданного образца и подтверждение его характеристик.Ошибки, связанные с выполнением самого этапа, маловероятны, но при этом на данном этапе выявляются все ошибки, которые были допущены на предыдущих этапах и не были выявлены ранее. На данном этапе подтверждается правильность реализации процесса многодисциплинарного проектирования, правильность сборки ЭМ именно данный этап определяет необходимость возраста к предыдущим этапам. Поэтому данный этап создания ЭМ является критическим для всего рассматриваемого процесса. Выводы. Проведённый анализ, показывает, что при создании ЭМ для ЛА с ГСУ существует ряд серьезных проблемных вопросов в процессе самого создания ЭМ, которые являются препятствием для системного создания ЭМ с высокой плотностью энергии в минимальные сроки. Эти препятствия свою очередь являются сдерживающим фактором создания экономичных, маломестных ЛА, которые требует авиационный рынок в связи с сложившейся ситуацией. ЛИТЕРАТУРА 1. S. Bhangu, K. Rajashekara, "Electric starter generators: Their integration into gas turbine engines", IEEE Ind. Appl. Mag., vol. 20, no. 2, pp. 14-22, Mar.–Apr. 2014. 2. Vincenzo Madonna ; Paolo Giangrande ; Michael Galea Electrical Power Generation in Aircraft: Review, Challenges, and Opportunities // IEEE Transactions on Transportation Electrification, 2018, Vol. 4, Issue 3 , 3. I. Moir, A. Seabridge, M. Jukes, "Electrical systems" in Civil Avionics Systems, New York, NY, USA:Wiley, pp. 235-290, 2013. 4. J. A. Rosero, J. A. Ortega, E. Aldabas, L. Romeral, "Moving towards a more electric aircraft", IEEE Aerosp. Electron. Syst. Mag., vol. 22, no. 3, pp. 3-9, Mar. 2007. 46 Секция «МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И ПОЛУНАТУРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АВИАЦИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ» ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММНО-ОПРЕДЕЛЯЕМОГО РАДИО В ЦИФРОВЫХ ИМИТАТОРАХ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ ДЛЯ ОТРАБОТКИ БОРТОВЫХ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ МЕТОДАМИ ПОЛУНАТУРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ А.В. Зайцев, Е.Ф.Синицын , А.С. Лялин, Р.С.Жулин (ФГУП «ГосНИИАС») Решение научной задачи по оценке характеристик бортовых РЛС (БРЛС) в наземных условиях на комплексах полунатурного моделирования (КПМ) невозможно без рассмотрения вопросов, касающихся воспроизведения тестовых радиолокационных сигналов для приемной аппаратуры БРЛС в реальном масштабе времени с учетом влияния на параметры сигнала естественных и искусственных помех. Для воспроизведения отраженных сигналов как от точечных, так и протяженных целей используется специальный класс устройств – цифровые имитаторы радиолокационных сигналов (ЦИРС). Принцип действия ЦИРС заключается в вычислении отсчетов комплексной огибающей отраженного сигнала и передаче этой информации в цифровом виде в память БЦВМ БРЛС или в аналоговом виде через ЦАП в приемный тракт БРЛС на промежуточной частоте. ЦИРС позволяет оценивать работу бортовых РЛС в режиме поиска и сопровождения воздушных и наземных целей, в режиме обзора земной поверхности и режиме обнаружения метеообразований. В докладе рассматривается способ реализации ЦИРС при помощи программно-определяемого радио (ПОР, SDR). SDR – это устройство, которое позволяет при помощи программного обеспечения управлять ключевыми радиочастотными параметрами (несущей частотой, полосой пропускания, выходную мощность, диапазоном управления задержкой и др.) и передавать предварительно рассчитанные отсчеты комплексной огибающей имитируемого цифрового сигнала в линию связи. На рисунке приведена обобщенная структурная схема ЦИРС с SDR. 47 ПК SDR Передатчик SDR Приемник ФНЧ ПЧ ПФ УМ МШУ ПРД ПРМ ФНЧ МШУ Ethernet, PCI, USB Рисунок. Обобщенная структурная схема ЦИРС с SDR. На рисунке использованы следующие сокращения: ПК – персональный компьютер, ФНЧ – фильтр низких частот, ПЧ – преобразователь частоты, ПФ – полосовой фильтр, УМ – усилитель мощности, МШУ – малошумящий усилитель, ПРД – передающая антенна, ПРМ – приемная антенна При этом для получения навигационных параметров и радиолокационных характеристик зондирующих сигналов от КПМ в составе персонального компьютера требуется наличие специального аппаратного обеспечения для мониторинга бортовых линий связи Предложенный в докладе способ построения ЦИРС позволяет существенно упростить их архитектуру, а также позволяет расширить объем номенклатуры воспроизводимых тестовых сигналов для основных режимов работы РЛС за счет того, что все необходимые сигналы формируются оператором КПМ программно. ЛИТЕРАТУРА 1. Ting Shu, Bin Tang, Keyun Yin. Development of multichannel real-time hardware-in-the-loop radar environment simulator for missile-borne synthetic aperture radar // IEEE Xplore Digital Library. 2015. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/7131026 (дата обращения: 16.Апрель.2016). 2. А. Б. Герасимов. Имитация радиосигналов, рассеянных сложными радиофизическими сценами в реальном масштабе времени. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Владимир. 2011. 3. Е. Ф. Синицын, А. В. Гурвиц, А. О. Лавров. Методология создания имитаторов отраженных радиолокационных сигналов в режиме синтезированной апертуры для комплекса полунатурного моделирования перспективного летательного аппарата // Труды ГосНИИАС. Серия: Вопросы авионики, No. 4, 2018. 31-42 с. 4. List of software-defined radios [Электронный ресурс] // Wikipedia.org: [сайт]. [2020]. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_software-defined_radios (дата обращения: 14.Август.2020). 5. M. M. Hill. Developing a Generic Software-Defined Radar Transmitter using GNU Radio, The University of Adelaide. School of Electircal and Electronic 48 Engineering, Adelaide, A thesis submitted in partial fulfilment of the requerements for the degree of Master of Sciences 2012. 6. A. Grabowski. SDR-based LFM Signal Generator for Radar/SAR Systems // IEEE Explore. 2016. URL: https:/ieeexplore.ieee.org/document/7497263 МОДЕЛИРОВАНИЕ ВАРИАНТОВ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОГО МАНЕВРА ЛА ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧИ РАСЧЕТА МИНИМАЛЬНЫХ БЕЗОПАСНЫХ УСЛОВИЙ ПРИМЕНЕНИЯ АБСП А.Ю.Ильин, А.В. Яцков, Д.В.Новаков ( ФГУП «ГосНИИАС») В настоящее время, в руководящих документах (РД) по безопасности применения авиационных бомбардировочных средств поражения (АБСП) содержится недостаточное количество исходных данных для реализации бортового алгоритма обеспечения безопасности применения АБСП с горизонтального полета (ГП) с последующим выполнением противоосколочного маневра (ПОМ). В интересах получения недостающих данных в ФГУП «ГосНИИАС» разработано алгоритмическое и программное обеспечение (ПО), позволяющее определять минимальную безопасную высоту применения АБСП с самолета-носителя (С-Н), способного выполнять пространственный маневр после отделения АБСП [1]. С применением данного ПО, проведены расчеты безопасных условий применения АБСП калибра 100кг для следующих значений скорости С-Н: В качестве противоосколочного маневра рассмотрен маневр в вертикальной плоскости «Горка» со следующими параметрами [2]: 1. Нормальная перегрузка в маневре 2. Угол выхода из маневра . Руководящие документы рекомендуют выполнение маневра с параметрами и при применении АБСП с высоты ниже минимальной безопасной для ГП [3]. Однако, в интересах анализа возможности построения альтернативных вариантов ПОМ, в расчетах смоделировано выполнение маневра со следующими значениями параметров: На основании результатов моделирования выбранных вариантов противоосколочного маневра возможно выделить в двумерном пространстве условий применения АБСП такие области, в которых безопасность С-Н будет обеспечиваться выполнением определенного варианта маневра «Горка» после отделения АБСП. Для этого, из всех смоделированных вариантов маневра выберем такие варианты маневра, зависимости которых не 49 имеют пересечений друг с другом. Полученные в результате данной выборки диапазоны приведены на рисунке 1: Рисунок 1 – Диапазоны безопасных условий применения АБСП для выбранных вариантов противоосколочного маневра Анализ полученных диапазонов безопасных условий применения АБСП показывает, что выполнение менее интенсивных по перегрузке и менее затяжных по углу выхода вариантов ПОМ обеспечивает безопасность С-Н в диапазоне, составляющем более 70% от диапазона условий применения АБСП, в котором безопасность С-Н обеспечивается рекомендуемым РД вариантом ПОМ. Данный факт позволяет избежать длительного воздействия нормальной перегрузки на летчика, а также избежать большого набора высоты при выполнении ПОМ «Горка». Это достигается путем выполнения наименее интенсивного и затяжного варианта противоосколочного маневра, способного обеспечить безопасность С-Н при текущих условиях применения АБСП. В результате работы выполнены расчеты минимальных безопасных условий применения АБСП с моделированием различных вариантов противоосколочного маневра «Горка». На основании полученных результатов выбраны варианты ПОМ, для которых определены диапазоны их выполнения. Таким образом, получено достаточное количество исходных данных для реализации бортового алгоритма обеспечения безопасности применения АБСП с ГП с последующим выполнением ПОМ. ЛИТЕРАТУРА 1. Ильин А.Ю., Новаков Д.В., Яцков А.В. Алгоритмическое и программное обеспечение для решения задачи расчета минимальных безопасных условий применения авиационных бомбардировочных средств поражения // Сб. науч. ст. по материалам III Всероссийской научно-практической конференции «Калибр». Воронеж: ВУНЦ ВВС «ВВА», 2020. С. 214-221. 50 2. Брага В.Г., Горощенко Б.Т., Микиртумов Э.Б., Сивков Г.Ф., Тарасенков А.М. Динамика полетов летательных аппаратов. Траектории движения и летные характеристики. Изд. ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского, 1966. 526 с. 3. Яцков А.В., Хохлов С.Г., Поздняков Д.О. Методика и алгоритм формирования автоматического пространственно-временного маневра летательного аппарата от поверхности ограничения // Юбилейная Всероссийская научно-техническая конференция «Авиационные системы в XXI веке». Сборник докладов. Том I. М.: ФГУП «ГосНИИАС», 2017. С. 321-325. |