.АРХИВ СТАТЕЙ

Представлена обновленная структура цифрового раздела общего практикума по радиоэлектронике для студентов физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Выполнение задач разделено на изучение элементарной логики и построение более сложных структур на основе программируемых логических интегральных схем, включающее изучение системы автоматизированного проектирования ISE WebPACK фирмы Xilinx (со свободной лицензией), основ описания систем на VHDL, симулятора ISim.

На базе предложенной математической модели взаимодействия атомов, вылетающих с поверхности конденсированной фазы, разработаны компьютерные программы по моделированию стационарного процесса тепломассопереноса в открытых системах щелевого и цилиндрического типов. Компьютерные эксперименты позволили определить вероятности вылета атомов из систем, угловые распределения и энергии вылетающих атомов, распределения атомов по напыляемым поверхностям и числа столкновений атомов со стенками. Данный подход удобен для получения точных формул вероятностей вылета частиц из щелевых систем. Точные формулы получены для систем с различными высотами стенок и числом столкновений частиц со стенками систем в свободномолекулярном режиме течения газовой среды при различных законах вылета частиц с поверхностей.

Рассмотрены линейные комбинации конечного числа гармонических функций трех переменных — трехмерных аналогов действительных и мнимых частей экспонент. Определены коэффициенты линейной комбинации, минимизирующей интеграл энергии разности между данной функцией трех переменных, гармонической в четырехгранном угле, и этой линейной комбинацией.

Волатильность финансовых временных рядов играет ключевую роль при построении моделей для оценки стоимости производных финансовых инструментов, управления рисками, а также оптимизации инвестиционных портфелей. В ряде случаев динамика волатильности характеризуется значительной нелинейностью, что подразумевает, помимо кластеризации во времени и высоких значений коэффициента эксцесса, асимметрию отклика волатильности на шоки разных знаков. В работе рассмотрены три широко применяемые модели из GARCH-семейства, нейросетевая GARCH-модель, предложенная Р. Дональдсоном и М. Камстрой, а также построенная авторами настоящей статьи «чистая» двухслойная нейросетевая модель в целях предсказания условной волатильности основных фондовых индексов (SP 500, FTSE 100, NIKKEI 225 и Hang Seng). Модели сравниваются в терминах предсказательной силы вне обучающей выборки с использованием популярных статистических критериев. В качестве аппроксимации истинной условной волатильности применяется реализовавшаяся волатильность, вычисленная по внутридневным данным. Полученные результаты свидетельствуют о том, что с помощью построенной авторами настоящей работы «чистой» нейросетевой модели можно прогнозировать условную волатильность не хуже, а в ряде случаев и лучше, чем с использованием популярных моделей из GARCH-семейства.

Решена задача о перколяции случайного поля в конечной полосе для непрерывных гиббсовских полей. Центры дефектов задаются гиббсовским точечным полем с некоторым потенциалом (относительно стандартной пуассоновской меры с параметром интенсивности z в конечном объеме). На множестве форм дефектов (с центром в точках гиббсовского поля) задано распределение вероятностей. Распределение вероятностей на множестве дефектов такое, что порождаемое им распределение на точечных конфигурациях центров дефектов совпадает с гиббсовским распределением, а условные распределения для форм дефектов независимы при условии, что конфигурация центров дефектов фиксирована. Протекание означает, что в конфигурации дефектов нашелся связный контур из дефектов, соединяющий верхнее и нижнее основания цилиндра. Для достаточно малых параметров интенсивности пуассоновской меры в работе исследованы вероятность того, что конфигурация не допускает протекания, а также асимптотика вероятностей наличия в конфигурации l контуров протекания при некоторых соотношениях между S и z . Доказана предельная теорема пуассоновского типа. Показано, что при некоторых условиях мультипликативного характера, налагаемых на форму цилиндра и параметр интенсивности z, распределение вероятностей количества дефектных контуров сходится к пуассоновскому распределению.

Предложен метод доверительного оценивания функции надежности для модели системы с нагруженным резервированием по результатам испытаний ее отдельных компонент (элементов, подсистем). Предполагается, что система составлена из элементов с монотонно возрастающей функцией интенсивности отказов.

В соответствии с Федеральной космической программой РФ учеными и специалистами российских и международных организаций ведутся работы по созданию космической обсерватории (КО) «Миллиметрон» (проект «Спектр-М»). Головная научная организация: АКЦ ФИАН им. П.Н. Лебедева РАН, головное предприятие — НПО им. С.А. Лавочкина. Планируемый срок запуска — 2019 г. В работе приведено общее описание обсерватории «Миллиметрон», предназначенной для эксплуатации в условиях глубокого вакуума и сверхнизких температур на сверхдальней рабочей орбите в районе либрационной точки Лагранжа L2 в системе Солнце — Земля, удаленной от Земли на расстояние 1,5 млн км. В состав обсерватории входит криогенный космический телескоп (ККТ) с раскрываемым на указанной орбите главным параболическим зеркалом (ГПЗ) диаметром 10 м. Этот телескоп устанавливают на модуль служебных систем (МСС), который должен обеспечивать его ориентацию и стабилизацию. Рабочие диапазоны длин волн ККТ составляют 0,02…3 мм и 0,3…16 мм и определяют требования к прецизионности ККТ и МСС: точность ориентации 1'', точность стабилизации 0,2'', точность рабочей поверхности ГПЗ (после его раскрытия) 10 мкм, температура рабочей поверхности ГПЗ 4,5 K. Показано, что из-за своей протяженности и низкой частоты собственных колебаний ККТ становится гравитационно- и инерциально-чувствительной системой к воздействию внешних и внутренних микродинамических возмущений (ВВМВ). Рассмотрены проблемы обеспечения прецизионности ККТ при эксплуатации в условиях ВВМВ, глубокого вакуума и сверхнизких температур. Показано также, что точность ориентации и стабилизации МСС на порядок ниже требуемых, а упругие колебания низкочастотных крупногабаритных эле- ментов конструкции ККТ от воздействия ВВМВ способны привести к нарушению требуемой прецизионности. Отмечено, что удаление орбиты обсерватории на огромные расстояния от Земли не позволяет осуществлять управление ее системами и планом эксперимента в режиме реального времени. Проведен анализ известных методов и средств, применяемых для решения подобных проблем. Представлена оригинальная концепция интеллектуальной системы активной виброзащиты и высокоточного наведения ККТ обсерватории «Миллиметрон», направленная на решение указанных проблем.

Представлены результаты экспериментальных исследований зависимости поляризации когерентного оптического излучения. Обнаружен переходный процесс поворота плоскости поляризации, а также изменения степени эллиптичности в течение 15…20 мин при установившейся частоте вращения. Измерения проводились на разных частотах в диапазоне от нуля до 200 Гц. В области частот 10…30 Гц наблюдался угол поворота поляризации до 80…90°. При дальнейшем росте частоты вращения оптического диска угол поворота уменьшался до 10…20°.

Рассмотрены механизмы измельчения частиц минералов под действием импульсного электрического разряда в жидкости. Теоретически и экспериментально показано, что непосредственное действие ударной волны разряда и кавитация у свободной поверхности жидкости не являются основными механизмами дробления частиц кварца с начальным размером менее 0,5 мм. Определен фракционный состав продукта дробления и характер повреждений.

Одним из основных путей уменьшения ошибок численного прогноза погоды является улучшение оценки состояния атмосферы, используемой в качестве начальных данных для прогностической модели. Вычислительная сложность алгоритмов усвоения данных диктует необходимость их эффективной параллельной реализации. В работе описана параллельная реализация алгоритма усвоения данных с помощью локального ансамблевого фильтра Калмана с преобразованием ансамбля. Приведены результаты ускорения и эффективности параллельной реализации. Показано, что неравномерное распределение вычислительной нагрузки между процессами ограничивает эффективность параллельного алгоритма. Работа выполнена при поддержке грантов в форме субсидий Минобрнауки России по соглашениям 8350 и 8344 от 17.08.2012 г.

Если перемененные, хранящие идентификатор полученного ресурса, являются локальными для некоторой функции, то ресурс должен быть свободен до момента ее завершения, иначе его освобождение произойдет только при уничтожении процесса. Оно также должно осуществляться в соответствии с жизненным циклом идентификатора ресурса. Для проверки корректности освобождения локальных ресурсов предложен алгоритм, основанный на статическом анализе ГПУ функции. Он позволяет обнаруживать утечку таких локальных для функции ресурсов, а также попытку повторного освобождения, использования после освобождения и попытку освобождения невыделенного ресурса. Программная реализация предложенного алгоритма использует ГПУ функции на языке C, полученный компилятором GCC. Разработанное программное обеспечение может обнаруживать ошибки, связанные с освобождением локальных ресурсов.

Рассматриваются вопросы проектирования персонального мобильного интерфейса «человек—машина» для управления пилотируемыми космическими аппаратами на базе планшетного компьютера. На основе анализа существующих средств управления разрабатывается концепция внедрения мобильных устройств в бортовой комплекс управления. Приведено описание и результаты эксперимента по интеграции такого устройства в бортовую вычислительную систему Многоцелевого лабораторного модуля Международной космической станции.

Предложены методика и программное обеспечение в среде MATLAB для оценки эффективности однотипных научно-исследовательских работ, основанные на использовании метода анализа иерархий. Методика позволяет проводить ранжирование НИР по степени их эффективности, оценить степень важности критериев при оценке работ, эффективно ранжировать направления работ и в итоге получить количественную оценку сравниваемых работ.

На основе метода точного размещения полюсов как наиболее универсального метода модального управления решается задача построения заданной ориентации космического аппарата с использованием элементов кватернионов при описании вращательных движений. В качестве примера рассмотрена задача управления угловым движением космического аппарата на участке посадки.

Рассмотрена возможность использования граф-схем для изображения алгоритмов решения параллельных задач при наличии циклических вычислений, а также условных операторов выбора направления вычислений. Предложенные методы изображения данных операторов позволяют легко строить параллельные ветви алгоритмов, что является достоинством этих методов. Отмечены различия для наиболее часто используемых языков программирования.

Рассмотрены вопросы оценки эффективности внедрения информационных систем на предприятиях. Предложен расширенный подход к оценке эффективности внедрения, базирующийся на агрегировании показателей эффективности внедрения. Для некоторых показателей введены пороговые значения, которых они должны достигнуть по завершении внедрения, чтобы оно считалось успешным. Рассмотрены вопросы нормализации показателей эффективности внедрения информационных систем. Предложен обобщенный показатель эффективности внедрения информационных систем на основе интеграла Шоке. Рассмотрена ситуация зависимости показателей, отмечено, что учет зависимостей позволяет строить более точные модели оценки эффективности внедрения.

Рассмотрены проблемы целевой подготовки специалистов, необходимых государственным структурам в условиях рыночной экономики, и вопросы организации работы по обеспечению требуемого количества и качества контингента абитуриентов, поступающих в вуз. Приведены результаты мониторинга студентов 1-го и 2-го курсов факультета «Информатика и системы управления» МГТУ им. Н.Э. Баумана по изучению степени адаптации студентов к учебе в университете. Результаты мониторинга позволяют оптимизировать этот процесс и выработать рекомендации по организации работы вуза в общеобразовательных учреждениях со школьниками и учителями и планированию работы по целевой подготовке специалистов в вузе.

Проанализированы основные направления верификации протоколов когерентности и сопутствующие проблемы. Сформулирована проблема когерентности памяти, присущая мультипроцессорным системам, и кратко описаны аппаратные пути ее решения — протоколы когерентности. Рассмотрены методы верификации протоколов когерентности. Особое внимание уделено параметризованной верификации, призванной предоставить доказательство корректности протокола с любым числом агентов. Обозначены достоинства и недостатки существующих методов и определены направления дальнейшей работы по верификации протоколов, разработанных для микропроцессоров архитектуры «Эльбрус».

Рассмотрены вопросы планирования распределения программных модулей по узлам однородной вычислительной системы с разделяемой памятью. В качестве инструмента планирования использованы временные диаграммы ранних сроков окончания выполнения программных модулей. Это позволяет заранее распределять модули по узлам вычислительной системы и минимизировать время решения поставленной задачи и количество процессоров, используемых для ее решения. При вычислении ранних сроков окончания выполнения программных модулей учитывалось время передачи информации между нитями, составленными из программных модулей. На основе этих диаграмм созданы нити программных модулей, каждая из которых выполнена на своем процессоре. Между некоторыми процессорами существует обмен информацией, требующий определенных временных затрат, которые необходимо учесть, скорректировав соответствующим образом временные диаграммы. В ряде случаев некоторое количество процессоров может быть использовано в качестве передающих звеньев (транзитных вычислительных элементов). Построение плана распределения программных модулей по процессорам рассмотрено на примере структуры вычислительной системы из класса Dn-графов типа «Циркулянт» G(11, 1, 2, 5). Так как диаметр этой вычислительной системы равен двум, то максимальное количество транзитных процессоров для соответствующей передачи равно единице. Алгоритм обработки данных представлен в виде граф-схемы, в которой цикл по счетчику циклов приведен в явном виде, так как реализация этой части алгоритма является наиболее сложной. Вначале нити распределяются по процессорам произвольно, затем осуществляется построение межнитевых связей. Здесь важно, чтобы количество неиспользуемых в заданные отрезки времени процессоров было достаточным для построения этих связей. При этом в случае необходимости можно минимизировать количество транзитных процессоров и время решаемой задачи, осуществляя различные вари- анты размещения нитей на вычислительных модулях.

Проведен анализ алгоритмов перевода двоичного кода правильных дробей в двоично-десятичный код и двоично-десятичного кода целых чисел в двоичный код. Выявлено, что при рациональном выборе алгоритмов обоих видов перевода требуется совершать одни и те же арифметические операции, все действия должны выполняться над двоично-десятичными числами в десятичной системе счисления. Для реализации преобразователей рассматриваемых кодов и чисел аппаратными средствами целесообразно применять двоично-десятичный код 8421. При этом для обоих видов перевода требуется выполнять одинаковую коррекцию тетрад элементарными преобразователями одного типа. Показано, что объединение элементарных преобразователей позволяет сократить число каскадов комбинационной схемы многоразрядных преобразователей и тем самым уменьшить задержки распространения сигналов. Моделирование 32-разрядного преобразователя двоичного кода правильных дробей в двоично-десятичный код, схема которого реализована на ПЛИС SPARTAN-II, SPARTAN-3, SPARTAN-6 фирмы Xilinx, показало, что задержка распространения сигнала составляет ~35…50 нс.

Дано описание модели трех каналов, применимой для стегосистем в помехоустойчивых кодах. Объяснено, что модель трех каналов является частным случаем стеганографической модели Кристиана Кашена. Даны определения совершенной и идеальной стегосистемы. Доказано, что любая идеальная стегосистема при соблюдении двух очевидных условий является совершенной (от пассивного противника). В качестве примера совершенной стегосистемы приведена математическая модель возникновения ошибок на оптических дисках. На основе этой модели разработан алгоритм стеганографии в кодах исправления ошибок, использование которого делает стегосистему совершенной. Приведен формальный алгоритм вкрапления стегосообщения.

Рассмотрены преимущества и недостатки тягового электропривода при использовании на гусеничных машинах. Описаны трудности компоновки электромеханической трансмиссии и возможные пути их устранения. Представлены конструктивные схемы гусеничных машин с тяговым линейным электродвигателем.

Предложены перспективы развития систем подрессоривания гусеничных машин для повышения быстроходности. Представлены современные методы определения характеристик традиционных подвесок. Показана возможность дальнейшего повышения быстроходности при использовании нетрадиционных систем подрессоривания (управляемых, многоуровневых и связанных подвесок), а также путем управления углом складывания секций двухзвенных гусеничных машин.

Рассмотрена возможность массового применения утилитарных гусеничных транспортеров с полезной грузоподъемностью 12…14 т для хозяйственнотехнического обеспечения военных высокомобильных подразделений (танки и мотопехота), а также при осуществлении гражданских коммерческих грузоперевозок в труднопроходимых регионах. В качестве решения поставленной задачи предлагается создать принципиально новый быстроходный гусеничный транспортер-контейнеровоз (БГТ-контейнеровоз), который смог бы перевозить стандартный морской 20-футовый контейнер массой 12…14 т. При этом обеспечивается неразрывность логистической цепи «морские суда — железная дорога — автотранспорт — вездеходный транспорт», в которой основной логистической единицей является стандартный морской контейнер различного типоразмера. Для коммерциализации БГТ-контейнеровоза необходимо максимально удешевить разработку, производство и эксплуатацию этого перспективного транспортного средства, что достигается применением крупных сборочных единиц от существующих коммерческих грузовых автомобилей, дешевых сварных рам взамен дорогостоящих корпусных кузовов, а также использованием отработанных в производстве элементов гусеничных шасси стоящих на вооружении военных гусеничных машин (шасси 569).

При проведении практических расчетов методом установления требуется задавать начальное решение, которое для уменьшения времени счета и получения достоверных результатов должно быть как можно ближе к точному решению. В данной работе предлагается применять правило местных сфер для оценки давления на поверхности тел. Полученные результаты показали, что в ряде случаев этот метод дает более точные результаты, чем формула Ньютона.

Рассмотрены вопросы описания кинематики многозвенных исполнительных механизмов манипуляционных роботов с разветвленной цепью. Предложен метод построения аналитических и алгоритмических моделей таких механизмов с использованием математического аппарата блочных матриц. Метод позволяет в общем виде решать прямую и (в двух частных случаях) обратную кинематические задачи для рассматриваемых механизмов. Приведен пример, иллюстрирующий применение метода блочных матриц для описания кинематики манипуляционной системы, состоящей из промышленного манипулятора Kawasaki FS20N и трехпалой кисти Schunk SDH-2.

Рассмотрена актуальная задача выбора траектории движения мобильным роботизированным комплексом в нечеткой среде. Предложен подход к решению этой задачи на основе теории нечетких множеств и теории полезности, что позволяет полно учесть специфику задачи (нечеткость среды), ввести в алгоритм принятия решений знания эксперта и достаточно просто ее формализовать. В подходе применен метод выбора альтернатив в нечеткой среде к решению подобных задач. Изложенный подход проиллюстрирован примером.

Предложен метод построения нечеткого регулятора для следящего привода. Приведены результаты математического моделирования синтезированной системы.

Рассмотрены проблемы формирования моделей динамических систем пониженного порядка, а именно сохранение свойства устойчивости и получение редуцированных моделей для неустойчивых систем. Проведен сравнительный анализ методов получения моделей пониженного порядка с позиции их устойчивости. Даны рекомендации по использованию методов для решения задачи моделирования динамики управляемого и неуправляемого движения устойчивых и неустойчивых объектов.

Рассмотрены некоторые известные проекты спускаемых аппаратов (СА) класса «несущий корпус», выполненные как в нашей стране, так и за рубежом. Проведен сравнительный анализ основных проектных характеристик СА и показаны возможности их использования в перспективных космических программах (как в беспилотном варианте, так и в пилотируемом) в составе космических кораблей орбитального назначения, кораблей лунных экспедиций и как средств возвращения экипажа марсианской экспедиции. Приведены основные требования к составу оборудования СА, их конструкции и теплозащите. Массовые характеристики СА рассмотрены в зависимости от назначения аппарата, его габаритных размеров и аэродинамической формы. Представлены компоновочные схемы некоторых вариантов СА. Дано сравнение проектных характеристик СА класса «несущий корпус» и аппаратов «скользящего» спуска класса «Союз» или «Аполлон». Значительное место уделено анализу проблемы безопасной посадки СА класса «несущий корпус», приведены соображения о целесообразности использования способов посадки, альтернативных аэродромной. Отмечено, что комплексы средств посадки, основанные на использовании роторной или турбореактивной системы приземления, включая парашютнореактивную с развитыми системами амортизации корпуса СА и кресел космонавтов, позволят реализовать целую группу СА орбитального, лунного и марсианского экспедиционных комплексов, где проблеме минимизации массовых характеристик придается особое значение. Результаты проектного исследования СА класса «несущий корпус» могут быть использованы учащимися в процессе подготовки курсовых и дипломных проектов.

Представлена деформационная модель нелинейного поведения изотропного материала, построенная на основе теории собственных напряжений. Предложенная модель приводит к нарушению гипотезы об упругом изменении объема: остаточное изменение объема зависит от степени пластического деформирования и пропорционально первому инварианту тензора напряжений. Проведено сравнение расчетных и экспериментальных данных для случаев одноосного растяжения-сжатия, всестороннего сжатия, двухосного напряженного состояния. Рассмотрен случай разгрузки материала после предварительного пластического нагружения. Выведены выражения для остаточных внутренних напряжений. Получено условие текучести для повторного нагружения, поверхность текучести при этом расширяется и одновременно перемещается в пространстве главных напряжений вдоль прямой, равнонаклоненной к осям. Показано, что предложенная модель внутренне непротиворечива и описывает как основные эффекты, возникающие при нагружении материала за пределами упругости, так и некоторые специфические свойства материалов, например анизотропное упрочнение.

Рассмотрена проблема баллистического проектирования трехступенчатой ракеты-носителя. Задача нелинейного программирования сформулирована как определение минимума функции цели при наличии ограничений. В качестве целевой функции выбрана величина, обратная относительной массе полезного груза, выводимого на заданную орбиту. Ограничения заданы в виде параметров конца активного участка траектории ракеты-носителя. При решении задачи на условный экстремум применен метод множителей в сочетании с методами покоординатного спуска и золотого сечения для решения задач безусловной оптимизации в одно- и многомерном случаях. Для численного интегрирования уравнений движения применяется метод Рунге — Кутты 4-го порядка точности. Предложен алгоритм проектировочного расчета, разработана оригинальная программа на языке Паскаль, проведен ряд тестовых расчетов.

Численный расчет спектральной интенсивности омбинационного рассеяния света (КРС) в ниобате лития при различных температурах проведен с использованием конкретного вида дисперсионных кривых акустических и оптических ветвей, полученных из экспериментов по рассеянию медленных нейтронов. Показано, что наблюдаемые в ходе эксперимента температурные изменения спектров КРС ниобата лития вблизи точки фазового перехода хорошо поддаются объяснению в рамках применяемой теоретической модели. Одним из наиболее существенных результатов работы является обнаружение особенностей в плотности фононных состояний акустических фононов (акустический резонанс) и разностных фононных состояний — разностное связанное состояние оптических фононов.

Исследована проблема проведения стереоскопических измерений в видеоэндоскопии. Проанализированы проблемы, возникающие при синтезе оптической системы сменной насадки. Проведен расчет такой насадки для объектива стандартного видеоэндоскопа, позволяющий обеспечивать наблюдение объекта на фиксированном расстоянии 80 мм. Предложены методы совершенствования оптической системы для увеличения поля зрения и глубины резко изображаемого пространства.

Линзовый объектив видеоустройства для микрорепродукции относится к актуальному сектору современных фотографических объективов. Принимая во внимание назначение объектива, в нем необходимо обеспечить сложное для реализации сочетание высоких значений относительного отверстия, углового поля и показателей качества изображения при таких конструктивных особенностях схемы, как компактность, телереверсивность, телецентричность (квазителецентричность) хода главных лучей в пространстве изображений. С учетом обсуждаемых технических характеристик определены классификационные признаки для выбора источников информации и групп объективов-аналогов, на основании исследования которых сформулированы концепции структурных схем для данного класса объективов. Выполнен анализ уровня и совокупности технических характеристик, структурных закономерностей и актуальных коррекционных элементов аналогов — проекционных объективов видеопроекторов. Рассмотрен комплекс проблем, связанных с выбором оптических материалов высокой прозрачности для рабочего спектрального диапазона и показаны перспективы их разрешения.

Рассмотрена история создания и особенности подготовки инженеров-оптиков на факультете «Оптико-электронное приборостроение».

Рассмотрены вопросы нанотехнологического обеспечения показателей качества пластин маятниковых акселерометров. Обосновано применение двухсторонней доводки связанным абразивом для обеспечения требуемой плоско-параллельности пластин. Показана возможность формирования выступов и впадин, предусмотренных конструкцией пластины, методом плазмохимического травления. Предложена методика обеспечения равномерной толщины тонкопленочных покрытий, применяемых в качестве маски при плазмохимическом травлении.

Анализируются перспективы получения нанометровой шероховатости поверхности с помощью ионно-лучевой обработки, необходимой для изготовления элементов оптических систем с шероховатостью поверхности порядка Ra 1…4 нм, например, зеркал лазерных гироскопов, линз и зеркал телескопов и т. п. Приводятся результаты теоретических исследований изменения коэффициента распыления материалов при ионно-лучевой обработке в зависимости от профиля микронеровностей поверхности и угла падения ионов. Описана методика проведения экспериментальных исследований с учетом полученных теоретических зависимостей, а также с различными энергетическими характеристиками пучка ионов и при различной длительности обработки. Представлены результаты исследования рельефа поверхности ситалловой подложки с помощью атомно-силового микроскопа Solver Next до ионно-лучевой обработки и после воздействия на нее потока ионов с энергиями 1 и 3 кэВ, направляемого под различными углами. Показан пример представления результатов измерения микрорельефа поверхности, полученных с помощью зондовых микроскопов, в относительных единицах после компьютерной обработки сканов.

С помощью кластерных разложений решается задача о перколяции случайного поля в конечной полосе для решеточной перколяционной модели и ферромагнитной модели Изинга. Вероятность непротекания с верхнего основания цилиндра на нижнее по случайным дефектам представлена в экспоненциальной форме с аналитической функцией в показателе. Описана кластерная структура показателя экспоненты, найдены в явном виде первые несколько членов степенного разложения показателя по перколяционному параметру. Доказаны предельные теоремы пуассоновского типа. Показано, что при некоторых воздействиях мультипликативного характера на форму цилиндра и перколяционный параметр распределение вероятностей количества дефектных контуров сходится к пуассоновскому распределению. И обратно, для любого пуассоновского параметра при фиксированном перколяционном параметре существует последовательность объемов такая, в которой распределение количества контуров стремится к пуассоновскому распределению с этим параметром. Показано, что расчеты без изменений переносятся на значительно более широкий класс решеточных моделей, для которых возможны кластерные разложения.

Предложен метод построения срезов, учитывающий особенности динамических языков программирования и основанный на построении траектории в ходе интерпретации программы и последующем формировании на ее основе графа программных зависимостей. Метод реализован для построения срезов программ на языке Lua путем модификации его интерпретатора.

Рассматриваются основные эксплуатационные требования к системе хранения и подачи газообразного рабочего тела двигательной установки автоматического космического аппарата с негерметичным корпусом. Приведен сравнительный анализ предложенных способов определения и контроля герметичности при длительной эксплуатации космического аппарата. На основе опыта эксплуатации геостационарного ретрансляционного космического аппарата типа «Ямал» дана оценка повышения срока его эксплуатации на период до нескольких лет за счет экономии энергии и топлива двигательной установки с газовыми ракетными двигателями. По результатам анализа предложенных способов определения и контроля герметичности и терморегулирования элементов конструкции даны рекомендации по проектированию и эксплуатации систем хранения и подачи газообразного рабочего тела. Предложенные способы запатентованы и в настоящее время используются при эксплуатации космических аппаратов.

Для обеспечения безмасляной откачки вакуумных систем, определяемой многообразием технологических процессов, проводимых в условиях вакуума, в которых играет ведущую роль выбор средств системы откачки, в данной работе проведен анализ основных принципов выбора высоковакуумной системы откачки в зависимости от условий эксплуатации. Приведены основные конструкции современных комбинированных (гибридных) турбомолекулярных вакуумных насосов. В исследуемых комбинированных турбомолекулярных вакуумных насосах в качестве форвакуумных ступеней в основном устанавливаются молекулярные проточные части. Проведен анализ перспектив развития исследуемых насосов. В качестве альтернативы использования молекулярных ступеней рассматриваются проточные части молекулярно-вязкостного вакуумного насоса, которые обладают рядом преимуществ по сравнению с молекулярными проточными частями. Проведено исследование течения газа в каналах молекулярной ступени комбинированного турбомолекулярного вакуумного насоса в вязкостном режиме течения с помощью программного комплекса гидрогазодинамики STAR-CCM+. Расчетные данные приведены для всей проточной части молекулярного вакуумного насоса с учетом влияния зазора между статором и ротором насоса.

Оптимизация параметров любого технического объекта требует наличия достаточного обеспечения в виде математических моделей, описывающих рабочие процессы, протекающие в них, а также программ расчетов. Это обстоятельство становится тем более существенным, когда оптимизация реализуется по нескольким критериям оптимальности. В МГТУ им. Н.Э. Баумана разработан целый комплекс математических моделей и методов расчета турбомолекулярных вакуумных насосов (ТМН), представляющих собой достаточное математическое обеспечение расчета оптимальных параметров и характеристик ТМН. Однако программы расчета, созданные на этой базе, не могут быть формализованы на современной вычислительной технике. Поэтому разработка адекватных программ расчета оптимальных параметров и характеристик турбомолекулярных вакуумных насосов является актуальной проблемой для разработок современных высоковакуумных механических насосов. В статье рассматривается созданное новое программное обеспечение, алгоритмы расчета оптимальных параметров ТМН, приведены некоторые результаты расчетов. Проанализированы варианты применения различных конструктивных схем проточной части ТМН, даны практические рекомендации.

Работа обосновывает важность математики в современном мире. Численный анализ математических моделей является в настоящее время наиболее эффективным аппаратом исследования прикладных проблем. В статье подчеркивается важность внедрения серьезного двухсеместрового курса «Численные методы» в программу всех факультетов технического Университета. Предлагается программа чтения первой части «Общие численные методы» по схеме 2 + 1 + 1 для студентов третьего или четвертого семестра. Приводится подробная структура курса. Рассмотрена схема проведения лабораторных работ на примере лабораторной работы «Численные методы решения систем линейных алгебраических уравнений» в среде MATLAB. Предлагается вариант второй части курса «Численные методы решения уравнений математической физики», подробно рассмотрена его структура. Указаны темы всех лабораторных работ.

В статье изложены вопросы постановки и содержание специального курса по приложениям марковских процессов с дискретными состояниями и непрерывным временем для студентов старших курсов факультета «Фундаментальные науки». Указаны первоисточники для вариантов задач типового расчета по дисциплине. Приведены примеры результатов выполненных расчетов по домашнему заданию.

Дан краткий обзор наиболее важных особенностей переноса теплоты в различных наноструктурах. Приведены примеры формирования материалов с заданными свойствами.

Рассмотрены механизмы положительного и отрицательного эрозионных эффектов, возникающих при обдуве твердого ракетного топлива в камерах сгорания. Проанализированы их физические механизмы. Предложены простые формулы для приближенного расчета скорости горения и наиболее важных параметров эрозионных эффектов.

Диверсификация производства ракетных двигателей позволяет создать новое оборудование, например термохимический пароаэрозольный генератор мелкодисперсного водяного аэрозоля для тушения пожаров. Изменение условий и целей работы ракетных двигателей определяет постановку инженерных проблем, не встречавшихся ранее. В работе приведены результаты экспериментально-теоретического исследования задачи об оптимизации распределения тушащего аэрозоля по объему помещения, которые могут быть интересны разработчикам аэрозольных систем пожаротушения.

Представлены результаты аналитического обзора имеющихся литературных данных по схемным решениям инерционных сепараторов, проведен дифференцированный анализ характеристик сепарирующих устройств различного типа предложены наиболее перспективные схемные решения сепарирующих устройств применительно к сепарации высокотемпературного многофазного потока.

Проанализировано одно из новых направлений дальнейшего совершенствования схем маршевых жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), позволяющее значительно повысить их удельный импульс, надежность и эффективность средств выведения. Приведены результаты проработок новой схемы ЖРД для кислородно-углеводородных космических разгонных блоков типа ДМ с использованием для охлаждения камеры сгорания гелия высокого давления, циркулирующего по замкнутому контуру.