CC BY
23^ - проигрыш в отношении сигнал/ шум, обусловленный некогерентностью накопления [2].
В случае оптимального алгоритма вероятность ошибки определяется формулой
'qR(тм /8)
Рош = 2lN
1 - Ф
(3)
При равной вероятности Рош рассмотренный двух-этапный алгоритм поиска проигрывает оптимальному алгоритму параллельного поиска по времени 1и, что эквивалентно энергетическому выигрышу
£ = Та1 + Та2 = 41 ' 42 (4)
7, 2 ' ^ ' а Ч
где Та1 = л/п"Тп и Та2 = у[п2тп - время анализа на первом и втором этапах поиска; Та = 4пТп - время анализа для оптимального алгоритма поиска.
Таким образом, для поиска сигнала МБК-ВОС (2) целесообразно использовать традиционную параллельную процедуру поиска с размером ячейки. Результаты проведенного анализа свидетельствуют о том, что рассмотренный двухэтапный алгоритм поиска
2 2 . q + 42
обеспечивает существенные преимущества в реализации, проигрывая оптимальному алгоритму по времени поиска не более 2дБ.
Библиографические ссылки
1. Ярлыков М. С. Характеристики меандровых сигналов (BOC-сигналов) в спутниковых радионавигационных системах нового поколения. М. : Радиотехника, 2008. № 8.
2. Бондаренко В. Н., Кокорин В. И. Широкополосные радионавигационные системы с шумоподоб-ными частотно-манипулированными сигналами. Новосибирск : Наука, 2011. 263 с.
References
1. Yarlykov M. S. Features mangrovyh signals (BOC - signals) to the satellite navigation systems of new generation. M. : Radio Engineering, 2008. № 8.
2. Bondarenko V. N., Kokorin V. I. Broadband radio navigation system with noise-like frequency-manipulated signals. Novosibirsk : Nauka, 2011. 263 p.
© Краснов Т. В., Гарифуллин В. Ф., Феоктистов Д. С.,
Громова А. А., 2016
УДК 539.3, 539.4
О МЕТОДИКЕ ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТИ ОБОЛОЧЕЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ
Я. С. Крюкова, В. О. Каледин, А. Д. Ульянов, А. Е. Гилева
Новокузнецкий институт (филиал) Кемеровского государственного университета Российская Федерация, 654041, Кемеровская обл., г. Новокузнецк, ул. Циолковского, 23
E-mail: [email protected]
Описана методика оценки прочности термонапряженных оболочечных конструкций из полимерных композиционных материалов. Методика реализована в виде комплекса вычислительных программ.
Ключевые слова: полимерный композиционный материал, высокотемпературное нагружение, оценка прочности, напряженно-деформированное состояние.
ON THE ESTIMATION METHODOLOGY OF STRENGTH OF SHELLSTRUCTURES FOR ROCKET-SPACE TECHNOLOGY
Ya. S. Kryukova, V. O. Kaledin, A. D. Ulyanov, A. E. Gileva
Novokuznetsk Institute (Branch) «Kemerovo State University» 23, Tsiolkovsky Street, Novokuznetsk, Kemerovo region, 654041, Russian Federation
E-mail: [email protected]
The article describes a methodology to assess the strength of the thermal stress of shell structures made of polymer of composite materials. The authors realize the methodology in a form of a complex computer programs.
Keywords: polymer composite material, high-temperature loading, strength assessment, stress-strain state.
Оценка прочности термонапряженных элементов конструкций, таких как тонкостенные неохлаждаемые элементы сопловых блоков ракетных двигателей, актуальна при проектировании и контроле качества таких изделий.
Для получения адекватных оценок напряжений и несущей способности необходимо учитывать деградацию материала при повышении температуры. При этом единого универсального критерия, пригодного для различных материалов, не существует, и для на-
<Тешетневс^ие чтения. 2015
дёжной оценки необходимо проверять несколько критериев прочности одновременно.
При оценке прочности оболочечных конструкций из полимерных композиционных материалов необходимо учитывать их конструктивные особенности и специфику поведения при высокотемпературном на-гружении. Рассматриваемые конструкции являются тонкостенными, причем толщина сечения, как правило, состоящего из нескольких материалов, может быть переменной вдоль образующей; это же относится и к направлениям армирующих волокон. В условиях термомеханического нагружения такой конструкции наблюдается частичное выгорание материала, приводящее к снижению его прочностных и жестко-стных характеристик. В то же время произвольная схема армирования материала приводит к взаимному влиянию нормальных и касательных напряжений, что вызывает при изменении температуры не только линейные деформации, но и сдвиговые, в том числе кручение.
Разработанная методика оценки прочности оболо-чечных конструкций включает математическое моделирование полей напряжений и деформаций, учитывающее зависимость физико-механических свойств материала от температуры, схему армирования конструктивного элемента и оценку полученных результатов с использованием критериев прочности, учитывающих различное значение предельных напряжений не только по разным направлениям осей координат, но и на растяжение и сжатие.
При необходимости учета фланцев и зон закрепления задача термоупругого деформирования решается в осесимметричной постановке [5], которая позволяет учесть неравномерность распределения напряжения по толщине, в противном случае - в оболочеч-ной постановке [3] с целью экономии вычислительных ресурсов. Задача решается по обычному алгоритму методом конечных элементов в форме метода перемещений [1; 2] с разложением перемещений в ряд Фурье по окружной координате. В качестве неизвестных взяты амплитудные значения линейных перемещений по нескольким учитываемым гармоникам. Эти перемещения, отнесённые к узлам конечно-элементной сетки сечения, аппроксимируются в пределах элемента с использованием обычной техники изопараметрического отображения [2].
Геометрия конструкции полностью определяется формой продольного сечения (см. рисунок). Сечение задается в плоскости XOр цилиндрической системы координат, где ось X совпадает с осью симметрии тела вращения.
Программная реализация алгоритма выполнена с использованием технологии визуального функционально-объектного программирования, реализованной в программном комплексе [6].
Визуальное представление алгоритма упрощает его понимание, усложненное введением переменных физико-механических свойств материала. Разработка программного комплекса ведется при частичной поддержке фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере по программе «У.М.Н.И.К.».
Тело вращения с конечными элементами сечения
Для анализа результатов решения в программном комплексе реализована возможность комплексной проверки прочности оболочечной конструкции по нескольким критериям одновременно: критериям Кулона-Мора, Галилея-Лейбница и Писаренко-Лебедева [4]. Используемые критерии учитывают различное значение предельных напряжений не только по разным направлениям осей координат, но и на растяжение и сжатие.
Библиографические ссылки
1. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М. : Мир, 1975. 541 с.
2. Бате К.-Ю. Методы конечных элементов / пер. с англ. В. П. Шидловского ; под ред. Л. И. Турчака. М. : Физматлит, 2010. 1024 с.
3. Каледин В. О., Ульянов А. Д., Каледин Вл. О. Моделирование термонапряженного состояния тонкостенных кольцевых конструкций при высокотемпературном нагреве // Моделирование и наукоемкие информационные технологии в технических и социально-экономических системах : сб. трудов IV Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием (12-16 апреля 2016, г. Новокузнецк) / под ред. Т. В. Киселевой, В. П. Цымбал ; Сиб. гос. индустриальный ун-т. Новокузнецк, 2016. С. 123-128.
4. Критерии прочности и надежность конструкций / В. Н. Аликин и др. ; под ред. М. И. Соколовского. М. : Недра, 2005. 164 с.
5. Моделирование статики и динамики оболочеч-ных конструкций из композиционных материалов / В. О. Каледин., С. М. Аульченко, А. Б. Миткевич и др. М. : Физматлит, 2014. 196 с.
6. Программная система для алгоритмизации численного решения задач механики сплошной среды / В. О. Каледин, Я. С. Крюкова, Н. В. Аринархова, Н. В. Равковская // Известия Алтайского гос. ун-та. 2014. № 1/1 (81). С. 161-164.
References
1. Zenkevich O. Metod konechnyh jelementov v tehnike [The finite element method in the art]. Moscow : Mir publ., 1975, 541 p.
2. Bathe K.-J. Finite Element Procedures. New Jersey, 1996. 1024 p.
3. Kaledin V. O., Ulyanov A. D., Kaledin Vl. O.
Modelirovanie termonapryazhennogo sostoyaniya tonkostennyh kol'cevyh konstrukcij pri
vysokotemperaturnom nagreve [Simulation of thermal stress state of thin-walled ring structures at high temperature] // Modelirovanie i naukoemkie informacionnye tehnologii v tehnicheskih i social'no-jekonomicheskih sistemah: sbornik trudov IV Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem (12-16 aprelja 2016, g. Novokuzneck) [Modeling and high-end information technology in technical and socio-economic systems: a collection of the IV All-Russian scientific-practical conference with international participation (12-16 April 2016, Novokuznetsk)] / ed. T. V. Kiseleva, V. P. Tsym-bal; Siberian State Industrial University. Novokuznetsk, 2016. P. 123-128. (In Russ.).
4. Kriterii prochnosti i nadezhnost' konstrukcij [The criteria for durability and reliability of structures] /
V. N. Alikin et al. / ed. M. I. Sokolovsky. Moscow : Nedra publ., 2005, 164 p.
5. Modelirovanie statiki i dinamiki obolochechnyh konstrukcij iz kompozicionnyh materialov [Simulation statics and dynamics of shell structures made of composite materials] / V. O. Kaledin, S. M. Aulchenko, A. B. Mitkevich. M. : Fizmatlit publ., 2014, 196 p.
6. Programmnaja sistema dlja algoritmizacii chislennogo reshenija zadach mehaniki sploshnoj sredy [Software system for algorithmization numerical solution of problems of continuum mechanics] / V. O. Kaledin, Ja. S. Krjukova, N. V. Arinarhova, N. V. Ravkovskaja // Izvestija Altajskogo gosudarstvennogo universitea. 2014, № 1/1 (81). P. 161-164.
© Крюкова Я. С., Каледин В. О., Ульянов А. Д.,
Гилева А. Е., 2016
УДК 629.7.097.8
ПОВЫШЕНИЕ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ИРОТИВОПОМПАЖНОЙ СИСТЕМЫ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Д. Д. Кудашов, В. П. Токарев
Уфимский государственный авиационный технический университет Российская Федерация, 450008, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. К. Маркса, 12
E-mail: [email protected]
Рассматриваются факторы, влияющие на возникновение помпажа в компрессоре ГТД. Рассмотрена проблема быстродействия диагностирования помпажа в компрессоре ГТД. Предложен вариант увеличения быстродействия систем, диагностирующих помпаж ГТД.
Ключевые слова: газотурбинный двигатель, помпаж компрессора, измерение параметров, система диагностирования, противопомпажная система.
INCREASING ANTISURGE GTE SPEED
D. D. Kudashov, V. P. Tokarev
Ufa State Aviation Technical University 12, K. Marx Str., Ufa, The Republic of Bashkortostan, 450008, Russian Federation E-mail: [email protected]
The paper presents factors of GTE compressor stall and a problem of diagnostic system speed-of-response of GTE compressor stall. The authors propose how to increase the speed of diagnosing systems surging GTE.
Keywords: gas turbo engine, compressor stall, parameters measurement, diagnostic system, antisurge system.
Неустойчивый режим работы газотурбинных двигателей (ГТД), связанный со скоростью изменения расхода воздуха - помпаж - представляет собой серьёзную проблему эксплуатации ГТД. При помпаже возникают периодические колебания давления и расхода воздуха в продольном направлении, характеризующиеся малой частотой и большой амплитудой.
Происходит срыв потока воздуха со спинок лопаток компрессора, и возникающие неустойчивые завихрения приобретают тенденцию к самовозрастанию [1]. В результате многократного повторения поджатия температура воздуха в компрессоре значительно повышается за счет постоянного подвода энергии, зна-
чительно превышая допустимые значения для эксплуатации компрессора [2].
Для повышения надежности прогнозирования предпомпажного состояния предлагается следующее решение.
Измеряется цветовая температура газа за камерой сгорания Т [3], разница между давлением на выходе компрессора и давлением на входе компрессора ДР, угловая скорость вращения ротора турбины ГТД ш, и производится сравнение этих параметров с их пороговыми значениями, связанными с мгновенным расходом топлива G, высотой полета и скоростью летательного аппарата (ЛА).
