МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЁВА
(НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
МЕЖДУНАРОДНАЯ МОЛОДЁЖНАЯ НАУЧНАЯ
КОНФЕРЕНЦИЯ
"XII КОРОЛЁВСКИЕ ЧТЕНИЯ"
СБОРНИК ТРУДОВ
Том 2 1 – 3 октября 2013 г.
САМАРА
XII Королёвские чтения: Международная молодёжная научная конференция, Самара, 1-3 октября 2013 года: Тезисы докладов.Самара: Издательство СГАУ, 2013, 272 с.
ISBN 978-5-7883-0952- В сборнике представлены тезисы докладов, в которых изложены результаты научноисследовательской работы студентов, аспирантов, молодых учёных и специалистов по вопросам космической и авиационной техники, а также других наук
оёмких отраслей промышленности. По установившейся традиции публикуется биография одного из «пионеров» космонавтики, академика А. Ф. Боголюбова, 100-летие которого отмечается в 2013 году.
Издание материалов конференции осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 13-08-06843_мол_г) и Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках мероприятия I.3 «Создание условий для обмена опытом, знаниями, идеями в рамках коллективных научных мероприятий» Программы развития деятельности студенческих объединений Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С. П. Королёва (национального исследовательского университета).
ПРОГРАММНЫЙ КОМИТЕТ
Международной молодёжной научной конференции «XII Королёвские чтения»Председатель - ректор СГАУ, д-р техн. наук, профессор Шахматов Е.В.
Члены комитета:
– заместитель председателя Правительства Самарской области, министр экономического развития, инвестиций и торговли Самарской области Кобенко А. В.
– министр промышленности и технологий Самарской области Безруков С. А.
– министр образования и науки Самарской области Пылёв В. А.
– генеральный директор ГНП РКЦ «ЦСКБ-Прогресс» Кирилин А. Н.
– исполнительный директор ОАО «Кузнецов» Якушин Н. И.
– президент СГАУ, член-корреспондент РАН Сойфер В. А.
– председатель Президиума Самарского научного центра РАН, академик РАН Шорин В. П.
– генеральный директор Всероссийского института авиационных материалов (ВИАМ), академик РАН Каблов Е. Н.
– исполнительный директор ЦАГИ, член-корреспондент РАН Чернышев С. Л.
– первый заместитель генерального конструктора РКК «Энергия», член-корреспондент РАН Микрин Е. А.
ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ КОМИТЕТ
Председатель – проректор по науке и инновациям, д-р техн. наук, профессор Прокофьев А.Б.Зам. председателя – начальник управления подготовки научных кадров, канд. техн. наук, доцент Кучеров А. С.
Члены оргкомитета:
– декан факультета летательных аппаратов, д-р техн. наук, профессор Кирпичёв В. А.
– декан факультета двигателей летательных аппаратов, д-р техн. наук, профессор Ермаков А. И.
– декан факультета инженеров воздушного транспорта, канд. техн. наук, доцент Тихонов А. Н.
– декан инженерно-технологического факультета, канд. техн. наук, доцент Хардин М. В.
– декан радиотехнического факультета, канд. техн. наук, доцент Кудрявцев И. А.
– декан факультета информатики, канд. физ.-мат. наук, доцент Коломиец Э. И.
– декан факультета экономики и управления, канд. техн. наук, доцент Павлов О. В.
– декан факультета базовой подготовки и фундаментальных наук, д-р техн. наук, профессор Изжеуров Е. А.
– директор института печати, д-р техн. наук, профессор Нечитайло А. А.
Секретарь оргкомитета, помощник проректора по науке и инновациям Верховская Т. В.
АДРЕС: 443086, г. Самара, Московское шоссе, 34, СГАУ, корпус 3а, ауд. Справки по телефону (846) 267–43– Секция 5.
Транспортная логистика.
Техническая эксплуатация летательных аппаратов и двигателей летательных аппаратов Секция 5. Транспортная логистика. Техническая эксплуатация летательных аппаратов и двигателей летательных аппаратов УДК
ВНЕДРЕНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ В УПРАВЛЕНИЕ
ТРАНСПОРТНЫМИ ПОТОКАМИ
Богданова И. Г., Михайлов Д. А., Тендляш Я. А.
Научный руководитель: Михеев С. В., канд. техн. наук, доцент Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет), г. Самара Для решения задачи управления транспортными потоками на дорогах Ульяновской области возникла необходимость определения мероприятий, направленных на оптимизацию обслуживания транспортных потоков. Определение данных мероприятий проводилось с применением натурных и вычислительных экспериментов. Были предприняты следующие шаги:
- сбор информации путем исследования существующей системы управления транспортными потоками в реальных условиях;
- определение таких характеристик, как географические параметры уличнодорожной сети, наличие технологических сооружений (мосты, железнодорожные переезды, пересечения с автомагистралями и др.);
- оценка существующей системы управления на предмет её соответствия реальным дорожным условиям и соответствия ГОСТу 52289-200;
- произведение сравнительной оценки различных возможных алгоритмов управления транспортными потоками;
- создание оптимальной модели управления транспортными потоками с помощью методов аналитического моделирования;
- анализ созданной модели;
- документальное оформление созданной модели, создание баз данных.
Разработанная модель управления транспортными потоками подразумевает внедрение следующих мероприятий:
- установка новых технических средств организации дорожного движения (светофоров, дорожных знаков, сигнальных столбиков, ограждений, искусственных дорожных неровностей);
- нанесение разметки;
- оптимизация дорожного освещения;
- создание новых остановочных пунктов;
- изменение геометрических характеристик дорог.
Аналитическое моделирование позволяет дать достаточную для поставленной задачи оценку предметной области и создать оптимальную модель управления транспортными потоками на улично-дорожной сети Ульяновской области.
Секция 5. Транспортная логистика. Техническая эксплуатация летательных аппаратов и двигателей летательных аппаратов УДК 510.644.4:519.23/.25:656.
НЕЧЁТКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ
ОБСЛУЖИВАНИЯ ПЕРЕВОЗОК УЗЛОВОГО АЭРОПОРТА
Научный руководитель: Романенко В. А., канд. техн. наук, доцент Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королева (национальный исследовательский университет), г. Самара Выбор аэропортом узловой модели функционирования приводит к необходимости одновременного обслуживания большого числа воздушных судов (ВС) в течение непродолжительных интервалов времени («волн прилётов-вылетов») [1].Сокращение длительности «волн», приводящее к уменьшению затрат наземного времени, делает хаб более привлекательным для трансферных пассажиров и обеспечивает хабу рост уровня пассажиропотока, приводящее к росту его доходов. С другой стороны, такое сокращение продолжительности «волн» требует увеличения численности аэропортового персонала и технических средств, что является причиной роста затрат на развитие аэропорта. Поскольку на длительность «волны» оказывает влияние как расписание движения ВС в аэропорту, так и пропускная способность его комплексов, то представляется правомерной задача совместной оптимизации численности средств обслуживания перевозок и расписания узлового аэропорта.
В качестве критерия оптимальности используется минимум суммарных затрат на повышение пропускной способности системы обслуживания перевозок (Затр) и убытков от «ухода» трансферных пассажиров, неудовлетворённых временем пребывания в хабе (Убыт):
Величина Затр рассматривается как функция числа средств обслуживания, т.е.
а убытки определяются количеством пассажиров, отказавшихся от услуг аэропорта изза неоптимального времени ожидания трансферного рейса. Время ожидания, в свою очередь, зависит от расписания движения ВС (R) и длительности их обслуживания в хабе:
Таким образом, критерий С рассматривается как функция зависимости от числа средств обслуживания перевозки и расписания трансферных рейсов:
Сформулированная оптимизационная задача решается с использованием разработанной нечёткой модели [2] процесса обслуживания перевозок на базе программного обеспечения, реализованного в среде программирования Delphi.
В результате получено оптимальное число средств обслуживания перевозок и расписание движения ВС для ряда сочетаний исходных данных, отвечающих особенностям узловых аэропортов.
1. Романенко В. А. Моделирование производственных процессов узловых аэропортов. – Саарбрюккен: «LAP LAMBE T Academic Publishing», 2012.
2. Борисов А. Н., Крумберг О. А. Принятие решений на основе нечетких моделей: Примеры использования. – Рига: Зинатне, 1990.
Секция 5. Транспортная логистика. Техническая эксплуатация летательных аппаратов и двигателей летательных аппаратов УДК 510.644.4:519.23/.25:656.
НЕЧЁТКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБСЛУЖИВАНИЯ
ПЕРЕВОЗОК УЗЛОВОГО АЭРОПОРТА
Научный руководитель: Романенко В. А., канд. техн. наук, доцент Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет), г. Самара Узловым аэропортом (хабом) является аэропорт, используемый хабообразующей авиакомпанией или альянсом авиакомпаний в качестве пункта пересадки пассажиров и обслуживающий значительное число стыковочных рейсов [1]. Система обслуживания перевозок узлового аэропорта должна обеспечивать оптимальные значения времени стыковок рейсов при соблюдении требований к качеству обслуживания, безопасности и регулярности перевозок. В качестве критерия оптимальности целесообразно использовать максимум экономического эффекта от перевозки трансферных пассажиров хабообразующей авиакомпанией.С целью решения задачи оптимизации технологического процесса аэропорта разработана его математическая модель, одним из компонентов которой является модельный график наземного обслуживания воздушных судов (ВС), представленный на рисунке 1.
Рис. 1. Модельный технологический график наземного обслуживания ВС Параметры операций технологического процесса (продолжительность, численность привлекаемого персонала и технических средств и т.д.) не являются детерминированными. При этом для их описания по ряду причин (отсутствие или недостаток статистической информации) не всегда могут быть применимы вероятностные модели. В связи с этим разработана нечётко-множественная модель, в которой основные параметры процесса рассматриваются как нечёткие множества, определяемые путем экспертных оценок [2].
Нечётко-множественная модель программно реализована в среде программирования Delphi и позволяет, учитывая неопределенность исходных данных, получить информацию о продолжительностях времени стыковки рейсов, пребывания трансферных пассажиров в хабе, наземного обслуживания ВС, а также потребной численности персонала и технических средств. Модель даёт возможность решать задачи оптимизации параметров процесса обслуживания перевозок в хабе.
1. Романенко В.А. Моделирование производственных процессов узловых аэропортов. – Саарбрюккен: «LAP LAMBE T Academic Publishing», 2012.
2. Борисов А. Н., Крумберг О. А. Принятие решений на основе нечётких моделей: Примеры использования. – Рига: Зинатне, 1990.
Секция 5. Транспортная логистика. Техническая эксплуатация летательных аппаратов и двигателей летательных аппаратов УДК 656.7.039.
ОСОБЕННОСТИ ВНЕДРЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ДОКУМЕНТООБОРОТА
НА ГРУЗОВЫХ АВИАПЕРЕВОЗКАХ
Научный руководитель: Кропивенцева С. А., канд. экономич. наук, доцент Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет), г. Самара Растущая конкуренция на рынке грузовых авиаперевозок заставляет авиакомпании искать решения не только по сокращению сроков доставки грузов, но и по упрощению процедуры оформления сопроводительной документации.В среднем одна грузовая авиаперевозка требует около 20 бумажных документов, что приводит к увеличению стоимости и времени перевозки, снижению эффективности работы авиакомпании. Для перевода бумажного документооборота в электронный, упрощения и унификации процедуры оформления грузовых авиаперевозок в рамках международной отраслевой Программы IATA «Sim lifying he Business»
осуществляется внедрение стандарта e-Freight.
Е-Freight – международный стандарт электронного оформления и сопровождения грузовых авиаперевозок, разработанный и рекомендованный Международной ассоциацией воздушного транспорта ИАТА, который заменит бумажные документы на унифицированные электронные сообщения.
В России имеются особенности внедрения электронного документооборота на грузовых авиаперевозках. К трудностям реализации программы можно отнести неготовность федеральных органов власти отказаться от бумажных документов в короткие сроки. В 2011 году Минтрансом России проведена научно-исследовательская работа, в результате которой был осуществлен анализ нормативных правовых актов, которые должны быть изменены.
Первый шаг к переходу на e-freight - электронная грузовая накладная e-AWB. В марте 2013 г. IATA утвердила стандарт многостороннего электронного соглашения Mul ila eral e-AWB agreemen », являющийся публичной офертой, при которой все участники соглашения признают электронные накладные друг друга. Необходимым условием внедрения “Mul ila eral e-AWB agreemen ” является ратификация Монреальской конвенции 1999 года и Монреальского протокола. Законопроект по ратификации Монреальской конвенции 1999 г. Минтранс планирует внести в правительство в ноябре 2013 года.
Также существует необходимость перехода и органов исполнительной власти на стандарты электронного взаимодействия. Однако, мировой опыт показывает, что для успешного перехода на E-freight особенно важно добиться взаимопонимания между авиакомпаниями и экспедиторами.
Из достижений по освоению безбумажного документооборота следует отметить авиакомпанию Cathay Pacific, к концу 2011 г. достигщую 100-процентного внедрения электронной грузовой авианакладной в Гонконге. Сопоставимых успехов добились Lufthansa, Air France-KLM и K rean Air.
По состоянию на июль 2012 года e-Freigh внедрили 42 страны, 322 аэропорта, 46 авиакомпаний, 2162 экспедитора. Но лишь 3-4% из всего объёма грузовых авиаперевозок оформляются без использования бумажных документов.
Секция 5. Транспортная логистика. Техническая эксплуатация летательных аппаратов и двигателей летательных аппаратов УДК 629.
КЕССОН КРЫЛА ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Научный руководитель: Старинова О. Л., д-р техн. наук, профессор Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет), г. Самара Авиационная техника как один из наукоёмких видов продукции характеризуется высоким инновационным уровнем. Одним из показателей внедрения новых технологий является использование в изделиях авиационной промышленности современных материалов. Данная работа посвящена выявлению основных требований, которые необходимо учитывать при проектировании конструкции крыла из композиционных материалов (КМ) сверхлёгкого самолёта, а также обзору концепций конструкции кессона крыла из КМ и стыков кессона консольной части крыла с центропланом. В работе были поставлены следующие задачи.1) Проведение анализа существующих конструкций крыльев из КМ магистральных самолётов.
2) Выявление особенностей выбора расчётных напряжений для проектирования конструкции планера магистрального самолёта из КМ.
3) Рассмотрение основных концепций конструктивно-силовых схем (КСС) крыльев магистральных самолётов и стыков кессона отъёмной части крыла (ОЧК). В качестве объекта исследования было принято крыло гидросамолёта взлётной массой 2300 кг со следующими параметрами: удлинение по базовой трапеции 11,5;
угол стреловидности по хорд 25°; размах 13 м, относительная хорда кессона bП, но ПЖ характеризует производительность «работающих за станком» и не учитывает прошлый труд незримо присутствующих в производстве;
- повышение производительности общественного труда имеет место тогда, когда доля живого труда уменьшается, а доля общественного труда увеличивается;
- важнейшим резервом роста производительности общественного труда является повышение технического уровня производства. Среди его основных направлений – автоматизация производства, внедрение новых технологических процессов, повышение технологичности конструкции изделий.
1. Медведев, А. М. Сборка и монтаж электронных устройств [Текст]/ А. М. Медведев – М.: Техносфера, 2007. – 256 с.
2. Малов, А. И. Основы автоматики и автоматизация производственных процессов [Текст]: учебник/ А.И. Малов, Ю.В. Иванов – М.: Машиностроение, 1977. – 368с.
Секция 7. Микроэлектроника и конструирование радиоэлектронной аппаратуры УДК621.396.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ
В ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВАХ
Научный руководитель: Пиганов М. Н., д-р техн. наук, профессор Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет), г. Самара Системный анализ и оптимизацию параметров конструкций электронных средств (ЭС) проводят в ходе исследования с помощью математического, имитационного, физического моделирования.Разные типы моделей должны отвечать общим требованиям. Так, расчётные тепловые модели должны отражать тепловые процессы в конструкции, связанные с теплообменом этой конструкции с окружающей средой, за счёт действия известных механизмов (конвекции, излучения, теплопроводности) и с учётом внутреннего тепловыделения.
В практике тепловых расчётов особое место занимают приближённые методы моделирования (численные, имитационные, эмпирические, на основе электрических аналогий).
Целью расчёта тепловых режимов является определение параметров температурного поля ЭС и сравнение их с допустимыми значениями, заданными в техническом задании.
Расчётными параметрами температурного поля являются температуры нагретой зоны и корпуса:
где x, y, z- координаты; Р- мощность рассеивания в блоке.
Значений этих усредненных параметров теплового поля часто бывает недостаточно для анализа температур отдельных электрорадиоэлементов (ЭРЭ), размещенных на плате. Их взаимное влияние должно быть выявлено и устранено ещё на стадии проектирования. Для такого расчёта было предложено использовать методы физического и имитационного моделирования.
Тепловая характеристика устройства радиоэлектронных средств состоит из двух участков: нестационарная часть и стационарная.
Предложенные выше методы позволяют рассчитать стационарное температурное поле, а цифровое моделирование даёт возможность решить эту задачу с момента включения устройства до стационарного процесса.
Степень соответствия модели реальному объекту определяет точность расчёта и время, затраченное на этот расчёт.
1. А. В. Зеленский, Г. Ф. Краснощекова. Электронные средства. Конструкции и расчетные модели: учеб.пособие/ А.В.Зеленский, Г.Ф.Краснощекова. – Самара: изд-во СГАУ, 2010. – 152 с.
Секция 7. Микроэлектроника и конструирование радиоэлектронной аппаратуры УДК 681.586; 621.3.087.
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ
ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЁННЫХ СЕНСОРНЫХ СЕТЕЙ
Научный руководитель: Зеленский В. А., д-р техн. наук, доцент Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет), г. Самара Современные системы управления и контроля характеризуются использованием волоконно-оптических датчиков в качестве первичных преобразователей информации и оптических волокон в качестве физической среды передачи данных [1, 2].Надёжность таких систем обеспечивается концепцией их построения, согласно которой чувствительный к воздействию дестабилизирующих факторов блок электронной обработки выносится за пределы рабочей зоны. Однако, в некоторых случаях требуются дополнительные меры по обеспечению надёжности систем управления и контроля [3].
Одним из путей решения задачи увеличения надёжности является использование в системах управления бинарных датчиков дифференциального типа [4]. Данные устройства могут отличаться способом кодирования передаваемых данных.
Рассмотрим двухштриховой способ кодирования информации о порядковом номере датчика в системе и характере смены его логического состояния.
Двухштриховое кодирование позволяет снизить воздействия такого эксплуатационного фактора, как девиация скорости перемещений. Скорость перемещения кодирующего элемента определяется конструктивными особенностями датчика и поведением контролируемого объекта. Инвариантность к изменению скорости достигается измерением разности временных интервалов, которые соответствуют позиционным перемещениям кодирующего элемента относительно области считывания.
Таким образом, использование в системах управления и контроля бинарных датчиков дифференциального типа позволяет повысить надёжность системы в целом за счёт устойчивости к воздействию внешних эксплуатационных факторов.
1. Гармаш, В. Б. Возможности, задачи и перспективы волоконно-оптических измерительных систем в современном приборостроении [Текст]/ В. Б. Гармаш, Ф. А.
Егоров Ф.А., Л. Н. Коломиец // Спецвыпуск «Фотон-Экспресс», 2005. - № 6. – С. 128 – 140.
2. Гиниятулин, Н. И. Волоконно-оптические преобразователи информации [Текст] / Н. И. Гиниятулин – М.: Машиностроение, 2004. – 328 с.
3. Голубятников, И. В. Системы мониторинга сложных объектов [Текст] / И. В. Голубятников, В. А. Зеленский, В. Е. Шатерников – М.: Машиностроение, 2009. – 172 с.
4. Зеленский, В. А. Волоконно-оптическая информационно-измерительная система на основе бинарных оптомеханических датчиков дифференциального типа [Текст] / В. А. Зеленский // Труды Международного симпозиума «Надежность и качество». – Пенза. - 2009. - Т.1. - С. 35-37.
Секция 7. Микроэлектроника и конструирование радиоэлектронной аппаратуры УДК 629.78.05+621.319.
ИССЛЕДОВАНИЕ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ
ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ
Научный руководитель: Пиганов М. Н., д-р техн. наук, профессор Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет), г. Самара Бортовая аппаратура (БА) космических аппаратов (КА) развивается в сторону внедрения цифровых технологий, повышения тактовых частот обработки информации, расширения спектра обрабатываемых сигналов. Одновременно минимизируются массогабаритные параметры аппаратуры, увеличивается плотность её компоновки в объёме КА. Всё это создает сложную обстановку с позиций электромагнитной совместимости приборов и узлов БА. Особую роль при этом играют процессы электризации поверхности КА, вызывающие электростатические разряды (ЭСР). ЭСР, возникающие вследствие дифференциальной зарядки КА, являются источниками электромагнитных помех, воздействующих на отдельные элементы и устройства, а также на бортовые системы в целом.В настоящее время для определения необходимости и достаточности принятых мер по защите БА КА от факторов электростатического разряда на этапе её проектирования применяется теоретическая оценка. Адекватность результатов оценки устойчивости БА КА при разряде вблизи корпуса последней сильно зависит от точности математического описания источника ЭСР и определения координат его расположения относительно БА.
Возможно несколько вариантов воздействия ЭСР на БА КА:
- разряд непосредственно в корпус БА;
- разряд непосредственно в кабельную сеть и передача помехи на вход БА;
- разряд между близлежащими (от БА) элементами конструкции КА.
Настоящие тезисы посвящены только последнему, так как при его математическом описании возникает больше всего вопросов. При оценке воздействия электромагнитного поля, вызванного ЭСР, последнее представляется в виде элементарного электрического излучателя. Амплитуды составляющих поля вибратора прямо пропорциональны его длине (длине дуги). Место возникновение ЭСР трудно прогнозировать, а, следовательно, трудно определить длину дуги. Тогда необходимо рассматривать худший вариант. Худший вариант будет при максимальной длине дуги.
Из физики разряда известно, что существует максимальное расстояние между двумя точками, при котором возможен разряд при определённом напряжении между ними.
Для газовой среды эту величину можно определить из закона Пашена. Отсеки современных КА чаще всего делаются негерметичными. В процессе орбитального полёта в таких отсеках будет вакуум. В вакууме закон Пашена не действует, но аналогичные кривые имеются и для вакуума.
Что касается места возникновения разряда, то ситуация здесь аналогична.
Корпуса БА, как правило, изготавливаются из электропроводящего материала и представляют собой электромагнитные экраны. В этих экранах есть неоднородности в виде отверстий и щелей. Худший вариант будет при разряде вблизи неоднородностей.
При математическом описании источника ЭСР необходимо помнить, что на борту КА некоторые элементы конструкции могут выступать как рефлекторы и формировать диаграмму направленности. В таком случае поля в направлении БА могут усиливаться в несколько раз.
Секция 7. Микроэлектроника и конструирование радиоэлектронной аппаратуры УДК 621.3.049.
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК НЕОДНОРОДНЫХ СТУПЕНЧАТЫХ
RC-СТРУКТУР С РАСПРЕДЕЛЁННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ
Научный руководитель: Меркулов А. И., канд. техн. наук, доцент Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет), г. Самара Проведённый нами анализ амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик схем на основе тонкоплёночных неоднородных RC-структур с распределёнными параметрами показывает, что уменьшение ширины резистивной и проводящей плёнок у RC-структуры с неоднородностью по ширине или уменьшение толщины резистивной и одновременное увеличение толщины диэлектрической плёнки у RC-структуры с неоднородностью по толщине в направлении от входа к выходу улучшает их избирательные свойства и симметрирует амплитудно-частотные характеристики режекторных RC-фильтров. Наибольший эффект наблюдается при степени неоднородности, равной, приблизительно, 50.Такая степень неоднородности плоских структур приводит к увеличению площади подложки, занимаемой RC-структурой, и сильному искажению поля в RCструктуре. Увеличение площади RC-структуры, в свою очередь, ведёт к увеличению паразитных ёмкостных связей между RC-структурой и другими элементами микросхемы и увеличивает уровень паразитного сигнала от внешних полей. На наш взгляд, перспективным направлением в устранении указанных недостатков является применение RC-структур со ступенчатой неоднородностью по толщине плёнок.
Однако, научно-обоснованного метода анализа таких структур не существует.
Рассмотрим неоднородную ступенчатую RC-структуру как последовательное включение двух однородных двухполюсников (рис. 1).
Дифференциальное уравнение каждой части RC-структуры с рапределёнными параметрами при произвольном изменении "R" и "C" вдоль оси Х имеет вид [1]:
при начальном условии. Совместное решение этих уравнений при соответствующих граничных условиях позволило определить коэффициент передачи результирующей RC-структуры с распределёнными параметрами:
1. Меркулов А. И. Основы конструирования интегральных микросхем: учеб. для студентов вузов / А. И. Меркулов, В. А. Меркулов. – Самара: Изд-во Самар. гос.
аэрокосм. ун-та, 2013. – 270 с.
Секция 7. Микроэлектроника и конструирование радиоэлектронной аппаратуры УДК 53.087.
ЭНЕРГОАНАЛИЗАТОР СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА
Научный руководитель: Пияков И. В., канд. техн. наук, доцент Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет), г. Самара При работе современной аппаратуры в космических условиях существует фактор воздействия заряженных частиц солнечных космических лучей (СКЛ). Для длительной работы РЭС требуется повышенная надёжность, а значит и защита.Натурные эксперименты по воздействию СКЛ - дорогостоящие, а для лабораторных требуется изучение энергий частиц, что стало причиной проектирования энергоанализаторов.
Статические анализаторы бывают одно-, двух- и многокаскадные.
Особенностью любого каскада является то, что поле внутри него меняется непрерывно и выполняет функции разделения ионов по энергиям. Каскады в анализаторах могут быть разделены промежутком, в котором отсутствуют какие-либо поля, или соприкасаться своими границами.
Применение двух и более каскадов в анализаторах позволяет улучшить их характеристики.
К однокаскадным анализаторам относятся магнитные, электростатические и анализаторы с совмещенными электрическими и магнитными полями. В статических анализаторах наиболее широкое распространение получили секторные аксиальносимметричные электрические и магнитные поля. Скрещенные поля являются частным случаем совмещённых электрического и магнитного полей. В работе рассмотрены ионно-оптические характеристики анализаторов. Основная задача ионной оптики статических масс-анализаторов – расчёт условий радиальной и аксиальной фокусировки, дисперсии анализатора по массам и энергиям, положения линий фокусов, формы и размеров изображения, разрешающей способности и светосилы. Форма и размеры изображения зависят от размеров выходной щели источника, от горизонтального и вертикального увеличения и различного рода искажений.
В простейшем случае энергоанализатор представляет собой две пластины, между которыми подан электрический потенциал. Плоский конденсатор - наиболее простой по конструкции анализатор, что служит одной из причин его широкого применения при энергетическом анализе пучков заряженных частиц. В этом анализаторе используются дисперсионные свойства однородного электрического поля.
Конструктивно он представляет собой две параллельные пластины, в одной из которых прорезаны окна для впуска и выпуска исследуемых частиц. На пластины подана тормозящая разность потенциалов. На некоторых расстояниях от пластины с окнами в экспоненциальном пространстве расположены входная и выходная щели.
Предложена методика анализа солнечного ветра.
Секция 7. Микроэлектроника и конструирование радиоэлектронной аппаратуры УДК 621.
ТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ АППАРАТ
Научный руководитель: Нестеров В. Н., д-р техн. наук, профессор Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет), г. Самара Микроволны дециметрового диапазона в спектре радиоволн занимают промежуточное положение между ультракороткими волнами и инфракрасными лучами. Клиническая эффективность их обусловлена спецификой физического фактора, действие которого сопровождается местными и общими приспособительными реакциями саногенного характера. В медицинской практике широкое распространение получили аппараты, работающие на частоте 460 МГц с длиной волны 65 см и выходной мощностью 15-20 Вт.С современных позиций направленность адаптивных механизмов регуляции в биологических системах, подвергнутых действию дециметровых волн, во многом определяется состоянием колебательных процессов и, в частности, явлений резонанса и синхронизации. При этом понятие «резонанс» относят к структуре, а «синхронизацию»
- к функции организма.
При действии дециметровых волн происходит избирательное поглощение их энергии связанной водой, боковыми цепями белков и гиколипидов плазмолеммы за счёт резонансного механизма. Для достижения желаемого клинического результата энергоинформационный контакт с внешними электромагнитными полями на частотах, совпадающих с их собственными, или кратных им. Максимальный терапевтический эффект получается при достижении резонансного воздействия на патологически изменённую систему.
Следствием резонансного поглощения дециметровых волн является конформационная перестройка цитоскелета и мембран, активности ферментов, клеточного дыхания, модуляции межмолекулярных и электростатических взаимодействий в клетке. Местным проявлением ДМВ-терапии является тепловой эффект, который наиболее выражен в богатых водой тканях (кровь, лимфа, мышцы).
Нагрев тканей и возникшие в них физико-химические изменения усиливают микроциркуляцию и активность метаболических процессов.
В дальнейшем ответная адаптационно-приспособительная реакция при небольшой площади и интенсивности воздействия микроволн дециметрового диапазона формируется по известным рефлекторным механизмам по типу кожновисцерального или висцеро-висцерального рефлексов на сегментарном уровне. В случае увеличения дозы воздействия наблюдаются системные приспособительные реакции с вовлечением центральной нервной системы.
В настоящее время при выборе параметров физиотерапевтического фактора предпочтение отдается малым дозировкам и возможности достижения биосинхронизации - согласованию режима воздействия физическим фактором с ритмом того или иного физиологического процесса. Существующий положительный опыт клинического использования различных методов биосинхронизированной физиотерапии указывает на перспективность развития этого направления, важной особенностью которого является и высокая эффективность, и индивидуальность лечебного процесса. Аппарат построен на современной интегральной элементной базе, что значительно уменьшает его массу и габаритные размеры.
Секция 7. Микроэлектроника и конструирование радиоэлектронной аппаратуры УДК 621.382+519.216.
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
МЕТОДОМ РЕГРЕССИОННЫХ МОДЕЛЕЙ
Научный руководитель: Пиганов М. Н., д-р техн. наук, профессор Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет), г. Самара Одним из перспективных направлений поддержания работоспособного состояния аппаратуры, повышения её надёжности и качества является прогнозирование её будущего состояния в процессе эксплуатации. Для разработки эффективных прогнозных моделей (операторов прогнозирования) требуется знание информативных параметров для оценки конкретных прогнозируемых параметров для каждого электрорадиоизделия (ЭРИ). Наиболее достоверные и полные показатели надёжности обычно получают по результатам эксплуатации аппаратуры.В данной работе исследован метод регрессионных моделей. Постановка задачи индивидуального прогнозирования с оценкой значения прогнозируемого параметра с помощью регрессионной модели прогнозирования сводится к нахождению соответствующего оператора Нх.
Идея представления связи между прогнозируемым параметром и признаками в виде регрессионной модели состоит в следующем.
Какова бы ни была центрированная и нормированная случайная величина i и k случайных величин x1ц, x 2ц,…, xkц, тоже центрированных и нормированных, всегда можно найти такие коэффициенты bi, при которых будет иметь место равенство:
независимо от законов распределения случайных величин.
В этом выражении bi – постоянные коэффициенты регрессионной модели с центрированными и нормированными значениями случайных величин; - ошибка прогнозирования, которая содержит всё то, что не дает линейной связи между прогнозируемым параметром ц и признаками.
Оценка значения прогнозируемого параметра по выражению (1) может быть определена, если найдены значения коэффициентов bi. Они должны быть такими, чтобы дисперсия ошибки D[] была минимальна, а математическое ожидание ошибки было равно нулю, т.е.
Если дисперсия ошибки не превышает допустимого значения, оператор прогнозирования можно рекомендовать для оценки значения прогнозируемого параметра новых экземпляров. В этом случае, измерив для m – го экземпляра значения его признаков, получим оценку y ( m) (t пр ) в виде:
Оценка ошибки прогнозирования будет тем точнее, чем больший объём выборки использован в обучающем эксперименте, так как при этом будут точнее найдены оценки математического ожидания, среднеквадратического отклонения и коэффициента корреляции.
Секция 7. Микроэлектроника и конструирование радиоэлектронной аппаратуры УДК 621.382(075)
ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ И СРЕДСТВ
ПОДГОНКИ ПЛЁНОЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МИКРОСБОРОК
Научный руководитель: Шопин Г. П., канд. техн. наук, доцент Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет), г. Самара Рассматривается факельная подгонка плёночных резисторов, использующая метод последовательных приближений к номинальному значению сопротивления (без переподгонки).Факельный разряд по сравнению с лазерным воздействием является для резистивной плёнки более щадящим и приводит к образованию меньшего количества дефектов. Однако, управляемость процессом факельной подгонки является достаточно сложной задачей [1-3].
Для её решения применено воздействие импульсами факельного разряда, каждый из которых имеет энергию в два раза меньше предыдущей. Использование данного алгоритма работы в предлагаемом устройстве позволяет:
- управлять точностью подгонки;
- в случае необходимости совершать повторное воздействие тем же факельным импульсом, что корректирует нестабильность разряда и процесс старения генератора факельного разряда, а также неоднородность резистивной плёнки;
- осуществлять пропуск неиспользуемых разрядов, что ведёт к уменьшению суммарного времени подгонки;
- учитывать время остывания резистивной плёнки в условиях меняющейся энергии факельного разряда, что повышает точность подгонки;
- автоматически выбирать максимально допустимую энергию воздействия факельного разряда с учётом материала резистивной плёнки, что ведёт к увеличению производительности и уменьшению брака;
- производить факельную подгонку импульсами разной мощности, используя один излучающий электрод, что ведёт к существенному упрощению аппаратурных затрат.
1. Пиганов, М. Н. Подгонка сопротивления толстоплёночных резисторов методом факельного разряда [Текст] / М. Н. Пиганов, А. В. Волков // Техника средств связи.
Сер. «Технология производства и оборудование». – 1985. №2-С. 29 – 35.
2. Столбиков, А. В. Построение математической модели распределения температуры газа вдоль оси канала факельного разряда при взаимодействии с толстоплёночными элементами микросборок [Текст] / А. В. Столбиков, М. Н. Пиганов, А. В. Костин // Вестник СГАУ. 2011. - №7. - С.113-115.
3. Костин, А. В. Математическое моделирование взаимодействия высокочастотного факельного разряда с элементами конструкции радиоаппаратуры [Текст] / А. В. Костин, М. Н. Пиганов, А. В. Столбиков // Вестник СГАУ. 2011. - №7. – 2011. С.
117 – 121.
Секция 7. Микроэлектроника и конструирование радиоэлектронной аппаратуры УДК 53.087.
ПРИБОР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ
ПОВЕРХНОСТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ФАКТОРОВ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА
Научный руководитель: Калаев М. П., канд. техн. наук Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет), г. Самара В последнее время при оценке сроков службы космических аппаратов (КА) на первый план выступают процессы, связанные с взаимодействием элементов аппарата и продуктов антропогенного загрязнения космоса. Источниками загрязнения являются выхлопы ракет, неотработанное топливо, обломки КА, оставшиеся в результате столкновения или уничтожения спутников на орбите. При оценке сроков службы КА необходимо учитывать параметры потоков частиц, а также результат их воздействия на конкретный материал.Как известно, наиболее универсальный способ описания размера частицы произвольной – это представление её в виде сферы с характерным радиусом R. Кратер, образованный при ударе частицы о поверхность материала, также приближенно можно представить в виде сферы, погруженной в поверхность материала на некоторую глубину, при этом показатель преломления вещества внутри сферы (воздух) меньше, чем показатель преломления внешней среды (стекло). При прохождении света через стекло, подвергнутое воздействию потока частиц, будет наблюдаться рассеяние света, при этом угол рассеяния света пропорционален размеру частиц. Измерение индикатрисы рассеяния и последующая программная обработка результатов с использованием теории Лоренца-Ми позволяет определить характер распределения частиц (кратеров) по размерам. Эта теория описывает излучение для всех пространственных направлений возле частицы в гомогенной, неабсорбирующей среде.
Оптические свойства входят в расчёты в качестве комплексного индекса дифракции.
Для автоматического измерения параметров частиц и кратеров на поверхности стекла разработано устройство, структурная схема которого показана на рис. 1.
Устройство предназначено для использования совместно с линейным электростатическим ускорителем и позволяет ускорить и автоматизировать анализ оптических свойств ударносжатых материалов конструкции КА.
Секция 7. Микроэлектроника и конструирование радиоэлектронной аппаратуры УДК 621.3.049.771.
ПРИМЕНЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АЛГОРИТМА
ДЛЯ МНОГОКРИТЕРИАЛЬНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ПЛАНИРОВАНИЯ СБИС
НА ОСНОВЕ ПОЛЬСКОЙ ЗАПИСИ
Научный руководитель: Воронова В. В., канд. техн. наук, доцент Казанский национальный исследовательский технический университет –КАИ В настоящее время, когда современные интегральные схемы содержат десятки и сотни миллионов транзисторов, весьма остро встаёт проблема их оптимального планирования с учётом многих факторов.Проблема планирования может быть сформулирована следующим образом: дано множество блоков E(e1,e2,....en) с габаритами G(h1w1, h2w2,…,hnwn,), где h - это высота блока, w - это ширина блока. Требуется получить для множества блоков такой вариант плана кристалла (упаковки), в котором оптимизируются выбранные критерии качества – минимум площади кристалла, минимум временных задержек сигнала на межсоединениях и реализация квадратности кристалла. В работе выбрано представление плана кристалла с расположенными компонентами в виде графического изображения, которое описывается польской записью.
Задача планирования относится к классу NP-сложных задач. Оптимальный план кристалла может быть найден методом полного перебора, главным недостатком которого является большое количество времени, затрачиваемого на вычисления.
Поэтому используется генетический алгоритм, который позволяет генерировать польскую запись, изменять её и улучшать, а также производить оценку решения.
Функция приспособленности генетического алгоритма определяется при помощи принципов многокритериальной оптимизации исходя из выбранных критериев качества – минимума площади кристалла, минимума временных задержек и реализации квадратности кристалла. В работе для имеющихся геометрических критериев – критерия квадратности и критерия минимальной площади – выбран метод свёртки критериев по принципу справедливого компромисса с применением нормировочного коэффициента. Для получения итогового критерия применяется аддитивная свёртка полученного геометрического критерия и критерия временных задержек. Векторный критерий приводится к обобщённому, равному взвешенной сумме исходных критериев.
Веса назначаются исходя из важности каждого критерия.
Основу генетического алгоритма, использованного для решения задачи планирования СБИС, составляют принципы кодирования и декодирования хромосом, генетические операторы одноточечного и хромосомного кроссинговера, генной и инверсионной мутации, структура генетического поиска, основанная на селекционной схеме отбора, и архитектура генетического алгоритма, связанная со специфичностью решаемой задачи.
Использование генетического алгоритма для исходной задачи показало себя достаточно эффективным с точки зрения трёх выбранных критериев. Научная новизна работы заключается в решении задачи планирования СБИС на основе польской записи и принципов эволюционного моделирования с применением трёх критериев.
Секция 7. Микроэлектроника и конструирование радиоэлектронной аппаратуры УДК 621.382+519.218.
«