ПРИКЛАДНЫЕ НАУКИ. МЕДИЦИНА. ТЕХНОЛОГИЯ

В пособии рассмотрено последовательное решение задачи баллистического проектирования космического летательного аппарата (КЛА). В результате решения этой задачи определяют систему координат, в которой описывается движение КЛА, рассчитывают импульсы, необходимые для осуществления маневров КЛА. На основании этого осуществляется проектирование исполнительных органов систем управления движением КЛА, в том числе жидкостных ракетных двигателей малой тяги.

Рассмотрены вопросы расчета собственных колебаний конструкции космического летательного аппарата с применением метода синтеза форм колебаний в виде метода жестких границ по Крейгу — Бэмптону.

Приведены две лабораторные работы, посвященные расчету характеристик рабочего процесса в камере ракетного двигателя на газообразных компонентах топлива (РДМТ) с использованием пакета Fortran Power Station, а также экспериментальному определению эффективности рабочего процесса в камере РДМТ на газообразных компонентах кислород + метан. Дано описание экспериментального стенда. Изложены методика проведения огневых стендовых испытаний РДМТ на газообразных компонентах топлива и методика обработки результатов таких испытаний. Представлен пример проведения сравнительного анализа результатов огневых стендовых испытаний с результатами численного моделирования рабочих процессов в камере РДМТ.

Приведен перечень и причины возникновения нештатных ситуаций на пилотируемых космических аппаратах. Дана классификация ситуаций по степени опасности для жизни и здоровья космонавтов применительно к основным системам корабля: корпусу, спускаемому аппарату, двигательной установке, системе электроснабжения, системе обеспечения жизнедеятельности, а также пиротехническим устройствам.

В методических указаниях рассмотрен процесс синтеза контура командного теленаведения, выполняемого студентами в рамках домашнего задания и лабораторных работ по курсу «Управление движением летательных аппаратов» в 9-м семестре. Использование компьютерной технологии позволяет проводить процесс синтеза с сопутствующим анализом в достаточно большом объеме с малыми затратами рабочего времени.

Предложена расчетная модель складного крыла, имеющего две линии складывания. Результирующие уравнения динамики приведены к форме Коши. Они используются для решения задачи оптимизации, в которой находится минимальное время раскрытия крыла при учете ограничения по уровню перегрузки фюзеляжа. Рассмотрен пример анимации результатов расчета.

На реальных примерах систем управления, разработанных в НПО машиностроения, рассмотрено применение методов телеуправления и самонаведения в системах управления крылатыми ракетами. Приведены алгоритмы методов и их приборная реализация. Предложен алгоритм интеллектуализации процесса самонаведения летательных аппаратов. Рассмотрены преимущества и недостатки метода телерадиоуправления. Даны рекомендации по применению головок самонаведения, использующих различные диапазоны длин волн. Затронуты вопросы компоновки приборов систем управления и их комплектной поставки.

Представлены аппроксимирующие зависимости для расходного комплекса ряда жидких топлив и показателя процесса расширения продуктов сгорания в сопле. В виде таблиц приведены результаты расчетов коэффициента тяги в пустоте и геометрической степени расширения сопла. Полученные данные позволяют оперативно определять основные параметры и характеристики ракетного двигателя (удельный импульс двигателя, расход топлива, размеры камеры ЖРД) для различных вариантов задания на проектирование ракетного двигателя.

Рассмотрены принцип действия, математические модели, особенности конструкции и применения на современных летательных аппаратах гидравлических приводов различного назначения.

В пособии приведены материалы, касающиеся основных вопросов проектирования лафетов артиллерийских орудий: действия выстрела на ствол и лафет орудия, расчета силы отдачи пороховых газов, определения характеристик устойчивости и неподвижности орудия при выстреле, выбора законов сопротивления и решения задач отката и наката.

В учебном пособии рассмотрены современные концепции ведения боевых действий, совокупность материальных средств разведки, поражения и управления огнем систем высокоточного оружия. Основное внимание уделено управляемым средствам огневого воздействия, используемым как в зарубежных, так и в отечественных системах высокоточного оружия.

Рассмотрены методики организации и собственно курсового проектирования: порядок выполнения проекта, методики расчетов расходов компонентов топлива для камеры с внутренним охлаждением, термодинамического расчета восстановительных и окислительных двухзонных газогенераторов; даны рекомендации по профилированию контура сопла по линии тока и выбору методик расчета смесительной головки и охлаждения камеры жидкостного ракетного двигателя. Приведены состав и структура курсового проекта с примерами оглавления пояснительной записки и компоновки графической части.

В учебном пособии изложены материалы, отражающие опыт авиационной промышленности в области разработки резервных гидромеханических систем управления полетом самолетов разных типов. Рассмотрены вопросы схемотехники многоканальных систем рулевых гидроприводов, особенности гидроприводов, связанные с защитой от возмущающих воздействий и работой в составе систем управления полетом аэродинамически неустойчивых самолетов.

Описаны свойства и технологии изготовления современных твердых ракетных топлив. Для студентов, обучающихся по специальности «Ракетные двигатели».

В первой части учебного пособия изложены устройство, принцип действия, элементарная теория прямоточного воздушно-реактивного двигателя, даны расчетные зависимости для его проектирования.

В третьей части учебного пособия описаны устройство, функционирование и области применения бортовых источников рабочего тела на однокомпонентном жидком топливе, а также рассмотрены особенности протекания рабочих процессов и расчета основных параметров жидкостных газогенераторов.

Рассмотрены конструктивные особенности летательных аппаратов, изменяющих траекторию на конечном участке полета с помощью импульсных двигателей коррекции. Приведена методика численного моделирования процессов движения летательных аппаратов на конечном управляемом участке траектории и оценки влияния основных параметров (времени работы, импульса управляющей силы) импульсных двигателей коррекции на точность наведения.

В пособии рассмотрены основные характеристики существующих и перспективных ракет-носителей космического назначения легкого, среднего и тяжелого классов. Описаны требования, предъявляемые к космическому аппарату со стороны ракеты-носителя.

Исследовано функционирование защитного зануления электропотребителей, питающихся от трехфазных пятипроводных сетей с заземленной нейтралью напряжением до 1 кВ. Рассмотрено назначение РЕ-проводника сети, заземления нейтрали источника тока, повторного заземления РЕ-проводника и их влияние на условия безопасности при косвенном прикосновении к зануленным частям электрооборудования, случайно оказавшимся под напряжением в результате замыкания на них фазы сети.

Рассмотрены технологические основы формообразования литых заготовок, сущность процессов и технологические возможности изготовления отливок основными способами литья, применяемыми в промышленности. Для студентов машино- и приборостроительных специальностей, обучающихся по программам бакалавров и специалистов, выполняющих практические работы в литейных лабораториях.

Рассмотрено определение основных параметров газотурбинных двигателей (ГТД) и газотурбинных установок (ГТУ) энергетического, транспортного и авиационного назначения и их узлов на основе приближенного расчета для проведения дальнейших детальных термогазодинамических расчетов элементов и уточнения параметров ГТД и ГТУ.

Приведены конструкции мобильных роботов, предназначенных для использования при пожаротушении и авариях в шахтах. Рассмотрены концептуальные проблемы разработки и создания мобильных противопожарных и шахтных роботов. Исследованы технологии применения навесного и специального оборудования мобильных противопожарных и шахтных роботов.

В пособии рассмотрены современные и перспективные образцы отечественных и зарубежных танковых управляемых выстрелов. Большая часть пособия посвящена рассмотрению характеристик, конструктивных особенностей и процессов функционирования отечественных боеприпасов. Кроме того, большое внимание уделено перспективным разработкам. Рассмотренные в пособии более 16 вариантов высокоточных управляемых танковых боеприпасов, разрабатываемых и производимых в разных странах, позволяют получить достаточно полное представление о направлениях и перспективах развития управляемого танкового вооружения. Богатый иллюстративный материал способствует образному представлению и запоминанию описанных в пособии конкретных образцов и быстрому усвоению материала.

Рассмотрены общие принципы устройства взрывателей, приведены теоретические основы расчетов узлов и механизмов взрывателей на безопасность и надежность функционирования на разных этапах жизненного цикла изделий. Приведены сравнительный анализ элементов огневой цепи взрывателей и общие рекомендации по их использованию, а также необходимые в инженерной практике разработки взрывательных устройств, сведения из области внутренней и внешней баллистики, пиротехники, физики взрыва и удара.

Посвящено основам обработки газотермических покрытий резанием. Содержит общие сведения о составе, конструкционных и технологических свойствах напыленных покрытий, об особенностях обработки покрытий, полученных разными способами напыления. Рассмотрены основы их обработки резанием, технологии реновации, основанные на использовании газотермических покрытий, инновационные технологии обработки металлокомпозитов. Приведены необходимые справочные материалы по режимам резания. Большое внимание уделено новым и перспективным методам обработки. Все разделы пособия содержат контрольные вопросы и словарь специальных технических терминов.

Дано описание современных конструкционных материалов, применяемых в поршневых двигателях внутреннего сгорания для изготовления поршней, поршневых колец, клапанов, коленчатых валов, подшипников скольжения, деталей выпускного коллектора, деталей двигателей с турбонаддувом (сплавы на основе железа, алюминия, олова, свинца; композиционные материалы, керамика и металлокерамика).

Приведены краткие сведения о расчете круглых пластин. Расчет пластин переменной в радиальном направлении толщины сведен к решению последовательности линейных краевых задач для системы обыкновенных дифференциальных уравнений. Изложены основные теоретические положения, даны примеры расчетов пластин с использованием компьютерного математического пакета Mathematica.

Рассмотрены основные технологические процессы термической и химико-термической обработки углеродистых и легированных сталей различного функционального назначения, влияние технологических параметров на структуру и свойства материалов, оптимальные режимы процессов.

В пособии показано влияние управления углами схождения колес автомобиля в движении на его эксплуатационные качества. Представлено отношение к этому вопросу исследователей и конструкторов. Выполнен анализ алгоритма, реализуемого предложенной системой управления схождением колес автомобиля. Рассмотрены конструктивные мероприятия и алгоритмы управления углами схождения колес, реализуемые в целях повышения устойчивости движения автомобиля.

Рассмотрены основные технологические процессы производства элементов микросистемной техники с точки зрения физических явлений. Обобщены результаты, полученные при выращивании монокристаллов, а также в процессах диффузии, имплантации, литографии и др.

Рассмотрены вопросы формирования исходных и расчетных динамических систем колесных машин, точные и приближенные методы определения собственных частот и форм свободных колебаний консервативных и неконсервативных динамических систем с конечным и бесконечным числом степеней свободы, условия резонанса в системах с конечным числом степеней свободы при гармоническом воздействии и меры борьбы с резонансными явлениями, энергетический способ оценки амплитуд колебаний в трансмиссии при полигармоническом воздействии со стороны двигателя и расчет колебаний подрессоренных и неподрессоренных масс, а также узлов и деталей трансмиссии при пространственном нагружении со стороны дороги.

Рассмотрены источники возмущающих воздействий на колесную машину, теоретические и экспериментальные способы определения инерционных, упругих и диссипативных параметров динамических систем колесных машин, свободные и вынужденные колебания в системах с различными нелинейными видами трения, при линейной и нелинейной восстанавливающей силе, а также параметрические колебания в динамических системах колесных машин и фрикционные автоколебания.

Даны рекомендации по выбору изображений деталей. Изложены правила нанесения размеров согласно требованиям ГОСТ 2.307-2011. Приведены примеры. Для студентов первого и второго курсов МГТУ им. Н.Э. Баумана, изучающих курс инженерной графики.

Рабочая тетрадь содержит задания к практическим работам учебно- технологического практикума и последовательность их выполнения. Тетрадь служит студентам для самостоятельного решения задач, связанных с выбором метода и вида обработки для формообразования различных поверхностей деталей машин, вида и типа режущего инструмента, разработкой схем обработки, наладкой металлорежущего оборудования и др. Все задания составлены применительно к действующему промышленному оборудованию лаборатории механической обработки резанием. Рабочая тетрадь предназначена для совместного использования с учебными пособиями «Практическая технология» (М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007) и «Сборник задач для самостоятельной работы по дисциплине “Практика — Учебно-технологическая”» (М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012). По тематике и объему работ она полностью соответствует утвержденной программе учебно-методического комплекса по дисциплине «Технология конструкционных материалов» и содержанию практических занятий, которые преподаватели кафедры проводят в лаборатории механической обработки резанием МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Рассмотрены основные технологические процессы термической и химико-термической обработки углеродистых и легированных сталей различного функционального назначения, влияние технологических параметров на структуру и свойства материалов, оптимальные режимы процессов.

Рассмотрены теоретические основы механики грунтов и опорной проходимости колесных транспортных средств. Представлены методы расчета, анализа и прогнозирования опорной проходимости многоосных колесных машин на местности с преобладающим количеством деформируемых опорных поверхностей. Проведен анализ влияния их конструктивных и эксплуатационных параметров на характеристики опорной проходимости при прямолинейном и криволинейном движении. Содержание пособия соответствует программам и курсам лекций, которые автор читает в МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Рассмотрены теоретические основы механики грунтов и опорной проходимости колесных транспортных средств (ТС). В первой части представлены фундаментальные законы механики грунтов и приближенные методы оценки деформируемости опорных поверхностей (ОП), используемые при оценке опорной проходимости ТС, а также параметры деформируемых ОП. Содержание пособия соответствует программам и курсам лекций, которые автор читает в МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Рассмотрены принцип действия, устройство и параметры работы шестеренного насоса. Приведены описание экспериментального стенда для получения рабочей характеристики шестеренного насоса, порядок проведения испытаний и обработки результатов измерений.

Разобраны примеры создания твердотельных моделей основных деталей двигателей внутреннего сгорания. Для студентов, обучающихся по специальности «Двигатели внутреннего сгорания».

Рассмотрены основные приемы создания и исследования моделей динамических систем в программном комплексе «Универсальный механизм». Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, изучающих курс «Моделирование и исследование робототехнических систем».

Рассмотрены вопросы расчета и проектирования воздушной системы охлаждения лопаток высокотемпературных газовых турбин, конструктивные схемы охлаждаемых лопаток, способы подвода охлаждающего воздуха к лопаткам. Изложены методы расчета температурного поля лопаток турбины, особенности расчета каждой из них, иллюстрированные примерами расчета. Особое внимание уделено физической стороне процессов, протекающих в охлаждаемой конструкции, взаимосвязанным проблемам термодинамики, аэродинамики охлаждаемой турбины, а также вопросам экономической эффективности высокотемпературного газотурбинного двигателя с охлаждаемой турбиной.

Рассмотрен анализ и синтез линейных дискретных автоматических систем при случайных воздействиях. Дан вывод уравнения Винера-Хопфа, приведено решение этого уравнения для стационарной одномерной задачи. Описано решение задачи оптимальной фильтрации для линейных дискретных систем, получено уравнение фильтра Калмана для стационарной задачи. Изложены метод фазовой плоскости для дискретных систем и способы построения фазовых траекторий нелинейных дискретных систем второго порядка. Приведен анализ устойчивости нелинейных дискретных систем с помощью прямого метода Ляпунова, в том числе анализ абсолютной устойчивости. Изложены методы гармонической линеаризации для дискретных автоматических систем и принцип максимума для дискретных систем управления. Рассмотрена задача синтеза дискретных систем, оптимальных по быстродействию и по квадратичному критерию.

Изложены физические основы пневматических систем, широко применяемых в производственных процессах разных отраслей промышленности. Рассмотрены термодинамические процессы изменения состояния сжатого воздуха, являющегося рабочим телом пневматических устройств систем автоматики. Подробно описаны процессы истечения сжатого воздуха через отверстия и насадки, а также процессы заполнения и опорожнения пневматических емкостей постоянного и переменного объемов применительно к работе ресиверов и линейного пневматического привода. Приведены примеры расчета динамических характеристик пневматического привода, в том числе следящего.

Приведены основные методы расчета распределения плотности молекулярных потоков по поверхностям вакуумных установок. Исследованы основные методы моделирования вакуумных условий с заданной плотностью молекулярных потоков. На примерах рассмотрен расчет распределения плотности молекулярных потоков по поверхностям вакуумных установок стандартных геометрических форм методами угловых коэффициентов и методом Монте-Карло (метод пробной частицы).

Приведены результаты экспериментальных и теоретических исследований процесса резания и изнашивания твердосплавных и алмазных резцов. Раскрыты признаки и количественные соотношения износа. Разработана расчетная модель скорости изнашивания резцов из твердого сплава и нитрида бора при обработке заготовок из конструкционных сталей. Приведены свойства кристаллов природных алмазов и особенности изнашивания резцов при обработке металлооптических поверхностей.

Изложены основные положения метода перемещений, подробно рассмотрено применение этого метода к расчету плоских рам, приведены примеры расчета рам. Для студентов машиностроительных специальностей, изучающих дисциплины «Сопротивление материалов», «Строительная механика машин».

Приведены сведения о процессах модификации свойств основных материалов, применяемых для изготовления деталей и узлов приборов ориентации, стабилизации и навигации (ОСиН), а также о физико-химических процессах, происходящих в материалах при нагреве в ходе термической обработки, и о связанных с этим изменениях физико-химических характеристик материалов. В таблице приложения представлены данные о режимах процессов термической обработки материалов и сплавов, наиболее часто используемых для изготовления деталей приборов ОСиН.

Пособие посвящено рассмотрению методики расчета возмущающих моментов в гиростабилизаторах, предназначенных для маневренных объектов (т. е. объектов, имеющих угловые скорости до сотен градусов в секунду и угловые ускорения до сотен градусов в секунду в квадрате) при значительных угловых эволюциях объекта. Рассмотрены теоретические основы и методика расчета инерционных моментов в двухосных и трехосных гиростабилизаторах при вращении и угловых колебаниях подвижных объектов. Приведены основные формулы для расчета моментов трения шарикоподшипниковых опор карданова подвеса, моментов от остаточной несбалансированности и неравножесткости подвеса, а также моментов тяжения токоподводов и возмущающих моментов со стороны привода стабилизации. Дан пример расчета возмущающих моментов в двухосном гиростабилизаторе для системы ориентации маневренного объекта согласно требованиям технического задания. Приведены формулы для расчета жесткости рамы карданова подвеса и жесткости шарикоподшипниковых опор.

В учебном пособии представлены основы обработки резанием полимерных композиционных материалов (ПКМ). Оно содержит сведения о составе и конструкционных свойствах композиционных материалов (КМ), технологических методах получения заготовок изделий из КМ, физических основах обработки ПКМ резанием, технологиях обработки и реновации изделий из ПКМ, инновационных технологиях обработки КМ, а также справочные материалы, необходимые при выборе режимов резания. Особое внимание уделено новым и перспективным методам обработки. Учебное пособие разработано в полном соответствии с программой дисциплины «Перспективные технологии реновации».

Проанализированы вопросы обеспечения надежности радиоэлектронных средств нового поколения - на базе приборов, функционирующих на квантоворазмерных эффектах в наноразмерных слоях составляющих их полупроводниковых гетероструктур. В качестве примера рассмотрено обеспечение надежности смесителя радиосигналов СВЧ-диапазона на базе резонансно-туннельных диодов.