НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В АВИАСТРОЕНИИvenec.ulstu.ru/lib/2003/4_Samoletostroenie.pdfНовые технологии в авиастроении: Сборник

Министерство образования Российской Федерации Ульяновский государственный технический университет

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В АВИАСТРОЕНИИ

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ

Ульяновск 2002

Министерство образования Российской Федерации Ульяновский государственный технический университет

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В АВИАСТРОЕНИИ

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ

Ульяновск 2002

УДК 621 (04) ББК 3 я43 Н 72 Рецензент: доцент, канд. техн. наук П. В. Дубровский

Редакционная коллегия:

В. С. Рафальский, (главный редактор) И. М. Колганов, профессор, канд. техн. наук В. И. Приходько, доцент, канд. техн. наук УДК 621 (04)

Новые технологии в авиастроении: Сборник научных трудов / Ульяновский государственный технический университет. – Ульяновск : УлГТУ, 2002. – 173 с.

Содержит результаты исследований и разработок, выполненных сотрудни-

ками УлГТУ и других вузов, а также научно-исследовательских организаций Российской Федерации.

Рассматривается широкий спектр вопросов технологии создания авиацион- ной техники.

Предназначен для инженерно-технических и научных работников, препода-вателей и аспирантов.

ISBN 5-89146-361-Х © Оформление. УлГТУ, 2002© Коллектив авторов, 2002

________________________________________МЕТОДОЛОГИЯ ОБЩЕСТВЕННЫХ НАУК_

3

УДК 301 М.Н.Алексеев Ульяновский государственный технический университет СУЩНОСТЬ СОЦИАЛЬНОГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ

Предвидение является одной из важнейших форм опережающего отраже-

ния действительности. Оно было присуще человечеству на всех этапах существования. Однако

предвидение развивалось в формах, которые присущи донаучному опыту и ме-тодам предугадывания будущего.

Научное предвидение подразделяется на естественнонаучное (перспективы развития природы в целом или отдельных ее явлений) и социальное (перспек-тивы развития личности и общества).

Предвидение обычно понимается в двух смыслах: 1. Как предсказание тех или иных событий. 2. Как предварительное знание о событиях и явлениях, которые существуют, но

не зафиксированы в опыте. Различают следующие формы конкретизации социального предвидения.

Во-первых, это предчувствие (простое предвосхищение), присущее всему жи-вому. Во-вторых, это предугадывание (сложное предвосхищение), которое при-суще только человеку и является размышлением о будущем на основе личного опыта. В-третьих, - это конкретное научное предвидение, которое является ло-гическим выводом из закономерностей развития определенного явления. Кон-кретное научное предвидение является предсказанием, когда оно локализовано во времени и пространстве.

Наиболее сложным, высшим уровнем научного социального предвидения является исследование будущего всего человечества или определенных его час-тей.

Гносеологической основой прогнозирования служит способность высшей нервной деятельности к опережающему отражению действительности, что яв-ляется основным условием возможности предвидения.

Опережающее отражение действительности у человека часто выступает в виде сознательной постановки целей. Цель является идеальной моделью же-лаемого будущего, она предвосхищает в мышлении результат деятельности и является непременным условием любого сознательного поступка.

Развитие общества всегда связано с появлением нового, особенного, вме-сте с тем оно происходит по общим законам, является переплетением общих и единичных событий. Политическое прогнозирование обычно имеет своим предметом предвидение не бесконечно многообразных единичных событий, а общественных, существенных, типичных действий, осуществляемых различ-ными социальными группами. В то же время следует признать, что в политике единичное событие иногда может иметь решающее значение.

__Сущность социального прогнозирования___________________________________________

4

Познание мира с точки зрения соотношения «единичное – общее» предпо-лагает умение сравнивать предметы, выявлять их сходство и различие, одно-типность и разнотипность, применять метод аналогии. Аналогия основана на том, что сходные в одном отношении предметы и явления сходны и в осталь-ном. Так, например, при оценке перспектив развития определенного явления применяется аналогия с хорошо сходными явлениями. Разновидностью такого метода является метод исторической аналогии. Прогностические возможности социальной теории, политологии увеличивает изучение исторического опыта. Без истории нет теории, а без того и другого нет подлинного предвидения.

В настоящее время делаются попытки провести аналогию между социаль-ными процессами, происходившими в прошлом в Западной Европе, и совре-менными процессами в России. А также есть попытка провести аналогию меж-ду процессами, имевшими место в России в 1917году, в период от «февраля» до «октября», и современным общественным развитием страны, чтобы сделать оп-ределенные выводы о направлениях этого развития.

Многие западные социологи вообще не считают историю наукой, посколь-ку она, занимаясь конкретными событиями, будто бы не вскрывает общее. Аб-солютизируя значение единичного, конкретного, индивидуального, уникально-го, неповторимого, они приходят к выводу о невозможности исторической ана-логии, а также либо вообще отрицают существование законов в обществе, либо ограничивают сферу их действия. По их мнению, для того, что не повторяется, никакого закона установить нельзя, так как всякий закон – это существенная, необходимая, общая, повторяющаяся связь явлений. С точки зрения этих со-циологов, историческая наука не должна стремиться к обобщениям, к раскры-тию исторических законов, а, следовательно, и к предвидению.

Среди философов и социологов существовала и существует противопо-ложная точка зрения, признающая прогресс в истории и возможность предви-дения будущего хотя бы в самых общих чертах. К ним можно отнести, напри-мер, кроме К.Маркса, Гераклита, Платона, Аристотеля, Джона Ст. Милля, К.Ясперса.

В политической сфере жизни общества законы (в том числе и закон при-чинности) проявляются как тенденции или возможности, которые не всегда превращаются в действительность. Основа прогнозирования состоит в том, что будущее заключено в настоящем, но только в возможности. Объектом полити-ческого прогнозирования является политика, а предметом – познание возмож-ных состояний политических событий, явлений, процессов. В общественной жизни постоянно складываются различные возможности, осуществление кото-рых во многом зависит от сознательной деятельности людей. Люди производят выбор тех возможностей, которые в наибольшей степени отвечают потребно-стям, интересам, ценностным установкам, и действуют соответственно этому выбору, превращая возможность в действительность. В политике очень важно понимать, где начинается и кончается реальная возможность.


5

Существенной чертой закона является необходимость. Как и закон, она может быть динамической и статической. В силу того, что история человече-ского общества подчинена не динамическим, а статистическим законам, требо-вать математической точности в предсказании сроков наступления и характера грядущих событий и тем более конкретных форм их воплощения было бы не-сбыточным. Предсказание общественных событий предполагает учет и необхо-димого и случайного. В истории немало иррационального. Необходимое и слу-чайное в исторических событиях и индивидуальных поступках людей содержат в себе мудрость и безрассудство в разных пропорциях. Например, неправильно говорить, что ядерная война невозможна, так как она не разумна, потому что в ней не будет победителей. Здесь нельзя сбрасывать со счетов случайные, нера-зумные поступки людей.

Мера возможности случайного события характеризуется понятием вероят-ности. Ту или иную степень вероятности проявления объективной необходимо-сти отражает закономерность. Любой прогноз включает элементы вероятност-ных предположений, выдвижение гипотез. Понятие вероятности используется также в смысле меры субъективной уверенности, например, в наступлении того или иного события. В таких случаях дать какую-то количественную оценку степени вероятности очень трудно. Вероятное знание получается, например, в процессе умозаключения по аналогии (в том числе и исторической аналогии). Вероятностные предположения изучает вероятностная логика, которую назы-вают современной формой индуктивной логики. В политическом прогнозиро-вании можно использовать правила неполной индукции, например, при прове-дении социологических опросов. Разновидностью неполной индукции является метод экстраполяции, который применяется в поисковом прогнозировании. Различают экстраполяцию статистическую и логическую. Типичный пример логической экстраполяции – вывод об уровне политической культуры какой-либо социальной группы по наблюдениям за отдельными ее представителями (экстраполяция в пространстве) или о перспективах политической культуры по тенденциям в прошлом (экстраполяция во времени). Метод экстраполяции все-гда надо сочетать с другими методами политического прогнозирования.

Если люди меняют содержание, характер своей деятельности, то меняются и законы этой деятельности. Но люди не могут отказаться от результатов своей деятельности, иначе они погибнут. Это и означает, что законы деятельности людей имеют объективно-необходимый характер. Социальные законы как бы определяют пределы допустимой деятельности людей, внутри которых есть возможность творческой деятельности и движения вперед, застоя и даже спада производства, разрушения достижений науки, искусства, образования и как са-мый крайний случай - есть возможность гибели государства. Вот почему вни-мание ученых всегда было направлено на познание законов общества. Знание их позволяет избежать ошибок при выборе направления дальнейшего развития.

__Сущность социального прогнозирования___________________________________________

6

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Бестужев-Лада И.В. Прогнозное обоснование социальных нововведений. М., 1993.

2. Грищенко В.И., Демидова Л.Г., Петров А.Н. Теоретические основы прогно-зирования и планирования: Учебное пособие. СПб., 1995.

3. Зотов А.Ф. О прогнозах социального развития (опыт методического анализа) // СОЦИС. 1992. 10.

4. Краснов Б.И. Политическое прогнозирование // Социально-политический журнал. 1994. 11-12.

5. Сахаров А.Д. Мир через полвека // Вопросы философии. 1989. 1. 6. Тоффлер О. Проблемы власти на пороге ХХI века // Свободная мысль. 1992.

2.


7

УДК 159.9 Г. Г. Камардина Ульяновский государственный технический университет О НЕОБХОДИМОСТИ ИЗМЕНЕНИЙ В ОРГАНИЗАЦИОННОЙ КУЛЬТУРЕ

Можно перечислить ряд факторов, которые способствуют и препятствуют финансовому успеху организации. Примечательно, что в последние годы едва ли не каждая организация пытается провести изменения, способствующие улучшению организационных показателей деятельности. Однако от принятых усилий эти организации достигли не многого или вовсе ничего не получили. Большей частью неудачи случились по той причине, что культура организаций оставалась неизменной. Существует много причин, по которым организацион-ная культура игнорируется, и одной из них является трудность, связанная с ди-агностикой организационной культуры. То есть речь идет о проблемах в опре-делении ключевых измерений организационной культуры, чтобы на основе по-лученного материала разработать стратегию изменений. Причем проблема со-стоит еще и в том, что необоснованно игнорируется ценностно-творческий подход в организационной культуре. Суть его в том, что если представить гра-фически профили реальной организационной культуры и идеальной, то есть нынешней и будущей, то это позволит глубже осознать ряд важных вопросов. Прежде всего сравнение графиков указывает на степень соответствия культуры требованиям конкурентного внешнего окружения и способствует определению конкретных шагов, направленных на совместимость с требованиями внешней среды. Больше того, очень важно в профиле выделить ценностные аргументы-критерии, имеющиеся в настоящее время в организации, и придать им статус «центра значимости», вокруг которого необходимо формировать план измене-ний. Творческо-ценностный подход к интерпретации профилей организацион-ной культуры оригинален тем, что порождает неожиданные, непривычные ре-шения. Например, небольшие изменения в организационной культуре могут быть не менее важными, чем существенные преобразовательные процедуры.

Для позитивного решения обсуждаемой проблемы необходимо не только определиться с оценкой организационной культуры, какой при этом применять методологический инструментарий, но это еще и большая предшествующая ра-бота, связанная с исследованием жизненного мира работников. Понятие «жиз-ненный мир» – философская категория и в данном контексте имеет особое практическое значение. Итак, «жизненный мир» следует понимать как двусто-ронний термин: с одной стороны, это мир, непосредственно окружающий кон-кретного человека, мир других людей, а с другой – это его личные интересы, взгляды, профессиональные знания и навыки. Все, что человек приобретает, обнаруживается через его жизненный мир, является для него перспективой и бесконечной возможностью жизненного опыта.

__О необходимости изменений в организационной культуре____________________________

8

Как показывает практика управленческой деятельности, именно организа-ционная культура дает возможность ощутить, как и чего можно добиться в дан-ной организации. А ключ к достижению намеченной цели сводится к измене-нию личности наемного работника. Это обусловлено тем, что динамика органи-зационной культуры органически связана с изменениями людей, работающих в организации.

Таким образом, для позитивного решения обсуждаемой проблемы необхо-дим с учетом специфики деятельности организации методологический инстру-ментарий для диагностики. Выработать принципы построения и освещения профиля организационной культуры. Необходимо внести ясность в понимание «жизненного мира», когда будут привлечены работники к разработке стратегии изменений организационной культуры. Глубоко проанализировать духовные ценности и нормы поведения, на основе которых создается чувство причастно-сти и преданности общему делу. Применение ценностно-творческого подхода позволит раскрыть рациональные и иррациональные стороны поведения людей и осознать особенности «своего» жизненного мира, своих собственных воз-можностей. И тогда окружающий мир станет для человека «подходящим», «пригодным» или «сносным».

В комплексе эта работа определяет вид желаемой организационной куль-туры, подводит к разработке стратегии ее достижения и составлению плана действий по осуществлению изменений, но главное - позволит руководителю глубоко осознать значимость личности и ее роли в организации.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Молл Е.Г. Менеджмент: организационное поведение. М.: Финансы и стати-

стика, 1998.


9

УДК 336.76 В. И. Приходько, канд. техн. наук., доцент Ульяновский государственный технический университет ТЕРМИНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИННОВАЦИОННОГО МЕНЕДЖМЕНТА

Наше государство, все общественно-политическое и экономическое уст-ройство до недавнего времени ориентировались в большей степени на стабиль-ность, чем на развитие через обновление всех сторон жизни. Однако историче-ский опыт и повседневная практика убедительно доказывают, что только то общество (государство, организация, личность, организм) имеет перспективу, весь потенциал которого ориентирован на обновление, на развитие.

Развитие на основе обновления является не самоцелью, а объективной не-обходимостью выживания и успеха организаций и других хозяйствующих субъектов в рыночной среде. В настоящее время явно обозначилась тенденция к сокращению жизненного цикла товаров, обостряется конкуренция, повыша-ются требования потребителя к продукции и услугам. Эти обстоятельства опре-деляют формирование новых подходов к управленческой деятельности, вклю-чая поиск эффективных форм взаимодействия с внешней средой.

Непременным условием развития инновационных процессов является при-знание высшим руководством организации необходимости постоянного обнов-ления как базовой ценностной установки. Следствием этого должно стать соз-дание благоприятных условий для свободного творческого поиска, содействие новаторству, создание атмосферы, стимулирующей творческую активность. К этим условиям необходимо отнести также постоянное совершенствование ком-муникаций, развитие информационных технологий, использование разнообраз-ных достижений научно-технического прогресса.

Инновационный процесс представляет собой процесс постоянного обнов-ления различных сторон деятельности организации. Эти стороны включают в себя не только технологические разработки, но и любые прогрессивные изме-нения: совершенствование стилей и приемов управления, быстрое реагирование на изменение конъюнктуры рынка, развитие новых направлений деятельности организации, поиск эффективных организационных форм и другие нововведе-ния, обеспечивающие экономию затрат, получение прибыли или создание ус-ловий для достижения подобных целей.

Инновационный менеджмент - это научная и учебная дисциплина, предпо-лагающая применение системного подхода к исследованию инновационных процессов. Поэтому управление нововведениями в организации необходимо рассматривать как систему, включающую в себя разработку и реализацию ин-новационной стратегии, а также постоянное обновление всех внутренних и учет изменения внешних факторов функционирования организации в соответствии с этой стратегией.

Российский менталитет и проблемы формирования новой трудовой этики

10

Рассматривая терминологические вопросы учебной дисциплины «иннова-ционный менеджмент», необходимо обратить внимание читателя на экспансию иностранных слов в русский язык, а вернее, на нашу готовность отрекаться от ясных и точных русских понятий и терминов ради модных и порой расплывча-тых иностранных аналогов. Мы постоянно должны помнить о том, что амери-канцы не пустили в свой язык русский «спутник», заменив его на «сателлит» («satellite»), помнить о том, как они заменили «космонавта» на своего «астро-навта» («astronaut»), хотя приоритет в области космических достижений и соот-ветствующего словотворчества был у нашей страны. Хорошо бы взять пример с Франции, законодательно запретившей использование иностранных слов в тех случаях, когда имеются отечественные аналоги.

Надеемся, что в обозримом будущем чувство собственного национального достоинства и инстинкт самосохранения «великого и могучего» русского языка заявят о себе. С другой стороны, просто нерационально создавать себе искусст-венные терминологические трудности, которые мешают образовательному процессу, процессу становления и деятельности российских управляющих или, по-современному, менеджеров. Потому мы вынуждены, прежде чем перейти к изложению существа вопросов в соответствии с целями данной работы, уточ-нить значение некоторых иностранных слов, относящихся к инновационному менеджменту.

Английский термин «innovation» переводится на русский язык как «ново-введение», «новшество», «новаторство». Таким образом, инновационный ме-неджмент означает управление нововведениями.

В англоязычной научной литературе и, к сожалению, вслед за ней во мно-гих отечественных переводных и оригинальных работах термином «нововведе-ние» обозначается одновременно и процесс создания, и внедрения нового, и его конкретный результат, что приводит к путанице в понятиях. Наличие общего корня в кальке английского термина «инновация» и в русских словах-синонимах «новшество», «новация» усугубляет терминологические трудности, связанные с непроизвольным их отождествлением неподготовленным челове-ком.

В этом учебном пособии терминами «нововведение», «новаторство» будем обозначать сам процесс, в ходе которого научная идея доводится до стадии практического использования, а результат нововведения, который может ис-пользоваться на рынке с коммерческими целями, будем называть «новшест-вом», «новацией». Следовательно, нововведение означает процесс создания и распространения новшества.

Некоторые авторы считают «нововведение» и «новшество» синонимами и рассматривают их как результат, а процесс создания нововведения предлагают обозначать понятием «инновационный процесс». В качестве аргумента они приводят английский термин «innovation», у которого нет соответствующего синонима, и различить «нововведение» и «новшество» в английском тексте за-труднительно. Мы считаем такую аргументацию несостоятельной, пусть это обстоятельство останется проблемой английского языка, нам же следует полно-


11

стью использовать все богатые возможности русского языка для точного обо-значения сущности вещей. Тем не менее, с позиций русского языка отождеств-ление понятий «нововведение» и «новшество» вполне правомерно, и автор, вы-сказывая свою позицию, не претендует здесь на «истину в последней инстан-ции». Автор всего лишь считает словосочетание «создание новшества» более предпочтительным в смысловом контексте по сравнению с сочетанием «созда-ние нововведения». Термин «нововведение», как представляется, более тяготеет к понятию «процесс».

Что же касается кальки английского термина «инновация», автор солида-рен с теми, кто считает его неприемлемым для использования в русском языке в качестве существительного. В русском языке, как уже отмечалось, есть собст-венное слово «новация», которое согласно Толковому словарю русского языка Ожегова С. И., означает «нечто новое, новшество».

Прилагательное «инновационный» мы вынуждены использовать по сле-дующим причинам. Во-первых, оно заложено в государственный образователь-ный стандарт, отклоняться от которого не принято. Во-вторых, оно уже распро-странено в многочисленных переводных и отечественных изданиях, включая периодику. Однако вместе с заинтересованными читателями будем надеяться на вытеснение этой кальки русскими прилагательными «новаторский», «нова-ционный».

Нововведения в широком смысле можно рассматривать с позиции научно-технической и рыночной новизны.

Рыночная новизна. По определению Р. Шумейкера нововведение есть идея, практика или объект, расцениваемый индивидом как новый для себя. Таким об-разом, несущественно, является ли эта идея объективно новой, если измерять ее временем с момента ее первого появления или открытия.

Научно-техническая новизна предполагает создание новой информации, которая может быть представлена в виде идеи, открытия, пионерного изобрете-ния.

Научно-техническая новизна обусловливает рыночную новизну, поскольку объективно является первичной.

Введенные еще в начале века Й. Шумпетером в научный оборот термины «нововведение», «инновационный процесс» и сегодня понимаются в управлен-ческой литературе достаточно широко. Сам Шумпетер в работах «Теория эко-номического развития», «Деловые циклы» и других выделял в процессе научно-технических изменений три стадии: изобретение – нововведение – диффузия. Однако такой подход не стал эталоном для последователей Шумпетера, и в те-чение ряда лет многие авторы сетуют на недостаточную разработанность как терминологического аппарата, так и содержательных аспектов научно-технических нововведений. «Ни одна из проблем, с которыми сталкивается американский бизнес, не является более важной или менее изученной, чем про-блема нововведений», – повторяет вслед за экономистами известный амери-канский футуролог Э.Тофлер.


12

Некоторые авторы вслед за Шумпетером называют нововведением только часть процесса «идея – ее реализация – потребление нового продукта». Круп-нейший специалист в области управления П.Друкер разделяет процессы науч-но-технических изменений на научные открытия, изобретения и нововведения. Научное открытие, считает он, всегда может быть измерено тем, что оно добав-ляет к пониманию явлений природы. Изобретение определяется новыми техни-ческими возможностями решения конкретных задач. Главная черта нововведе-ния заключается в его влиянии на образ жизни людей. Подобное понимание но-вовведения (как практическая реализация нового товара) характерно и для ряда других исследователей. Э. фон Хиппель, в частности, пишет: «Нововведение есть первое применение нового продукта или процесса». Изобретение, по Х.Риггсу, представляет собой «концептуализацию новой идеи», а нововведение – коммерческое освоение новой идеи.

Другие исследователи подразумевают под нововведениями значительно больше видов хозяйственной и научно-технической деятельности: «... нововве-дение – это процесс, включающий множество стадий и связей, начиная с от-крытий и кончая появлением на рынке новых товаров»; «нововведение – это непрерывное расширение организованного человеческого знания и применение его к разработке новых подходов к удовлетворению человеческих потребно-стей»; «нововведение – процесс, ведущий к более эффективному производству и заканчивающийся новыми и существенно модифицированными товарами или услугами»; «нововведение – это преобразование идей в конкретные предметы».

Третьи понимают под нововведениями не сам процесс научно-технических изменений, а его результат: «Термин нововведение используется для обозначе-ния действительно новых и уникальных продуктов, процессов или услуг».

Четвертые относят к нововведениям все «новое». Так, Х.Барнет признает нововведением любую идею, деятельность или вещественный результат, кото-рые являются новыми по своим качественным отличиям от существующих форм.

И все же за многообразием терминов, вариантами их толкований и различ-ными способами структуризации инновационных процессов скрывается доста-точно единое мнение о сущности нововведений. Это становится ясно, как толь-ко исследователи переходят от определений к исследованию свойств нововве-дений и оценке их влияния на формы организации процессов.

Анализ различных определений приводит к выводу, что специфическое содержание нововведения составляют изменения, а главной функцией ин-новационной деятельности является функция изменения.

Й. Шумпетер выделял пять типичных изменений: − использование новой техники, новых технологических процессов или нового

рыночного обеспечения производства (купля-продажа); − внедрение продукции с новыми свойствами; − использование нового сырья; − изменения в организации производства и его материально-технического

обеспечения;


13

− появление новых рынков сбыта. Эти положения Й. Шумпетер сформулировал еще в 1911 г. Позднее, в 30-

е годы, он уже ввел понятие нововведения, трактуя его как изменение с целью внедрения и использования новых видов потребительских товаров, новых про-изводственных и транспортных средств, рынков и форм организации в про-мышленности.

Когда нововведение рассматривается как процесс, то в этой концепции признается, что нововведение развивается во времени и имеет отчетливо выра-женные стадии.

Несмотря на продолжающиеся дискуссии относительно понятийного аппа-рата инновационного менеджмента, методология системного описания ново-введений в условиях рыночной экономики базируется на международных стан-дартах. Для координации работ по сбору, обработке и анализу информации о науке и нововведениях в рамках Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) была образована Группа национальных экспертов по пока-зателям науки и техники, которая разработала Руководство Фраскати («Предла-гаемая стандартная практика для обследований исследований и эксперимен-тальных разработок»). Этот документ получил такое название в связи с тем, что первая версия рекомендаций была принята в г. Фраскати (Италия) в 1963 г.

Положения Руководства Фраскати периодически уточняются, что обуслов-лено изменениями в стратегии научно-технической политики на национальном и международном уровнях, в организации научных исследований и разработок. Последняя редакция Руководства Фраскати принята в 1993 г. В ней содержатся основные понятия, относящиеся к научным исследованиям и разработкам; их состав и границы; методика измерения численности персонала, занятого иссле-дованиями и разработками, и др.

Методика сбора данных о технологических нововведениях базируется на рекомендациях, принятых в Осло в 1992 г. Она получила название «Руково-дство Осло».

В соответствии с международными стандартами нововведение определя-ется как конечный результат инновационной деятельности, получивший воплощение в виде нового или усовершенствованного продукта, внедренного на рынке, нового или усовершенствованного технологического процесса, ис-пользуемого в практической деятельности, либо в новом подходе к соци-альным услугам.

Нововведение может быть рассмотрено как в динамическом, так и в стати-ческом аспекте. В последнем случае нововведение представляется как конеч-ный результат научно-производственного цикла (НПЦ).

В контексте международных стандартов термины «нововведение» и «ин-новационный процесс» близки, но не тождественны. Инновационный процесс связан с созданием, освоением и распространением нововведений.

Процесс использования распространяемого нововведения другими субъек-тами некоторые авторы называют обновлением. Наибольшее же применение


14

получило понятие имитация. В представлениях инновационного менеджмента – это правильное применение того, что уже известно и доступно другим хозяй-ственным субъектам.

Нововведения не всегда обязательны для хозяйственного субъекта, но об-новление, имитация – это условие выживания любой коммерческой организа-ции в рыночной, конкурентной борьбе.

Создатели нововведений (новаторы) руководствуются такими критериями, как жизненный цикл изделия и экономическая эффективность. Их стратегия направлена на то, чтобы превзойти конкурентов, создав новшество, которое бу-дет признано уникальным в определенной области.

Пользователь новшества – имитатор осуществляет обновление, руково-дствуясь другими категориями, такими как производительность и масштаб производства.

Из сказанного следует, что нововведение-результат нужно рассматривать неразрывно с инновационным процессом. Нововведению присущи в равной ме-ре три свойства: научно-техническая новизна, производственная применимость, коммерческая реализуемость.

Следовательно, научно-технические нововведения должны: − обладать новизной; − удовлетворять рыночному спросу; − приносить прибыль производителю.

Нововведение можно определить как способ удовлетворения сложившихся человеческих потребностей, дающий прирост полезного эффекта, а инноваци-онный менеджмент как способ управления, который помогает человеку исполь-зовать все свои творческие возможности, а организации – обеспечивать устано-вившееся развитие в динамичных условиях рыночной среды.

Административные методы управления не могут решить подобной задачи. Стремление к творчеству определяет важную особенность человека, и развить это стремление можно, только создав условия для реализации его творческих возможностей.

Инновационный менеджмент изучает механизмы создания таких условий в отличие от оперативного менеджмента, задачей которого является обеспечение эффективного функционирования предприятия по выполнению стандартных рутинных работ.


1. Белый М.И., Приходько В.И. Об иностранных терминах и их отечественных аналогах// Российский экономический журнал. 1997 10.

2. Инновационный менеджмент: Учебник для вузов / С.Д. Ильенкова, Л.М. Гохберг, С.Ю. Ягудин и др.; Под ред. С.Д. Ильенковой. М.: Банки и биржи, ЮНИТИ, 1997. 327 с.

3. Уткин Э.А.,Морозова Г.И., Морозова Н.И. Инновационный менеджмент. М.: АКАЛИС, 1996. 208 с.


15

4. Герчикова И.Н. Менеджмент. Учебник. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Банки и биржи, ЮНИТИ, 1995. 480 с.

5. Кутейников А.А. Технологические нововведения в экономике США. М.: Наука, 1990. 96 с.

6. Инновационный процесс в станах развитого капитализма / Под ред. И.Е.Рудаковой. М.: Изд-во МГУ, 1991. 144 с.

7. Твисс Б. Управление научно-техническими нововведениями : Сокр. пер. с англ. / Авт. предисл. и науч. ред. К.Ф. Пузыня. М.: Экономика, 1989. 271с.

8. Иванов М.М., Колупаева С.Р., Кочетков Г.Б. США: управление наукой и но-вовведениями/ Отв. ред. Л.И. Евенко, Г.Б. Кочетков. М.: Наука, 1990. 216 с.


16

УДК 159.9 + 17 Ф.Ф.Саетгалиева, канд. филос. наук, доцент Ульяновский государственный технический университет РОССИЙСКИЙ МЕНТАЛИТЕТ И ПРОБЛЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ НОВОЙ ТРУДОВОЙ ЭТИКИ

Первое десятилетие либеральных реформ в России привело, вопреки ожи-

даниям, к кризису, охватывающему все сферы жизни общества. Причем самую большую опасность представляет кризис духовности, падение нравственности и, прежде всего, трудовой морали. На мой взгляд, корни нынешнего кризиса – в причинах субъективного порядка, а именно, психологической неготовности большинства россиян к проводимым реформам.

Наши реформаторы не учли того обстоятельства, что проведение реформ в России – проблема не только законодательная и технологическая, но и психо-логическая, предполагающая учет особенностей психического склада, тради-ций, обычаев, привычек, исторической памяти, предрассудков, пороков и доб-родетелей, словом, всего того, что ныне именуется понятием «менталитет» на-рода.

Истоки менталитета лежат в социокультурном бытии личности. Кроме об-стоятельств его жизни, на человека влияют история общества, в котором он живет, обычаи, традиции, «коды» культуры, выработанные на протяжении мно-гих веков. «Культурные автоматизмы», коренящиеся в образно-представляю-щем слое сознания людей, детерминируют все процессы, происходящие в об-ществе, определяя национальную модель экономического и социального пове-дения. Поэтому трудовую этику любого народа можно понять только в тесной связи с его культурой, менталитетом.

Особенностью российского менталитета является лежащая в его основе вертикально-иерархическая (духовная) традиция, берущая свое начало в сред-невековой картине мира и воплотившаяся в православном вероучении. Именно православие в течение многих веков закладывало в хозяйственно-экономическую деятельность России духовное начало и организовывало ее нравственно. Нельзя сказать, что православие игнорирует хозяйственно-экономические проблемы, но подходит к их решению иначе, чем скажем, като-лицизм и протестантизм.

Для российского менталитета характерны общинность, коллективизм, со-лидарность, которые воплощаются в коллективных формах труда и владения собственностью. В православии критерием совершенства человека являются внутренние, духовные качества человека, идеал «быть», а не «иметь». Молитва, созерцание признается высшей формой труда, средством религиозного спасе-ния, а повседневная мирская деятельность не получила в православии религи-озного освящения, что привело к этическому обесценению повседневной жизни в целом.


17

Основу же менталитета западного человека составляет горизонтальная (ма-териально-прагматическая) традиция, восходящая к Новому времени и освя-щенная канонами протестантской религии. Протестантская доктрина, легшая в основу мировоззренческих устоев жизни в передовых индустриально-развитых странах Запада, в корне противоречила вертикально-иерархической традиции, низводя самые высшие религиозные чаяния верующего в сферу мирской повсе-дневной жизни, провозгласив труд важнейшей ценностью, священным долгом перед Богом, обществом и самим собой. Протестантство признает равенство стартовых возможностей, что не исключает последующую экономическую дифференциацию, а стало быть, соответствует рыночным отношениям. В про-тестантизме материальное благополучие и преуспевание считается свидетель-ством угодности Богу, средством спасения верующего, а бедность воспринима-ется как заслуженная кара за грехи.

Напротив, православие предполагает равенство конечных результатов, что в корне противоречит духу рыночных отношений и капитализма. Русское рели-гиозное сознание более почитало бедность, а богатство представлялось нравст-венно сомнительным. Бедность сама по себе уже как бы предполагала доброде-тель, а богатство – порок. Поэтому в обществе с такой системой ценностей ин-дивидуализм, который лежит в основе предпринимательской деятельности, не поощрялся и даже зачастую осуждался.

Несмотря на то, что в октябре 1917 года первичные узы вертикально-иерархической структуры в России были разрушены, на основе органической традиции с установлением тоталитаризма были воссозданы вторичные верти-кально-иерархические структуры. Соответственно многие традиционные линии трудового поведения сохранились и в годы советской власти.

В советской трудовой морали с ее двоемыслием труд на словах превозно-сился как «дело чести, доблести и геройства», а на деле назначались трудовые «маяки», широко насаждалась система принудительного труда. Труд предстал лишь как средство поддержания физического существования человека. В ре-зультате формировалось стойкое отвращение к труду, особенно непрестижно-му.

В годы застоя сохраняются формы организации труда, основанные на ад-министративных запретах, сдерживающих самостоятельность, инициативу и предприимчивость. Бюрократической системе управления требовался не само-стоятельный работник, а лишь послушный исполнитель, «винтик». Самодея-тельность и предприимчивость рассматривались как качества неудобного чело-века. Разорвав естественные связи между результатами труда и вознаграждени-ем за труд, административно-командная система сформировала стойкое убеж-дение: «Работа дураков любит». Труд полностью утратил этический смысл.

Таким образом, характерными чертами российско-советской трудовой эти-ки являются: периферийное место хозяйственного успеха в системе ценностей; отсутствие культуры регулярного, кропотливого повседневного труда; слабые элементы утилитаризма, прагматизма; тяга к рационально непросчитанным по-


18

ступкам, действиям «на авось»; не склонность к лидерству, усредненность, психология «маленького человека»; низкая степень трудовой активности; иж-дивенчество, порождаемое государственным патернализмом.

Переход к рынку для России означает перевод национального бытия из вертикальной (духовной) плоскости в горизонтальную (материально-прагматическую), что предполагает формирование адекватной рыночным от-ношениям трудовой этики, потребность в которой сегодня испытывают, прежде всего, предприниматели, фермеры, высококвалифицированные рабочие, пред-ставители научно-технической интеллигенции, словом, зарождающийся рос-сийский средний класс.

Однако до сих пор для нашего народа характерно общее нежелание тру-диться и низкая профессиональная подготовка большинства работников. Даже получив возможность работать на себя, многие уходят в коммерцию, не желая повышать квалификацию в какой-либо отрасли производства.

Особую тревогу вызывает подрастающее поколение. У многих из них сильно желание устроиться на такую работу, чтобы не работать, в такое обра-зовательное учреждение, чтобы не учиться и т.д. Труд воспринимается как средство зарабатывания денег, но не как условие реализации деятельности творческой человеческой природы. Наряду с деньгами сегодня ценностными ориентациями молодежи стали сила, вещи, богатство, власть, жестокость, наси-лие. Культура, образованность, интеллигентность, честность, к сожалению, рассматриваются скорее как недостатки, как неумение человека «крутиться» в этой жизни.

В то же время было бы несправедливым не заметить ростков новой систе-мы ценностных ориентаций, таких как повседневное трудолюбие и добросове-стность, самостоятельность, предприимчивость, честность и выполнение долга. Начинают укрепляться, пусть пока у незначительной части людей, уверенность в себе, стремление чего-то достичь в жизни.

Сегодня перед обществом стоит задача приобщить широкие слои населе-ния к новым образцам трудового поведения, ввести эти новые образцы поведе-ния в структуру менталитета, в повседневный образ жизни.

Следуя мировому опыту, многие реформаторы распространение современ-ной трудовой этики связывают со «вторым крещением Руси».

Христианская этика, безусловно, формирует ценностно-мотивационное от-ношение к труду, богатству и накоплению. Тем не менее, на мой взгляд, в усло-виях России не стоит преувеличивать значение религиозного фактора и рас-сматривать массовое распространение православия в качестве определяющей духовной предпосылки рыночных отношений.

Во-первых, в православной системе ценностей труд не занимает высокого места и, кроме установок на универсальные ценности, аналоги «протестантской этики» в православии искать бесполезно.

Во-вторых, следует признать, что российский народ никогда не отличался особой набожностью. Равнодушное отношение к религии закрепилось в народ-ных пословицах типа «Пока гром не грянет, мужик не перекрестится».


19

В-третьих, в годы советской власти несколько поколений россиян выросли в условиях воинствующего атеизма. И сегодня значительная часть наших со-отечественников не являются приверженцами религии вообще или православия в частности. В настоящее время, несмотря на массовое возрождение правосла-вия, посещение церкви, по данным социологов, по-прежнему не относится к важнейшим жизненным ценностям и приоритетам российского предпринима-тельства.

В условиях России более важным источником формирования современной трудовой этики все же является безрелигиозная нравственность.

В этой связи у высшей школы всегда была и остается задача формирования специалиста, обладающего профессиональной культурой, включающей в себя систему ценностных ориентаций.

Изучение широкого цикла гуманитарных дисциплин в вузах способствует формированию высоких нравственных качеств. Этическое просвещение заклю-чается, прежде всего, в информировании о нравственно ценном и должном применительно к избранной профессии и возможным ее выражениям в кон-кретной трудовой деятельности.

В современных условиях, когда формируются новые ценностные ориента-ции, для студентов проблема ценностей выступает как проблема выбора. Задача преподавателя философии – представить современные конкурирующие систе-мы ценностей, показать опасность их некритического принятия.

Студенчество – потенциал российского среднего класса - необходимо по-стоянно убеждать в том, что благосостояние среднего класса традиционно оце-нивается как результат собственных усилий и способностей, организационных талантов и высокой квалификации. Поэтому никакая школа ( ни средняя, ни высшая) не заменит «работы над собой». Студент должен осознать, что от его высочайшей активности и напряжения в учебе и труде будет зависеть, станет ли он конкурентоспособным и умеющим выжить в рыночных условиях специали-стом.

Трудолюбие, добросовестность, старательное отношение к труду, само-стоятельность, инициатива, предприимчивость могут возродиться только при создании благоприятных условий, а именно: увеличении среднедоходной части общества посредством политики доходов; стимулировании малого и среднего бизнеса; подъема общего уровня нравственности в обществе; обеспечении пра-вового пространства рынка.

Судьба реформ решается «на стыке» человека, культуры и экономики. От того, сумеем ли мы остановить процессы деградации труда, сформировать от-ношение к труду как высшему нравственному долгу, во многом зависит наше будущее.



20

1. Гришин Л. Мы как участники рыночных отношений // Вопросы экономики. 2000. 8.

2. Коваль Т. Этика труда православия // Общественные науки и современность. 1994. 6.

3. Мясникова Л. Российский менталитет и управление // Вопросы экономики. 2000. 8.

4. Саетгалиева Ф.Ф. Природа менталитета и его роль в духовно-практической жизни человека и общества // Проблемы сознания и самосознания человека в техногенной цивилизации. Тезисы докладов XXXII НТК ППС УлГТУ. Уль-яновск, 1997.

5. Саетгалиева Ф.Ф. Трудовая этика как проблема отечественной культуры: со-временные аспекты (материалы «круглого стола») // Вопросы философии. 1992. 1.

______________________КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ_

21

УДК 681.324 Ю. П.Егоров, д-р техн. наук, профессор, С. М. Бородин, С. А. Агеев Федеральное государственное унитарное предприятие – НПО «Марс» ПЕРСПЕКТИВНЫЙ АЛГОРИТМ ТЕСТИРОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Развитие систем управления и связи в направлении автоматизации есть

один из путей, обеспечивающих развитие экономики России. В настоящее вре-мя информационно-вычислительные сети (ИВС) многих корпораций и объеди-нений предприятий на территории регионов используют для обмена информа-цией протокол Х.25. Как правило, ИВС представляет собой территориальную сеть с узловой топологией. Основными техническими элементами ИВС явля-ются узлы обработки информации (УОИ), центры коммутации сообщений (ЦКС) и соединяющие их каналы передачи данных (КПД), которые в основном имеют ограниченную пропускную способность (1200...9600 бит/с) [1,2].

В терминах ISO/OSI УОИ позволяют обрабатывать информацию до верх-него 7-го или прикладного уровня, классические ЦКС – только до 3-го. Однако в настоящее время имеется тенденция к оснащению ЦКС автоматизированны-ми рабочими местами (АРМ), которые существенно расширят возможности ЦКС в области оптимизации вычисления оптимальных маршрутов передачи информации. Фактически такое объединение ЦКС и АРМ позволит говорить о создании нового УОИ, способного работать со специальным программным обеспечением вплоть до прикладного уровня ISO/OSI. Поэтому в дальнейшем под УОИ будем понимать узел обработки информации, способный функциони-ровать и в интересах пользователей сети, и как «интеллектуальный» ЦКС.

Состояние каждого из элементов может оцениваться бинарно [3]: исправ-ное или неисправное, работоспособное или неработоспособное, правильно или неправильно функционирующее.

ИВС является многополюсной технической системой, применительно к ко-торой понятие отказа теряет практический смысл, т. к. одновременный выход из строя всех КПД между всеми УОИ маловероятен, и сеть продолжает выпол-нять свои функции, хотя и в ограниченном объеме [4]. Поэтому в качестве объ-ектов контроля и тестирования следует выбирать элементы сети для определе-ния их технического состояния (симптомов), на основании которых определя-ется общее состояние (синдром) ИВС.

Для обеспечения функционирования сети администратору необходимо иметь постоянно обновляемые сведения о техническом состоянии ее элементов. С этой целью периодически осуществляется запуск процедур тестирования, осуществляющих проверку состояния и сбор симптомов УОИ и КПД. Допол-нительная загрузка сети в значительной мере определяется длительностью цик-ла тестирования τ(t) и дополнительным объемом служебной информации V(t), передаваемым за τ(t), который не должен превышать 10…15% от общего объе-

_Перспективный алгоритм тестирования ..._________________________________________

22

ма передач для сохранения эффективности функционирования в интересах пользователей, особенно в часы наибольшей нагрузки.

Анализ известных процедур тестирования сетей с централизованным управлением позволяет разделить их на две группы: последовательные и парал-лельные [5].

К первой группе следует отнести способ, при котором тестовые пакеты продвигаются по кольцевым маршрутам, накапливая в себе требуемую инфор-мацию. Другой способ основан на последовательной проверке узлами сети со-пряженных с ними КПД и других узлов по команде, получаемой из узла адми-нистратора.

Основным недостатком последовательных процедур является значитель-ное время формирования синдрома ИВС, что при большой ее размерности (бо-лее 50 узлов) не обеспечит выполнения предъявляемых требований к макси-мальной длительности цикла тестирования.

Более эффективны с этой точки зрения параллельные процедуры, при реа-лизации которых осуществляется одновременное тестирование нескольких элементов ИВС. Обеспечивая быстрое тестирование сети, параллельные проце-дуры вызывают резкий рост объема служебных сообщений, что является ос-новным недостатком.

Проведенный детальный анализ показал перспективность совершенствова-ния параллельного способа тестирования, основанного на волновом (лавинном) алгоритме маршрутизации. При сохранении его высоких временных характери-стик добиться снижения загрузки сети возможно за счет уменьшения количест-ва УОИ, информация из которых передается в узел-инициатор волны тестов, оптимального выбора узла-инициатора или минимизации длины тестовых па-кетов. С этой целью был разработан волновой алгоритм тестирования ИВС с накоплением информации (ВАТНИ) [6] и рекомендации по его реализации. Ал-горитмы функционирования тестирующего и тестируемого УОИ при реализа-ции ВАТНИ приведены на рис.1.

Суть ВАТНИ заключается в следующем. Периодически с узла, на котором находится администратор ИВС, по всем исходящим направлениям передается тестовый пакет, в котором содержится матрица связности сети Ms. Она имеет размерность N*N, где N - количество узлов в сети. Элементы матрицы, распо-ложенные на главной диагонали - sij (i=j), соответствуют симптомам состояния узлов Ai (1 ≤ i ≤ N), остальные элементы - sij (i≠j) симптомам направлений кана-лов передачи данных Ai - Aj (1 ≤ i,j ≤ N). В исходящей от узла-инициатора мат-рице все элементы равны 0.

Получение и идентификация пакета сопряженными УОИ позволяет сде-лать вывод о работоспособности соответствующих направлений КПД. Далее проверенный УОИ сам становится распространителем тестовой волны, однако, в отличие от классического волнового алгоритма, он не передает симптомы своего состояния и проверенных КПД в узел-инициатор тестирования, а лишь


23

фиксирует их в матрице связности, изменяя значение соответствующих элемен-тов с «0» на «1».

Алгоритм функционирования Алгоритм функционирования узла-источника тестов Аn

i тестируемого узла Аnj при

реализации ВАТНИ реализации ВАТНИ

Рис.1. Алгоритмы функционирования тестирующего и тестируемого УОИ при реализации ВАТНИ

выбор первогоКПД Аi-Aj в очереди тести-рования на Ani

передача тест-пакета по КПД

Ani - Anj

прием тест-пакета формирование sijсимптома состояния

КПД Аi-AjсамотестированиеAnj, формированиесимптома состоя-

ния sjj

ожидание тест-па-кета по КПД Аj-Aiв течение τ ОЖИД

формирование sijсимптома состоя-ния КПД Аj-Ai

занесение симпто-мов состояния sijи sjj в матрицу пу-ти волны Мsin

тест-па-кет по КПД Аj-Aiполучен

занесение симпто-ма состояния sji вматрицу пути вол-

ны Мsinпередача тест-пакета по КПД

Aj-Ai

непро-тестированныеКПД на Aniесть

непро-тестированныеКПД на Anjесть

выбор следующегоКПД из очередитестирования на

Ani

ожидание и приемМsjend в течениепрогнозируемоговремени τ ТЕСТ

переименованиеМsin в Мsjn+1 и

Anj в An+1i

переименованиеAnj в Ajend иМsin в Мsjend

формирование Мsend

(синдрома ИВС)

передача Мsjend вузел-инициатортестирования A1i

Aniявляется уз-лом-инициатором

A1i

да

да

да

да

нет

нет

нет

нет

началоначало1 1

останов останов

2

3 5

64

7

8

9

10

11

2

3

4

7

8

5

6


24

Каждый узел, получивший тестовый пакет, передает его далее при наличии хотя бы одного непроверенного, но сопряженного с ним КПД. Узловая тополо-гия сети предполагает возможность получения каким-либо УОИ тестовых паке-тов, прибывших различными маршрутами. Матрицы связности в них отличны, поэтому перед дальнейшей передачей теста необходимо сформировать новую матрицу путем логического сложения соответствующих элементов.

Распространение тестовой волны завершается в конечных УОИ, не имею-щих непроверенных КПД, и только из этих УОИ конечные матрицы связности Msk передаются в узел-инициатор тестирования по кратчайшему маршруту, вы-явленному на основе ее анализа. В узле-инициаторе также путем логического сложения соответствующих элементов формируется матрица текущей конфи-гурации сети Mkt, содержащая симптомы состояния всех работоспособных в те-кущем цикле тестирования элементов ИВС. Путем поэлементного сравнения матрицы Mkt и матрицы исходной конфигурации Mk выявляются неисправные или предположительно неисправные элементы ИВС.

Таким образом, основной отличительной чертой ВАТНИ является накоп-ление симптомов состояния элементов в тестовом пакете и передача его в узел-инициатор тестов только из некоторого числа конечных узлов, существенно меньшего общего. На рис.2 приведена зависимость числа конечных узлов Nend от общего числа УОИ (N) и степени их связности (S), причем число КПД опре-деляется произведением N*S. Из рисунка видно, что, например, число конеч-ных узлов в сети, имеющей 40 УОИ и 2*40=80 КПД, не превышает 12…13. Поэтому реализация алгоритма приводит в среднем к двукратному сокращению объема информации, передаваемой при сборе симптомов. Устройство, выяв-ляющее конечные узлы в модели ИВС, запатентовано и описано в [7].

2

46

810

1214

16

1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0

N=10

N=20

N=30

N=40

(число КПД в сети)

(*N)S

N end (число конечных узлов в сети)

Рис.2. Зависимость числа конечных узлов от связности ИВС


25

Моделирование процесса тестирования показало, что в каждой ИВС суще-

ствует УОИ, запуск волны тестов из которого обеспечивает минимальную за-грузку сети (до 28% ниже средней). Так как в процессе функционирования ИВС ее структура может сильно изменяться, целесообразно периодически выбирать оптимальный узел-инициатор тестирования по критерию наименьшего суммар-ного логического расстояния от него до конечных узлов на основе результатов моделирования, что обеспечивает минимальную загрузку сети текущей конфи-гурации.

Информационная часть тестового пакета с матрицей Ms должна содержать служебные поля, разделитель (Р) и тестовые поля (рис.3, а). К служебным по-лям относятся поле имени вызываемой программы тестирования, поле поряд-кового номера волны тестов, поле варианта пакета (В). Состав тестовых полей определяется вариантом тестирования.

Т

ф ф

числоузлов

разр.N

номераузлов матрица Ms

стандартныйтестовыйпакет

С

б)

в)

О матрица Mskпакет сборасимптомов

разр.сооб. sN1

числосообщен.

разностныйпакет сборасимптомов

Р

ф ф

г)

д)

сообщение

N2

номертеста

имяпрограммы В Р

тестовые поляслужебные поля

а)

матрица Msсокращенныйтестовыйпакет

Стандартный тестовый пакет (Т) (рис.3, б) имеет две зоны фиксированного

(ф) размера для отображения количества УОИ в сети и разрядности их услов-ных номеров. Далее следуют поля условных номеров и собственно данных матрицы.

На этапе эксплуатации ИВС, когда структура сети полностью определена, на каждом УОИ имеются данные о количестве узлов в сети и их условных но-мерах, допустимо в тестовых полях оставить только поле данных матрицы Ms,

Рис.3. Форматы тестовых пакетов для ВАТНИ


26

что уменьшает объем пакета. В поле варианта при этом проставляется признак сокращенного пакета (С) (рис.3, в).

Из конечных узлов в узел-инициатор возвращаются пакеты, формат кото-рых представлен на рис.3,г с признаком (О) в поле варианта.

В условиях функционирования ИВС при незначительном потоке отказов ее элементов, изменения статуса симптомов будут редкими событиями, т.е. мат-рицы связности в конечных узлах при проведении очередных циклов тестиро-вания будут аналогичными или с незначительными отличиями. При этом целе-сообразно использовать вариант передачи только разностной информации из матриц смежных циклов тестирования с признаком (Р) в служебном поле (рис.3, д). Каждое сообщение содержит номера сопряженных УОИ и значение симптома КПД между ними.

Описанный выше волновой алгоритм тестирования с накоплением инфор-мации предполагает передачу по КПД в качестве теста матрицы связности Ms. Наибольшую эффективность алгоритм обеспечивает в случае соответствия ее размеров информационной части минимального пакета сообщения, определяе-мой техническими возможностями комплекса передачи данных. Этот фактор накладывает ограничения на максимальное количество УОИ в сети (для суще-ствующих комплексов – 30), при больших размерах ИВС эффективность алго-ритма снижается. Однако существует возможность частично устранить указан-ный недостаток с использованием следующих процедур.

Реализованные в комплексах передачи данных протоколы не предусматри-вают использование только одного направления в КПД. Тогда состояние КПД может быть охарактеризовано только одним битом симптома, а квадратная матрица симптомов без потери информативности и достоверности может быть заменена треугольной. Главная диагональ матрицы содержит симптомы со-стояния УОИ, а остальные элементы – симптомы КПД. Такой вариант позволя-ет увеличить зону тестирования с использованием одного пакета минимальной длины на 30% или до 41 УОИ.

Соотношение количества УОИ и КПД в реально развернутых ИВС нахо-дится в пределах 1,5…3,0. Поэтому, например, для сети, имеющей 41 УОИ, из 861 элементов матрицы связности только 150…160 будут содержать полезную тестовую информацию, а остальные имеют нулевое значение. Значительное ко-личество повторяющихся символов позволяет применить широко распростра-ненные процедуры уплотнения для увеличения информационной насыщенно-сти тестового пакета. Так архиватор arj.ехе сжимает матрицу симптомов в 9…15 раз, что при реализации ВАТНИ с квадратной матрицей позволяет уве-личить размер тестируемой ИВС с 30 до 100…105 УОИ, т.е. более чем в три раза, а при использовании треугольной матрицы – с 41 до 140…150 УОИ. Реа-лизация предложенных способов уплотнения тестовой информации обеспечит существенное (практически в 4…5 раз) увеличение размера тестируемой ИВС при использовании пакета минимальной длины.


27

Применение ВАТНИ в сетях большего размера возможно при условии их разбиения на зоны тестирования с приведенными выше характеристиками.

Для оценки эффективности ВАТНИ разработана имитационная модель на языке Delphi, позволяющая: − формировать для моделирования сетевые структуры с иерархической или

узловой топологиями в ручном или автоматическом режимах, содержащие до 200 УОИ, объединенных каналами передачи данных со скоростями обме-на 1200, 2400, 4800, 9600 бит/с и изменять структуру сети за счет ввода и удаления из нее УОИ и КПД;

− осуществлять моделирование процесса распространения тестовой волны с отсчетом модельного времени в автоматическом, ручном или пошаговом режимах;

− формировать сравнительные гистограммы загрузки сети служебной тестовой информацией при ее проверке волновым алгоритмом и ВАТНИ, а также вы-давать рекомендации по выбору узла-инициатора тестирования по критерию минимума загрузки. Некоторые усредненные результаты исследований приведены в таблице 1.

Таблица 1 Загрузка ИВС дополнительной служебной информацией при тестировании

Количество УОИ / КПД в сети Алгоритм тестирования 20/30 30/45 40/60 50/100 100/200 150/300 Волновой алгоритм 340 570 860 1070 2260 3580 ВАТНИ 230 360 680 1120 --- --- ВАТНИ с уплотнением 230 360 590 740 1290 1970

Анализ приведенных данных позволяет сделать следующие выводы:

− ВАТНИ и его модификации позволяют уменьшить объем служебных сооб-щений при тестировании ИВС;

− наибольшая эффективность применения ВАТНИ достигается в случае, когда имеется возможность разместить матрицу связности сети в пакете мини-мального размера;

− уплотнение данных в матрице связности расширяет возможности примене-ния алгоритма для сетей большего размера с сохранением его достоинств. Предложенный алгоритм не является оптимальным, однако его примене-

ние позволит снизить загрузку ИВС. С целью расширения его возможностей в настоящее время проводятся исследования по применению алгоритма в сетях с неизвестной топологией.


28

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Богуславский Л. Б., Дрожжинов В. И. Основы построения вычислительных

сетей для автоматизированных систем. М.: Энергоатомиздат, 1990. 2. Якубайтис Э. А. Архитектура вычислительных сетей. М.: Статистика, 1980. 3. ГОСТ 20911-75. Техническая диагностика. Основные термины и определе-

ния. М., 1976. 4. Надежность и живучесть систем связи / Б. Я. Дудник, В. Ф. Овчаренко, В. К.

Орлов и др.; Под ред. Б. Я. Дудника. М.: Радио и связь, 1984. 5. Блэк Ю. Сети ЭВМ: Протоколы, стандарты, интерфейсы: Пер. с англ. М.:

Мир, 1990. 6. Бородин С. М. Диагностирование информационно-вычислительных сетей

методом «бегущей волны». / Тезисы доклада на XXX НТК УлГТУ. Часть 1. Ульяновск: УлГТУ, 1996г.

7. А. с. РФ 96113808. Устройство для исследований параметров графа./ Бо-родин С. М., Кветковский О. С., Котуранов С. П.


29

УДК 629.7.36 С. А.Кобелев, канд. техн. наук, доцент; Д. Г. Вольсков; О. В. Щеклеина Ульяновский государственный технический университет К ВОПРОСУ О РАСЧЕТЕ МЕЖПЕРЕХОДНЫХ РАЗМЕРОВ И ПРИПУСКОВ В САПР «ТЕХНОПРО»

В CAD/CAM системе автоматизированного проектирования «Т-flex-ТехноПРО» проектирование технологических процессов (ТП) производится методом адресации на базе выбора переходов и операций из обобщенного тех-нологического процесса (ОТП) по точности и шероховатости, а также по усло-виям формирования в определенном алгоритме. В ходе создания ОТП, каковым может быть типовой или групповой ТП, в базе условий и расчетов САПР «Тех-ноПРО» формируются алгоритмы выбора металлорежущего инструмента и технологического оснащения, а также формируются условия назначения режи-мов резания и норм времени на обработку.

В ходе разработки единичного ТП на базе ОТП система «ТехноПРО» про-сматривает конкретный (единичный) ТП снизу вверх (от операции окончатель-ной обработки к операциям предварительной обработки) и прибавляет к каж-дому чертежному размеру (значения которых вводятся при описание детали) припуск, указанный в переходе. При этом размеры должны быть заданы от тех-нологической базы или быть диаметральными размерами поверхностей враще-ния. В этом случае исключаются погрешности базирования, определение кото-рых в автоматическом цикле сложно формализовать и выразить в алгоритме.

Например, номинальные значения диаметральных размеров могут быть определены по уравнениям :

di-1 = di + Zi для вала, Di-1 = Di - Zi для отверстия. Величина припусков может быть определена при обработке заготовок с

точностью размеров ±JT14 в зависимости от предельных значений какого-либо параметра.

Например: - если диаметр D обрабатываемой поверхности меньше или равен 10 мм, то

припуск на диаметр D будет принят равным 0,5 мм; - если диаметр D обрабатываемой поверхности меньше или равен 50 мм, но

больше 10 мм, то припуск на диаметр D будет принят равным 1,0 мм; Вместо припуска можно ввести значение параметра.

Например, в этом переходе диаметр D будет принят равным: - 5 мм, если черновой размер этого диаметр D меньше 30 мм; - 10 мм, если черновой размер этого диаметр D больше 30 мм и меньше 50

мм.

_К вопросу о расчете межпереходных размеров и припусков в САПР «ТЕХНОПРО»________

30

В построителе условий «ТехноПРО» такой выбор припусков или размеров может быть представлен как решение проверяемого выражения.

При обработке заготовок с размерами, точность которых выше 14 квалите-та, разрабатывается план обработки элементарных поверхностей. Например, отверстие ∅10Н8 может быть получено последовательно выполняемым сверле-нием, зенкерованием и развертыванием. В начале строим размерную схему. Припуски нумеруем по операционным размерам, при получении которых они удаляются. Затем выявляем замыкающие звенья: чертежные размеры и припус-ки на обработку; на каждое замыкающее звено строим размерную цепь, число которых должно в точности соответствовать сумме числа чертежных размеров и числа припусков. Уравнения замыкающих звеньев, как вычисляемые выраже-ния, размещаем в тексте перехода, в котором формируется рассматриваемый размер или снимается рассматриваемый припуск. Припуск может быть вычис-лен по выражениям [1]: – для обработки поверхностей и торцов :

( )1min −

++=iфzi hRZ ω ,

где Rz – высота неровностей профиля, мкм; h – глубина подлежащего удалению дефектного слоя, мкм; ωф – погрешность формы плоскости, сформированная на предшествующем

переходе, мкм;

– для цилиндрических поверхностей деталей:

( ) ( ) ∑+++= −22

1min 22 iиizi ТhRZ δδ ,

где δи – смещение оси заготовки в расчетном сечении из–за изогнутости, мкм; Тδi – допуск на биение обработанных поверхностей относительно устано-

вочной базы в i – й операции.

Из сочетания проверяемых и вычисляемых выражений, сформулирован-ных в построителе условий «ТехноПРО», получаем алгоритмы выбора припус-ков и межпереходных размеров, упоминаемых в тексте перехода.

По полученному таким образом алгоритму система в автоматическом цик-ле ведет расчет припусков и межпереходных размеров и указывает их в тексте рассматриваемого перехода.

В качестве примера рассмотрим расчет на базе корпусной детали «Кор-пус насоса НШ50», где обрабатывается габаритный конструкторский размер А7 = 127 - 0,2. Расчет размера заготовки ведется следующим образом.


31

−=−=

322211AAZ

AAZ (1)

−=−=

544433

AAZAAZ

(2)

Рис 1. Операция фрезерная 05 Z1 – припуск на черновом переходе Z2 – припуск на получистовом

переходе

Рис 2. Операция токарная 10 Z3 – припуск на черновом переходе Z4 – припуск на получистовом

переходе

655 AAZ −= (3) 766 AAZ −= (4) Рис 3. Операция фрезерная 15 Z5 – припуск на окончательном пере-

ходе

Рис 4. Операция токарная 20 Z6 – припуск на окончательном пе-

реходе Для того чтобы определить размер заготовки, необходимо преобразовать

полученные выражения с (1) по (4) следующим образом:

_К вопросу о расчете межпереходных размеров и припусков в САПР «ТЕХНОПРО»________

32

А6=А7+ Z6 А5=А6+ Z5 А4=А5+ Z4 (5) А3=А4+ Z3 А2=А3+ Z2 А1=А2+ Z1

Выразим из совокупности размер заготовки:

∑ += 71 AZA i , (6)

где Zi - односторонний припуск, рассчитываемый ( ) ;

11min iiii hRzZ ε+∆++= ∑ −−

где Rz - высота неровностей профиля на предшествующем переходе; h - глуби-на дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе (обезугле-роженный или отбеленный слой); ∆∑ i-1 - суммарные отклонения расположения поверхности (отклонение от параллельности, перпендикулярности, соосности) на предшествующем переходе; εi - погрешность установки заготовки на выпол-няемом переходе.


1. Иващенко И. А., Иванов Г. В., Мартынов В. А. Автоматизированное проек-

тирование технологических процессов изготовления деталей двигателей ле-тательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1992.


33

УДК 629.73.002.2 П.Ю.Пакшин Ульяновский государственный технический университет ПРОЕКТИРОВАНИЕ РОЛИКОВОГО ИНСТРУМЕНТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПАКЕТА AUTOCAD

В отечественном и зарубежном авиастроении наметилась тенденция к ис-пользованию вместо прессованных профилей в конструкциях летательных ап-паратов профилей из листового плакированного материала [1], что связано с рядом преимуществ как конструктивного, так и технологического характера последних [2, 3]. Так, например, за счет применения листовых профилей воз-можно получение выигрыша в массе конструкции из-за минусового допуска на лист.

Для авиационной промышленности характерны повышенные требования по точности, предъявляемые к изделиям. В частности, для гнутых профилей допускаются следующие предельные отклонения:

по высоте ±0,50 мм; по ширине ±0,75 мм; непрямолинейность ±1,0 мм/м; скручивание относительно продольной оси 1,0 град/м. Для зоны сгиба допускаются отклонения геометрических параметров в

пределах ±10% от их номинальных значений. (Естественно, что для товаров на-родного потребления значения отклонений могут быть увеличены. Обычно до-пускаемые отклонения на профили указываются потребителем-заказчиком).

Качество получаемых гнутолистовых профилей в основном определяется правильным выбором схемы формообразования профиля и качеством изготов-ления формующего инструмента [4].

Проектирование формующего инструмента начинается с построения сече-ния требуемого профиля. Согласно ММ 1.4.1951-89 «Проектирование и изго-товление формующего инструмента для изготовления профилей из листа мето-дом стесненного изгиба» ...«целесообразно вычерчивание сечений рабочего ка-либра роликовой пары производить в масштабе 10:1, накладывая по возможно-сти все сечения готового профиля» [5]. При современном уровне компьютерной техники и программного обеспечения конструкторских работ в этом отпала не-обходимость.

AutoCad является мощной, динамичной системой автоматизации проекти-рования самых разнообразных объектов: начиная от плана офиса и вплоть до космических кораблей [6].

Он позволяет вычерчивать сечение требуемого профиля в натуральную ве-личину с необходимой точностью (точность устанавливается в настройках про-граммы) (рис.1).

_Проектирование роликового инструмента с использованием пакета AUTOCAD__________

34

Рис.1. Сечение исходного профиля

Вычерченное сечение заданного профиля является базой для определения теоретической длины развертки, построения схем формообразования гнутого профиля и проектирования формующей оснастки (роликов).

По построенному сечению вычерчивается средняя линия профиля. Путем ее объединения в полилинию (команда polyline) при помощи функции lengthen определяется теоретическая длина развертки.

Практическая длина развертки, так же как и оптимальная схема формооб-разования (в т.ч. и количество переходов), выбирается с учетом марки де-формируемого материала, результатов отработки профиля, опытных заключе-ний и т.п.

По средней линии окончательного профиля производятся построения по-переходных схем формообразования. Целесообразно каждую схему строить по сечению окончательного профиля, это одновременно снизит вероятность ошиб-ки, а при ее обнаружении уменьшит ее последствия. Вычерчивание схем фор-мообразования производится от конечного перехода по направлению к перво-му.

Построение попереходных сечений профиля сводится в AutoCadе к серии чисто геометрических построений в сочетании с несложными арифметически-ми расчетами и уже не требует трудоемких расчетов приращений по длинам в зависимости от угла профилирования на данном переходе и изменения длины прилегающей дуги.

Например, на рис.2. представлен один из многочисленных вариантов угло-вой зоны профиля на протяжении двух переходов. Штриховой линией показана средняя линия профиля на более позднем переходе. Точка С прямого участка при построении путем его поворота (функция rotate) перейдет в точку В. При-ращение двух прямых участков, прилежащих к дуге радиуса, составит длину, равную дуге СВ. В зависимости от вида формоизменения угла в течение одного перехода для каждого прямого участка определяют ту часть приращения дуги, которая складывается с его длиной. В данном случае приращение каждого из прямого участка составит СВ2.


35

Рис.2. Построение схемы формообразования профиля

Построение в AutoCadе трехмерной модели профилирования профиля (рис.3) при помощи размещения попереходных сечений профиля с интервалом, равным межклетьевому расстоянию гибочно-прокатного (ГПС-200М, ГПС-300М6) или волочильно-прокатного оборудования (ВПУ-150/7.5), позволит вы-брать схему профилирования требуемого гнутолистового профиля путем выбо-ра оптимального сочетания отношения приращения высоты к приращению ши-рины заготовки.

Рис.3. Трехмерная модель формообразования профиля

Созданная трехмерная модель профилирования профиля – дополнитель-

ный инструмент при выборе оптимальной схемы формообразования. Правильному выбору схемы формообразования профиля может способст-

вовать также наложение всех попереходных сечений профиля одного на другое (рис.4).

_Проектирование роликового инструмента с использованием пакета AUTOCAD__________

36

Рис.4. Наложение схем формообразования профиля одной на другую

По схемам формообразования профиля простраиваются схемы роликового формующего инструмента на каждый переход (рис.5) из условий оптимального межосевого расстояния, диаметра используемых валов, длины их рабочей части и т.п. В данном случае представлены схемы роликов для шестиклетьевого про-катного стана типа ГПС-300М6

Рис.5. Схема роликового формующего инструмента И уже по схемам формующего инструмента производится оформление

конструкторской документации (КД). Применение при проектировании роликового формующего инструмента

пакета AutoCad избавит от погрешностей построения, так как все разработки, начиная от определения схем формообразования, вычерчивания роликовой, от-резной перфорирующей оснастки и заканчивая контролем готовых профилей, производятся по изначально вычерченному сечению необходимого профиля, который является своеобразной базой для конструктора. AutoCad позволит ав-томатизировать труд проектировщика, что снизит трудоемкость производимых работ и одновременно повысит их качество.

Возможно построение электронной трехмерной модели ролика и передача ее после обработки на станок с ЧПУ. Это скажется на качестве изготовляемого формующего инструмента.


37


1. Колганов И. М. О достижениях и перспективах развития стесненного изгиба // Состояние и перспективы изготовления и применения листовых профилей в изделиях отрасли. НИАТ, 1992.

2. Колганов И. М., Пакшин П. Ю., Башилов А. С. Повышение конкурентоспо-собности отечественной авиатехники путем внедрения алюминиево-литиевых сплавов и рационального выбора ТМО // Авиационная промыш-ленность. 2001. 1.

3. Тришевский И. С., Докторов М. Е. Теоретические основы процессов профи-лирования. М.: Металлургия, 1980.

4. Калибровка валков для производства гнутых профилей проката / И. С. Три-шевский, В. И. Мирошниченко, В. П. Стукалов и др. К.: Техника, 1980.

5. ММ.1.4.1951–89. Проектирование и изготовление формующего инструмента для изготовления профилей из листа методом стесненного изгиба / И. М. Колганов, А. С. Москвин, В. И. Филимонов и др. // Труды НИАТ. 1989.

6. Кудрявцев Е. М. AutoLISP. Основы программирования в AutoCAD 2000. М.: ДМК Пресс, 2000.

_Оценка достаточности информации для выбора решения_____________________________

38

УДК 519.81 В. С. Рафальский, канд. техн. наук, доцент Ульяновский государственный технический университет ОЦЕНКА ДОСТАТОЧНОСТИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ВЫБОРА РЕШЕНИЯ

В практике управленческой деятельности достаточно часто приходится принимать решения в условиях недостаточной информации или, как принято говорить, в условиях риска. В этом случае становится неопределенным вопрос о выборе наилучшего решения и снижается качество управленческих решений. В связи с этим представляет определенный интерес вопрос о минимальном (в смысле достаточности) объеме информации, необходимой для выбора наи-лучшего решения.

Вопрос о достаточности информации вполне уместно рассматривать с двух позиций. Первая состоит в том, что минимальный объем информации должен обеспечивать формальное выполнение какой-либо процедуры выбора наилуч-шего решения из множества альтернатив. При этом не гарантируется, что в ре-зультате применения процедуры выбора будет найдено единственное решение. Вторая - информации должно быть достаточно для выбора действительно наи-лучшего и единственного решения.

При этом во всех случаях не будем принимать во внимание вычислитель-ные сложности процедуры поиска наилучшего решения, важна лишь принци-пиальная возможность осуществимости такой процедуры.

Для большого количества аналитических методов поиска оптимального решения вопрос достаточного количества информации решается для каждого конкретного метода отдельно, например, задача поиска оптимального решения методами линейного программирования разрешима, если зависимость между переменными в целевой функции носит линейный характер.

Иначе выглядит оценка необходимого количества информации для поиска наилучшего решения применением процедуры выбора из множества альтерна-тив. Принципиальным отличием такой процедуры от аналитических методов является отсутствие целевой функции, что не позволяет применить традицион-ные аналитические методы поиска экстремума.

Выбор той или иной альтернативы основывается на предпочтении между альтернативами, что определяется парным сравнением всех альтернатив между собой. В такой постановке задача выбора наилучшего решения может быть представлена моделью RXM ,= , где X - множество альтернатив, R - множе-ство отношений между альтернативами.

Различными авторами предложено достаточно большое количество мето-дов поиска наилучшего решения на множестве альтернатив (см., например, [2,3]). Обязательным условием выполнимости процедуры выбора наилучшей альтернативы является возможность упорядочивания множества альтернатив.


39

Такое упорядочивание и лежит собственно в основе всех алгоритмов поиска наилучшего решения. В случае, когда каждая альтернатива оценивается един-ственным числом - показателем качества решения, то такое упорядочивание не представляет сложности. Главное здесь – сформировать обобщенные оценки каждого варианта решений. Упорядоченность обеспечивается в том случае, ес-ли эти оценки являются количественными (или могут быть сведены к количест-венным). Следовательно, условие достаточности информации состоит в том, чтобы иметь возможность сформировать числовые обобщенные оценки и ука-зать процедуру формирования такой оценки, например, с помощью функции полезности u x( ), такой, что )()( ji xuxu > при x xi jf [2]. Известны условия су-ществования функции полезности. Например, простейшей является функция вида niixu i ,....2,1 ,)( == . Вообще, если u x( ) - функция полезности на Х, а v - любая монотонно возрастающая функция на числовой прямой, то v u x( ( )) так же будет функцией полезности на Х [2]. Очень часто используют линейную функ-цию полезности, т.е. такую, что )()()( jiji xuxuxxu βαβα +=+ для всех x x Xi j, ∈ и констант α, β. Функция полезности определена на множестве Х, если извест-ны (указаны) все x Xi ∈ . Таким образом, вопрос достаточности информации сводится к вопросу об определенности функции полезности на множестве Х.

Иначе должен решаться вопрос в случае применения процедур многокри-териального выбора, т.е. тогда, когда все признаки оценки решений признаются априорно равноправными и независимыми. В этом случае для оценки каждого решения используется множество частных функций полезности u xi i( ) . Оценка каждого решения в этом случае является множеством чисел, т.е. вектором, и процедура выбора состоит в упорядочивании векторов.

Формальная постановка задачи упорядочивания векторов состоит в сле-дующем.

Пусть задано множество векторов mixX i , , 1== , координаты векторов -

значения параметров альтернатив nzx jii ,1j , , == . Необходимо таким обра-

зом упорядочить альтернативы ki xx , , чтобы выполнялось условие ki > , если

jkji zz ,, f для всех mj ,1= . Упорядочивание возможно, если известны все зна-чения параметров всех альтернатив. Поэтому достаточным следует считать та-кое количество информации, которое позволяет определить значения всех па-раметров . , , ,1,1, njmiz ji == . Определенность значений параметров не явля-ется достаточным условием для существования наилучшей альтернативы, вме-сте с тем отсутствие значений какого-либо параметра делает невозможным упорядочивание.

Таким образом, достаточным для выполнения процедуры упорядочивания альтернатив следует считать определенность векторов - оценок решений.

Достаточно часто при разработке управленческого решения формулирует-ся цель - желаемое значение параметров наилучшего решения. Реально такого

_Оценка достаточности информации для выбора решения_____________________________

40

идеального решения может и не существовать, однако указание желаемых па-раметров позволяет выбрать наилучшее решение по максимальной степени достижения цели. В этом случае помимо параметров альтернатив дополнитель-но должны быть указаны значения признаков, определяющих цель.

Каждое решение обеспечивает достижение цели в различной степени, что и предполагает необходимость осуществление процедуры выбора. Задача со-стоит в выборе такого решения из множества альтернатив, которое в наиболь-шей степени обеспечивает достижение поставленной цели [3]. Оценка решений, а, следовательно, и определение предпочтений, осуществляется по степени достижения цели каждым решением. В этом случае заданы значения показате-лей целей, и задача определения наилучшего решения сводится к оценке степе-ни достижений целей каждым вариантом решений и ранжированию всех реше-ний по результатам этой оценки. Удобно такую оценку производить, используя разность между значениями параметров цели и оценками альтернатив. Опре-делить разность можно, если известны все параметры цели и все оценки аль-тернатив, как указывалось ранее. Дополнительным условием следует считать семантическое соответствие между оценками цели и альтернатив.

Таким образом, достаточность информации для осуществления процедуры выбора наилучшей альтернативы можно легко установить по определенности параметров цели и всех параметров решений.

Что касается вопроса о необходимом количестве информации для выбора единственной альтернативы из множества, то однозначного ответа на этот во-прос, по-видимому, не существует.


1. Евланов Л. Г. Теория и практика принятия решений.М.: Экономика, 1984. 2. Вилкас Э. Й., Майминас Е. Решения: теория, информация, моделирование.

М.: Радио и связь, 1981. 3. Рафальский В. С. О применении многокритериальных оценок для выбора

управленческого решения // Научно-технический калейдоскоп. 2001г. 3.


41

УДК 631.3.06 В. С.Щеклеин, канд. техн. наук, доцент; В. В. Рафальский Ульяновский государственный технический университет ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МОДУЛЕЙ ПРОЧНОСТНЫХ РАСЧЕТОВ

Проведение конструкторских работ на предприятии при выполнении мел-

косерийных и штучных заказов связано с необходимостью быстрой адаптации к заказу, ограниченностью сроков и числа специалистов – конструкторов, вы-сокой вероятностью ошибок. От заказа к заказу меняются классы конструкций, требования к изделиям, материалы. Велика текучесть кадров конструкторов. Разработать качественную конструкцию в сложившихся условиях можно лишь в том случае, если конструктор оснащен системой, интегрирующей опыт разра-боток и представляющей удобный интерфейс. Когда нет опыта применения по-добных систем или этот опыт небольшой, внедрение указанных систем проек-тирования проходит по схеме проведения прикладных научных исследований, по крайней мере, должно проходить по этой схеме.

В рамках статьи приводятся результаты использования модуля прочност-ных расчетов системы проектирования APM WinMachine, имеющей широкие возможности по поддержке конструкторской работы. Программа исследований включала в себя сравнительную оценку точности расчетов и определение эф-фективности применения системы в рамках выполнения конкретного проекта, включая оценку временного выигрыша. Исследования проводились на приме-рах проектирования стержнево–пластинчатых систем специального назначения. В качестве объектов проектирования выступали конструкции, вид одной из них приведен на рис.1.

Число такого рода конструкций – около 15, назовем их секциями. При этом исходными данными для проектирования каждой секции (см. рис.1) являлись внешние поверхности, места крепления приборов и требования по стойкости несущей конструкции к механическим нагрузкам ударного характера. Корпус каждой секции представляет собой оболочку, выполненную из гнутых и сва-ренных листов алюминиевого сплава (использовались заданные материалы) различной толщины. В корпус устанавливается различное электронное обору-дование (монитор, ЭВМ, панели индикаторов, клавиатура, специализированные устройства ввода информации).

К секциям предъявляются жесткие требования по прочности. Их корпус должен выдерживать нагрузку от сил инерции с учетом веса радиоэлектронного оборудования не менее 15g.

Для проведения проектных расчетов механической прочности было выбра-но два компонента САПР APM WinMachine: - приложение, позволяющее решать задачи расчета прочности оболочковых,

стержневых и смешанных конструкций WinStructure; - приложение для расчета прочности различного типа соединений WinJoint.

_Об использовании модулей прочностных расчетов____________________________________

42

Рис. 1

По отдельным фрагментам конструкции были осуществлены поверочные расчеты по старым «ручным» методикам и проведены расчеты с использовани-ем пакета, ориентированного на анализ конструкций, заданных твердотельны-ми моделями произвольной формы (Design Space). Для фрагмента типа «па-нель» разброс результатов у APM WinMachine и Design Space не превышал 10 %, расхождение с результатами упрощенных ручных методик составило 50 %, что позволяет сделать вывод о приемлемости APM WinMachine по условиям точности для производства расчетов в рамках выполнения конкретного заказа. В то же время расчет в APM WinMachine производился в 3-5 раз быстрее, не-жели в Design Space, и не было случаев прекращения вычислений при увеличе-нии размеров фрагмента до 10 – 15 м, что наблюдалось в случае использования Design Space. Значительное усложнение расчета и увеличение времени выпол-нения вычислений на компьютере определялось наличием большого количества конечных элементов, не влияющих существенно на прочность и жесткость кон-струкции. На основании этого можно сделать вывод о нецелесообразности применения для расчета каркасно-панельных конструкций CAE-систем, ориен-тированных на использование твердотельных моделей произвольной формы. При этом следует отметить ограниченность возможностей встроенного инстру-мента создания твердотельных моделей в системе APM WinMachine и ограни-ченность этой системы по комплексированию по данным с распространенными CAD-системами.


43

Все перечисленные особенности привели к заключению, что для выполне-

ния основной части проектных расчетов необходимо выбрать из имеющихся систему APM WinMachine и использовать силовую схему, максимально при-ближенную к реальной конструкции по прочности. Расчетно-силовая схема од-ной из секций приведена выше на рис.1. На рис.2 приведен расчет деформаций, возникающих при вертикальной нагрузке, а на рис.3 – при горизонтальной. На рис.4 приведена картина напряжений при вертикальной нагрузке. Следует от-метить удобный пользовательский интерфейс системы.

Рис. 2

В процессе исследования первоначального варианта конструкции оказа-лась, что имеются места низкой прочности (ниже необходимой на 15-20%) и превышения значения напряжений в зоне крепления некоторого электронного оборудования (до 50%). Методом подбора значения свободных геометрических параметров конструкции и последующей проверки ее на прочность недостатки конструкций были устранены, и был отработан весь набор элементов секций, что является определенной частью работ по выполнению заказа.

_Об использовании модулей прочностных расчетов____________________________________

44

Рис. 3

Рис.4


45

Были получены значения собственных частот каждой секции, значения на-

пряжений и сил во всех узлах, значений реакций и моментов в опорах, линей-ные и угловые деформации во всех узлах конструкции. Во время работы прово-дился также анализ конструкции по форме идентичной базовой, но состоящей из каркаса, набранного из стержней с профилем «уголок» и тонкостенной нене-сущей обшивки. Выбирались различные номера профиля и материалы, однако при равноценной нагрузке конструкция не показала значительных преимуществ по жесткости (10%), а по прочности даже несколько уступала. При этом трудо-емкость ее изготовления значительно повышается за счет увеличения количест-ва сборочных операций, особенно в условиях опытного производства.

Результаты исследований показывают, что применение такого продукта и подобных ему существенно сокращает время, затрачиваемое на проектирование изделия за счет автоматизации прочностных расчетов. С помощью этого САПР удается выявлять слабые места конструкции еще на стадии проектирования, а не во время испытаний или эксплуатации, что снижает стоимость изделия за счет сокращения объема испытаний и сведения к минимуму доводочных работ. САПР позволяет получить предварительные результаты испытаний, что позво-ляет с меньшими трудозатратами пройти этот этап изготовления.

_О подходе к созданию 3М моделей тел по их 2М изображениям________________________

46

УДК 681.327 В. С. Щеклеин, канд. техн. наук, доцент; О. В. Щеклеина Ульяновский государственный технический университет О ПОДХОДЕ К СОЗДАНИЮ 3М МОДЕЛЕЙ ТЕЛ ПО ИХ 2М ИЗОБРАЖЕНИЯМ

Трехмерные модели изделий в современном промышленном производстве являются основой проектирования изделий и технологических процессов. При этом в подавляющем большинстве случаев вначале создается модель, а лишь затем изделие. Однако существует немало случаев, когда необходимо получить модель в САПР по уже имеющемуся изделию (телу). К таким случаям можно отнести: - автоматизированное решение задачи контроля формы изготовленного изде-лия;

- создание модели заготовки с целью получения эффективных управляющих программ для оборудования с ЧПУ;

- уточнение положения объекта перед выполнением технологических операций. В общем случае задача получения трехмерной модели тела по натурному

образцу может быть задана как задача определения координат множества точек тела. Однако множество точек тела бесконечно, поэтому возникает необходи-мость определения координат конечного множества опорных точек с построе-нием на их основе аппроксимирующих граней. Определение координат точек образца, а также измерение других (цветовых, температурных и т.п.) ее характеристик осуществляется сканированием и обра-боткой изображений. Сканирование может быть оптическим и механическим, когда осуществляется непосредственный контакт измерительного прибора с те-лом. В подавляющем большинстве случаев механическое сканирование не обеспечивает современных требований по точности, причина заключается в том, что погрешность измерений зачастую выше, чем погрешность технологи-ческой системы, обеспечивающей механическую обработку. Поэтому в даль-нейшем будем рассматривать только системы, построенные на основе оптики.

Оптические системы определения координат точек образца на основе ска-нирования изучены достаточно хорошо. Общий принцип их работы проиллю-стрирован рис. 1.

ϕ

Рис.1


47

Здесь в заданных координатах, чаще всего полярных, происходит лазерное измерение расстояния L до точки образца 1. Координаты дальномера 2 и угол его наклона ϕ известны, поэтому достаточно просто определяются координаты точки, принадлежащей световому пятну на теле.

Дальномер движется по траектории 3. К достоинствам такого рода систем следует отнести алгоритмическую простоту. Основные их недостатки – низкая скорость сканирования и снижение точности на участках с высокой кривизной поверхности. Методы построения трехмерных моделей на основе сканирования (так называемая технология обратного инжиниринга) достаточно хорошо отра-ботаны.

Альтернативой сканированию является построение трехмерной модели те-ла на основе обработки его двумерных изображений. При этом осуществляется пространственная привязка этих изображений, распознавание точек на различ-ных изображениях и расчет по координатам точек на 2М изображениях трех-мерных координат точек. Метод имеет явный недостаток – трудность опреде-ления углубленных участков, отверстий. Однако при использовании данного метода можно повысить скорость построения 3М модели, так как вместо меха-нического перемещения дальномера (или перестройки оптической системы, предположим, с помощью зеркал) основная нагрузка будет переложена на ком-пьютер с соответствующим программным обеспечением для обработки изо-бражений. В литературе по обработке изображений основное внимание уделено распознаванию объектов по их 2М и 3М изображениям [4, 5], постановки зада-чи по автоматизированному формированию 3М модели на основе растровых 2М изображений авторы не обнаружили. Поэтому предполагается разработать метод создания 3М моделей, основанный на взаимосвязи точек двумерных изо-бражений и точек тела (на этапе получения изображений) или точек двумерных изображений и трехмерной модели тела (на этапе формирования модели) (см. схему на рис. 2).

Для того чтобы реализовать предлагаемый метод, необходимо решить сле-

дующие задачи. Первое, выделить на различных двумерных изображениях точ-ку. Требуется на множестве точек исходного растрового изображения опреде-

Рис.2


48

лить конкретную точку и найти эту точку на других 2М изображениях. Опреде-ление точки реализуется определением ее 2М координат на различных изобра-жениях. Второе, зная координаты точки на привязанных 2М изображениях и правила получения самих изображений, можно решить геометрическую задачу определения 3М координат точки тела. И третье, получив множество 3М коор-динат точек на поверхности тела (облако точек поверхности), можно решить задачу построения общей поверхности, возможно, на основе частных аппрок-симирующих поверхностей. Наиболее тяжелой задачей является первая.

Для решения указанного комплекса задач необходимо определиться с формой представления 2М и 3М изображений. Если с формой представления 3М модели особых сложностей нет, это набор примитивов САПРовской век-торной графики в каком-либо формате, то 2М изображение в принципе может представляться в различной форме. Однако, как это показано в [6], восприятие (представление) изображений в виде, подобном фотографическому, связано с шумовыми эффектами при преобразовании изображения в цифровой вид для его компьютерной обработки, что является предпосылкой к ошибкам при фор-мировании 3М-геометрии. Реальные фото- и телекамеры всегда формируют ин-тересующие наблюдателя сигналы не на идеальном ровном фоне, а в смеси изображений посторонних объектов и паразитных сигналов фотоприемников. Поэтому различные задачи видеоинформационных систем – выделение сигнала из помех, классификация изображений, оценка их параметров – начинаются с предварительной фильтрации изображений.

Предварительная переработка информации необходима для получения наиболее точной оценки изображения. Информационные характеристики изо-бражений на этом этапе переработки играют двойную роль. Во-первых, потен-циальное количество информации I(X(t), Y(t)) определяет достижимую ошибку оценивания фонового изображения, моделируемого случайным процессом

)).(),((2 21 tYtXIВ σε = Во-вторых, ошибка оценивания фонового изображения

выступает в роли лимитирующего фактора в процессе принятия решения. Если в отсутствии фонового изображения вероятности ошибочных решений потен-циально ограничены энергетическим отношением сигнал – шум 2

1/σϕ Е= , то при наличии фона, который необходимо компенсировать, ошибки в решении определяются энергетическим отношением сигнала к ошибке оценивания ./σЕ Поэтому предпочтение должно быть отдано формированию 2М изображений непосредственно в цифровом виде, например, с помощью цифровых видеока-мер.

При решении задачи нахождения одной и той же точки на различных 2М изображениях требуется выполнить следующее. Выбрать некоторую точку из множества других точек. При этом следует помнить, что выделяется точка изо-бражения, а не точка - элемент растра (пиксель). На 2М изображении в принци-пе можно выделять точки с меньшим шагом, чем шаг растра, однако проще реализовать процедуру последовательного перебора именно точек растра для их последующего распознавания на других изображениях. Реально возможны


49

два случая: точка, выбранная на изображении 1 (см. рис. 2), присутствует на изображении 2, и отсутствие такой точки. Когда точка присутствует, необходи-мо найти ее, определить ее координаты. Здесь требуется применение аппарата распознавания изображений. Алгоритмы распознавания работают по фрагмен-там изображений (конструкциям, структурам), и координаты отдельной точки изображения могут быть вычислены лишь в контексте фрагмента.

Наиболее подходящим математическим аппаратом для решения указанной задачи является достаточно разработанный (напр. [1,2,3]) аппарат синтеза и анализа (распознавания) образов. При этом непроизводными объектами G (т.е. образующими) будут отдельные точки двумерных изображений, а конфигура-циями будут такие комбинации точек изображения, которые представляют со-бой выделяемые элементы изображений. Образующие могут относиться к различным классам G.

Образующие могут обладать (и практически всегда обладают) свойствами двух типов: признаками и связями. Признак может задаваться одним значением или вектором. Обычно одной из составляющих признака является индекс клас-са a(g) образующей g. Определенной образующей g соответствует определен-ная арность ω (g), показывающая максимальное число связей данной образую-щей с остальными. Величина арности представляет собой сумму входной арно-сти и выходной арности. Эти показатели характеризуют максимальное число соединений, входящих в образующую и выходящих из нее. Множество связей всякой образующей, соответственным образом пронумерованное, образует структуру связей образующей. Для того чтобы различать отдельные образую-щие, каждой из них может быть поставлено в соответствие имя (идентифика-тор).

Первоначальное предположение заключается в том, что существует прин-ципиальная возможность описания отдельных точек двумерных изображений как образующих, связанных в конфигурации, конфигурация из одного изобра-жения может быть распознана на другом, и на распознанной конфигурации мо-жет быть выделена образующая.

Это описание принципиально возможно на уровне геометрических струк-тур – на следующем в иерархии представления видеоинформации уровне. По-нятие «геометрическая структура» объединяет совокупность геометрических свойств, содержащихся в изображении областей. Существуют два подхода к построению описания геометрических структур: признаковый и структурный.

Признаковые описания дают информацию о геометрических свойствах об-ластей в виде набора топологических, метрических и параметрических призна-ков, которые определяют связность, размер, местоположение, ориентацию, форму объектов в целом и особенности формы его границ. Структурные описа-ния подразумевают расчленение области – объекта на некоторые составляющие - примитивы, характеризующие как определенные фундаментальные свойства формы самой области, так и формы ее границ, а также топологию, размеры и т.п. Этот набор примитивов включает так называемый алфавит описаний. От-


50

личия геометрических свойств областей сосредоточивается здесь не только в различиях используемых примитивов, но и в их взаимоотношении. Таким обра-зом, структурный подход предусматривает отношение механизма формирова-ния зрительного образа той или иной отдельной области и всего изображения в целом.

Главными задачами обработки на этом уровне являются вычисление набо-ра топологических, метрических и параметрических признаков областей – объ-ектов; декомпозиция области и ее границы на простейшие составляющие при-митивы; синтез структурного описания для области – объекта.

Теоретическая база признакового подхода к описанию – сравнительно мо-лодая область исследований, получившая в литературе название дискретной геометрии. В рамках этой дисциплины формируются «дискретные аналоги» таких фундаментальных геометрических свойств областей на плоскости, как связность, выпуклость, вогнутость, кривизна и т.д.

Существует, однако, и другая ветвь структурного подхода, основанная на отказе от формализма, заимствованного из теории формальных грамматик и языков. Здесь структурная модель (реляционная структура) строится на базе учета разнообразных отношений между примитивами областей и границ в виде таблиц, деревьев, графов общего вида и т.п., для описания границ объектов, на-пример, часто используются отношения: «следует за», «слева от», а для описа-ния областей – отношения: «часть – целое», «внутри от». Множество распо-знанных и привязанных точек на 2М изображениях позволяют приступить к формированию моделирующей конструкцию поверхности. Вполне возможно, что количество точно распознанных и привязанных элементов 2М изображений окажется недостаточным для восстановления 3М поверхности с требуемой для технологии точностью, и возникнет задача генерации дополнительных точек 3М поверхности. При решении этой задачи можно воспользоваться приемами, использованными для решения некоторых задач распознавания. Например, при решении задач распознавания объектов поверхность рассматривается [5] как граница между объектом и всем тем, что объектом не является, и представляет собой обычный источник и предел восприятия. А раз так, то она является сущ-ностью, обеспечивающей результативность работы наиболее важных разновид-ностей датчиков, включая оптические, сонарные, радарные и тактильные как в активной, так и в пассивной формах. Наличие поверхности (включая ее распо-ложение) есть первичный факт при распознавании практически любых физиче-ских объектов. Поэтому основная идея заключалась в уточнении значений вы-деляемых геометрических структур по данным, получаемым в результате до-полнительных измерений на поверхности. В [5] дается ссылка на двух указан-ных ниже авторов. Гримсон в книге «From Images to Surfaces: A Computational Study of the Human Early Visual System» описал подход к построению представ-ления поверхности сцены, начиная со стереопары изображений интенсивностей (яркостей). Подход, в значительной степени основанный на идеях Марра, со-стоит в выполнении тригонометрической съемке парных признаков изображе-


51

ния (т.е. фрагментов краев) для того, чтобы получилось «прореженное» изо-бражение глубин и затем реконструировалась полная поверхность с формиро-ванием поля «плотность – глубина». Представляется, что реализация обратного подхода позволит получить более точные координаты дополнительных точек 3М поверхности.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Гренандер У. Лекции по теории образов: Синтез образов: Пер. с англ. М.:

Мир, 1979. 2. Гренандер У. Лекции по теории образов: Анализ образов: Пер. с англ. М.:

Мир, 1981. 3. Гренандер У. Лекции по теории образов: Регулярные структуры: Пер. с

англ. М.: Мир, 1983. 4. Денисов Д.А. Компьютерные методы анализа видеоинформации. Красно-

ярск: Изд-во Краснояр. ун-та, 1993. 5. Фишер Р. От поверхностей к объектам. Машинное зрение и анализ трехмер-

ных сцен: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1993. 6. Хромов Л. И., Цыцулин А. К., Куликов Ф. Н. Видеоинформатика. Передача

и компьютерная обработка видеоинформации. М.: Радио и связь, 1991

__Метод расчета статистических характеристик систем ...__________________________

52

УДК 62-50 Л. В. Бойкова, канд. техн. наук, доцент; Е. А. Реш Ульяновский государственный технический университет МЕТОД РАСЧЕТА СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМ С ПОСТОЯННЫМ ЗАПАЗДЫВАНИЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФУНКЦИЙ ХААРА

Пусть ( )ty и ( )tx входные и выходные случайные сигналы нестационар-

ной системы с р запаздываниями, описываемой дифференциальным уравнени-ем :

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )∑∑ ∑∑== = =

=−+g

i

iiq

jm

i

p

q

r

jjq

ii tytbtxtdtxta

00 1 0τ (1)

при условии, что

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )

( )

==<−−≡−−==+

pqritttx

mixx

qqiqi

ii

,...2,1;,...2,1,00если,1,...2,1,0000

ττψτ , (2)

где ( ) ( )qi tx τ− - случайный процесс, ( )0x - значение случайного процесса в фик-

сированной точке. Допустим, что коэффициенты (1) имеют экспоненциально-поли-

номиальную аппроксимацию

( ) ∑ ∑= =

=R

k

Q

g

tkgkii

getata0 0

α ,

( ) ∑ ∑=

Θ

=

=M

k g

tkgkjqjq

getdtd0 0

β , (3)

учитывая, что gα , gβ - комплексные числа; gkia , gk

jqd - постоянные. Для определения математического ожидания ( )tm x в виде ортогонального

базиса Хаара

( ) ( )∑=

=N

nnnx tCtm

0χ , (4)

усредним уравнение (1) и условия (2) по множеству. Вводя обозначения

( ) ( )tmtxM x= , ( ) ( )tmtyM y= , ( ) ( )qqi tmtMi

ττψ ψ −=− ,

________________________________________________АВИАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ__

53

перепишем выражения (1) и (2) в виде

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )∑∑ ∑∑== = =

=−+g

i

iyiq

jx

m

i

p

q

r

jjq

ixi tmtbtmtdtmta

00 1 0τ , (5)

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )

( )

==<−−≡−−==+

pqrittmtm

mimm

qqiqi

x

ix

ix

,...2,1;,...2,1,00если,1,...2,1,0000

τττ ψ . (6)

Коэффициенты nC находятся из системы алгебраических уравнений :

( )( )

( )...................................................................

,...,...

11,21,211,101,0

2222112002

1221111001

2

1

+++++ =++++

=++++=++++

NNNNNNN

NN

NN

sFCACACACA

sFCACACACAsFCACACACA

, (7)

где левая часть системы (7) определяется выражением :

( ) ( ) ( )∑∑∑ ∑= = = =

+− ×−+−

−=m

i

R

k

Q

g

kki

gkkg

kif skiiCaA

0 0 0 0 !!1

µ

µµ αµl

( ) ( ) ( )∑∑∑∑ ∑= = =

Θ

= =

−−− ×−⋅+−×p

q

r

j

M

k g

ksk

kgkjqgf

qgfeCds1 0 0 0 0

1λ

λτβλλµ ταα l

( )( ) ( )gf

jgf s

jsj

C βαµλ

βµ

µλλ

µ

µλ −

+−

−×

+−

=∑ l!

!0

,

а правая

( ) ( ) ( ) ( )( ) ×

−−−−−

−+= ∑∑∑∑−

== = =

1

00 0 0 !1!11

0

ik

m

i

R

k

Q

g

gkiY ki

iasmsFν ν

ν

( ) ( ) ( ) ( )∑∑∑∑ ∑= = =

Θ

= =

−−−−−− ×+−×p

q

r

j

M

k g

ksk

qkgkjqx

kig

qgeCdms1 0 0 0 0

1 0λ

τβλλνν τα

( ) ( )( ) ( ) ( )

( )

−−−−−

−−−× ∑

−

=

−−−1

00

1

!1!11

j

xj

g msj

jν

νλνλ βλν

ν

( ) ( )

∫−

−−0

q

g

judeumu us

τ

βψ

λ

Для определения взаимной корреляционной функции входного и выходно-го случайных процессов усредним обе части уравнения (1) по множеству. Ум-ножив обе его части на ( )2ty , получим

( ) ( )=

−+∑∑∑∑∑∑∑

= = =

Θ

== = =j

qyxjP

q

r

j

M

k g

tkgkjq

m

i

R

k

Q

gi

yxi

tkgki td

ttRdetd

tdttRd

eta gg

1

21

1 0 0 01

0 0 0 1

211

,,11

τβα


54

( ) ( )∑=

=g

ii

yyi

i tdttRd

tb0 1

211

,, (8)

с начальными условиями

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )

( )

==<−−≡−−==+

pqritttRttR

mitRtR

qqyqi

yx

iyx

iyx

i

,...2,1;,...2,1,00если,,,1,...,1,0,0,00

22

22

τττ ψ .

Преобразуем уравнение (8) по Лапласу по переменной 1t , оставляя в пра-вой части изображение искомой функции, которое зависит от автокорреляци-онных функций случайного процесса. Далее, преобразуя по Лапласу по второй действительной переменной 2t , получаем

( ) ( )( )

( )( ) +

−

−⋅

−

−−

−

−

= = = =∑∑∑ ∑ µ

µ

µµ

µµ

αα

αα

kg

ig

km

i

R

k

Q

g

k

g

gyxk

kgki sd

sdsd

ssRdCa

1

1

0 0 0 0 1

21 ,1

( ) ( ) ( )( ) →

−

−−+ ∑ ∑∑∑∑∑

= =

−−−

= = =

Θ

=

...,

10 0 1

21

1 0 0 0

1k

g

gyxskqk

p

q

r

j

M

k g

gkjq sd

ssRdCeCd qg

λ

λ

µµ

µµλ

λτβλλ

ββ

τ

( )( ) ( )21

1

1 ,... ssFsd

sd

g

jg =

−

−→

−

−

µλ

µλ

ββ

. (9)

( ) ( )+= 21021 ,, ssRssF yy

( ) ( )( ) ( ) ( )

=−−−−

−−−+

=

−−−

= = =

−

=∑∑∑ ∑

01

2111

0 0 0

1

01

,!1

!11t

yxkig

m

i

R

k

Q

g

ikg

ki tdstRd

ski

iaν

νν

να

νν

( ) ( ) ( )( ) ( )∑ ∑∑∑∑∑

=

−

=

−−−−−−

= = =

Θ

=

→−−−−

−−−+

k jj

gsk

qk

p

q

r

j

M

k g

gkjq s

jjeCd qg

0

1

0

11

1 0 0 0...

!1!111

λ ν

λνλτβλλ βλν

ντ

( ) ( ) ( )

−→ ∫−

−−

=

0

2

01

21 1

1

,,

...q

g

judesumu

tdstRd us

y

t

yx

τ

βψ

λν

ν

. (10)

Взаимокорреляционную функцию ( )21 , ttR yx , как функцию двух независи-мых переменных, определяем в виде двумерного ортогонального ряда Хаара

( ) ( ) ( )20 0

121 21 2

121, ttCttR n

n nnnnyx χχ∑∑

∞

=

∞

=

= , (11)

где искомые коэффициенты 21 nnC находятся из системы неоднородных алгеб-

раических уравнений


55

( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )( )

=

=+++

=+++

=+++=+++

++

++++++

11

11110101110000

01010000

2121210101210000

1111110101110000

21

2121212121

2121

2121

2121

,

,...,,...............................................................................................................................

,,...,,................................................................................................................................

,,...,,,,...,,

NN

NNNNNNNNNN

ffNNNNff

NNNN

NNNN

mmF

mmACmmACmmAC

mmFmmACmmACmmAC

mmFmmACmmACmmACmmFmmACmmACmmAC

llll , (12)

а коэффициенты левой части системы (12) определяются выражением:

( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )+−

+−

−−=∑∑∑ ∑

= = = =

+−

fngn

m

i

R

k

Q

g

k kig

kkg

kifnn mmki

miCammA

21210 0 0 0 !

!1, χαα

µα

µ

µ

µµ

l

l

l

( ) ( ) ( )( ) →

+−

−−⋅+∑∑∑∑ ∑ ∑

= = =

Θ

= =

+−

=

−−− ...!

!1

1 0 0 0 0 0

p

q

r

j

M

k g

kj

gmkqk

gkjq j

mjCeCd qgf

λ

µλλ

µ

µλ

λτβλλ

µλβ

τ l

( ) ( )fngn mm22

... χβα µ −→ l . Таким образом, в статье рассмотрен статистический метод расчета матема-

тического ожидания и определения корреляционных функций выходных слу-чайных процессов нестационарных систем с постоянным запаздыванием. Ори-гинал находится в виде двумерного ортогонального ряда Хаара. Метод имеет инженерную направленность и хорошо приспособлен для реализации на ком-пьютерной технике, в среде пакета MathCad2000.


1. Солодов А. В. Линейные системы автоматического управления с перемен-

ными параметрами. М.: Физматгиз, 1962. 2. Реш Е.А. Применение функции Хаара для исследования динамических сис-

тем // Сборник научных трудов научно-исследовательского института при-боростроения. СГАУ. Выпуск 5. Самара, 1999.

3. Бойкова Л.В, Реш Е.А. Идентификация многомерных объектов тепловых процессов с использованием функций Хаара // Перспективные методы и средства обеспечения качества летательных аппаратов: Сборник научных трудов. Ульяновск: УлГТУ, 2000.


56

УДК 621.923 П. В. Дубровский, канд. техн. наук, доцент; Ю. С. Глотова Ульяновский государственный технический университет ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ СОТС НА КАЧЕСТВО АВИАЦИОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

На современном уровне развития техники значительно повышаются требо-вания к физико-механическим и эксплуатационным свойствам поверхностного слоя деталей авиационных изделий.

Известно, что применение смазочно-охлаждающей технологической среды (СОТС) приводит к заметному снижению уровня накапливаемых температур при интенсивных режимах полирования, обеспечивая достижение высокого ка-чества поверхности.

Для повышения эффективности обработки лепестковыми шлифовальными кругами была предпринята попытка подобрать состав твердого смазочного ма-териала для импрегнирования лепестков. Такой материал, задерживаясь в мик-ронеровностях рабочего слоя шлифовальной шкурки, имеет большую вероят-ность попадания в зону обработки. Импрегнирование абразивных инструментов твердыми смазочными материалами способствует снижению работы трения и за счет этого уменьшается тепловыделение в зоне обработки и адгезия металла в абразив, повышается режущая способность инструмента и уменьшается его износ. В качестве импрегнатора использовали йодированный парафин. Это обусловлено тем, что алюминиевые сплавы предрасположены к химическому взаимодействию, то есть отличаются высокой адгезионной способностью. Вве-дение импрегнатора, с одной стороны, уменьшает глубину внедрения абразив-ных зерен в материал заготовки, но, с другой стороны, пленка йода экранирует химическое взаимодействие контактирующих поверхностей и снижает интен-сивность засаливания. Парафин используется также в качестве средства сниже-ния коэффициента трения в зоне обработки.

Выполнены исследования, целью которых являлось выявление путей роста качества полирования изделий из алюминиевых сплавов. В эксперименте изу-чено влияние вертикальной подачи инструмента (фактор Х1), окружной скоро-сти инструмента (Х2), обрабатываемого материала (Х3), а также влияние свойств среды (Х4) на параметр Ra – шероховатость поверхности.

Факторы варьировались в следующих пределах: Х1 – вертикальная подача инструмента - 1…2 мм; Х2 – окружная скорость инструмента - 500…1500 об/мин; Х3 – материал заготовки – сталь 45 и алюминиевый сплав В93; Х4 – свойства среды: (-1) – сухой круг, (1) – импрегнированный круг.

Образцы подвергались предварительному шлифованию жестким абразив-ным инструментом в однородных условиях. Измерение параметра Ra произво-


57

дилось с помощью профилометра с унифицированной электронной системой (тип АII, модель 283).

Для повышения точности исследования эксперимент проводился с 5 крат-ным повторением опытов. Результаты исследований обработки заготовок лепе-стковыми кругами сведены в таблицах 1,2.

Таблица 1 Результаты исследований обработки заготовок

лепестковыми кругами всухую

В93 Сталь 45 экспе-рим.

опыта Значение

параметра Средн. знач. параметра

Значение параметра

Средн. знач. параметра

1.1 0,6 0,7 1.2 0,8 0,5 1.3 0,8 1,0 1.4 0,7 0,6

1

1.5 1,0

0,78

0,5

0,66

2.1 0,2 0,2 2.2 0,5 0,2 2.3 0,6 0,6 2.4 0,7 1,0

2

2.5 0,2

0,44

1,0

0,6

3.1 0,5 0,3 3.2 0,5 0,4 3.3 0,6 0,3 3.4 0,6 0,6

3

3.5 0,2

0,48

0,8

0,48

4.1 0,5 1,0 4.2 0,6 0,2 4.3 0,7 0,5 4.4 0,5 0,5

4

4.5 0,3

0,52

0,6

0,56

Таблица2

Результаты исследований обработки заготовок импрегнированными лепестковыми кругами

В93 Сталь 45 экс-

перим.

опыта Значение параметра




1.1 0,6 1,0 1.2 0,4 0,5 1.3 0,6 0,7 1.4 0,5 1,0

1

1.5 0,6

0,54

1,0

0,84

2.1 0,8 0,4 2.2 0,3 0,2 2.3 0,5 0,6 2.4 0,5 0,7

2

2.5 0,4

0,5

0,6

0,5

__Исследование воздействия СОТС на качество авиационных изделий____________________

58

Окончание табл.2

В93 Сталь 45 экс-

перим.

опыта Значение параметра




3.1 0,3 0,5 3.2 0,4 0,5 3.3 0,6 0,4 3.4 0,6 0,5

3

3.5 0,4

0,46

0,6

0,5

4.1 0,5 0,2 4.2 0,4 0,3 4.3 0,3 0,5 4.4 0,4 0,5

4

4.5 0,9

0,5

0,4

0,38

В соответствии с общеизвестными правилами математического моделиро-

вания и планирования исследований была разработана матрица размерами 16х16, позволившая определить коэффициенты при линейных членах уравне-ния регрессии и при членах, характеризующих взаимодействие факторов.

Матрица планирования (Ra)

43213244214313214342324131214321066,0 bbbbbbbbbbbbbbbb +−−−−++++++−−−−=

4321324421431321434232413121432106,0 bbbbbbbbbbbbbbbb −−++++++−−−−−−+=

43213244214313214342324131214321048,0 bbbbbbbbbbbbbbbb −++−++−−++−−−+−=

43213244214313214342324131214321056,0 bbbbbbbbbbbbbbbb ++−+−+−−−−+−−++=

43213244214313214342324131214321078,0 bbbbbbbbbbbbbbbb −+−++−+−+−+−+−−=

43213244214313214342324131214321044,0 bbbbbbbbbbbbbbbb +++−−−+−−+−−+−+=

43213244214313214342324131214321048,0 bbbbbbbbbbbbbbbb +−++−−−++−−−++−=

43213244214313214342324131214321052,0 bbbbbbbbbbbbbbbb −−−−+−−+−++−+++=

43213244214313214342324131214321084,0 bbbbbbbbbbbbbbbb −+++−−−+−+++−−−=

4321324421431321434232413121432105,0 bbbbbbbbbbbbbbbb ++−−+−−++−−+−−+=

4321324421431321434232413121432105,0 bbbbbbbbbbbbbbbb +−−++−+−−+−+−+−=

43213244214313214342324131214321038,0 bbbbbbbbbbbbbbbb −−+−−−+−+−++−++=

43213244214313214342324131214321054,0 bbbbbbbbbbbbbbbb +−+−++−−−−+++−−=

4321324421431321434232413121432105,0 bbbbbbbbbbbbbbbb −−−+−+−−++−++−+=

43213244214313214342324131214321046,0 bbbbbbbbbbbbbbbb −+−−−+++−−−+++−=

4321324421431321434232413121432105,0 bbbbbbbbbbbbbbbb +++++++++++++++=


59

После преобразований были получены следующие значения коэффициен-тов:

01875,006125,004625,0

54625,0

3

2

1

0

−=−=−=

=

bbbb

01125,000875,005125,001875,0

41

31

21

4

=

=

=−=

bbbb

00625,000875,000625,0

02375,0

321

43

42

32

=

−=

−=

=

bbbb

02375,002375,0

01375,004875,0

4321

324

421

431

−=

=

−=

=

bbbb

В результате получена зависимость, характеризующая механизм полиро-вания:

4321432421431321

4342324113

124321

02375,002375,001375,004875,000625,000875,000625,002375,001125,000875,0

05125,00,01875-01875,006125,004625,054625,0

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxxxRa

−+−+++−−+++

++−−−=

Абсолютные величины коэффициентов при членах уравнения характеризу-

ет степень влияния рассматриваемых факторов на параметр шероховатости. Знаки указывают на характер влияния данных факторов на параметр шерохова-тости. Разработанная зависимость позволяет повысить эффективность управле-ния финишной технологии, способствует достижению роста качества авиаци-онных изделий, обеспечению требуемых значений шероховатости деталей из алюминиевых сплавов с наименьшими затратами ресурсов.

В ходе выполнения исследования влияния импрегнированного инструмен-та на шероховатость поверхности при различных значениях окружной скорости инструмента установлено, что при обработке стальных заготовок обеспечивает-ся достижение улучшения шероховатости по сравнению с обработкой всухую на всем диапазоне варьирования скорости (рис.1). Это объясняется не столько процессами физико-химического взаимодействия поверхностей, сколько более высокой жесткостью импрегнированного круга, а соответственно, и повышени-ем интенсивности съема материала.

Исследования полирования алюминиевых сплавов показали нецелесооб-разность применения импрегнированного круга, используемого на малых ско-ростях. Но с увеличением интенсивности обработки алюминиевых сплавов по-вышается интенсивность физико-химических реакций в зоне контакта, приво-дящая к снижению эффективности полирования сухим кругом и обусловли-вающая целесообразность применения импрегнированных кругов для высоко-производительной обработки.

Анализ проведенных опытов показывает, что обработка труднообрабаты-ваемых материалов, в частности алюминиевых сплавов, импрегнированными СОТС лепестковыми кругами позволяет улучшить качество поверхности по сравнению с обработкой всухую.

Таким образом, учитывая постоянные запросы производства в отношении повышения производительности труда, результаты исследований показывают

__Исследование воздействия СОТС на качество авиационных изделий____________________

60

возможность применения импрегнированного эластичного абразивного инст-румента на финишных операциях обработки авиационных деталей.

0,2

0,4

0,6

0,8

500 750 1000 1250 1500V, об/мин

Ra,мкм

Сталь 45 - круг сухойВ93 - круг сухойСталь 45 - импрегнированный кругВ93 - импрегнированный круг

Рис .1 Наибольшее повышение качества на операциях финишной обработки от-

мечено при обработке заготовок из сплава В93 лепестковыми кругами, импрег-нированными йодированным парафином (рис.2).

0,4

0,5

0,6

В93 сталь45

СухимиИмпрегнированными

Рис.2


61

При обработке алюминиевых сплавов всухую в поверхностном слое фор-мируются растягивающие напряжения, величина которых возрастает с повы-шением радиальной деформации круга δс.

Нанесение пластической смазки на рабочую поверхность лепесткового

круга способствует снижению в 2…3 раза по сравнению с обработкой всухую величины растягивающих напряжений. А при относительно малых деформаци-ях круга (δс = 0,1…1,0 мм) – формированию в поверхностных слоях заготовок из всех материалов небольших по величине остаточных напряжений сжатия.

Импрегнирование лепестковых кругов парафином дает возможность фор-мировать остаточные напряжения сжатия в поверхностном слое заготовок при относительно больших деформациях круга (δс = 1,0…3,3 мм), что позволяет ин-тенсифицировать режим обработки по сравнению с обработкой всухую и с применением пластичной смазки. Введение йода в импрегнатор – парафин при-вело к значительному снижению уровня сжимающих остаточных напряжений, что подтверждает существенное влияние физических пленок СОТС на контакт-ное взаимодействие абразивного зерна лепесткового круга и заготовки.

Установлено, что наибольшие значения по величине напряжения сжатия возникают в поверхностном слое заготовок после обработки импрегнирован-ным лепестковым кругом. После обработки заготовок из алюминиевых сплавов лепестковыми кругами всех исследованных характеристик отмечено повыше-ние качества обработки поверхности в 1,5…1,9 раза по сравнению с обработкой всухую и формирование в поверхностных слоях остаточных напряжений сжа-тия, достигающих наибольших значений у заготовок из сплава В93.

Таким образом, так как установлено, что шлифование лепестковыми кру-гами, импрегнированными смазочно-охлаждающей технологической средой, позволяет формировать в поверхностном слое обрабатываемой заготовки оста-точные напряжения сжатия, а также наблюдается повышение качества обработ-ки поверхности, то можно рекомендовать эти круги для использования на опе-рациях финишной обработки изделий из алюминиевых сплавов.


1. Гдалевич А. И. Финишная обработка лепестковыми кругами. М.: Машино-

строение, 1990. 2. Дубровский П. В. Шлифование титановых сплавов лепестковыми кругами.

Ульяновск, 2000. 3. Иванов Ю. И., Носов Н. В. Эффективность и качество обработки инстумен-

тами на гибкой основе. М.:Машиностроение, 1985. 4. Паньков Л. А., Костин Н. В. Обработка инструментами из шлифовальной

шкурки. Л.: Машиностроение, 1988.

Получение пиролитических карбидохромовых Покрытий

62

УДК 621.357:546.763 В. А. Ильин; Б. П. Налетов, канд. техн. наук; В. В. Семенычев; Л. В. Нагаева Ульяновский научно-технологический центр Всероссийского института авиа-ционных материалов НОВОЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, ПОЛУЧЕННОЕ ИЗ ЭЛЕКТРОЛИТА С КЛАСТЕРНЫМ ПОРОШКОМ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНЫХ РЕЖИМАХ ОСАЖДЕНИЯ

В настоящее время в качестве твердых, износостойких, жаро- и коррози-

онностойких покрытий в авиационной, машиностроительной, судостроитель-ной и других отраслях промышленности применяются гальванические хромо-вые покрытия. Однако высокая токсичность ионов и соединений шестивалент-ного хрома, опасность их попадания в воздух, в воду и в дальнейшем в орга-низм человека – все это привело к появлению работ, направленных на разра-ботку экологически безопасных процессов электроосаждения покрытий, аль-тернативных хромовым. Покрытиями, которые в некоторых случаях могли бы заменить хромовые, являются электролитические сплавы на основе никеля, по-лученные из электролитов, содержащих кластерные добавки оксидов и карби-дов металлов.

Первоочередной задачей при разработке технологии получения кластер-ных покрытий является создание стабильных электролитов суспензий. Седи-ментационную устойчивость кластерного порошка Al2O3 определяли в сульфа-миновом электролите никель-кобальт, приготовленном с применением водной суспензии кластерного порошка Al2O3 (без дополнительной обработки и допол-нительно обработанной ультразвуком с использованием препарата ОС-20 и без него), на фотометре лабораторном ЛМФ – 72М, измеряя коэффициенты про-пускания и оптическую плотность раствора электролита с кластерным порош-ком Al2O3, по сравнению с базовым электролитом. Содержание кластерного по-рошка Al2O3 в электролите никель-кобальт составляло 8 г/л. При определении седиментационной устойчивости суспензий Al2O3 в электролите никель-кобальт получили данные, представленные на рис.1. Изменение коэффицинта светопропускания в электролите никель-кобальт во времени: 1 – Al2O3 без ультразвука; 2 – Al2O3 + препарат ОС-20; 3 – Al2O3, обработанный ультразву-ком; 4 – Al2O3 + препарат ОС-20, обработанный ультразвуком. Результаты про-веденного эксперимента показали, что малая масса и инертность порошка Al2O3 обеспечивают высокую устойчивость суспензий во времени. Суспензии, обра-ботанные ультразвуком на этапе приготовления, более устойчивы (30 – 32 ч), чем не обработанные ультразвуком (20 – 24 ч), добавление в суспензии препа-рата ОС-20 с обработкой ультразвуком повышают седиментационную устойчи-вость (36 – 38 ч) по сравнению с электролитом без дополнительной обработки.


63

0

10

20

30

40

50

60

0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39

Время, ч

Коэф

фиц

иент

св

етоп

ропускания

, %

Рис .1

Определение специальных характеристик гальванического сплава никель-кобальт, полученного при нестационарных режимах осаждения произведено на образцах из стали 30 ХГСА.

Контроль пористости сплава никель-кобальт проводили методом наложе-ния фильтровальной бумаги согласно ГОСТ 9.302 [1].

Результаты проведенного эксперимента по определению пористости пока-зали, что пористость покрытий никель-кобальт соответствует требованию ГОСТ 9.301[2] и составляет при толщинах покрытия порядка 10 мкм не более 3-х пор на 1 см2, а при толщинах ≥15 мкм пористость отсутствует полностью.

При проведении контроля прочности сцепления гальванических сплавов на основе никеля методом нагрева и шлифования вздутий, отслаиваний, вы-крашиваний и других дефектов не наблюдалось.

Микротвердость покрытия измеряли с помощью микротвердомера ПМТ – 3М на поверхности образцов по ГОСТ 9450 [3] при нагрузке 50 г, для гальвани-ческого сплава никель-кобальт в зависимости от режимов его нанесения она со-ставила от 5880 до 7840 Н/мм2 (600 ÷ 800 кгс/мм2).

Контроль толщины покрытия проводили обмером образцов до и после по-крытия, металлографическим методом по ГОСТ 9.302 и многофункциональным толщиномером «Константа К5».

На образцах, изготовленных из стали 30ХГСА, проводили отработку тех-нологического процесса нанесения гальванического сплава никель-кобальт и его оптимизацию.

Определение совместного влияния токовых и температурных режимов, а также концентрации кластерного порошка при стационарных режимах осажде-ния сплава никель-кобальт проводили методом многофакторного математиче-ского планирования эксперимента.

В результате эксперимента рассчитаны коэффициенты регрессии, коэффи-циенты корреляции и составлены уравнения регрессии, характеризующие из-

1 2 3 4

Получение пиролитических карбидохромовых Покрытий

64

менения микротвердости (1) и толщины покрытия (2), в зависимости от вы-бранных параметров процесса электроосаждения сплава никель-кобальт.

Уравнение регрессии для значений микротвердости:

.66,1766,3233,225,9

5075304,158,113,62223

22

2132

31213211

XXXXX

XXXXXXXY

−−+−

−−+−++= (1)

Уравнение регрессии для толщины покрытия:

23

22

2132

31213212

36,564,214,031,0 69,244,215,165,315,521,18

XXXXXXXXXXXXY

+−−+

+−++++= , (2)

где 1Y – значение микротвердости, кгс/мм2; 2Y – значение толщины покрытия, мкм;

1X – температура электролита, оС; 2X – ток, А/дм2; 3X – концентрация кластерного порошка, г/л.

В результате проведенных исследований, были выбраны наиболее опти-

мальные значения температуры электролита и концентрации кластерного по-рошка, после чего был проведен 2 факторный эксперимент c фиксированным значением температуры (500С) и концентрации Al2O3 (8г/л), а в качестве варьи-руемых факторов были выбраны значения частоты и скважности импульсного тока.

По результатам эксперимента рассчитаны коэффициенты регрессии, коэф-фициенты корреляции и составлены уравнения регрессии, характеризующие изменение микротвердости (3) и толщины покрытия (4) в зависимости от часто-ты импульса (Х1) и скважности импульсного тока (Х2).

Уравнение регрессии для значений микротвердости: 22

2121211 66,12683,7775,1866,8283,2266,509 XXXXXXY +−+−−= . (3)

Уравнение регрессии для толщины покрытия: 22

2121213 41,116,441,1133,272,14 XXXXXXY ++−++= . (4)

Проведенные исследования позволили определить оптимальные режимы нанесения покрытий и показали, что процесс нанесения кластерного гальвани-ческого сплава никель-кобальт может быть математически моделирован для получения заранее заданных свойств в зависимости от технологических пара-метров его получения.

Проведенный комплекс исследований по оценке функциональных свойств кластерных никель-кобальтовых покрытий, получаемых из сульфаминового электролита с применением импульсных режимов осаждения, показал, что по-


65

крытия имеют хороший декоративный вид и обладают более высокой микро-твердостью 5880 – 7840 Н/мм2 (600 – 800 кгс/мм2) по сравнению с никелевыми покрытиями из электролита Уотса, микротвердостью 3920 Н/мм2 (400 кгс/мм2) и сравнимы с микротвердостью хромового покрытия 7840Н/мм2 (800 кгс/мм2), полученного из стандартного электролита хромирования. В кластерных никель-кобальтовых покрытиях, полученных из данного электролита сквозные поры отсутствуют при толщине 10 – 15 мкм, что повышает их коррозионную стой-кость. Для сравнения следует отметить, что в покрытиях толщиной более 24 мкм, полученных из электролита Уотса, допускается до 3 пор на 1 см2 поверх-ности [2].

Таким образом, предложенная технология нанесения гальванического сплава никель-кобальт из сульфаминового электролита обеспечивает получение беспористых покрытий, обладающих микротвердостью до 7840 Н/мм2 (800 кгс/мм2), сравнимых с хромовыми покрытиями, получаемыми из стандартных электролитов. Процесс нанесения никель-кобальтового покрытия с применени-ем импульсных режимов осаждения по сравнению с твердым хромированием имеет целый ряд преимуществ: - большая скорость осаждения (1,2-1,9 мкм/мин), чем из электролита хромиро-вания (0,3-0,5 мкм/мин);

- значительно лучше рассеивающая способность электролита никель-кобальт; - выше выход по току; - покрытие беспористое при толщинах ≥15 мкм, хромовое покрытие допускает наличие 3 пор на 1 см2 при толщине более 40 мкм [2];

- экологически менее вреден, чем процесс твердого хромирования.


1. ГОСТ 9.302 – 88 Покрытия металлические и неметаллические, неорганиче-ские. Методы контроля. М., 1989.

2. ГОСТ 9.301 – 86 Покрытия металлические и неметаллические неорганиче-ские. Общие требования. М., 1987.

3. ГОСТ 9450-76 Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконеч-ников. М., 1977.

Получение пиролитических карбидохромовых покрытий…

66

УДК 621.793.547.1.13 В. А. Ильин; В. В. Семенычев; Б. П. Налетов, канд. техн. наук; В. Н. Кошелев Ульяновский научно-технологический центр Всероссийского института авиационных материалов ПОЛУЧЕНИЕ ПИРОЛИТИЧЕСКИХ КАРБИДОХРОМОВЫХ ПОКРЫТИЙ С ЗАДАННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ПУТЕМ ОБОСНОВАННОГО ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Проблема повышения ресурса изделий в условиях интенсивного механи-

ческого нагружения, воздействия коррозионно-активных сред, термических и других эксплуатационных факторов остается актуальной во всех отраслях про-мышленности. Один из вариантов решения этой проблемы – применение за-щитных покрытий разного функционального назначения. Перспективным ме-тодом получения защитных покрытий из металлов и их соединений считается осаждение при термическом разложении паровой фазы металлоорганических соединений (МОС).

Принципы получения металлических покрытий термическим разложением паровой фазы МОС описаны в работах [1, 2, 3].

Суть метода заключается в следующем: МОС (чаще всего в виде жидко-сти) при нагреве переводится в парообразное состояние и доставляется к по-верхности покрываемого изделия, нагретой до температуры разложения пара МОС. При термораспаде пара МОС на поверхности изделия осаждается покры-тие из металла или его соединений (карбиды, оксиды). Образующиеся при этом газообразные органические продукты распада удаляются из реакционной каме-ры.

В отличие от других известных методов получения покрытий такой метод позволяет наносить равномерное по толщине покрытие на поверхность слож-нопрофилированных изделий (в том числе и во внутренних полостях). Подоб-ным образом получают пиролитические карбидохромовые покрытия (ПКХП) из бисареновых комплексов хрома.

Для получения ПКХП чаще всего используется жидкость «Бархос» (ТУ6-01-1149-78). Продукт «Бархос», как и большинство МОС, легко окисляется ки-слородом воздуха, поэтому процессы получения ПКХП проводят в вакууме (10-3 – 10-1мм рт.ст.) или в атмосфере инертного газа (аргона).

Наилучшими показателями с точки зрения физико-механических и экс-плуатационных свойств обладают покрытия с горизонтально-слоистой структу-рой, полученные в переходной области формирования ПКХП (при температуре нагрева подложки от 400 до 500оС).

Меняя условия термораспада, можно получать покрытия с разными свой-ствами, акцентированными на определенные условия эксплуатации изделий с ПКХП.


67

Одной из основных служебных характеристик покрытия считается микро-твердость. Установлено, что микротвердость ПКХП зависит от состава покры-тия, в частности, от содержания углерода. Распределение углерода, а соответст-венно микротвердость зависят от температуры осаждения.

Для изучения влияния технологических параметров процесса пиролитиче-ского хромирования на величину микротвердости покрытия нами были постав-лены эксперименты, в которых при получении ПКХП температура подложки (сталь 30ХГСНА) составляла 455, 470, 485 и 500оС, а скорости подачи МОС «Бархос» были выбраны 30, 40 и 50 мл/ч. Микротвердость полученных покры-тий измеряли с помощью микротвердомера ПМТ-3 на поверхности образца при нагрузке Р = 50 г. Графическая интерпретация измеренных значений микро-твердости ПКХП в зависимости от параметров ведения процесса показана на рисунке 1.

Рис.1. График зависимости микротвердости покрытий от температуры

осаждения 1 – 50 мл/ч; 2 – 40 мл/ч; 3 – 30 мл/ч

Из этого рисунка видно, что микротвердость ПКХП растет с увеличением

скорости расхода МОС «Бархос» и резко возрастает с увеличением температу-ры покрываемой поверхности.

Одной из основных характеристик покрытия является его толщина. Влия-ние на толщину ПКХП технологических параметров процесса изучали путем варьирования температуры образца и скорости подачи МОС «Бархос», значе-ние этих величин выбраны такие же, как при исследовании микротвердости. Толщину покрытия измеряли с помощью микрометра путем сравнения резуль-татов измерения покрытого и исходного образцов. На рисунке 2 показаны гра-фики зависимостей толщины покрытия от температуры образца при различных скоростях подачи МОС.

1 2 3

Получение пиролитических карбидохромовых покрытий…

68

Рис.2. Зависимость толщины покрытия от температуры осаждения при расходе МОС «Бархос»

1 – 50 мл/ч; 2 – 40 мл/ч; 3 – 30 мл/ч

Из представленных графиков следует, что температура осаждения покры-тия оказывает заметное влияние на толщину ПКХП при высоких (50 мл/ч) ско-ростях расхода МОС «Бархос».

Приведенные результаты говорят о том, что процесс пиролитического хромирования является управляемым, то есть свойства покрытия могут зада-ваться выбранными режимами технологического процесса.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Осаждение из газовой фазы / Под ред. К. Пауэлла, Дж. Оксли и Дж. Блочера мл.. М.: Атомиздат, 1970.

2. Разуваев Г. А., Грибов Б. Г., Домрачев Б. Г., Саламатин Б. Г. Металлоорга-нические соединения в электронике. М.: Наука, 1972.

3. Ильин В. А., Жирнов А. Д., Семенычев А. Д., Черкасов А. Д.. Заключитель-ный отчет по договору 1-1-3/355-2-4 «Новый класс карбидометаллических износо- и коррозионностойких покрытий на основе металлоорганических со-единений. Москва-Ульяновск: ВИАМ, 1994.


69

УДК 621.357.546.763 В. А. Ильин; Е. В. Тюриков; С. А. Мубояджан, д-р техн. наук, профессор; В. В. Семенычев; В. Г. Наумов Ульяновский научно-технологический центр Всероссийского института авиа-ционных материалов КЛАСТЕРНОЕ ХРОМОВОЕ ПОКРЫТИЕ, ПОЛУЧАЕМОЕ ИЗ ЭЛЕКТРОЛИТОВ С ДОБАВКАМИ НАНОПОРОШКОВ

Одними из основных покрытий, применяемых в гидросистемах самолета, являются хромовые покрытия, эти покрытия хорошо изучены, технологичны и длительное время применяются в авиастроении. Вместе с этим хромовые по-крытия не лишены и некоторых недостатков, одним из которых является его пористость, так при толщине покрытия 40 мкм в нем допускаются до 3-х сквоз-ных пор на 1 дм2.

Для снижения пористости покрытия и повышения его стойкости к эрози-онному износу нами была разработана технология хромирования из электроли-тов, содержащих нанопорошки Al2O3, эта технология получила название кла-стерное хромирование.

Результаты экспериментов по определению пористости кластерного хро-мового покрытия на стали 30 ХГСА согласно ГОСТ 9.302[1] и микротвердости в зависимости от толщины покрытия, плотности тока и температуры электро-лита приведены в табл. 1.

Таблица 1

Плотность тока, А/дм2 Время, мин Толщина,

мкм

Пористость, кол-во пор, шт./дм2

Микротвердость, кгс/мм2

1 2 3 4 5 Температура 500С

50 30 5 Сплошная 880 70 30 10 15-20 950 50 90 20 Отсутствует 1145 70 90 32 Отсутствует 1145 60 60 25 Отсутствует 1059

Температура 600С 50 30 5 Сплошная 880 1 2 3 4 5 70 30 17 2-3 1059 50 90 30 Отсутствует 1145 70 90 50 Отсутствует 1300 60 60 35 Отсутствует 1200

Температура 750С 50 30 5 Сплошная 847 70 30 10 2-3 880 50 90 20 Отсутствует 950 70 90 35 Отсутствует 1059 60 60 25 Отсутствует 950

__Кластерное хромовое покрытие_...______________________________________________ _

70

Из приведенных данных видно, что с повышением плотности тока и вре-

мени хромирования толщина покрытия растет, а количество пор в нем умень-шается, причем полное отсутствие пор в покрытии зарегистрировано при его толщинах свыше 20 мкм. Температура электролита также влияет на скорость роста толщины хромового покрытия, с повышением температуры от 50 оС до 60 оС скорость роста толщины покрытия увеличивается, а при дальнейшем по-вышении температуры до 75 0С падает.

Прочность сцепления кластерного хромового покрытия проверяли мето-дом нагрева согласно ГОСТ 9.302 и методом шлифования согласно ТР 510 [2]. Контроль прочности сцепления кластерного покрытия с подложкой из стали 30 ХГСА, проведенный по названным выше методам, показал, что отслаивания, выкрашивания и другие дефекты отсутствуют, что говорит о высокой прочно-сти сцепления.

Микротвердость покрытия измеряли с помощью микротвердомера ПМТ-3М согласно ГОСТ 9450 [3] при нагрузке 50 граммов. Результаты измерений показали, что в зависимости от технологических режимов ведения процесса кластерного хромирования микротвердость покрытия может изменяться в пре-делах 850-1300 кгс/мм2. Это говорит о том, что свойства покрытия можно зада-вать, изменяя те или иные параметры технологического процесса.

Известно, что одним из дефектов хромированных деталей гидросистем яв-ляется «течь по хрому». Для проверки герметичности кластерного хромового покрытия из АООТ «ОКБ Сухого» были получены штоки из стали 30 ХГСА, которые были покрыты кластерным хромом, толщина покрытия составила 70-80 мкм. Испытания штоков на герметичность покрытия проводили в техноло-гической лаборатории «ОКБ Сухого» при рабочем давлении азота до 300 кгс/см2. В результате испытаний было установлено, что течь по хрому отсутст-вует.

Важным свойством покрытия, характеризующим его работоспособность, является его стойкость к эрозии. Испытания проводились при двух углах атаки пылевоздушного потока α =200 и α = 70о (угол отсчитывается от плоскости об-разца). Эрозионная среда – речной (кварцевый) песок со средним размером час-тиц ~300 мкм. Коэффициент эрозии рассчитывался по данным весового уноса материала испытуемых образцов: ε = ∆Р/ρm (мм3/кг), где ∆Р – весовой унос; ρ – плотность испытуемого материала покрытия; m – масса песка. Полученные результаты приведены в таблице 2.

Таблица 2

Вид покрытия Угол атаки

Весовой унос, мг

Коэфф. эрозии, ε

Относительный эрозионный износ

Кластерный хром 70о 7,4 0,79 0,45 ЭИ961 без покрытия 70 17,0 1,75 1 Кластерный хром 20 5,2 0,58 0,44

ЭИ961 без покрытия 20 12,7 1,31 1


71

За единицу относительного эрозионного износа для каждого угла атаки

принят износ стали ЭИ 961 без покрытия. Для кластерного хрома при обоих уг-лах атаки характерен относительно равномерный износ покрытия.

Таким образом, разработанная технология обеспечивает получение хромо-вых покрытий со следующими характеристиками: - микротвердость, кгс/мм2, до 1300; - пористость отсутствует при толщине покрытия более 20 мкм; - эксплуатационная температура ,0С, до 600; - толщина покрытия, мкм, до 150.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. ГОСТ 9.302-88 Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы контроля. М., 1990.

2. ТР 510-71 Шлифование, суперфиниширование и хонингование хромирован-ных поверхностей деталей из конструкционных, высокопрочных и цементи-рованных сталей. М., 1972.

3. ГОСТ 9450-76 Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконеч-ников. М., 1977.

__Критические углы подгибки плоских тонкостенных полок при профилировании __________

72

УДК 621.981.1 И. М. Колганов, канд. техн. наук, профессор; П. Н. Куприн Ульяновский государственный технический университет КРИТИЧЕСКИЕ УГЛЫ ПОДГИБКИ ПЛОСКИХ ТОНКОСТЕННЫХ ПОЛОК ПРИ ПРОФИЛИРОВАНИИ

Предельные углы подгибки тонкостенных полок определяются макси-мальными продольными деформациями растяжения в периферийных подги-баемых элементах, возникающими в зонах плавных переходов до осевых плос-костей валков. В результате профилирования растянутые краевые элементы оказываются сжатыми по отношению к зонам сгиба и могут терять устойчи-вость с возникновением гофрообразования в виде кромковой волнистости. Из-вестна зависимость относительных продольных деформаций растяжения под-гибаемой полки в очаге деформации при профилировании [1]:

( ) 22

21

⋅=

dxxde αρ , (1)

где ρ – расстояние рассматриваемой материальной точки срединной плоскости подгибаемого элемента D от зоны угловых деформаций F (рис.1);

α(x) – текущий угол подгибки полки в зависимости от координаты в продоль-ном направлении X.

X

b

a

ϖ(x)

b

Z

α

YS

P

0

A

B

C

α(x)ρ DF

Рис.1. Подгибаемая полка в зоне плавного перехода

Зависимость (1) не учитывает геометрических параметров зоны сгиба, что можно допустить для тонкостенных профилей [1]. Максимальные продольные деформации возникают на кромках полок в трансверсальном сечении с наи-большей кривизной поверхности очага деформации, находящегося до осевой плоскости валков.

Для определения геометрии полки в зоне плавного перехода и расположе-ния критического сечения относительно осевой плоскости актуальной валковой пары зададим в декартовой системе координат XYZ положение подгибаемого элемента (см. рис.1). Подгибаемую полку примем за прямоугольную пластину,


73

нагруженную сосредоточенной силой P (равнодействующая распределенных по длине полки усилий подгибки). Плоскость YOZ совпадает с осевой плоскостью роликовой пары, при этом ось OX развернута в обратную сторону от V, А – межклетьевое расстояние, L – длина распространения очага деформации.

Примем условия закрепления сторон: AB – свободный край; AO и BC – за-делка; сторона OC (зона угловых деформаций) – шарнирное опирание.

Зададим выражение для искомого прогиба деформируемой полки ω в виде

)()(),( yxfyx ϕω = , (2)

где )( yϕ – известная функция, удовлетворяющая геометрическим граничным условиям (ГУ) при 0=y и by = ;

)(xf – функция, подлежащая определению ГУ[2,3]:

0 ,0: ;0 ,0:02

2

2

2

====

∂∂

+∂∂

⋅−=== YYУ MQbyxy

DМy ωµωω . (3)

Но так как 00=

=yω , то .0

0

22 =∂∂=y

yω Граничным условиям и требова-ниям полноты [2,4] можно удовлетворить, если представить прогиб в виде ряда [5]:

( )byixfi

i 2/sin)(1

πω ⋅= ∑∞

=

. (4)

При этом граничным условиям при у=0, b удовлетворяет каждый член ря-да. Пластина (полка) нагружена сосредоточенной силой P в точке с координа-тами PP yyxx == , . Интенсивность нагрузки можно выразить в этом случае с помощью δ – функций Дирака [3,5]:

( ) )(2/sin1)( PPi xxbyibPxq −= δπ . (5)

Подставляя выражения (4) и (5) в дифференциальное уравнение для пла-стины постоянной толщины:

qyyxx

D =

∂∂

+∂∂

∂+

∂∂

⋅4

4

22

4

4

4

2 ωωω , (6)

получим независимые обыкновенные дифференциальные уравнения 2-го по-рядка с постоянными коэффициентами для каждой из функций )(xf i :

)()2/sin(2)()2/()()2/(2)( 4"2PPii

IVi xxbyi

DbPxfbixfbixf −=⋅+⋅− δπππ , (7)

где штрихами обозначены производные. Тогда общее решение уравнения (7), удовлетворяющее этому условию,

имеет вид (при условии, что 0=Px ):


74

,/)]()()([)2/sin()()(

3

4321

iPiPiPiP

iiiiii

DbxxshxxchxxbyiPxshCxchCxxshCxchCxf

ββββπβββββ−−−−⋅+

++⋅++= (8)

где bii 2πβ = ; последнее слагаемое следует учитывать лишь при Pxx > .

Упрощая решение задачи, зеркально отразим межклетьевой промежуток полки ABCO (см. рис.1) относительно плоскости ZOY . В этом случае силовая схема меняется, т. к. закрепление коротких сторон пластины и нагрузка на нее становятся симметричными относительно оси Y, следовательно, функция )(xfi должна быть четной. Поэтому коэффициенты 2C и 3C при нечетных функциях x равны нулю. Таким образом, при i = 1, 3, 5, … хР = 0

.][)2/sin()( 413xshCxchCxshxxch

DbbyiPxf iiiii

i

Pi βββββ

βπ

++−⋅

= (9)

При четном i в выражении (9) if отсутствует первое слагаемое. В случае заделанных коротких сторон пластины на осевых плоскостях

валков имеем следующие ГУ:

;0 ;0 =∂∂=±=±= AxAx

xωω или .0)( ;0)( =∂∂= AfAf ii (10)

Обозначим:

.2/ );(][;/)2/sin(

i0

3

bAiAxfxshxxchBDbbyiP

iiiii

iP

πβλββββπ

===−=⋅

При четном i условия (10) приводят к двум однородным уравнениям отно-сительно 1C и 4C и, следовательно, в этом случае имеет место тривиальное ре-шение .0)( =xf i При нечетном i постоянные определяются уравнениями:

=+++′=++

,0)()(;0)(

4110

410

iiiiiii

iiii

chshCshCAfBshCchCABf

λλβλβλβλλλ

(11)

где .2/ ;2/;)()(];[)( 1000 bAibishxfAfshchAf iiiiAxiiiiii πλπβλλβλλλ ===∂∂=′−==

Решая систему однородных уравнений относительно 1С и 4С , получим:

.])1([

;])1([

])1([2

2

42

222

1iii

i

iii

iii

thththB

CththththB

Сλλλ

λλλλλλλ

+−⋅

−=+−+−

= (12)

Таким образом, прогиб в любой точке подгибаемой полки в межклетьевом промежутке может быть вычислен по уравнению:


75

( )

34

,...5,3,11

23

)2/sin( ])1(

[)2/sin(8

ibyixshxC

xchCxbD

byiP

ii

ii

iP

πββ

ββππω

⋅⋅−+

++⋅⋅= ∑∞

= , (13)

где .2/ ;2/ bAibi ii πλπβ == В зависимости (13) степенной ряд сходится очень быстро, и для подсчета

прогибов с необходимой точностью достаточно удержать несколько членов ря-да. Параметр 1β характеризует скорость затухания возмущения подгибаемой полки от приложенной на осевой плоскости силы P в сторону, обратную на-правлению движения полосы. Коэффициент 1λ показывает, насколько велико влияние условий закрепления полки на осевых линиях валков. Для ί = 1:

],)1()[()( 114111max xshxCxchCxx ββββωω ⋅−++⋅= (14)

где maxω – прогиб кромки на осевой плоскости валков, .2/ ;2/ 11 bAb πλπβ == Коэффициенты 1C и 4C (12) характеризуют влияние межклетьевого расстояния на функцию прогиба кромки полки в зоне плавного перехода в зависимости от координаты х.

Зависимость текущего угла подгибки полки имеет вид (см. рис.1): ( ) ( ) bxx /arcsinωα = . (15)

Подставляя значения равенства (15) в выражение (1), получим зависимость продольных относительных деформаций растяжения в любой материальной точке подгибаемой полки.

Для отыскания координаты х критического сечения достаточно исследо-вать на экстремумы зависимость )(xα ′ . Для этого приравняем нулю производ-ную:

0/))(( =dxdxxdd α . (16)

Угол подгибки в межклетьевом промежутке, определяемый равенством (15) однозначно равен в актуальном переходе углу подгибки, заданному валко-вой оснасткой, следовательно, αω sinmax ⋅= b .

В случае превышения продольных деформаций растяжения подгибаемого элемента в критическом сечении упругой области деформирования остаточные деформации растяжения будут равны:

Еeeост /2,0σ−= , (17)

где 2,0σ и E – соответственно условный предел текучести и модуль Юнга ма-териала заготовки. После подстановки выражений (14,15) в (1), а (1) в (16) ве-личина остаточной деформации определится как:


76

( ) ( )[ ][ ]( ) ,)1)sin(arcsin(5,0 2.02

4112

. EtshttCchtCteост σαβρ −∂⋅−+⋅+⋅∂= (18)

где t = β1xкр. – безразмерная координата критического сечения, определяемая равенством (16).

Критерий устойчивости тонколистовой полки под действием внутренних сил сжатия из-за деформаций растяжения, полученных в процессе формообра-зования заготовки в профиль, определим энергетическим методом [2,3].

Рассмотрим участок тонколистового материала – краевой элемент, выпу-чивающийся под действием внутренних сил сжатия, возникающих из-за сплошности металла (рис.2). Расположим полку в прямоугольной системе ко-ординат так, чтобы ее срединная плоскость совпадала с координатной плоско-стью XY. Отметим, что рассматриваемая устойчивость торцевого (краевого) участка полки наиболее склонна к потере устойчивости.

b (y)

sb

0Z

Xb

ϖMY

ϖ

Рис.2. Схема потери устойчивости плоской полки

Исходное напряженное состояние участка полки, из условий свободного перемещения перпендикулярно плоскости XY, можно принять двухосным:

0 ;0 ;0 =≠≠ zyx σσσ . Деформированное состояние из-за значительной про-тяженности отформованной полки вдоль оси X и на основании экспериментов можно считать плоским: 0 ;0 ;0 ≠≠= zyx εεε .

Для определения точек бифуркации будем рассматривать искривленное изгибное состояние, бесконечно близкое к плоскому. Функция прогиба отфор-мованной полки будет иметь вид

),( 11 yxaωω = (19)

где а – бесконечно малый параметр, не зависящий от координат; 1ω – конечная функция координат.

Используя систему тригонометрических функций, полнота которой дока-зана [2,4], и одновременно отвечая граничным условиям, задаем функцию 1ω в виде

bybx 2sinsin1 ππω ⋅= . (20)


77

При выпучивании внутренние силы совершают работу изгиба ∫∫= dydxWV 1 , где W – потенциал моментов, и работу деформации срединной

поверхности 2V . По вариационному принципу Лагранжа, работы внутренних сил на возможных перемещениях материальных точек срединной плоскости равны работе внешних сил на перемещениях контура, соответствующих этим деформациям: 21 VA = . К тому же внешние силы совершают работу 2A на пере-мещениях точек контура в плоскости XY за счет выпучивания:

( )∫∫ +⋅−=S

yyxx dydxsA 22 εσεσ . (21)

Если работа внутренних сил 21 VV + больше работы внешних сил 21 AA + , то плоское состояние является устойчивым, если меньше – неустойчивым. Та-ким образом, критическое значение внешних сил определится равенством этих работ, а так как 21 VA = , то 011 =− AV :

( ) 0]2[ =++∫∫ dSsW yyxxS

εσεσ , (22)

где yyxx MMW χχ += – потенциал моментов; 2222 / ;/ yx yx ∂∂=∂∂= ωχωχ – кривизны, вызванные поперечным прогибом;

2/)/( /2;)/( 22 yx yx ∂∂=∂∂= ωεωε – удлинения срединной плоскости.

Деформируемая полка находится в пластическом состоянии, поэтому уд-линения срединной поверхности xε и yε , вызванные изгибом, будут связаны с приращениями напряжений от изгибающих моментов xσ и yσ соотношениями, справедливыми для плоского напряженного состояния:

iyyixyixxiyx zz εχεσσσεχεσσσ /)(2/;/)(2/ −=−−=− . (23)

Решая систему (23), получим:

ixxyyiyiyyxxix zzzz εχεχεσσεχεχεσσ /)]()(2[3/2;/)]()(2[3/2 −+−=−+−⋅=

Изгибающие моменты запишем в виде

∫

∫

+

−

+

−

+⋅−==

+⋅−==

2/

2/

3

2/

2/

3

. 18/)2(

.;18/)2(

S

Sixyiyy

S

Siyxixx

szdzM

szdzM

εχχσσ

εχχσσ

(24)

Условие устойчивости с учетом (24) принимает вид


78

.0 2

cossin24

1

2sincos

21

22sinsin

2

2sinsin

22sinsin

9

.0)(2

)(9

2222

222

224

2222

2243

2

322

32

=Ψ=

+

+⋅

⋅+

⋅

+

+⋅

+⋅

⋅−

=

++++⋅−

∫∫

∫∫

adSby

bx

b

by

bx

bs

by

bx

b

by

bx

bbby

bx

bsa

dSssa

i

S i

i

Syyxxyyxx

i

i

πππ

πππσπππ

πππππππεσ

εσεσχχχχεσ

(25)

Условие (25), очевидно, удовлетворяется при 0=a (тривиальное решение), т. е. в безызгибном состоянии. Другое положение равновесия определим из ус-ловия 0=Ψ . Контур интегрируемой области (полуволны потери устойчивости) имеет простую форму, поэтому двойной интеграл (25) можно заменить дву-кратным:

.02

cossin28

12

sincos41

2sinsin

229

222

222

22

0 0

4224

=

+⋅

+

+⋅

⋅

+

+

−=Ψ ∫ ∫

dxby

bx

bby

bx

b

by

bx

bbbbsdy

b b

i

ππππππ

ππππππε (26)

Ширина полуволны потери устойчивости уменьшается от кромки полки к зоне сгиба, т. е. является функцией y. Примем эту функцию линейной:

yyb =)( . (27) Преобразуем (26) к виду

,0 cossin0 0

22

21 =

+=Ψ ∫ ∫ dx

bxC

bxCdy

b b ππ (28)

где .2

sin41;

2cos

281

1621

2sin

92

2

22

242

20

1 by

bС

by

bbbyS

Сi

ππππππε

=

+

⋅−=

( )[ ] ( ) ( ) 02sin22

2/00

21221 =

−⋅

−⋅+−=Ψ ∫

bb

CCb

xbxCCCdy ππ

Подставляя пределы, получаем однократный интеграл типа:

( )[ ]∫ =⋅+=Ψb

bCCdy0

21 02/ .

Введем значения функций от y (28) и перегруппируем для интегрирования по этой координате с учетом (27):


79

−==+−=⋅−=

=

⋅+⋅

+⋅

=Ψ ∫

.64

;64

9864

;1816

21 где

,0112

sin12

sin

2

3

222

2

20

4

1

03

223

21

ππππε

π

ππ

DDS

D

yD

ybyD

ybyDdy

i

b

(29)

Для интегрирования по y заменим by 2sin 2 π многочленами первых сте-пеней byπcos :

,011cos2

12

1cos2

120

322

31

31 =

⋅+⋅

−⋅+⋅

−⋅=Ψ ∫ dy

yD

ybyD

yD

ybyD

yDb ππ

0 ln2

ln2

22

12

sin22

1cos2

12

03

22

2

2121

21

21

=

+

−+

+

⋅+⋅

−⋅

+⋅−=Ψ

b

i

i

yDbyC

Dy

D

byC

bD

yby

bD

ybyD

yD

π

πππππ

, (30)

где ( ) ( )∫ ⋅= dyybybyCi 1cos ππ – интегральный косинус.

Используя в качестве нижнего предела малую конечную величину, полу-чаем:

( ) 0 ln 2// 322

1 =++−=Ψ bDDbD π .

Подставляя значения постоянных (29), получим условие устойчивости

0ln34

2

23 =+ b

bs

iεπ , (31)

позволяющее объединить геометрические параметры заготовки, очага дефор-мации и интенсивность деформации. В случае превышения остаточных дефор-маций (18) в условии устойчивости (31) неизбежна потеря устойчивости пло-ской полки, выражающаяся в виде гофрообразования кромковой волнистости с определенной амплитудой и периодом.

Для оценки влияния величин остаточных продольных деформаций растя-жения в тонких краевых элементах профиля на значения амплитуды волнисто-сти кромок зададим функцию прогиба кромки полки от недеформированного состояния в синусоидальном виде

)/2sin()( Txx M πωω = , (32)

где Mω – амплитуда краевой волнистости (по кромке); х – продольная координата; T – период волнистости.


80

В результате несложных математических вычислений получим равенство,

связывающее значения относительных остаточных деформаций растяжения в кромке отформованной полки с амплитудой волнистости этой кромки, равной

Mω , при условии прямолинейности готового профиля [6] :

( )22/ bМi πωε = . (33)

Приравнивая выражение (18), полученное на основе геометрических пара-метров зоны плавного перехода и заготовки, угла подгибки за проход и меха-нических свойств деформируемого материала, к равенству (33), имеем сле-дующую зависимость амплитуды волнистости кромки (ρ = b) от режимов про-филирования:

.]/)/]]))1( )[()n((arcsin[si(5,0[)/2(

5,02,0

24

112

EtshttCchtCtbbМ

σ

αβπω

−∂⋅−+

+⋅+⋅∂⋅= (34)

Решая систему уравнений из зависимостей (12),(16),(18),(31) при ι = 1 в среде MATHCAD 2001ι, получим значения критических углов подгибки при профилировании плоских элементов. Зависимость (34) позволяет определить значения синусоидальной краевой волнистости в случае превышения критиче-ских углов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Тришевский И. С., Докторов М. Е. Теоретические основы процесса профили-рования. М.: Металлургия, 1980.

2. Альфутов Н. А. Основы расчета на устойчивость упругих систем. – 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1991.

3. Бидерман В. Л. Механика тонкостенных конструкций. Статика. – М.:Машиностроение, 1977.

4. Тарновский И. Я., Поздеев А. А., Ганаго О. А. Теория обработки металлов давлением. М.: Металлургиздат, 1963.

5. Несис Е. И. Методы математической физики: Учебное пособие. М.: Просве-щение, 1977.

6. Колганов И. Н., Куприн П. Н., Ахмедзянов Р. Р. Влияние на качество гнутых профилей схем формообразования и условий профилирования // Перспектив-ные методы и средства обеспечения качества летательных аппаратов: Сбор-ник научных трудов. Ульяновск: УлГТУ, 2000.


81

УДК 629.73.002.2 И. М. Колганов, канд. техн. наук, профессор; П. Н. Куприн; Е. В. Мансуров Ульяновский государственный технический университет ФАКТОРЫ, ГАРАНТИРУЮЩИЕ КАЧЕСТВО ГНУТЫХ ТОНКОСТЕННЫХ ПРОФИЛЕЙ ПРОКАТА

Качество тонкостенных профилей (0,3-2,0 мм), изготовляемых на много-клетьевых профилегибочных станах (станках), определяется в основном схема-ми формообразования заготовки (распределением углов подгибки за проход, величиной натяга полосы между переходами, расположением заготовки в рабо-чем калибре, величиной зазоров в калибре z), параметрами оборудования (ко-личеством клетей n, межклетьевым расстоянием L, системой привода валов, жесткостью валов и клети, и др.) и точностными характеристиками как обору-дования, так и валковой оснастки [1].

Основные характеристики оборудования являются заданными. Техниче-ские характеристики профилегибочного оборудования определяются диапазо-нами ширины ВЗ и толщины S0 профилируемой полосы (мощностью двигателя стана, передаточным отношением трансмиссии, длиной и диаметром валов и т.д.), габаритными размерами поперечного сечения профиля. Количество кле-тей рассчитывается из условий возможности формообразования профиля за-данной геометрии поперечного сечения требуемого качества (т. е. без сущест-венных потерь устойчивости как периферийных, так и внутренних элементов заготовки и из условия малости продольных остаточных деформаций растяже-ния в элементах готового профиля).

Схемы формовки должны обеспечивать минимальные градиенты продоль-ных деформаций в подгибаемых элементах полосы по переходам, что реализу-ется в таком распределении углов подгибки за проход, при котором смещение кромок из перехода в переход равно (равное сужение калибров по кромкам свободных подгибаемых полок). «Жесткие» схемы формообразования, свойст-венные интенсивному деформированию в роликовых парах (4-8 переходов), кроме значительных градиентов продольных деформаций в подгибаемых эле-ментах, обусловлены большими значениями разности линейных скоростей эле-ментов валков с высокими калибрами и значительными нормальными распре-деленными напряжениями, возникающими от усилий подгибки на большие уг-лы (более 300). В сумме эти факторы неблагоприятно сказываются на сохранно-сти покрытий, защищающих основной металл полосы от коррозии, которые не-редко применяют на современных материалах (плакированные листы алюми-ниевых сплавов, оцинкованные и полимерные покрытия). В таблице рассмот-рены основные дефекты тонкостенных профилей, изготовленных гибкой-прокаткой, и возможные причины их возникновения по степени влияния. Раз-личные способы гофрообразования показаны на рис.1,2. Анализируя таблицу, видно, что наибольшее воздействие на развитие процессов гофрообразования и возникновение поводок оказывают следующие факторы:

__Факторы, гарантирующие качество гнутых тонкостенных профилей проката___________

82


83

__Факторы, гарантирующие качество гнутых тонкостенных профилей проката___________

84

Рис.1. Виды гофрообразования

Рис. 2. Потеря устойчивости тонкостенных полок под углом 450

1. Схема формовки. 2. Натяг полосы между переходами. 3. Настроечные параметры оборудования. 4. Жесткость клетей и валов. 5. Параметры заготовки. Отрабатывая технологию, оснастку и профилегибочное оборудование, в

первую очередь необходимо обеспечить параметры процесса, оказывающие значительное влияние на качество изготовляемых профилей.


1. Колганов И. М., Куприн П. Н., Мансуров Е. В. Факторы, определяющие ка-чества и точностные характеристики гнутых профилей // Современные тех-нологии в машиностроении: Научно-практическая конференция. Пенза,1999.


85

УДК 629.73.002.2 И. М. Колганов, канд. техн. наук, профессор; П. Ю. Пакшин; О. В. Перфильев Ульяновский государственный технический университет ОБОБЩЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРИ ОТРАБОТКЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОСТЕННЫХ ГНУТЫХ ПРОФИЛЕЙ

Прогнозирование развития авиационно-космической техники на ближай-шие десять лет позволяет сделать вывод о заметном расширении в конструкци-ях планера наряду с полимерными композиционными материалами (до 25%) применения алюминиево-литиевых сплавов (Al-Li) различной модификации (до 20%). В России разработаны и рекомендуются к применению сплавы 1420, 1421, 1423, 1424 (системы Al-Mg-Li); 1450, 1451, 1460 и др. (системы Al-Cu-Li); 1430, 1440, 1441, 1470 (системы Al-Cu-Mg-Li) и т. д. Стремление найти сплав оптимального состава для условий криогенных температур привело к несколь-ким модификациям сплава 1460, которые не вышли пока из опытной отработки: 01460-1, 01460-2, 01460-3 (системы легирования Al-Cu-Li) и 01464 (системы Al-Cu-Zn-Li).

«Ульяновским НИАТ» совместно с кафедрой «Самолетостроение» УлГТУ в течение нескольких лет велись работы по отработке технологии изготовления панельных конструкций с применением гнутолистовых профилей взамен прес-сованных из сплавов 1420, 1430, 1441, 1450, 1451, 1460. Получены вполне об-надеживающие результаты, позволяющие снизить их массу на 15-20%. Ведутся Московским НИАТ совместно с ВИАМ работы по использованию в конструк-циях авиакосмической техники сварных узлов из Al-Li сплавов [1], что иссле-довалось также при изготовлении панельных конструкций [2].

В настоящей статье обобщаются результаты исследований по отработке технологии и оборудования для изготовления тонкостенных гнутолистовых профилей из алюминиевых сплавов с литием, показывающие широкие возмож-ности их внедрения в конструкцию летательных аппаратов. Значительная часть исследований опубликована в центральной печати [3, 4], разработаны и утвер-ждены технологические рекомендации [5]. Но создавшиеся в 90-х годах усло-вия постановки НИОКР не позволили довести выполненные работы до внедре-ния, и отработка сплава 1430 оказалась незаконченной.

Обеспечивая оптимальные значения запаса материала по ширине заготов-ки BЗ, что является непременным условием пластического течения металла в зону сгиба при пластическом изгибе, удалось получить локальные утолщения профиля до 16-20% (η = 1,16…1,20) для более пластичных материалов (1430) и до η = 1,12…1,16 для менее пластичных (1450, 1451).

Графики (рис.1,2) показывают зависимость утолщения η (усредненные значения) от соотношения BЗ/BТ, где BТ – развертка замкнутого калибра (теоре-тическая ширина профиля), и внутреннего относительного радиуса r= r/S0 при толщине листовой заготовки S0 = 1,2…2,0мм.

__Обобщение результатов исследований при отработке технологии ...___________________

86

Рис.1. Графические зависимости η = f(BЗ/BТ): 1 – сплав Д16АТ; 2 – сплав 1430; 3 – сплав 1451

Рис.2. Графические зависимости η = f(r): 1 – сплав Д16АТ; 2 – сплав 1430; 3 – сплав 1451

Графики показывают, что приведенные выше значения утолщения по зо-

нам сгиба можно обеспечить при запасе материала по ширине BЗ в пределах 3…4%, при этом гарантируется внутренний относительный радиус в пределах (0,6…1,2)S0 и жесткость профиля на 25-30% выше, чем при гибе в условиях обычного пластического изгиба. На графиках показаны условными обозначе-ниями фактические значения параметров, полученные при проведении экспе-риментов. Отклонения от усредненных значений (сплошная линия) не превы-шают 5-8%.

Для оценки прочностных характеристик профилей из полок (элементы 1, 5, 9), боковых стенок (элементы 3, 7) вырезались стандартные образцы; угол-ковые части (элементы 2, 4, 6, 8) тщательно обрабатывались для удаления за-


87

усенцев и возможных микротрещин, появление которых не исключено при вы-резании стандартных образцов, и передавались для испытаний на растяжение. Данные результатов испытаний для примера приведены в таблице 1.

Таблица 1

Результаты испытаний на растяжение элементов профилей из сплава 1430 при разных режимах ИС

1 2, 4 3 5 эл., хар-ка С1 С2 С1 С2 С1 С2 С1 С2

σВ, МПа

485 496 479 489 495 490

486 494 489 495 493 488

485 464 483 469 475 470

464 476 483 487 475 479

474 479 477 464 466 470

470 471 477 475 485 485

488 494 495 487 498 486

496 509 498 512 482 496

σВср, МПа

491 489 472 476 472 479 492 502

σ0,2, МПа

408 415 431 418 414 420

415 410 377 418 416 414

395 415 390 421 395 398

369 373 387 381 374 383

417 417 423 395 431 421

415 415 424 431 429 428

413 421 411 408 410 412

σ0,2СР, МПа

422 409 408 379 418 423 417

δ, % 9,2 10,8 8,2 7,6 13,0 9,9 11,6 10,1

Элементы профилей обозначены на рис.1. Режимы искусственного старе-

ния – двухступенчатые: С1 – t1 = 100±5C°, выдержка 3ч, t2 = 140±5C°, выдержка 2,5ч; С2 – t1 = 215±5C°, выдержка 1ч, t2 = 150±5C°, выдержка 20ч, рекомендова-ны ВИАМ. Таблица показывает, что оба режима искусственного старения прак-тически равноценны. Гарантировать то, что условия формообразования профи-лей являлись оптимальными или близкими к ним, нельзя, ибо в большинстве исследований наиболее высокие значения имели место по уголковым зонам сгиба 2 и 4, а не по полкам 1.


88

Таблица 2

Усредненные значения относительной толщины (утолщения η) элементов зетового профиля из сплава 1451Т1

Значения η по элементам профиля Исходная тол-щина S0, мм 0 1 2 3 4 5

1,69 – 1,74 1,85 – 1,97 1,42 – 1,52

1,16 1,19 1,16

1,05 1,05 1,04

1,14 1,16 1,15

1,0 1,0 1,0

1,11 1,30 1,12

1,04 1,04 1,03

Утолщения полок на 3-5% являются естественными, так как действующие при осаживании криволинейных полок 1, 5, 9 распирающие раздвигают валы и приводят к увеличению зазора в калибре формующей роликовой пары. На рис.3 показаны значения σВ, σ0,2, удлинения δ элементов 1, 9 (обозначены х) и 5 (обо-значены о) 15 исследованных образцов корытообразного профиля при режиме искусственного старения С2 и их усредненные значения.

Рис.3. Результаты исследований механических свойств элементов

корытообразных профилей из сплава 1430Т1:

1 – значение σВ, МПа; 2 – значение σ0,2, МПа; 3 – значение

относительного удлинения δ, %

Пластические свойства профилей, характеризуемые значениями δ, вполне удовлетворяют конструкторов авиакосмической техники.


89

Прочностные характеристики профилей, если и уступают изготовленным

из традиционного сплава В95пч, но заметно превышают характеристики спла-вов Д16 и 1163. Учитывая также больший модуль упругости Е, можно снизить массу панельных конструкций и за счет более высоких механических свойств профилей из Al-Li сплавов.

При отработке технологии изготовления гнутых профилей из алюминиево-литиевых сплавов решалась задача создания компактного оборудования мини-мальной массы, что можно обеспечить уменьшением количества переходов формообразования профилей, выбором оптимальной компоновки профилеги-бочного оборудования и минимально необходимым межосевым расстоянием.

Развивая принципы моделирования процесса, изложенные в работе [6], где были получены значения межклетьевого расстояния L, гарантирующие протя-женность необходимой зоны плавного перехода в межклетьевом пространстве и граничные условия по углу подгибки ϕ на каждом переходе при выбранном значении L, получены конкретные значения для процессов волочения.

)1()2()1(23

8

11210

3

KK

K

K

hK

K

rRR

Brr

S

bL

⋅−+−⋅−⋅⋅

⋅=

−−−µ

ϕ, (1)

где ϕK – угол подгибки текущего перехода,

hKr – радиус кривизны профилируемой заготовки;

R – радиус формующего ролика; rK-1 и RK-1 – соответственно радиусы на предыдущем переходе, b – ширина подгибаемой полки.

Величина L получена при рассмотрении полной энергии деформирования W, приходящейся на единичную длину, применительно к швеллерному сече-нию при ряде принятых допущений (рис.4).

W=Wуг+WВ+Wа+WР, (2) где Wуг – энергия деформирования уголковой зоны; WВ – энергия деформирования полки вследствие ее подъема на последую-

щем переходе; Wа – энергия деформирования заготовки при приложении аксиальных

усилий Ра; WР – энергия разгибки заготовки в калибре роликов при ее осадке.


90

Рис.4. Геометрические параметры формообразования швеллера

Из (1) ограничение по углу подгибки на текущем переходе получает вид

31

2,11

02

8

)()1(2)2(3

b

rRR

brr

SL KK

K

K

hK

K

⋅+−⋅−= −−

µϕ . (3)

Для конкретных условий при неизменном показателе анизотропии µ1,2,

принимая соотношение радиусов KrK

hKr =−1

, (К1 = 1, К2 = 1/3), были произведены

расчеты для исходной толщины S0 1,2; 1,5; 1,8 мм, при ширине полки b = 25мм и соответственно b = b/S0 и определены относительные значения L = L/S0 при определенных углах ϕ (рис.5).

Рис.5. Диаграмма зависимости L = L/S0 от ϕK при К = 1 (график 1) и К = 1/3 (график 2)

Аналогичные расчеты зависимости L показали, что при деформировании тонкой заготовки потребуются почти в два раза большие значения межклетье-вого расстояния, чем S0=2,0 мм. Это объясняется тем, что чем тоньше заготов-ка, тем большую кривизну следует ей придать для перевода в состояние пла-стической деформации.


91

В процессе проектирования волочильно-прокатных установок (модели

ВПУ-140/7,5, ВПУ-138/7,0, ВПУ-150/7,5 и др.) удалось выйти по конструктив-ным параметрам на значения L = 195…202 мм при S0 = 1,5 - 2,0 мм, что из усло-вий формул (1), (3) уменьшить не удается.

Полученные значения L практически не зависят от механических свойств деформируемого материала.


1. Рязанцев В. И., Мацнев В. И. Рациональные области применения сварных конструкций из алюминиевых сплавов с литием // Авиационная промышлен-ность. 2001. 4.

2. Колганов И. М., Башилов А. С., Богданов Б. В. Изготовление панелей с гну-тыми профилями из перспективных алюминиевых сплавов // Авиационная промышленность. 1994. 9–10.

3. Колганов И. М., Щавлева Н. А., Куприн П. Н. Технология и оборудование при изготовлении гнутых профилей из Al-Li сплавов // Сб. материалов Все-российской научно-технической конференции. НМТ. М.: МАТИ, 1998.

4. Технологические возможности применения сплава 1430 в силовых конструк-циях летательных аппаратов / И. М. Колганов, Н. И. Колобнев, В. А. Мар-ковцев и др. // Авиационная промышленность. 1992. 10.

5. ТР.1.4.2023–90. Изготовление профилей и деталей из листовых заготовок сплава марки 1451 методом стесненного изгиба / И. М. Колганов, Б. В. Бо-гданов, А. С. Москвин, В. И. Филимонов. М.: НИАТ. 1990.

6. Колганов И. М., Филимонов В. И., Филимонов С. В. Применение модели пластического формоизменения профилирования // Авиационная промыш-ленность. 1996. 3–4.

__Применение специальной погрузочной оснастки ...___________________________________

92

УДК 629.13.01.001 А. С. Константинов Ульяновский государственный технический университет ПРИМЕНЕНИЕ СПЕЦИАЛЬНОЙ ПОГРУЗОЧНОЙ ОСНАСТКИ ПРИ ПЕРЕВОЗКАХ УНИКАЛЬНЫХ ГРУЗОВ ТРАНСПОРТНЫМ РАМПОВЫМ САМОЛЕТОМ Ан-124-100

Перевозка уникальных сверхтяжелых крупногабаритных моногрузов пред-

ставляет сложную инженерную задачу, так как геометрические параметры гру-зов максимально приближены к габаритам грузовой кабины ВС. Существую-щая система погрузки (выгрузки), транспортировки уникальных грузов тяже-лыми рамповыми самолетами осуществляется с помощью специального погру-зочного оборудования, применяемого в основном для конкретного типа воз-душного судна (ВС).

В настоящее время самолет Ан-124-100 обладает погрузочно-разгрузоч-ным комплексом (ПРК), в состав которого входят: − система перевозки уникальных моногрузов массой до 120-150 тонн; − система бескрановой погрузки-выгрузки уникальных моногрузов массой до

80 тонн; − система перевозки легковых автомобилей в 2 яруса; − система перевозки джипов и микроавтобусов в 2 яруса; − система перевозки большегрузных автомобилей и самосвалов; − система бортовой крановой погрузки грузов до 30 тонн.

Уникальное преимущество Ан-124-100 на рынке грузовых перевозок – это возможность перевозок крупногабаритного промышленного оборудования для нефтегазовой индустрии. К таким грузам можно отнести: буровое оборудова-ние, газовые компрессоры, трубы, роторы турбин, нефтяные фильтры, газоге-нераторы, различные прессы. Огромные провозные емкости «Руслана» позво-ляют перевозить без разборки большую часть производимого оборудования, а его способность поднимать грузы массой до 120-150 тонн делает его незамени-мым транспортным средством для доставки сверхтяжелых грузов для нефтега-зовой индустрии. Процесс погрузки – выгрузки такого класса грузов занимает длительное время и является очень сложной технической задачей.

Конструкция элементов основания грузов, как и геометрические и весовые характеристики, всегда различные, поэтому очень сложно разработать план (технологию) загрузки-выгрузки моногрузов в грузовую кабину самолета. Это обусловлено тем, что не всегда балки (рамы) основания равномерно распреде-ляют нагрузку на грузовой пол, и для этого применяются распределители, гру-зоносители, эстакада, скейт-рамы и платформы. В связи с этим максимальная высота моногрузов ограничена применяемой погрузочной оснасткой.


93

Рис. 1

Рис. 2 Контакт с Заказчиком в процессе проработки заявки на перевозку позволя-

ет решить вопросы по доработке или изменению конструкции основания, обес-печить необходимое количество швартовочных элементов, и в конечном итоге принять решение на перевозку.

Более 26% перевозок являются перевозками аэрокосмической техники. К ней относятся ракетоносители, орбитальные спутники, самолеты, вертолеты, запчасти ним и авиадвигатели. Сегодня самолеты Ан-124-100 стали частью ло-гистики мирового рынка запусков искусственных спутников Земли. Перевозки техники космического назначения осуществляются на все основные космодро-мы мира: на Мыс Канаверал, Каену (Французкая Гвиана), Байконур, Кагошиму, Ксичанг. Крупнейшие мировые производители космической техники являются заказчиками авиауслуг, среди них такие компании как, Space Systems/Loral, Lockheed Martin, Huges Space& Communication, Aerospatiale, Matra Marconi, Alenia, Alcatel, ГНПЦ им. Хруничева, НПО «Энергия», НПО им. Лавочкина, НПО «Молния» (рис. 1, 2, 3, 4).

Рис. 3

Рис.4

__Применение специальной погрузочной оснастки ...___________________________________

94

Рис.5

Рис.6

Среди перевозок, ставших серийными и вызвавших большой интерес в авиационном мире, можно назвать: - перевозки фюзеляжей самолетов Dash 8-400 по заказу Boeing; - перевозка частей оперения для B737; - перевозки фюзеляжей Nimrod British Aerospace; - перевозки фюзеляжей CRJ700 по заказу Bombardier Aerospace; - перевозки двигателей GE-90 для General Electric; - перевозки двигателей RR-TRENT-800 компании Rolls Royce.

Размеры грузовой кабины «Руслана» и специальное погрузочное оборудо-вание позволяют перевозить грузы диаметром 4,3 м и длиной до 36,5 м. АН-124-100 является также уникальным транспортным средством для доставок вертолетов, легких самолетов и истребителей, тренажеров, авиадвигателей, а так же частей самолетов на линии окончательной сборки постоянных перевоз-чиков ведущих мировых авиапроизводителей.

Обладая способностью летать на любой континент мира, самолет Ан-124-100 «Руслан» не имеет себе равных при перевозках автомобилей, тяже-лой колесной и гусеничной техники, а также запчастей и комплектующих для автомобилей.

Он имеет уникальную, разрабо-танную оснастку, при помощи которой возможна перевозка до 55 легковых автомобилей и/или джипов за 1 рейс в зависимости от характеристик автомобилей и размеров машин. При этом заг-рузка не требует никакого до-полнительного оборудования, ав-томобили заезжают своим ходом (рис. 5)!

Провозные емкости Ан-124-100 позволяют ему эффективно участвовать в логистике ведущих мировых автомобильных кон-цернов, таких как: Ford, Volkswagen, General Motors, Nissan, Fiat, BMW, Peugeot, Toyota, Volvo и др. (рис. 6).


95

Загрузка моногрузов массой от 50 до 110 т производится с помощью эста-кады, грузоносителей, скейт-балок и платформ, а также, при перевозке сверх-тяжелых грузов с удельной погонной нагрузкой, превышающей допустимое давление на грузовой пол, используются специальные распределительные щи-ты, настилы и плиты.

Применение погрузочной оснастки позволяет загружать и транспортиро-вать тяжеловесные грузы, имеющие габаритные размеры, приближенные к га-баритам грузовой кабины транспортных самолетов.

Доля уникальных перевозок постепенно растет и в ближайшей перспекти-ве может составить около 50-55 % от общего объема перевозок. В ближайшее время доминирующее положение на этом рынке будут занимать самолеты Ан-124-100. Однако наряду с самолетом, позволяющим перевозить по воздуху уникальные грузы, возможно появление дирижаблей (термопланов), судов на воздушной подушке, которые будут экономически эффективны на малых рас-стояниях, обеспечат доставку крупногабаритных и тяжелых грузов в районы с малоразвитой транспортной системой, в труднодоступные районы, не имеющие ВПП.

Большинство крупных проектов осуществляется на основе поставок по принципу just-in-time («как раз во время»). Задержки с доставкой груза могут повлечь значительные финансовые убытки или штрафные санкции для постав-щиков. Традиционные виды транспорта иногда не позволяют выдержать жест-кие графики поставок при перевозке тяжелых грузов. Поэтому для сохранения «проснувшегося» рынка уникальных нестандартных грузов авиакомпании, в том числе и российские, должны иметь парк различных по техническим харак-теристикам ВС, способных перекрывать большую часть уникальных и нестан-дартных грузов как по весовым, так и по геометрическим характеристикам. Прогнозируемый ежегодный рост объемов перевозок тяжелых и крупногаба-ритных грузов потребует роста количества и увеличения типов самолетов, ра-ботающих на этом рынке.


1. Беляев В. Рынку грузовых перевозок требуется новая техника // АВИАРЫ-

НОК / Деловой авиакосмический журнал. 1998. 2. 2. Девитт А. Карго: поддержать и развить успех // АВИАРЫНОК / Авиацион-

но-космический журнал стран содружества. 2000. 8. 3. Замураева И. АК «Волга-Днепр» сдерживает рост конкуренции // АЭРО-

КОСМОС. 2000. 9. 4. Карпий В. «Волга-Днепр» вчера, сегодня, завтра //АВИАРЫНОК / Авиаци-

онно-космический журнал стран содружества. 2000. 8.

__Размещение грузов внутри грузовой кабины транспортного самолета _________________

96

УДК 629.13.00.01 А. Н. Матовников Ульяновский государственный технический университет РАЗМЕЩЕНИЕ ГРУЗОВ ВНУТРИ ГРУЗОВОЙ КАБИНЫ ТРАНСПОРТНОГО САМОЛЕТА

Технологический процесс транспортировки уникальных негабаритных гру-

зов (УНГ) воздушным транспортом включает в себя такую операцию, как раз-мещение грузов внутри грузовой кабины с соблюдением всех необходимых требований по безопасности перевозки, обеспечивая заданную центровку само-лета. Данная операция является одной из наиболее сложных в силу особенно-стей УНГ, имеющих габаритно-массовые характеристики, приближающиеся к предельным возможностям транспортного средства. Кроме собственных харак-теристик грузов огромное значение имеют характеристики самолета: грузо-подъемность, запас центровки, геометрические параметры грузовой кабины (форма поперечного и продольного сечения), погонная или удельная нагрузка на грузовой пол.

Широкое применение для перевозки тяжеловесных крупногабаритных гру-зов нашли специализированные рамповые грузовые самолеты, такие как Ан-8, Ан-12, Ан-22, Ан-70Т, Ил-76, Ан-124, Ан-225; Локхид С-130, С-141, С-5, MD-17 [1]. Наиболее распространенными формами поперечного сечения явля-ются прямоугольное (рис.1,а), круглое или приближенное к нему (рис.1,б).

Ан-12, Ил-76Т Ан-22, Ан-70 Ан-124-100, Ан-225

а б в

Рис.1. Формы поперечного сечения грузовых кабин Для тяжелых «грузовиков» характерно сложное поперечное сечение, обра-

зованное несколькими окружностями (рис.1,в). На примере грузовой кабины самолета Ан-124-100 (рис.2) можно выделить три основные зоны: зона 1 перед-ней грузовой рампы, зона 2 основной части грузовой кабины, длина которой указана в технических характеристиках (см. табл.1) и зона 3 хвостовой грузо-вой рампы. В силу своей неделимости УНГ могут занимать как зону 2, так и зо-ны 1 и 3, тем самым повышая эффективность заполнения объема.


97

зона 1 зона 2 зона 3

Рис. 2. Продольное сечение грузовой кабины Рассмотрим поперечное сечение грузовой кабины самолета Ан-124 как

наиболее общее по сравнению с другими видами сечений, являющимися част-ными случаями. Сечение характеризуется шириной b по грузовому полу (рис.3), высотой h, радиусами R образующей окружности сечения.

∆min ∆min

R

Плоскость прокатки k грузов

δ h

hR

bc Максимальный габарит

b груза

bmax

Рис. 3. Геометрические параметры сечения грузовой кабины

Центры радиусов располагаются на расстоянии bc. Немаловажное значение

имеет положение максимальной ширины hR и его относительный параметр

hhh R

R =_

, (1)

который позволяет определить пригодность груза к перевозке в случае, если его ширина превышает ширину грузового пола. При этом имеет место система уравнений:


98

=+=−Rbk

kRb

c

max , (2)

откуда

cbRb −= 2max . (3)

В случае круглого поперечного сечения bс = 0, тогда bmax = 2R. Правила безопасной перевозки крупногабаритных грузов воздушным транспортом дик-туют минимальные зазоры ∆min сверху и по бокам между грузом и грузовой ка-биной. Снизу габарит ограничен плоскостью прокатки грузов, которая умень-шает высоту h на расстояние δ, что объясняется необходимостью применения специальных грузовых систем для бесколесных и использование настилов для колесных грузов.

Практика воздушных перевозок показывает, что грузы категории УНГ имеют следующие характеристики : 80 – 90% имеют массу моногруза 120 – 150 т, 80 – 85% имеют габариты : длина - до 30 м, ширина - до 6 м, высота - до 4,3 м [2]. Кроме указанных характеристик существенное влияние на способ по-грузки-выгрузки и размещение грузов оказывают форма их поперечного сече-ния, характер распределенной нагрузки в случае длинномерных грузов, удли-нение. Последнее можно представить в виде [3]

эDL

=λ , (4)

где L - длина груза; эD - эквивалентный диаметр.

Эквивалентный диаметр - это диаметр круга, площадь которого равна пло-щади миделя груза. Иначе говоря,

4

2Э

M

DS

π= ,

откуда

πM

Э

SD 2= (5)

Подставляя (5) в (4), получим

MMS

LSL π

π

λ2

2== (6)


99

Исследования характеристик перевезенных уникальных грузов позволяют классифицировать их по следующим признакам: а) по форме поперечного сечения

- круг или приближенное к нему (фюзеляжи, ректификационные колонны, корпуса ракетоносителей, гидро- и газотурбины, газгольдеры и т. п.);

- прямоугольное или квадрат (контейнеры, производственные линии, же-лезнодорожные вагоны, автобусы и т. п.);

- произвольное сечение (катера и яхты, трансформаторы, ферменные кон-струкции, виды наземного транспорта специального назначения и т. п.);

б) по удлинению - короткие: λ < 1; - среднего удлинения : 1≤λ ≤2,82 (4,25≤ L≤12 м); - длинномерные λ >2,82 ( L>12 м);

в) по характеру распределенной (удельной) нагрузки (рис.4) - постоянная нагрузка (рис.4,а); - переменная симметричная нагрузка (рис.4,б); - переменная несимметричная нагрузка (рис.4,в).

а б в

Рис. 4. Характер распределенной нагрузки по длине груза

Обеспечение центровки самолета, особенно при погрузке длинномерных грузов, является одной из наиболее сложных инженерных задач, решение ко-торой требуется на этапе подготовки груза к перевозке. Это объясняется тем, что в силу своих габаритно-массовых характеристик вышеуказанные грузы ос-тавляют слишком мало запаса длины грузовой кабины для корректировки цен-тровки. Y a ba

X

xтгр xт0

Рис. 5. Размещение груза внутри грузовой кабины (самолет Ан-22А)


100

Центровка определяется по двум осям: горизонтальной Ox и вертикальной Oy. Ось Oy обычно проводят касательно к носу фюзеляжа (рис.5) или вблизи предполагаемого центра тяжести самолета. Ось Ox проводят через лю-бую точку, расположенную возможно ниже на боковой проекции. Часто за та-кую точку берут ось колеса шасси в выпущенном состоянии.

Центровку или относительное положение центра тяжести на средней аэро-динамической хорде (САХ) определяют в виде

a

ТТ

bax

x−

=__

, (7)

где a - расстояние от начала координат до носка САХ (см. рис. 5); ab - САХ крыла.

Положение центра тяжести системы «груз-самолет» Тx выражают формулой

0

0

MxMxM

xгрТгрТсн

Т

+= , (8)

где 0M , снM , грM - взлетная масса, масса пустого снаряженного самолета и масса груза соответственно;

0Тx , гр

Тx - положение центров тяжести пустого снаряженного самолета и груза соответственно.

При стремлении получить нужную центровку путем перемещения груза

полезно знать, насколько сдвинется центр тяжести самолета при смещении гру-за на заданную величину и, с другой стороны, насколько нужно переместить груз, чтобы получить заданное смещение центра тяжести самолета. Это можно легко решить, пользуясь следующими формулами :

aгрТ bxxMx /)( 00 ′−=∆ , (9)

грaТ Mbxxx /)( 00 ∆−=′− , (10)

где Тx∆ - отнесенная к ab величина смещения центра тяжести самолета; грM - относительная масса груза;

0x , 0x′ - старое и новое положение центра тяжести груза соответственно.

Положение центра тяжести груза может оказать значительное влияние на систему «груз-самолет», выводя ее центровку за допустимую величину запаса центровки. В этом случае применяют балластный груз, который входит в массу коммерческой нагрузки (груза и его оснастки):

балоснгркн mМMM ++= , (11)

где оснМ , балm - масса оснастки и балластного груза соответственно.


101

Наиболее сложной является центровка длинномерных грузов с переменной

несимметричной нагрузкой. При загрузке уникальных грузов, которые имеют предельные габариты, высота и ширина грузовой кабины используются не пол-ностью. В ряде случаев требуется применение специальных балластных грузов, что приводит к уменьшению массы коммерческой нагрузки воздушного судна.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Революция в грузовых перевозках: возможности XXI века / Крис Раймонд,

Рон Хендерсон. М., 1997. 2. Толмачев В. И., Петрищев В. В. Завод по воздуху, или «Руслан» в XXI веке

// Воздушный транспорт. 1999. 24. 3. Проектирование самолетов. Бадягин А. А., Егер С. М., Мишин В. Ф., Склян-

ский Ф. И., Фомин Н. А. М.: Машиностроение. 1972.

__Модель адаптивной стабилизации намагниченного спутника__________________________

102

УДК 539.1 И. В. Мусияченко Национальный Университет Узбекистана МОДЕЛЬ АДАПТИВНОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ НАМАГНИЧЕННОГО СПУТНИКА

В качестве модели намагниченного спутника воспользуемся моделью,

предложенной Белецким В. В. и Хентовым А. В. в [1], сняв в ней условие по-стоянной намагниченности спутника вдоль оси динамической симметрии, так как в этом случае не выполняется условие наблюдаемости.

Уравнение движения :

)(yYdtdy

I= , (1)

где ),..,( 61 yyyy = - фазовый вектор проекций угловой скорости вращения спутника на его главные центральные оси симметрии и направляющих косину-сов, определяющих положение оси Y геоцентрической системы по отношению к главным центральным осям симметрии.

Фазовые координаты имеют следующие выражения через углы Эйлера θψϕ ,, и производные от них:

===

+=+=

−=

θϕθϕθθψϕ

ϕθϕθψ

ϕθϕθψ

coscossinsinsincos

sincossincossinsin

6

5

4

3

2

1

yyyyyy

&&

&&

&&

, (2)

которые в случае регулярной прецессии при установившемся движении суть:

.,,,0

32

1

constCconstCconstC=========

ϕθψθψϕ &&&

(3)

Рассмотрим возмущенное движение, считая что оно также описывается (1), но при действии управляющего воздействия ),( xtvv = .

Возмущения вводим следующим образом:

)6,1()( =−= stfyx ss . (4)

Здесь )(tf некоторое частное решение (1) .

Уравнение возмущенного движения получаем в виде


103

)6,1(),,(6

1=++=∑

=

jvxtRvbxadtdx

iij

jiji , (5)

где ),,( vxtRi - члены не ниже второго порядка.

Управление ),( xtv будет осуществляться регулированием напряжения в магнитной катушке, расположенной на спутнике. Это управление будет рабо-тать для компонентов вектора )(tx , соответствующих проекциям угловой ско-рости вращения спутника. Вектор B имеет вид

−−−

= 0,0,0,,, 425161435362

Cyy

Byy

Ayy

Bιςιςις

, (*)

где CBA ,, - главные центральные моменты инерции спутника; 321 ,, ιιι - направ-ляющие косинусы; 654 ,, yyy - компоненты частного решения системы (1).

В случае возмущенного движения частному решению )(tf системы (1) бу-дет соответствовать

0=x . (6) Для устойчивости последнего достаточно обеспечить асимптотическую

устойчивость системы первого приближения для (5). Вводим критерий качества:

∫ ∑∫∞

=

∞

+==

0

26

1

2

0

),( vxvxJi

iω . (7)

На основе теоремы Красовского Н.Н. об оптимальной стабилизации [3] для нахождения оптv , решающего задачу оптимальной стабилизации для (6) в силу системы первого приближения для (5) при критерии качества (7), получаем систему:

=+∂∂

=++

+

∂∂

∑

∑ ∑∑

=

= ==

02

0

6

1

6

1

26

1

26

1

vbxV

vxvbxaxV

ii

i

i kkij

jij

i . (8)

Здесь ),( xtV - функция Ляпунова, которую берем в виде квадратичной формы:

∑=

=6

1,)(),(

jijiij xxtdxtV . (9)

Существование оптv зависит от возможности нахождения ограниченных функций )(tdij , таких, что (9) будет определенно положительной в силу систе-мы (8).


104

Подставляем в первое уравнение системы (8) выражение для v из второго уравнения и, приравнивая коэффициенты при ji xx нулю, получаем для нахож-дения ijd :

=−+

=−+

∑ ∑ ∑

∑ ∑ ∑

= = =

= = =

6

1

6

1

6

1

6

1

6

1

6

1

012

0)(

k n mmmibnikiki

k n mmmjbnikikjkjki

bdbdad

bdbdadad. (10)

)( jiij dd =

Коэффициенты ijd находятся методом Репина Ю.М., Третьякова В.Е. [3]. При этом ijd суть числа:

)(lim * tdd ijtij ∞→= , (11)

где )(* tdij - частное решение системы.

+−=

−+=

∑∑∑

∑∑∑

===

===

6

1

*6

1

*6

1

**

6

1

*6

1

*6

1

***

12)(

)()(

mmmin

nni

kkiki

ii

mmmjn

nni

kkikjkjki

ij

bdbdaddtdd

bdbdadaddtdd

(12)

при начальных условиях

0)( 0* =tdij . (13)

Все расчеты можно произвести при помощи пакета Maple. Константы 321 ,, CCC определяются решением системы (1) с учетом (2) и (3). Достаточное условие разрешимости задачи стабилизации по [3]:

6)...( 5 =BAABBранг . (14)

По аналогичной схеме можно построить добавочное управление, компен-сирующее влияние неточности модели (1).

В реальной ситуации (1) дополняется :

)()( yYyYdtdy

III += , (15)

где )(yYII - неучтенные или неизвестные силы в уравнении движения.

При этом в уравнении возмущенного движения также появляется неизвестная часть ),,( vxtX II .

На основе метода, предложенного Красинским А.Я. в [2], добавочное управление ),( xtu , компенсирующее влияние ),,( vxtX II , вырабатывается при помощи того же самого исполнительного устройства (магнитной катушки), что и для реализации управления ),( xtv .


105

Добавочное управление ),( ηtu должно обеспечивать асимптотическую ус-тойчивость

0=η (16) в силу системы :

QuPdtd

+= ηη , (17)

где

,10

;00

=

= Q

BAP (18)

iij bBaA == ; . Критерий качества теперь берется в виде

∫ ∑∞

=

+=0

27

1

2 )( uJi

iη . (19)

Однако для построенной модели надо принимать во внимание не только ее неточность. У нас может не оказаться полного вектора )(tx , а присутствовать только его измерения:

Cxx =€ , (20) где C , например ]1,0,0,0,0,0[=C . (21)

Строим систему оценивания:

BvCxxCLxAx +−+= )€(€€& . (22)

Необходимо построить такое L , чтобы при формировании v вместо )(tx можно было бы использовать оценку для него x€. Обозначим через

xx −= €ρ . (23) Нужно, чтобы

0)(lim =∞→

tt

ρ . (24)

Для этого решаем систему µρρ CA ′+′=& , (25)

где ρµ L′= . (26) Решение полученной задачи аналогично приведенным ранее. В этом случае

также полностью действует разработанная схема для построения регулирую-щих воздействий.

Для данной модели при рассмотренных замечаниях по поводу точности и отсутствия полного фазового вектора были получены управления ),( xtv , доба-


106

вочное управление ),( ηtu , матрица L . При этом использовались следующие характеристики спутника :

2/2850 мкгBA == , 2/24 мкгC = , 22,0 321 === ιιι .

Направляющие косинусы, определяющие постоянную составляющую маг-

нитного момента 22,5.0 231 === γγγ .


1. Белецкий В. В., Хентов А. В. Вращательное движение намагниченного

спутника, М.: Наука, 1985. 2. Красинский А. Я. Об адаптивной стабилизации установившихся и периоди-

ческих движений // Второй международный конгресс «Нелинейный динами-ческий анализ»: Тезисы докладов. М., 2002.

3. Малкин И. Г. Теория устойчивости движения. М.: Наука, 1966.


107

УДК 658-512.011.56.005:621. П. М. Попов д-р техн. наук, профессор Ульяновский государственный технический университет ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ИНТЕГРАЛЬНОГО КАЧЕСТВА ОБЪЕКТОВ

При проектировании техники вводится понятие – показатель интеграль-ного качества объекта проектирования. Этот параметр объекта проектирования определяется исходя из следующих процедур. Вводится понятие функцио-нальности (°Fij), которое представляет собой комплексный показатель качест-ва, надежности, эффективности, ремонтопригодности и долговечности. Оценим качество через степень эффективности, то есть

ij

ijj C

FE

°= , (1)

где Ej – степень эффективности осуществления функций проектируемого объ-екта в j–варианте конструкций;

°Fij – качество осуществления функций (i) объекта; Cij – полные затраты на достижение качества осуществления функций (i)

i-го варианта объекта (полная стоимость); i = 1, 2, …, ii, …, n – функции объекта; j = 1, 2, …,ji, …, m – вариант конструкции объекта.

Этим соотношением (1) охватываются все комплексные показатели функ-циональности объекта[1].

Следующим шагом функционального анализа качества проектирования является определение коэффициента относительного значения i-го показателя j-го варианта конструкции объекта :

maxi

ijij P

PK = , (2)

где Pij – фактическое значение i-го показателя j-го варианта объекта; Pi max – наилучшее (оптимальное) значение i-го показателя.

В процессе проектирования встречаются случаи, когда оптимальное (наи-лучшее) значение минимально. Тогда относительный показатель (или коэффи-циент) следует определять по формуле

ij

iij P

PK min= , (3)

где Pimin – наилучшее (минимальное) значение i-го показателя (функции).

__Функциональный анализ показателей интегрального качества объектов________________

108

При исследовании объекта проектирования вводится процедура оценки значимости в интервале 0<ri≤1,0 , где ri – значимость i-го показателя. Тогда ко-эффициент относительного значения i-го показателя может быть оценен по формуле

i

n

iiкомпл krK ⋅= ∑

=1. , (4)

где Kкомпл. – комплексный коэффициент оценки уровня качества. Очередной шаг функционального анализа показателя интегрального каче-

ства объектов – это определение коэффициента использования материала, ко-торый представляет собой отношение массы материала в конструкции объекта к суммарной норме этого материала, полученного моделированием, то есть расчетной норме расхода.

%100⋅=p

kM M

MK , (5)

где Mk – массa материала в конструкции по результатам натурного проектиро-вания;

Mp – массa расхода материала в конструкции по расчетной схеме и резуль-татам моделирования[2].

Далее определяется коэффициент совершенства конструкции объекта как отношение удельной материалоемкости лучшего (оптимального) аналога объ-екта к удельной материалоемкости проектируемого объекта :

%100.. ⋅=kp

аkс M

MK , (6)

где Ma и Mpk – удельные материалоемкости объекта аналога и конструкции объ-екта проектирования.

Надежность объекта проектирования вытекает из комплексного показа-теля функциональности (качества) и характеризуется отношением значения ос-новного показателя надежности аналога к значению этого же показателя у электронной (расчетной) конструкции объекта :

%100⋅=pk

aН N

NK , (7)

где Na и Nkp – показатели надежности конструкции аналога и электронного (расчетного) показателя.

Оценка непосредственной значимости функций – следующий шаг в функциональном анализе показателей интегрального качества проектирования


109

объектов. Эта процедура производится путем экспертизы функций проекти-руемого объекта декомпозицией функций. Оценка непосредственной значимо-сти функции (Z) определяется ее вкладом в реализацию функции более высо-кого уровня. При этом сумма коэффициентов значимости (Z) функций i-го уровня, обеспечивающих выполнение функций вышестоящего уровня (i-1), должна быть равна единице:

∑=

=n

iiZ

11. (8)

Приоритет функций объекта по величине (Z) определяется в пределах i-го уровня иерархии и определяет очередность функционального анализа показате-ля интегрального качества проектирования.

Стоимость функций объекта проектирования равна себестоимости объек-та, стоимость функций элемента объекта проектирования равна себестоимости этого элемента и т. д. по уровням декомпозиции. Себестоимость функции i-го уровня равна сумме стоимостей функций (i+1)-го уровня, обеспечивающих реализацию функций объекта проектирования. Если функция данного уровня иерархии выполняется несколькими элементами, то ее стоимость определяется суммой стоимостей элементов, умноженной на коэффициент значимости реа-лизации этой функции, то есть стоимость j-го варианта функции Cj определяет-ся

mj

n

mmj ZCС ⋅= ∑

=1 , (9)

где Cm – стоимость m-го элемента; Zmj – значимость m-го элемента в реализации j-го варианта функции объекта

(или его элемента); n – количество элементов, с помощью которых реализуется i-я функция в

j-м варианте функций и т. д. При этом следует соблюдать следующие условия:

∑=

=n

mmjZ

10,1 и ∑

=

=fi

jmjZ

10,1 , (10)

где fi – количество функций, выполняемых m-м элементом.

Исходными данными для сравнения значимости функций при оценке качества и затрат на реализацию функций проектируемого объекта являются результаты расчетов Z и Cj. Максимально допустимая значимость стоимости функции проектируемого объекта не должна превышать значимости Z самой функции объекта проектирования, то есть Сijmax = Z, если Z < Cij и Сijmax = Cij , если Z >Cij . Следовательно, исходя из максимально допустимой значимости стоимости Сijmax определяется максимально допустимая стоимость проекти-руемого объекта.

__Функциональный анализ показателей интегрального качества объектов________________

110

В процессе функционального анализа функций проектируемого объекта

(системы) и определения показателя интегрального качества функций целесо-образно различать функции действующие и требуемые.

Действующие функции – это те, которые проектируемый объект должен иметь, чтобы полностью удовлетворить заказчика. Сравнивая комплексы дей-ствующих и требуемых функций проектируемого объекта, можно выделить функции отсутствующие и ненужные (лишние).

Отсутствующие функции – это те, которые проектируемый объект дол-жен был бы выполнять для удовлетворения запросов заказчика. Это функции, которых в комплексе требуемых функций больше, чем в комплексе действую-щих [3].

Ненужные (лишние) функции – это функции, которые объект выполняет, но они в действительности не требуются и поэтому с точки зрения заказчика являются лишними.

С учетом изложенного степень эффективности определяется следующим соотношением :

∑∑==

°=п

iij

п

iijj CFE

11/ . (14)

С позиции функционального подхода соотношение (14) при проектирова-нии объектов следует понимать как цель – функцию минимизации затрат на подготовку и реализацию решений при требуемой функциональности.

Таким образом, для того, чтобы выполнить системный и функциональный анализ проектируемого объекта (системы, изделия), необходимо рассмотреть все аспекты: от исходных данных на объект по функциональности, лимитной стоимости, ограничениям до специфических характеристик, к которым отно-сятся декомпозиция (состав) объекта и различных показателей качества входя-щих в него элементов.


1. Колесов И. М. Основы технологии машиностроения: Учеб. для машиностро-ит. спец. вузов. - 2-е изд., испр. М.: Высш. шк., 1999.

2. Андреев Г. Н., Новиков В. Ю., Схиртладзе А. Г. Проектирование технологи-ческой оснастки машиностроительного производства: Учеб. пособие для ма-шиностроит. спец. вузов / Под ред. Ю. М. Соломенцева. – 2-е изд., напр. М.: Высш. шк., 1999.

3. Попов П. М. Оптимизация технических решений проектирования и управ-ления на основе экономико-систематических методов анализа. Ульяновск: УлГТУ, 2000.


111

УДК 658-512.011.56.005:621 П. М. Попов д-р техн. наук, профессор; О. Ф. Соколова Ульяновский государственный технический университет ТЕЗАУРУС ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ САМОЛЕТА И ТЕХНОЛОГИИ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Многочисленные исследования процессов проектирования летательных

аппаратов и технологических процессов для их изготовления дают полное ос-нование судить о целесообразности использования информационного тезау-руса в этих процессах, а особенно – в системах автоматизированного проекти-рования (САПР). Здесь, наряду с конструктивно-техническим и математиче-ским описанием облика самолета, требуется и функциональное его описание с позиции функции (полезного действия, свойства или состояния), то есть в со-ответствии с техническим заданием (ТЗ) на проектирование самолета формули-руется его главная функция и далее, при декомпозиции его конструкции по иерархии, формулируются функции как конструктивные, так и технологиче-ские, начиная от общей конструкции самолета до деталей и их элементов. Это позволяет при автоматизированном проектировании более полно описывать конструктивно-техническое решение того или иного агрегата, узла, детали, сборки, подсборки и конструкции самолета в целом. То же самое характерно и при проектировании оснащения для изготовления самолета и, конечно, для проектирования технологических процессов. Следовательно, при проектирова-нии авиационной техники, по мере накопления опыта решения задач проекти-рования и управления разработками, развития теоретических основ построения САПР, совершенствования программного и технического оснащения появля-ется возможность использования интегрированных САПР с полным информа-ционным обеспечением в виде совокупности систем математического и элек-тронного моделирования самолета и информационного тезауруса. Конструк-торские бюро принимают самое непосредственное участие в организации ин-формационного тезауруса по всей конструкции самолета от общих техниче-ских требований к его конструкции до проведения комплексных и летных испытаний, то есть по всей проектно-технологической цепи создания само-лета, с целью наполнения информационной базы САПР техническими реше-ниями с соответствующей взаимоувязкой всех конструктивных, технологиче-ских, математических (информационных) компонентов для функционирования САПР.

Разрабатывая дополнительные системы или адаптируя существующие сис-темы САПР, необходимо с самого начала обеспечивать их аппаратурную, про-граммно-техническую и информационную совместимость для всех этапов про-ектирования, предусматривать возможность обеспечения пользователей-

__Тезаурус для проектирования самолета и технологии его изготовления_________________

112

проектировщиков всей необходимой информацией: справочной, архивной, опе-ративной и др.

Поскольку процесс проектирования самолета является коллективным, важным требованием, предъявляемым к САПР, является обеспечение возмож-ности параллельного ведения нескольких проектных задач с автоматическим распределением ресурсов системы между заданиями, а также совместного ре-шения одной задачи несколькими исполнителями (например, комплексная сис-тема проектирования САТIA). В этой связи САПР должна обеспечивать воз-можность реализации различных стратегий процесса проектирования и обеспечивать возможность: выполнения рабочих процедур оптимизации технических решений при проектировании конструкции самолета; совершенст-вования процесса проектирования конструкций отдельных типовых агрегатов при модификации самолета; высокую надежность процесса проектирования, качество проектирования, быстродействие и эффективность по отношению к ручному проектированию [1].

На основании вышеизложенного сформулируем основные принципы ис-пользования САПР. К ним относятся следующие принципы: включения, сис-темного единства, развития (и саморазвития), комплексности, совместимости, информационного единства, стандартизации и унификации.

Принцип включения предусматривает возможность включения САПР в более сложную систему – САПР проектной организации (САПР-ПО), которая и определяет требования и стратегию к ее созданию, адаптации и использова-нию, функционированию, например, совместно с АСТПП, и дальнейшему раз-витию и самоорганизации, и др.

Принцип системного единства заключается в том, что при создании (или адаптации), функционировании и развитии САПР связи между входящими в нее подсистемами обеспечивают целостность системы.

Принцип развития состоит в том, что САПР разрабатывают (развивают) с учетом возможности ее адаптации на различные отрасли машиностроения, со-вершенствования и обновления компонентов САПР, развития и элементной и информационной базы, программного и математического обеспечения и связей между ними.

Принцип комплексности предполагает обеспечение согласования и связ-ности отдельных элементов (компонентов) и всего объекта в целом на всех ста-диях проектирования с помощью соответствующих подсистем САПР.

Принцип совместимости заключается в обеспечении совместности функ-ционирования всех подсистем САПР и сохранении открытой структуры сис-темы в целом. Это достигается соответствующим согласованием интерфейсной связи, символами (даже машинными языками), информационными и структур-ными связями между подсистемами и компонентами САПР. Например, наличие совместимых между собой подсистем «Конструкторская документация», «Проектирование», «Производство прочностных расчетов» и др., таких систе-


113

мах, как CATIA, UNIGRAPHICS, CIMATRON, CADDS-5 и др., позволяет соз-давать единую систему проектирования и разработки проектной документа-ции, такую как автоматизированная система конструкторско-технологической документации авиационного производства (АСКТД АП).

Принцип информационного единства состоит в том, что в подсистемах и компонентах различных САПР необходимо использовать единую систему тер-минов, символов, условных обозначений, проблемно-ориентированных язы-ков программирования и способов представления информации, установленных государственными, международными стандартами и отраслевыми норматив-ными документами. Принцип информационного единства предопределяет организацию и создание информационного тезауруса и в частности, тезауру-са по конструкции самолета. (Фрагмент иерархической структуры самолета изображен на рис.1).

Принцип стандартизации и унификации заключается в проведении ти-пизации, унификации и стандартизации подсистем и компонентов САПР, ин-вариантных к проектируемым объектам и отраслевой специфике (или к пред-метной области проектирования и управления разработками), а также в выра-ботке соответствующей методологии (совокупности процедур, правил и мето-дик проектирования) с целью упорядочения деятельности в области создания, адаптации и развития САПР конструкторско-технологических разработок. Процесс разработки проекта самолета и его составляющих, в том числе техно-логического оснащения и технологических процессов, – это творческий про-цесс, и он никогда не может быть формализован до конца. В этой связи, наря-ду с конструктивно-техническим и математическим описанием конструкции самолета, необходимо еще функциональное описание самолета и его элемен-тов на языке выполняемых функций и их отношений, то есть необходим ин-формационный тезаурус – словарь типовых формулировок проектно-технических и управленческих функций по конструкции любого ЛА. Это обес-печит возможность получить дополнительную информацию об объекте проек-тирования при использовании САПР. Подробно принципы организации систем автоматизированного проектирования конструкторско-технологических разра-боток в авиационном производстве изложены в монографии автора [1].

Известно, что ключевым элементом процесса создания самолета является разработка проекта. Разработать проект современного самолета – это значит разработать полный комплект проектно-конструкторской и технологической документации как при бумажной технологии, так и на машинных носителях, позволяющий осуществить создание самолета в металле и производить его экс-плуатацию. Классически, техническая документация – это лишь конечный ре-зультат сложного и длительного процесса проектно-конструкторской деятель-ности создателей самолета, направленный на разработку проекта ранее не су-ществовавшего объекта (самолета), системы и процесса.

__Тезаурус для проектирования самолета и технологии его изготовления_________________

114

F...

F...

F...

F... F...

F... F...

F...F...

F...F...

Fn12

F0

Fn

Fn1

Fn11 Fn13

F...

Система оборудования

Рис.1. Фрагмент иерархической структуры самолета

Кессоны

Верхние панели

Обшивка

Носовая часть

Стенки

Стрингеры

Нервюры

Крепежные детали

VI ур.

VII ур.

VIII ур.

Вытекает из 6го уровня



Nй уровень

…

…

…

…

……

Крыло Фюзеляж Система шасси

Уровни иерархии

V ур.


… …

Крепежные детали и элементы



Авиационно-технический комплекс

Самолет

Планер Силовые установки

I ур.

II ур.

III ур.

IV ур.

Декомпозиция



… …

Транспортнаяавиационная

система


115

Понятно, что создать современные проекты самолетов и другой сложной техники машиностроения без использования систем автоматизации невоз-можно, поэтому степень автоматизации процессов проектирования во многом определяется не столько возможностями современных САПР, сколько возмож-ностью формализации той или иной проектной задачи, то есть умением про-ектировщика дать достаточно строгую постановку задачи проектирования и четкий завершенный алгоритм ее решения с использованием максимальных сведений о типовой конструкторской задаче, то есть использовании сведений о проектируемом изделии (самолете) – тезаурусе.

После определения цели проектирования, проектировщик, опираясь на информацию – тезаурус, а также творческие способности, формирует глав-ную идею, то есть концепцию будущего самолета, намечая возможные вари-анты (альтернативы) решения проектной задачи, используя систему автомати-зации проектирования, адаптированную для решения конкретной проектной за-дачи.

Таким образом, в общем процессе проектирования самолета выполняется целая сеть проектных процедур, которые в условиях автоматизированного проектирования могут быть формализованы с использованием информацион-ного тезауруса.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Попов П. М. Организация автоматизированных систем подготовки авиаци-онного производства. Ульяновск: УлГТУ, 2000.

___Особенности газолазерной резки органического стекла_____________________________

116

УДК 609.017.539.8 В. И. Постнов, канд. техн. наук; В. И. Петухов Ульяновский научно-технологический центр федерального государственного унитарного предприятия Всероссийского института авиаци-онных материалов ОСОБЕННОСТИ ГАЗОЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ ОРГАНИЧЕСКОГО СТЕКЛА

Органические стекла нашли широкое применение в самолетостроении в качестве остекления кабины пилотов и иллюминаторов пассажирского салона. Как правило, подобные изделия имеют сложный профиль и изготавливаются из листового материала путем раскроя заготовок на фрезерных или ленточнопиль-ных станках с последующим формованием по теоретическому контуру самоле-та (при необходимости) и окончательной обработкой в размер на фрезерных станках с ЧПУ. Применение для раскроя фрезерных станков приводит к сниже-нию коэффициента использования материала, а также увеличивает стоимость изделий. Лазерный раскрой листового органического стекла позволяет объеди-нить операции раскроя и окончательно обработки в одну операцию, т. к. совре-менные лазерные раскройные комплексы, оснащенные ЧПУ в сочетании с та-ким малоразмерным «не изнашиваемым» инструментом, как лазерный луч, по-зволяют получать изделия из листовых материалов сложной формы с мини-мальными отходами. Одной из разновидностей лазерной обработки материалов является газолазерная резка (ГЛР), которая заключается в подаче соосно с лу-чом лазера струи вспомогательного газа с помощью специального сопла, при этом происходит очищение зоны резания путем выдувания газообразных про-дуктов и капельной фракции, а также интенсивное охлаждение прилегающих к зоне реза участков материала [1].

Одним из основных параметров лазерной резки, определяющих произво-дительность процесса, является плотность мощности g лазерного излучения на единице поверхности разрезаемого материала, которая зависит от мощности ла-зерного излучения, площади пятна, на которой эта мощность сосредотачивается [2], и определяется по формуле

2/4/ tDNSNg π== , (1)

где N – мощность лазерного излучения; S – площадь пятна; Df – диаметр пятна, который находится из выражения:

0

2 4D

fMD f ⋅⋅⋅

=πλ , (2)

где М – множитель, учитывающий модовый состав излучения; λ – длина волны излучения; Do – диаметр лазерного луча на входе в фоку-

сирующую систему; ƒ – фокусное расстояние оптической системы.


117

Из выражения (2) видно, что на диаметр пятна сильное влияние оказывает модовый состав излучения, и минимальный диаметр может быть получен при

1=M , т. е. при одномодовом составе излучения. Кроме того, диаметр сфокуси-рованного пятна зависит от длины волны лазерного излучения, фокусного рас-стояния оптической системы и диаметра лазерного луча на входе в фокуси-рующую систему. Скорость лазерной резки связана линейно с величиной мощ-ности падающего на материал лазерного излучения и должна быть такой, чтобы материал успевал нагреваться на всю толщину до температуры разрушения за время перемещения лазерного луча на расстояние, равное его радиусу. При расчете мощности лазерного излучения для данной скорости резки можно ис-пользовать формулу [3]:

pLA

hrhN22

2+⋅⋅

=ϑπ , (3)

где N – мощность лазерного излучения; ϑ- – скорость лазерной резки; h – толщина разрезаемого материала; r – радиус сфокусированного лазерного луча;

1=A – поглощающая способность материала; R – коэффициент отражения; Lp – энергия разрушения единицы объема материала.

Давление газа внутри сопла Po является основным газодинамическим фак-тором, определяющим скорость потока и соответственно скоростной напор, ко-торый определяет эффективность удаления продуктов деструкции из канала ре-за [4]. Влияние давления на скоростной напор носит экстремальный характер, что связано с возникновением скачка уплотнения у поверхности разрезаемого материала и ограничением скорости в вершине реза критическим значением Ркр. В связи с этим максимальная глубина прорезания материала обеспечивает-ся при достижении скоростным напором максимального значения, что проис-ходит при Po = Pкр. Критическое значение давления газа определяется из соот-ношения:

1

12 −

+

=γγ

γкр

a

PP

, (4)

где γ – показатель адиабаты; Ра – атмосферное давление.

Так как для воздуха γ = 1,4, то критическая скорость истечения воздуха в атмосферу достигается при критическом давлении внутри сопла Ркр ≈ 0,19 МПа. Важным газодинамическим фактором является конструкция сопла, обеспечи-вающего определенные кинетические характеристики струи газа. При оптими-зации газодинамических параметров необходимо учитывать такие факторы, как диаметр сопла на выходе Dc, высоту сопла над обрабатываемой поверхностью


118

«∆», распределение давления по сечению выходного отверстия. Для каждого определенного значения ∆ и Ро существует оптимальный диаметр сопла Dc, при котором достигается максимальная скорость резки [4]. В силу того, что при ла-зерной резке ширина реза определяется в основном размерами светового пятна на поверхности материала и значительно меньше диаметром выходного отвер-стия сопла, истечение газа становится подобным натеканию потока на прегра-ду. Данное обстоятельство обусловливает появление скачка уплотнения (удар-ной волны), отходящего от преграды. На этом скачке обеспечивается газодина-мическое условие, связывающее коэффициент скорости потока до скачка λ1 и после него λ2:

λ1 ⋅ λ2 = 1. (5) Коэффициент скорости потока есть отношение скорости газа к местной

скорости звука. Выражение (5) означает, что чем больше скорость набегающего на материал потока, тем меньше она после скачка, т.е. на входе в канал реза. Значит, скорость газа на входе в канал реза не может превышать скорость звука при любых значениях давления внутри сопла. В связи с этим расстояние ∆ должно выбираться из условий несовпадения поверхности материала с положе-нием скачка уплотнения. Расстояние от среза сопла до первого прямого скачка уплотнения Lm (первого диска Маха) можно приблизительно определить, ис-пользуя выражение в [5]:

авcm РPDL ⋅≈ 6,0 , (6)

где Dc – диаметр сопла; Рв – давление на выходе из сопла.

Для выбора оптимальных режимов резки органического стекла была ис-пользована технологическая лазерная установка модели RS-1500, оснащенная лазером СО2, имеющим одномодовый состав излучения ТЕМ00. Для исследова-ния вырезались образцы из органического стекла марок АО-120 и СО-120 на различных режимах резки. В результате чего было установлено, что при лазер-ной резке органического стекла (рис.1) образуется чистый ровный рез с не-большой матовой полоской в верхней части кромки реза вследствие охлаж-дающего действия струи газа, а ниже ее кромка реза гладкая и прозрачная.

При увеличении давления вспомогательного газа (воздуха) ширина мато-вой полоски увеличивается. Так, при давлении воздуха в сопле 0,1 МПа ее ши-рина около 1 мм, а при давлении 0,4 МПа – около 3 мм.

Зависимость (рис.2) показывает, что при давлении воздуха 0,15 МПа, на-чиная с мощности лазерного излучения 200 Вт, скорость резки выше, чем при давлении 0,34 МПа, а при мощности менее 200 Вт скорости резки совпадают. Последнее происходит потому, что при низких значениях мощности лазерного излучения разница в температуре газовой струи при давлении 0,15 МПа и 0,34 МПа незначительна и не оказывает существенного влияния на величину скорости резки.


119

Матовая зона Зона ЗТВ

Рис.1. Зона реза АО-120 толщиной 3 мм

Для расчетов режимов лазерной резки используется формула (3), устанав-ливающая взаимосвязь мощности лазерного излучения со скоростью резки ма-териала толщиной h. Однако она не учитывает влияние на скорость резки рас-каленной газовой струи, поэтому в формулу (3) был введен безразмерный ко-эффициент K, величина которого определена экспериментально и составляет:

25,046,0942 dhK ⋅⋅= , (7) где d – глубина фокуса фокусирующей линзы (м); h – толщина разрезаемого материала (м).

После соответствующих преобразований формула (3) примет вид

22

2hrhL

ANКp +⋅⋅⋅

⋅⋅=

πϑ . (8)

На рис.3(а, в) приведены зависимости скорости резки от мощности лазер-ного излучения, полученные расчетным путем по формуле (8), а также экспе-риментально полученные, максимально допустимые скорости резки, при кото-рых обеспечивается сквозное прорезание органического стекла АО-120 с ис-пользованием линз различных по фокусному расстоянию.

а б Рис.3. Зависимость скорости ϑ лазерной резки АО-120 от мощности излучения

N: а – для линз с ƒ = 2,5"; б – для линз с ƒ =5" 1 - расчет , 2 - экспери-мент для h = 10 мм; 3- расчет , 4 - эксперимент для h = 3 мм; 5 - расчет , 6 - эксперимент для h = 5 мм; 7 - расчет , 8 - эксперимент для h = 2 мм

Рис.2. Зависимость ϑ от N для АО-120 при различных значениях: 1-Р0=0,15МПа; 2- Р0=0,34 МПа


120

Установлено, что расчетные значения скоростей резки оргстекла находятся

в зоне уверенного прорезания материала. Однако для листа оргстекла толщиной 1,2 мм (рис.4) расчетные значения скорости резки оказались значительно выше значений, полученных экспериментальным путем. Такое расхождение объясня-ется тем, что из-за небольшой глубины канала реза при малой толщине листа, раскаленная газовая струя не успевает образоваться, и резание производится только за счет поглощения материалом лазерного излучения. Кроме того, ска-зывается охлаждающее действие струи воздуха, подаваемого из сопла в канал реза. Поэтому для практических расчетов режимов газолазерной резки органи-ческого стекла выражениями (7,8) можно пользоваться только для листов тол-щиной свыше 2 мм.

Рис.4. Зависимость ϑ от Ν для оргстекла АО-120, линза ƒ =5" : 1 - эксперимент, 2 - расчет

Исследование образцов органического стекла, подвергнутых лазерной рез-

ке, показало, что зона термического влияния (ЗТВ) имеет достаточно резкую границу раздела с основным материалом и заметна только в проходящем поля-ризованном свете. В обычном свете поверхность лазерного реза по цвету не от-личается от основного материала. ЗТВ характеризуется наличием остаточных растягивающих напряжений, возникающих из-за высоких скоростей нагрева и охлаждения материала в процессе лазерной резки оргстекла. Размеры ЗТВ оп-ределялись на микроскопе МБИ-15. Проведенные исследования показали, что глубина ЗТВ для образцов толщиной 10 мм составляет 0,28 – 0,34 мм; для об-разцов толщиной 3 мм – 0,14 – 0,17 мм. Различия в размерах ЗТВ в образцах органического стекла марок АО-120 и СО-120 не наблюдалось. Качественно растягивающие напряжения, возникающие в кромках реза, выявляются с по-мощью метода определения «серебростойкости» образцов. Метод «серебро-стойкости» заключается в определении времени появления на поверхности об-разца из органического стекла, смоченной ацетоном, паутины микротрещин так называемого «серебра». Определение «серебростойкости» образцов оргстекла после лазерной резки показало, что в широком диапазоне режимов лазерной резки «серебро» появляется спустя 2-3 секунды после обработки ацетоном, то-


121

гда как допустимое время появления «серебра» должно быть не менее 3 минут. Отсюда можно сделать вывод, что после лазерной резки в оргстекле возникают довольно сильные растягивающие напряжения. В термопластичных материа-лах, таких как оргстекло, остаточные напряжения со временем релаксируются. Это хорошо видно на зависимости рис.5.

Рис.5. Зависимость τ (время появления «серебра») от t (времени выдержки образца СО-120): 1 - выдержка образца при температуре 20°С; 2 - выдержка образца при температуре 90±5°С

С ростом температуры процессы релаксации напряжений в оргстекле ус-коряются. Так, отжиг оргстекла марки СО-120 при температуре 90±5°С, а орг-стекла марки АО-120 при температуре 80±5°С в течение 6 часов приводит к увеличению «серебростойкости» до 6 минут, что свидетельствует о значитель-ном уменьшении напряжений. Сравнительные механические испытания образ-цов, изготовленных лазерной резкой и фрезерованием, проводились на разрыв-ной машине EUS-40. Размеры и форма образцов, в виде лопаточек, соответст-вовали ГОСТ 11262-71. Испытания показали, что прочность при разрыве об-разцов оргстекла, полученных фрезерованием, на 30-45% выше, чем у образцов, полученных лазерной резкой. Причем у более толстых образцов после лазерной резки снижение прочности составляет большую величину, что подтверждается исследованиями величины ЗТВ в образцах, различных по толщине.

Принимая во внимание обнаруженные ранее большие остаточные растяги-вающие напряжения в ЗТВ, были проведены исследования влияния термообра-ботки на процесс релаксации напряжений в этих зонах. Термообработка образ-цов, вырезанных на лазерной установке RS-1500, проводилась при 90±5°С в те-чение 6 часов. Исследования прочности на разрыв, у образцов подвергшихся термообработке, показали, что их значения прочности на разрыв приблизились к значениям образцов, вырезанных механической (фрезерованием) обработкой. Это подтверждается также и временем появления «серебра» в образцах, под-вергшихся термообработке (рис.5, кривая 2). На основании проведенных иссле-


122

дований можно сделать вывод, что для снятия остаточных напряжений, изделия из органического стекла, полученные лазерной резкой, необходимо подвергать термообработке или обрабатывать механически кромки реза на глубину ЗТВ.


1. Бабенко В. П., Тычинский В. П. Газолазерная резка материалов. Л.: ЛДНТП,

1976. 2. Крылов К. И. , Прокопенко В. Г. , Митрофанов А. С. Применение лазеров в

машиностроении и приборостроении. Л.: Машиностроение. 1978. 3. Лазеры в технологии / Под общ. ред. М. Ф. Стедьмаха. М.: Энергия, 1975. 4. Григорянц А. Г. ,Соколов А. А. Лазерная обработка неметаллических ма-

териалов. М.: Высшая школа , 1988. 5. Григорянц А. Г. , Соколов А. А. Лазерная резка металлов. М.: Высшая шко-

ла, 1988.


123

УДК 629.73.002.3 В. И. Постнов, канд. техн. наук; М. В. Постнова, И. А. Казаков Ульяновский научно-технологический центр федерального государственного унитарного предприятия Всероссийского института авиационных материалов МИКРОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА АЛОР Д16/411

Развитие современной авиации постоянно связано с применением новых материалов, обеспечивающих повышение тактико-технических данных и эко-номических показателей производства и эксплуатации этих самолетов. Одним из направлений по совершенствованию конструкций является применение ком-позиционных материалов (КМ), разновидностью которых является металлопо-лимерные композиционные материалы (МПКМ) [1]. В России в настоящее вре-мя наиболее исследованным и разработанным МПКМ является АЛОР Д16/41, который представляет собой сочетание тонких слоев алюминиевого сплава Д16чАТ и слоев органопластика на основе ткани СВМ и клея ВК-41. Изготов-ление Алора Д16/41 производится вакуумно-автоклавным формованием в виде листов габаритами до 7000×2000 мм в серийном производстве [2].

Исследование напряженно-деформированного состояния в листах Алор Д16/41 выявило остаточные технологические напряжения в листах Д16 с сер-нокислым анодированием и характер их распределения по толщине (рис.1). Не-однородность поля напряжений была связана с особенностями структуры МПКМ. Поэтому для определения влияния текстуры в структуре алюминиевых листов и их деформационного микрорельефа в поверхностном слое и в зоне со-пряжения слоев композиции на величину микронапряжений на поверхности образцов проводилось металлографическое исследование структурного состоя-ния в сечениях Алора Д16/41 с максимальным (до 6,2 кг/мм2) (образец 1) и минимальным значениями (до 4,1 кг/мм2) (образец 2) напряжений.

Для металлографических исследований изготавливались шлифы путем по-следовательного шлифования и полирования на алмазосодержащих пастах (размер алмазного порошка 40, 20, 7, 2-1 микрон) и доводкой их на приборном сукне. Многократное травление с переполировкой (для уменьшения влияния нагартовки в процессе изготовления шлифа) осуществлялось в реактиве: HCl – 1,5 мл, HF – 1,0 мл, HNO3 – 2,5 мл, H2O – 95 мл; температура травления 18÷25°С, время травления 20-30 с. Травление для выявления линий деформации в микрорельефе осуществлялось в двадцатикратно разбавленном реактиве Келлера (смесь 5%-ных растворов вышеуказанных кислот в соотношении 1:1:2) в течение 5 минут.

___Микроструктурный анализ металлополимерного композиционного материала ..._______

124

Рис.1. Кривые распределения остаточ- ных напряжений по глубине ме- таллического слоя для Алора Д16/41 с сернокислым анодиро- ванием : а – образец 1; б – об- разец 2

Оценка структуры шлифов проводилась оптическим методом на микро-

скопе НЕОФОТ-31 с применением светлого, темного полей, в поляризованном свете и применением иммерсионных жидкостей (при увеличениях свыше 1000 крат). Замер микротвердости в слоях МПКМ производился на приборе ПМТЗ.

В ходе исследований было установлено, что в сечении с максимальными значениями напряжений в зоне сопряжения металл-органопластик наблюдают-ся ровные участки и участки с волнообразными складками (рис.2). Анодный слой на листе Д16чТ разрушен (рис. 2а), причем разрушение более интенсивное в зоне 1. На волнообразных участках зоны 1 частицы твердого сернокислого анодного покрытия (Нµ50 =300 кгс/мм2) затянуты в мягкий плакирующий слой (твердость Нµ20 =60 кгс/мм2) (рис. 3). На прямолинейных участках плакирую-щий слой и разрушившееся анодное покрытие запрессованы в несплошности матрицы органопластика (рис. 4а). В зоне 2 сопряжения по прямым и волнооб-разным участкам имеет место разрушение анодного покрытия с незначитель-ным сдвигом его (запрессовкой) в матрицу органопластика на глубину 5-8 мик-рон (рис. 3в). Внутризеренный сдвиговый микрорельеф наблюдается в виде множественного скольжения по более светлым зернам, судя по характеру мик-рорельефа, в непосредственной близости от границы раздела и по высоте слоев металла в обеих зонах деформация распределялась относительно равномерно. Однако на участках с волнообразными складками количество сдвиговых плос-костей больше, чем на прямолинейных участках (рис. 5, 6).


125

Зона 1 Зона 2

а б Рис.2. Микроструктура образца: а – участок с волнообразными складками; б – прямолинейный участок (× 63)

а (×320) б (×500) в(×500) Рис.3. Зона 1 а, б – частицы анодного покрытия в плакирующем слое; в – плакирующий слой и анодное покрытие в несплошностях

а б Рис.4. Разрушение анодного покрытия: а – на участке «смятия», зона 1 (×500);

б – на прямолинейном участке, зона 2 (×320)

а б в

Рис.5. Внутризеренный микрорельеф: а - у поверхности образца над участком смятия (×1000); б - по сечению листа над участком смятия (× 630); в - по границе сопряжения над участком смятия (×1250)

___Микроструктурный анализ металлополимерного композиционного материала ..._______

126

а б в Рис. 6. Внутризеренный микрорельеф: а – у поверхности листа над прямоли- нейным участком; б – по сечению листа над прямолинейным участком (× 630); в – по границе сопряжения над прямолинейным участком (×1250)

а б

Рис.7. Распределение микротвердости по зернам: а – зона 1; б – зона 2 (×320)

На рис. 5 в сдвиговые плоскости указаны стрелками, зерно равноосное, ин-

терметалиды вытянуты в направлении прокатки. Микротвердость по светлым и темным зернам одинакова и составляет

Нµ20 = 138 кгс/мм2 (рис. 7). При исследовании поверхности образцов с анодным и частично снятым

анодным слоем обнаружены полосы с искривленными линиями скольжения, которые начинаются от продольных деформированных зон. В отдельных мес-тах по линиям скольжения наблюдаются трещины по анодному слою. При травлении образцов по трещинам идет более интенсивное травление с образо-ванием текстурного рельефа в плакирующем слое.

При изучении образца 2 с минимальными значениями напряжений в се-чении видно, что зоны сопряжения 1 и 2 прямолинейны (рис. 8). Со стороны зоны 1 имеет место частичное разрушение сернокислого анодного покрытия с запрессовкой его в матрицу органопластика на глубину 6 микрон. В слое орга-нопластика по границе сопряжения зоны 1 наблюдаются значительные не-сплошности в виде пор и раковин (см. рис. 8). Однако в зоне 2 разрушения анодного покрытия и дефектов в слое органопластика не наблюдается.

Микротвердость по светлым и твердым зернам одинакова и составляет Нµ20 = 150 кгс/мм2 (что на 10% превышает твердость материала образца 1) (рис. 9).


127

Рис. 8. Зоны сопряжения металл-органопластик (×200) (стрелками указаны зоны с порами в матрице)

а б

Рис.9. Распределение микротвердости по «светлым» и «темным» зернам: а – зона 1; б – зона 2 (×320)

Из приведенных структур образцов 1 и 2 видно, что причиной обра-

зования смятия в зоне соединения металл-органопластик образца 1 могло послужить нарушение температурного режима формования Алора, что привело к неравномерной деформации за счет разницы в коэффициенте температурного расширения граничных слоев, разрушению хрупкого анодного покрытия и «за-прессовки» его в матрицу органопластика. Неравномерная деформация по се-чению образца (в зоне смятия) могла возникнуть за счет неравномерно распре-деленной нагрузки на слои Алора от избыточного давления в автоклаве.

Таким образом, с помощью микроструктурного анализа показано, что де-формация алюминиевых слоев может повлиять на остаточные напряжения в листах МПКМ, которые могут быть связаны с разрушениями в процессе экс-плуатации конструктивных элементов из них.


1. Vlot and Gunnink A. // Сборник докладов международной конференции по

FML «GLARE» / Делфтский технологический университет, Нидерланды, 2001.

2. Постнов В. И., Постнова М. В., Казаков И. А. Металлополимерные компо-зиционные материалы в авиастроении // Прогрессивные технологии, мате-риалы и конструкции: Сб. науч. тр. Ульяновск. 1999.

___Моделирование поведения слоистых полимерных композиционных материалов ..._______

128

УДК 678.2 Г. Л. Ривин, доцент; Д. Д. Яббаров Ульяновский государственный технический университет МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ СЛОИСТЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В ПРОЦЕССЕ СБОРКИ-СКЛЕЙКИ

Различия в упругих, прочностных и других свойствах, присущие различ-ным материалам, тесно связаны с их составом и структурой. Изменения в со-ставе и структуре (внутреннем строении) определенным образом отражаются и на свойствах материалов. Знание закономерностей, определяющих в материале наличие тех или иных физических, механических, теплофизических, техноло-гических свойств, позволяет оценить их влияние не только на показатели кон-струкционной прочности, такие как долговечность изделий и надежность мате-риалов, но и на характеристики точности.

Армированные пластики состоят из полимерной матрицы и волокон. Со-вместная работа этих компонентов обеспечивается сцеплением их друг с дру-гом. Современные авиационные конструкции из полимерных композиционных материалов (ПКМ) представляют пластики, армированные тканями. В работе [1] выполнена расчетная модель пластика. Сложность армированного тканями ПКМ объясняется тем, что из-за переплетения нитей жесткость и напряженное состояние тканевых пластиков в пределах повторяющегося элемента структуры непрерывно меняются от сечения к сечению. Также в пределах любого сечения распределение напряжений имеет весьма сложный неоднородный характер. Можно приблизительно определить напряжения в структурных элементах тка-невого пластика с учетом переплетения нитей. В основе предложенной модели тканевого пластика (для различных видов переплетения) лежат следующие до-пущения: - структура материала регулярна, и все его компоненты деформируются ли-

нейно; - искривление нитей смежных слоев по фазе совпадают; - изменение искривленных нитей в процессе нагружения материала

пренебрежимо мало; - отдельный слой представляется как состоящий из двух условных монослоев

основы и уткá; - искривленная ось волокон заменяется ломаной; - элементарные волокна размещены равномерно по объему условных моно-

слоев, которые, следовательно, имеют во всех точках одинаковое относи-тельное объемное содержание волокон, равное среднему для всего материа-ла;

- при нагружении материала в плоскости ткани и условном монослое возни-кают какие-то средние деформации.


129

Рассматривая расчетную модель в работе [1], авторы считают, что напря-женно-деформированное состояние условных монослоев основы и уткá по толщине однородное, так как эффект коробления условного пакета из несим-метричных слоев очень быстро уменьшается с увеличением числа слоев, а так-же с учетом того, что отдельный слой тканевого пластика работает в составе пакета. Однако реальные конструкции из ПКМ имеют коробление, достигаю-щее 1…2 мм на каждом погонном метре длины конструкции. По всей видимо-сти, в отличие от предлагаемой модели это вызвано тем, что в конструкциях присутствуют остаточные технологические напряжения, возникающие после полимеризации в процессе охлаждения от температуры полимеризации до ком-натной температуры. Наличие остаточных технологических напряжений при-водит к короблению деталей и снижению прочности клеевого соединения. Та-ким образом, напряженно-деформированное состояние условных монослоев основы и утка по толщине не однородное. Эта ситуация достаточно полно опи-сана в работе[2]. Появление остаточных напряжений в материале детали проис-ходит при охлаждении внешних слоев. В результате теплообмена появляется в них отрицательная температурная деформация, при этом нагретые внутренние слои, которые и в высокоэластическом состоянии имеют больший модуль, пре-пятствуют сжатию внешних. Материал у поверхности конструкции стеклуется в состоянии растяжения, которое, таким образом, и будет для конструкции на-чальным. Дальнейшее охлаждение конструкции приводит к «замораживанию» все новых и новых слоев материала, для которых начальная деформация уменьшается по мере продвижения к центру из-за постепенного выравнивания температуры, а также неравномерности начальных деформаций по объему и приводит в итоге к появлению остаточных напряжений, на уровень которых влияет также зависимость температуры стеклования Тg от скорости охлажде-ния. По результатам термомеханических испытаний с разными скоростями из-менений температуры в работе[2] были описаны эффекты, наблюдаемые при квазистационарном изменении температуры. Физико-механические параметры эпоксидной смолы имеют следующие значения:

nTЕ ЭЛАСТВЫСОК6

.. 10071,09,17

+=

o

, (1)

nTстеклообрE 710071,09,17.

+=

o, (2)

( ) KТТТТg

++−= 352171428

2 oo

, (3)

где Е .высоэласт и Е .стеклообр - модули Юнга полимера в высокоэластическом и стек-лообразном состояниях;

o

Т - скорость охлаждения [ ]сК / ; Т - температура; n - число первых промежутков ∆t i .


130

В процессе формирования ПКМ имеется переход из жидкого состояния в твердое, т. е. стеклообразное состояние. В непосредственной близости от рав-новесной температуры плавления скорость кристаллизации мала, а по мере уве-личения степени охлаждения скорость эта возрастает, но не беспредельно, так как одновременно увеличивается по экспоненциальному закону вязкость. Стеклообразное состояние – это состояние, имеющее геометрическую структу-ру жидкости и механические свойства твердого тела. При охлаждении компо-зита происходит структурное стеклование.

С понижением температуры структура полимера непрерывно и постоянно изменяется вследствие процессов перегруппировки кинетических единиц (сег-ментов), приводящих к изменению ближнего и дальнего флуктационного по-рядка, т. е. надмолекулярной организации аморфного полимера. Скорость пере-группировки с понижением температуры уменьшается, вследствие чего при некоторой температуре, называемой температурой стеклования Т g , структура полимера фиксируется. Как было отмечено ранее, в процессе охлаждения кон-струкции слои ведут себя по-разному. Поэтому вводится понятие степени стек-лования.

В реальных конструкциях из ПКМ используется многочисленное количе-ство слоев, уложенных под различными углами друг к другу. Проанализируем поведение обшивки панели закрылка самолета ТУ-204, изго-товленной из шести слоев ткани СВМ на связующем ЭДТ-69Н со следующей схемой укладки: +45;0;0;0;-45 градусов.

Габариты обшивки 800×2500 мм. Оценка поведения слоев обшивки в про-цессе сборки-склейки ее с сотовым заполнителем, при нагреве до температуры +125°С, проведена с использованием САЕ-системы. В ходе оценки были рас-считаны возникающие напряжения и деформации в каждом слое ПКМ. Расчет-ные данные представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1

∆t,°С 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0,0343 0,0686 0,1029 0,1372 0,1714 0,2057 0,24 0,2743 0,3086 0,34290 -0,868 -1,735 -2,603 -3,47 -4,338 -5,205 -6,073 -6,94 -7,808 -8,6750 -0,422 -0,843 -1,265 -1,686 -2,108 -2,529 -2,951 -3,372 -3,794 -4,2150 0,0245 0,049 0,0736 0,0981 0,1226 0,1471 0,1716 0,1962 0,2207 0,24520 0,4699 0,9399 1,4098 1,8797 2,3496 2,8196 3,2895 3,7594 4,2293 4,6993σ1

,Н/м

2

0 0,9154 1,8308 2,7463 3,6617 4,5771 5,4925 6,408 7,3234 8,2388 9,15420 0,0051 0,0102 0,0154 0,0205 0,0256 0,0307 0,0359 0,041 0,0461 0,05120 0,8656 1,7312 2,5968 3,4624 4,328 5,1936 6,0592 6,9248 7,7904 8,6560 0,4352 0,8704 1,3056 1,7408 2,1761 2,6113 3,0465 3,4817 3,9169 4,35210 0,0048 0,0097 0,0145 0,0193 0,0241 0,029 0,0338 0,0386 0,0434 0,04830 -0,425 -0,85 -1,274 -1,699 -2,124 -2,549 -2,973 -3,398 -3,823 -4,248σ2

,Н/м

2

0 -0,854 -1,709 -2,563 -3,418 -4,272 -5,127 -5,981 -6,835 -7,69 -8,544


131

Таблица 2

∆t,°С 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 -5E-04 -9E-04 -0,001 -0,002 -0,002 -0,003 -0,003 -0,004 -0,004 -0,0050 -3E-04 -6E-04 -9E-04 -0,001 -0,001 -0,002 -0,002 -0,002 -0,003 -0,0030 -1E-04 -3E-04 -4E-04 -6E-04 -7E-04 -9E-04 -0,001 -0,001 -0,001 -0,0010 7E-06 1E-05 2E-05 3E-05 4E-05 4E-05 5E-05 6E-05 7E-05 7E-050 0,0002 0,0003 0,0005 0,0006 0,0008 0,001 0,0011 0,0013 0,0014 0,0016

ε по

Х

0 0,0003 0,0006 0,0009 0,0013 0,0016 0,0019 0,0022 0,0025 0,0028 0,00310 0,0005 0,0009 0,0014 0,0018 0,0023 0,0028 0,0032 0,0037 0,0041 0,00460 0,0003 0,0006 0,0009 0,0012 0,0015 0,0018 0,0022 0,0025 0,0028 0,00310 0,0002 0,0003 0,0005 0,0006 0,0008 0,0009 0,0011 0,0012 0,0014 0,00150 5E-07 9E-07 1E-06 2E-06 2E-06 3E-06 3E-06 4E-06 4E-06 5E-060 -2E-04 -3E-04 -5E-04 -6E-04 -8E-04 -9E-04 -0,001 -0,001 -0,001 -0,002

ε по

У

0 -3E-04 -6E-04 -9E-04 -0,001 -0,002 -0,002 -0,002 -0,002 -0,003 -0,003

Значения для таблиц были получены следующим способом : - в программе «Расчет прочности» была задана данная схема укладки слоев и

марка каждого слоя; - последовательно задавался перепад температуры ∆t от 0° до 100 °С, при

этом рассчитывались значения напряжений и деформаций по каждому слою для данного перепада температуры. По таблицам получены графики зависимостей (рис. 1а,1б,2а,2б,3а,3б). На графиках (рис.1а,1б) представлена зависимость напряжения вдоль ос-

новы и вдоль уткá слоев композита (σ1 и σ2) от порядкового номера слоя (т.е. по толщине) для изменения температуры от 0° до 100°С с шагом ∆Т = 10° С. Графики имеют характер линейной зависимости.

а

б

Рис.1. Зависимость напряжений: а – S1 (ось ординат) от порядкового номера слоя (ось абсцисс) и изменения температуры (каждая линия соответствует из-менению температуры на 10°); б – Зависимость напряжения S2 (ось ординат) от порядкового номера слоя (ось абсцисс) и изменения температуры (каждая ли-ния соответствует изменению температуры на10°)


132

Напряжения равны нулю в районе слоев 1 и 4 и достигают максимумов в районе слоев 2 и 6 (максимумы отличаются по величине и знаку). На внешней поверхности слоя 1 действует положительное напряжение отно-сительно небольшой величины. Излом функции на слое 2 объясняется схемой укладки слоев.

На графиках рис. 2а и 2б представлена зависимость напряжения вдоль ос-новы и утка композита (σ1 и σ2) для конкретного слоя от изменения темпера-туры. Графики – линейные. По данным графикам можно определить, что на-пряжения σ1 в слоях 4 и 6 не равны нулю, имеют положительный знак, а напряжение σ2 в этих слоях практически равно нулю.

а б Рис.2. Зависимость напряжений: а – S1 (ось ординат) в конкретном слое от из-менения температуры (шаг = 10 0С) (ось абсцисс); б – S2 (ось ординат) в кон-кретном слое от изменения температуры (шаг = 10 0С) (ось абсцисс)

На графике рис. 3а и 3б представлена зависимость деформации ε1 и ε2 по каждому слою для заданного изменения температуры. Графики зависимостей – линейные. Деформация равна нулю в четвертом слое, а в первом и шестом дос-тигают максимумов, имеют разные величины и знаки, что говорит об изгибе.

а б Рис.3. Зависимость: а – продольной де формации (ось ординат) от порядкового номера слоя (ось абсцисс) для данного изменения температуры (шаг 10 0С); б – поперечной деформации (ось ординат) от порядкового номера слоя (ось абс-цисс) для данного изменения температуры (шаг 10 0С)


133

Таким образом, видно, что ПКМ являясь анизотропными материалами, имеют напряженно-деформационные характеристики в каждом слое, отличные друг от друга. Представляется интересным в дальнейшем рассчитать суммарное напряженно- деформационное состояние обшивки в целом и проследить пове-дение ее при сборке- склейке с сотовым заполнителем с целью выявления воз-можных технологических отклонений от заданного теоретического контура аг-регата. Выполнение данной работы позволило бы построить реальную твердо-тельную модель агрегата с учетом особенностей ее технологического процесса изготовления.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Композиционные материалы : Справочник / В. В. Васильев, В. Д. Протасов,

В. В. Болотин и др.; Под общ. ред. В. В. Васильева, Ю. М. Тарнапольского. М.: Машиностроение, 1990.

2. Бегишев В. П., Сметанников О. Ю., Труфанов Н. А. Численный и экспере-ментальный анализ остаточных напряжений в полимерных изделиях в усло-виях сложного напряженного состояния // Пластические массы. 1997. 8.

3. Бартенев Г. М., Зеленев Ю. В. Курс физики полимеров / Под ред. проф. С. Я. Френкеля. Л.: Химия,1976.

__К воспроизведению нескольких шатунных линий ____________________________________

134

УДК 629.7.026 А. А. Романцев, д-р техн. наук, профессор Ульяновский государственный технический университет К ВОСПРОИЗВЕДЕНИЮ НЕСКОЛЬКИХ ШАТУННЫХ ЛИНИЙ

Рассматривается метод проектирования направляющего механизма, при-меняемого для воспроизведения линий L1 и L2, заданных соответствующими уравнениями (рис.1). Процесс проектирования такого механизма целесообразно начинать с построения его геометрической модели. На рис.1 показана модель, представляющая шатун MNKT проектируемого механизма и траектории движе-ния точек шатуна.

Рис.1. Геометрическая модель механизма

В процессе построения геометрической модели линии L1 и L2 принимаются

за неподвижные объекты, зафиксированные относительно Оху, за подвижный объект принимается шатун MNKT. Предполагается перемещение точки М ша-туна по линии L1, точки N – по линии L2.

Во время движения фигуры MNKT относительно линий L1 и L2 точка К опишет дискретную линию L3, точка Т – линию L4 (см. рис.1).

Ф1(х,y)=0 ; Ф2(х,у)=0. (1) За известные параметры модели принимаются уравнения (1) линий L1 и L2

и координаты точек N, K, T относительно локальной системы координат yxM . Из рис.1 следует, что на движение фигуры MNKT наложены две геометри-

ческие связи в виде уравнений (1). Поэтому геометрическая модель является неподвижной. За обобщенную координату модели принимается дуговая коор-дината Sм точки М.

Определяется положение точки N :

( ) ( )( )

==−+−

0,2

222

ухФМNууxx мм . (2)


135

Вычисляются координаты точек К и Т :

.;

;;

21

21

21

21

TTMT

TTМТ

ККМК

ККМК

ymxmyyylxlххутxmуу

ylxlхx

++=++=++=

++=

(3)

Здесь l1, m1 – направляющие косинусы оси xM и l2, m2 – направляющие ко-синусы оси yM .

( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ;:

;:22

1

221

MNMNMN

MNMNMN

yyxxyym

yyxxxxl

−+−−=

−+−−= (4)

12 ml −= ; 12 lm = . Совокупность точек Ki(x,y) и Ti(x,y) составят соответственно дискретные

линии L3 и L4 (см. рис.1). Наличие дискретно заданных линий L3 и L4 позволяет произвести замену

связей, налагаемых на движение фигуры MNKT, не изменяя при этом его закона движения.

В рассмотренном примере вместо линий L1 и L2 можно принять за непод-вижные объекты линии L3 и L4, за обобщенную координату – дуговую коорди-нату SK точки К.

Из расчетных формул (1)÷(4) следует, что заданному положению точек М1, М2, …, Мп соответствуют положения точек N1, N2, …, Nп; K1, K2, …, Kп; T1, T2, …, Tп. Если точку K перемещать по линии L3, совмещая ее с положениями K1, K2, …, Kп, то точки T, M, N будут также совпадать с предварительно вычислен-ными положениями точек Ti, Mi, Ni.

Из сказанного можно сделать вывод, что при движении фигуры MNKT по линиям L3 и L4 точка М опишет линию L1, а точка N – линию L2.

По геометрической модели составляется кинематическая схема направ-ляющего механизма путем замены подвижных соединений фигур эквивалент-ными кинематическими парами. На рис.2 показана схема двухзвенного направ-ляющего механизма, предназначенного для одновременного воспроизведения двух шатунных линий с требуемой точностью.

Рис.2. Кинематическая схема направляющего механизма

__К воспроизведению нескольких шатунных линий ____________________________________

136

Степень подвижности механизма определяется по формуле 121323 45 =⋅−−−⋅−⋅= PPnW . (5)

Спроектированный механизм можно применить на самолете для выполне-ния описанных выше функций. Так, например, если точку М присоединить к фотоаппарату, а точку N соединить со створкой люка, то можно получить син-хронное движение фотоаппарата и крышки люка.

Преимущество описанной схемы механизма по сравнению с существую-щей на Ил-76 заключается в двух важных параметрах: 1) компактность меха-низма (одно неподвижное звено); 2) точность воспроизведения заданных функ-ций в виде уравнений (1). Разработанный метод проектирования направляюще-го механизма представляет возможным спроектировать механизм, предназна-ченный для одновременного воспроизведения любого числа шатунных линий.


137

УДК 539.1 Ю. Н. Санкин, д-р техн. наук ,профессор Ульяновский государственный технический университет ОБ ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ ВАРИАЦИОННЫХ ПРИНЦИПОВ ДИНАМИКИ ВЯЗКОУПРУГОГО ТЕЛА С РАСПРЕДЕЛЁННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ И ПРОЕКЦИОННЫХ МЕТОДОВ В ВЕСОВЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОСТРАНСТВАХ СОБОЛЕВА

В предлагаемой работе рассматривается модернизированное функцио-нальное пространство Соболева, встречающееся в динамике вязкоупругих сис-тем с распределенными параметрами, а также необходимые требования к сис-теме координатных функций, обеспечивающие сходимость проекционных ме-тодов. Указывается, в каких случаях имеет место эквивалентность вариацион-ных методов и проекционных методов в пространствах Соболева.

Во многих задачах механики и математической физики целесообразно вводить обобщенные решения дифференциальных уравнений в частных произ-водных и их обобщенных производных. Это приводит к понятию пространств Соболева. Пусть Ω замкнутое в nR с границей Γ и пусть Ω липшицево мно-жество. Размерность множества Γ равна n-1. Элементы

).,...,,();,...,,(:, 2121 nnn yyyyxxxxRyx ==∈ Лебегова мера на nR будет

ndxdxdx ...1= и Γd представляет меру границы Γ . Введем банахово пространство )(, ΩpmW с нормой

∑≤

ΩΩ=

mLW ppm uDu

][)()(

|||||||| ,

α

α (1)

как пополнение пространства непрерывных функций в метрике (1),

где n

n

n

nn xx

uuDDuD αα

ααααα

∂∂∂

==++

......

1

1

1

1

...

1 , nn N⊂= ααα ,...,1 , nααα ++= ...][ 1 ,

∞≤≤ p1 , Nm∈ . Пространство )(, ΩpmW с нормой (1) называется пространством Соболева.

При 2=p , )()(2, Ω=Ω mm HW представляет собой гильбертово пространство со скалярным произведением :

∑≤

Ω=

mH

vDuDvu m

][)(

),(),(α

αα . (2)

Подобно тому, как наряду с гильбертовым пространством )(2 ΩL со ска-лярным произведением

∫Ω

= dxxvxuvu T )()(),( ,

вводится пространство )(,2 ΩρL со скалярным произведением

∫Ω

= dxxvxuxvu T )())()((),( ρρ ,

модернизируем выражение (2) и введем весовое скалярное произведение :

__Об эквивалентности вариационных принципов динамики вязкоупругого тела ...__________

138

∑≤

Ω=

mH

vDuDvu m

][)(

),(),(α

ραα

αρ, (3)

где dxxvDxuDxvDuD T )()]()([),( αααρ

αα ρα ∫

Ω

= .

При этом в некоторых случаях 0)( =xαρ . Оказывается, что пространство )(ΩmH ρ со скалярным произведением (3)

характерно для вариационных методов механики сплошных сред и, в частно-сти, для задач вязкоупругости. Пространство )(ΩmH ρ для 01 =ρ , 2=m пред-ставляет собой энергетическое пространство, введенное С. Г. Михлиным, кото-рое также является гильбертовым. Свойства пространства )(ΩmH известны и переносятся на )(ΩmH ρ .

В предложенной работе обсуждается связь функционалов, которые имеют место при вариационном решении нестационарных задач динамики вязкоупру-гого тела, с пространствами Соболева. Указанные пространства возникают ес-тественным образом при установлении условия стационарности смешанного функционала, аргументами которого являются преобразованные по Лапласу обобщенные перемещения и обобщенные силы.

Уравнения динамики линейной вязкоупругой системы в операторной фор-ме можно записать следующим образом:

.

,0

*1

*

2

2

σ∂∂∂∂

∂∂σ

=+

=−++

tuDCCD

ftuT

tuRD

(4)

Здесь σ – вектор обобщенных сил или тензор напряжений; u – вектор обобщенных смещений; R – матрица инерционных характеристик или удельная масса; T – матрица внешнего рассеяния энергии; f – вектор-функция внешних нагрузок; C и C1– соответственно матрицы или тензоры упругих постоянных и коэффициентов внутреннего трения.

Граничные условия:

, на , на

2

1

SuunSfn

su

s

==σσ (5)

где σn и un – соответствующие операторы статической и геометрической совме-стности на поверхности тела; f s – нагрузки на участке поверхности S1; us – граничные перемещения на S2 . Условия совместности на границах конечных элементов:

. на , на 0

'2

'1

SununSnn

uu −−++

−+

=

=+ σσ (6)

Знаки «+» и «–» соответствуют различным сторонам границы сопряжения эле-ментов S S S' ' '= 1 2U .


139

Начальные условия:

1000 , atuau tt == == ∂∂ . (7)

Операторы D и D* сопряженные в смысле Лагранжа:

( )D udV D udV u dST

v

T

vs s

sσ σ σ∫ ∫ ∫= −* , (8)

где σσ σns = ; unu us = ; V – объем конечного элемента. В общем случае граница элемента S S S S S= 1 2 1 2U U U' ' . Для пространственного тела:

Dk

=∂

∂α; D

j i

* = +

12

∂∂α

∂∂α

,

где α k – пространственные координаты; σ σ= ij ; iuu = ; n ni= ; ijklcc = . Условие (8) может быть записано в следующем виде:

− = +

−∫ ∫ ∫

∂∂α

σ σ∂∂α

∂

∂ασ

iij i

Vij

i

j

j

iVi ij j

Su dV u u

dV n u ds12

.

Тогда n fi ij jσ = на S1 , u ui si= на S2 – граничные условия;

n n ni ij i ij i ij+ + − −+ = =σ σ σ ' 0 на S1' , где n ni i+ −= − , σ σ σij ij ij

' = −+ − , u u+ −= или

u u u' = − =+ − 0 на S2' – условия совместности на границах элементов.

Операторные уравнения (4), граничные условия (5) и условие совместно-сти (6) справедливы для стержней, пластин и оболочек. Поэтому обсуждаемые здесь методы универсальны для всех прикладных задач линейной вязкоупруго-сти.

Например, при продольных колебаниях прямых стержней: σ = N – про-дольная сила; u – продольное смещение; R = µ – масса единицы длины стерж-ня; C EF= – жесткость стержня при растяжении и сжатии;

Dx

= −∂∂

; D D= − * ;

( ) ( ) ( )00000

* uuuNuNdxxuNu

xNdxuDuD llll

l

l

σσ∂∂

∂∂σσ +−=−−=

−−=− ∫∫ ,

где l – длина стержня; ll N=σ ; ll uu = ; 00 N−=σ ; 00 uu = . При поперечных колебаниях прямолинейных тонких стержней: σ = M –

изгибающий момент; R = µ – масса единицы длины; u w= – прогиб стержня; ( )f q x t= , – интенсивность распределенной нагрузки; C EF= – жесткость при

изгибе;

D Dx

= =* ∂∂

2

2 ;


140

( )D u D u dx Mx

w M wx

dxl

lσ σ

∂∂

∂∂

− = −

=∫ ∫*

2

2

2

20

( )= − − + = − +∂∂

∂∂

∂∂

∂∂

σ σMx

w Mx

w M wx

M wx

u ul ll l1

00 1 0

00 0 ,

где ( )σ l l lQ M= − , , ( )σ0 0 0= −Q M, – соответственно векторы усилий в конце и начале стержня;

Q Mxl

l=∂∂

, Q Mx0

0=∂∂

– соответствующие перерезывающие силы;

u w wxl

Tl

l=

,∂∂

, u w wx

T0 0

0=

,∂∂

– векторы обобщенных перемещений, ком-

понентами которых являются прогиб и угол поворота в конце и начале стержня.

Преобразуем по Лапласу уравнение (4), граничные условия (5) и условия

совместности (6):

( ) ( )( ) .

,0

0*

1*

1

0102

σσ

=−+

=−−+−−+

aDCuDpCCfapuTapapRD

(9)

, на , на

2

1

SuunSfn

u

s

==σσ (10)

, на 0, на

'2

©

'1

SunununSnnn

uuu ==−

=+

−−++

−−++ σσσ σσσ (11)

где ( )u u p= , ( ) ( )u p u t e dtpt= −∞

∫0

, ( )σ σ= p , ( ) ( )σ σp t e dtpt= −∞

∫0

.

Справедлива следующая теорема [3,4]: Уравнения (9), граничные условия (10) и условия совместности (11) для обобщенных перемещений и обобщенных сил вязкоупругого тела, преобразованных по Лапласу, эквивалентны условию стационарности следующего функционала:

( ) ( )[ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( ) ,21

212

21

2212

21

221

©2

©12

1

©2

©©1

©2

10*

11*1**

0102

∫∫∫

∫∫

∫

−+−−

−−+−−+

++++−++=

−−

Su

T

Su

T

SSu

T

Su

TS

V

T

V

T

dSunnudSnndSuunn

udSnfndVaDCCCuD

udVTaRapRafpTuRupDpe

σσσ

σσσ

σ

σσσ

σ (12)

где C C C p* = + 1 ; V – объем элемента, на которое разбито тело.


141

Функционал (12) обобщает результаты работ [1, 2] на задачи вязкоупруго-сти. Кроме того, здесь символ суммирования по элементам, следуя Прагеру [2], опущен.

Вариация функционала (12) имеет вид

( ) ( )[ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( ) .©2

©12

1

'2

''1

'2

10*

11*1**

0102

∫∫∫

∫∫

∫

−+−−

−−+−−+

++++−++=

−−

Su

T

Su

T

SSu

T

Su

TS

V

T

V

T

dSunnudSnndSuunn

udSnfndVaDCCCuD

udVTaRapRafpTuRupDpe

δσδσδσ

δσσδσ

δσδ

σσσ

σ (13)

Принимая во внимание, что вариации δu и δσ в области V , на поверхно-стях S1 , S2 , S1

' , S2' независимы, получаем преобразованные по Лапласу уравне-

ния (4), граничные условия (5) и условия сопряжения (6) или соответственно уравнения (9), условия (10) и (11).

Рассмотрим случай одного независимого поля. Следуя вариационному методу, будем искать решение в форме

u uj jj

m=

=∑µ

1, σ µ= +

=∑ j jj

mC u C D a* *

1 01

. (14)

Вариации u и σ будут

δ δµu uj jj

m=

=∑

1, δσ δµ=

=∑ j jj

mC D u* *

1. (15)

Выполнив соотношение вязкоупругости и удовлетворяя условиям совме-стности деформаций на границе между элементами, принимая во внимание ус-ловие (8), выражения (14) и (15), получим, согласно (13):

( ) ( )[ ] .,1,0

1

1

0102

0*

1**

mjdSunf

dVuTaRapRafpTuRupuDaDCuDC

Sju

TS

Vj

T

j

T

==−

−+++−++−

∫

∫ •

(16)

Уравнения (16) – обобщенная форма уравнений метода конечных элемен-тов, основанного на узловых перемещениях. Число таких уравнений равно чис-лу узловых перемещений или, иными словами, числу степеней свободы N дис-кретной модели.

Из уравнения (15) получаем соответствующие выражения для матриц же-сткостей, рассеяния энергии, масс и нагрузочных членов:


142

( )

( )( )

( )∫

∫

∫

∫

=

=

=

=

Vj

Tiij

Vj

Tiij

Vj

Tiij

Vj

Tiij

dVuRum

dVuTub

dVuDuDCb

dVuDuCDC

,

,

,

,

*

**1

**

(17)

( ) ( )

( ) . 211

*0

*010

1

pffpfdSuf

dVuDaCDdVuTaRapRaff

jjjS

jT

S

Vj

T

Vj

Tj

++=+

+++++=

∫

∫∫

Уравнения движения (16) могут быть записаны в виде одного матричного уравнения

( ) ( )Mp Bp C q f p f f p21 2+ + = + + , (18)

где NsrsrmM

,1,, == ,

NsrsrbB,1,, =

= , C c Rr s r s NN N= ∈

=×

, , ,1– соответственно мат-

рицы масс, рассеяния энергии и жесткостей. Причем элементы этих матриц srm , , srb , , src , равны нулю, если индексы r,s принадлежат разным элементам.

При r s= осуществляется суммирование по всем элементам, сходящимся в уз-ле. Сказанное относится к выражению ( )f p , f1 и f2 . q C N∈ ×1 – вектор преоб-разованных по Лапласу узловых перемещений; ( ) NjCdSufdVufpf N

SSj

TS

Vj

T ,111

1

=∈+= ×∫∫ , – преобразованный вектор возму-

щающих сил;

( ) ( ) ( ) NjRdVuRafdVuDaDCdVuTaRaf N

Vj

T

Vj

Vj

T ,1, 102

*0

*1011 =∈=++= ×∫∫∫ , – векторы

возмущений, вызванные полем начальных смещений a0 и полем начальных скоростей a1 . Знаки суммирования в выражениях ( )f p , f1 и f2 по элементам, сходящимся в узле, опущены.

Уравнения (16) записаны в форме скалярных произведений, характерных для соболевских пространств, и эквивалентны исходной дифференциальной за-даче в слабом смысле. Поэтому для сходимости вариационного метода доста-точно полноты системы аппроксимирующих функций в выбранных функцио-нальных пространствах. Доказанные ранее теоремы о сходимости, оценки точ-ности решений сохраняют силу и в данном случае [5].


143


1. Reissner F. On Some Variational Theorems in Elasticity // Problem in Continuum Mechanics. Philadelphia: SIAM. 1961. P.370-381.

2. Prager W. Variational Principles of Linear Elastostatics for Discontinuous Dis-placements, Strains, and Stresses// Recent Progress in Applied Mechanics. The Folkey Odquist Volume. Stockholm: Almquist and Wiksell, 1967. P.463-474.

3. Санкин Ю. Н. Динамические характеристики вязко-упругих систем с распре-деленными параметрами. Саратов: Изд-во СГУ, 1977.

4. Санкин Ю. Н. Смешанные вариационные методы в динамике вязкоупругого тела с распределенными параметрами // Уч. записки УлГУ. Сер. Фундамен-тальные проблемы математики и механики. Вып.1(5). Ульяновск: УлГУ, 1998.

5. Temam R. Infinite-Dimensional Dynamical Systems in Mechanics and Physics. Springer. 1997. 648 pp.

Частотный метод моделирования…

144

УДК 539.1 Ю. Н. Санкин, д-р техн. наук ,профессор; С. А. Явкин Ульяновский государственный технический университет ЧАСТОТНЫЙ МЕТОД МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛИНЕЙНОЙ КОЛЕСНОЙ МАШИНЫ

Задачи движения транспортных средств по неровному пути представляют большой прикладной интерес. При движении транспортных средств (колесных машин) по неровной дороге на элементы подвески действуют большие нагруз-ки, которые в свою очередь уменьшают долговечность элементов подвески и транспортного средства в целом. Колебания колесной машины при движении по неровной дороге оказывают влияние на состояние водителя и пассажиров, а также на сохранность перевозимых грузов. В связи с этим вопрос расчета ди-намических характеристик еще на стадии проектирования транспортного сред-ства является актуальным.

В основе метода расчета лежат уравнения Лагранжа второго рода:

*,ii i i

d T T П Ф Qdt q q q q ∂ ∂ ∂ ∂

− = − − + ∂ ∂ ∂ ∂ & & (1)

где Т, П – кинетическая и потенциальная энергии системы; Ф – диссипативная функция; ,i iq q& – векторы обобщенных координат и скоростей; *

iQ – прочие обобщенные силы – не потенциальные и невязкого сопротив-ления;

t – время.

Кинетическая энергия определяется соотношением [1]:

( )∑=

+=n

iiiii JzmT

1

22

21 ϕ&& , (2)

где ,i im J – масса и момент инерции i –го тела; ,i iz ϕ&& – обобщенные скорости i –го тела.

Потенциальная энергия упругих элементов, соединяющих i-е и j-е твердые тела, найдется по формуле

( ) ( ) 2

1

12

,

r r rji ij i ij i j ji j

rn

ii

П c z l z l

П П

ϕ ϕ

=

= + − +

=

∑

∑ (3)

где r – число упругих элементов, соединяющих i-е и j-е тела; r

ijc – жесткость упругого элемента; r

ijl – расстояние до упругого элемента;

ii ,z ϕ – обобщенные координаты i–го тела.


145

Диссипативная функция определяется следующим соотношением:

( ) ( )[ ]

.

,21

1

2

∑

∑

==

+−+=

n

ii

rj

rjiii

riji

rijji

ФФ

lzlzbФ ϕϕ (4)

Уравнения Лагранжа второго рода представим в следующем виде[2]:

( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( )

( ),

( ).

r r r r r ri i i i ji i ji i j ij j ji i ji i j ij j zi

r r

r r r r r r r ri i i i ji ji i ji i j ij j ji ji i ji i j ij j i

r r

m z b z b z l z l c z l z l F t

J b b l z l z l c l z l z l M tϕ

ϕ ϕ ϕ ϕ

ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ

+ + + − + + + − + =

+ + + − + + + − + =

∑ ∑

∑ ∑

& &&& & & &

&& & & && & (5)

Уравнениям (5) можно придать компактную матричную форму. Для этого введем матрицу инерции:

=

i

ii

Jm

m0

0 ; (6)

матрицу внешнего рассеяния энергии:

=

i

ii

bb

bϕ00

; (7)

матрицу внутреннего рассеяния энергии:

= 2r

ijrij

rij

rij

rij

rij

rijr

ij lblblbb

b ; (8)

= r

ijrji

rji

rji

rij

rji

rij

rijr

ji llblblbb

b ; (9)

а также матрицы жесткостей:

= 2r

ijrij

rij

rij

rij

rij

rijr

ij lclclcc

c ; (10)

= r

ijrji

rji

rji

rij

rji

rij

rijr

ji llclclcc

c . (11)

Введем вектор перемещений ( )ii

Ti zи ϕ ,= . (12)

и возмущающих сил ( ))( ),( tMtFF izi

Ti = . (13)

Тогда уравнения (5) запишутся так:

)(tFиcиcиbиbbиm Tij

r

jiri

r

ijrj

r

ijri

r

ikrii

i =−+−

++ ∑∑∑∑ &&& . (14)


146

Если объединить все уравнения (5), то получим матричное уравнение: )(tFcииbиm =++ &&& , (15)

где m – матрица инерции; b – матрица рассеяния энергии; c – матрица жесткостей;

1 2( , ,..., )T T T Tnu u u u= – вектор перемещений;

1 2( ) ( , ,..., )T T T TnF t F F F= – вектор возмущающих сил;

n – число твердых тел. Формирование матриц m, b, c в уравнении (15) осуществляется по форму-

лам (6) – (13) согласно номерам твердых тел. Для построения АФЧХ точек системы преобразуем выражение (15) по Ла-

пласу, и полагая p iω= при ненулевых начальных условиях, получим:

),()(~])1([ 002 uuimtFucim &++=++− ωωγω (16)

где γ – величина, характеризующая конструкционное демпфирование, ( )F t% – преобразованный по Лапласу вектор возмущающих сил,

00 u,u & – векторы начальных перемещений и скоростей. Тогда АФЧХ найдется по формуле

)]()(~[])1([)( 0012 uuimtFcimiW &++++−= − ωωγωω . (17)

Для построения переходных процессов используем формулу [3]:

( )∫∞

=0

)(Re1)( ωωπ

ω deiWtU ti . (18)

Если возмущающее воздействие задано в виде спектральной плотности ( , )S v ω неровностей дороги, то среднеквадратичные отклонения производных

обобщенных координат найдем по формулам [4]:

( )

( ) .) ,()(Re

,) ,()(Re

2

0

4

2

0

2

ωωωωσ

ωωωωσ

dvSiW

dvSiW

a

v

⋅=

⋅=

∫

∫∞

∞

(19)

В качестве примера рассмотрим вертикальные колебания колесной ма-шины, приведенной на рис.1. Решение данной задачи традиционным способом и исходные данные приведены в работе [1].


147

Рис.1. Расчетная схема транспортного средства (кружком помечены эле-

менты, состоящие из пружины и демпфера)

Расчеты проводились в математическом пакете «Maple 6». Результаты рас-чета полностью совпадают с полученными в работе [1], но время вычисления, включая построение АФЧХ и переходного процесса (которые не были сделаны в работе [1]), сократилось с 5262 с до 2760 с на одном и том же компьютере (CPU - AMD DURON 850 МГц, DDR - 128Мб). Ниже приведены графические результаты расчета. Спектральная плотность дорожных неровностей задана функцией

6246

5324

17,27004,92,4132,54521,183

vvvvvSqi ωω

ωω+

+−= . (20)

Рис. 2. График спектральной плотности неровностей

дороги


148

Рис.3. АФЧХ сиденья водителя при воздействии на переднее колесо

Рис.4. График среднеквадратичных отклонений скорости

и ускорения сиденья водителя


149

Рис. 5. Переходный процесс колебаний сиденья водителя

Таким образом, мы видим, что предлагаемая методика не только позволяет

получить необходимые динамические характеристики динамической системы, но и выгодно отличается простотой и скоростью вычислений, никак не отража-ясь на их точности, при этом количество твердых тел и упругих элементов рас-сматриваемой динамической системы не ограничено.


1. Аладьев В. З., Богдявичюс М. А. Maple 6: Решение математических, стати-стических и физико-технических задач. М.: Лаборатория базовых знаний, 2001.

2. Санкин Ю. Н. Лекции по теоретической механике. Ч.4. Основы аналитиче-ской механики. Методические указания для специальностей 552900, 531400. Ульяновск: УлГТУ, 1999.

3. Санкин Ю. Н., Юганова Н. А. Продольные колебания упругих стержней сту-пенчато-переменного сечения при соударении с жестким препятствием. // ПММ. Т. 65. Вып. 3, 2001.

4. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. В 2 т. Т. 1: Пер. с англ. М.:Мир, 1984.


150

УДК 669.01:620.193 В. В. Семенычев; С. А. Каримова, канд. техн. наук Федеральное государственное унитарное предприятие всероссийского института авиационных материалов КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ ПРЕССОВАННЫХ И ГНУТЫХ ПРОФИЛЕЙ СПЛАВА В95пчТ2

Одним из наиболее эффективных средств защиты алюминиевых листов от коррозии является плакирование, поэтому замена прессованных профилей про-филями, полученными из плакированных листов методом стесненного изгиба, представляет большое практическое значение.

В качестве объекта исследований были выбраны образцы из прессованно-го профиля В95пчТ2 и образцы профилей, изготовленные из плакированного листа В95пчТ2 методом стесненного изгиба (гнутые профили). Толщина прес-сованных и гнутых профилей составила 2,5 мм. Гнутые профили получали по двум технологическим маршрутам А и Б: А. Закалка – формообразование – растяжка 2% - старение по режиму Т2. Б. Отжиг – формообразование – закалка – растяжка 2% - старение по режиму Т2.

Образцы из исходных листов, прессованных и гнутых профилей были ис-пытаны на склонность к межкристаллитной (МКК) [1], расслаивающей (РСК) [2] и общей коррозии (ОК) [3].

Проведенные испытания на склонность к МКК позволили установить, что ни один из видов образцов гнутых профилей не проявил склонности к этому виду коррозии. На рис. 1 показаны фотографии шлифов образцов, прошедших испытания на МКК.

а б

Рис.1. Шлифы образцов после испытаний на МКК, ×170: а – прессованный профиль; б – гнутый профиль

Несмотря на то, что МКК обнаружить не удалось, этот вид испытаний все

же позволил сопоставить коррозионную стойкость испытанных образцов. Из рисунка видно, что наибольшие коррозионные поражения имеют образцы прес-сованных профилей, коррозионные поражения на образцах исходных листов и гнутых профилей отсутствуют. Отличий в коррозионной стойкости гнутых профилей, изготовленных по маршрутам А и Б, не отмечено.


151

Испытания на склонность к РСК позволили выявить преимущество гнутых профилей перед прессованными. На рис.2 показан внешний вид образцов, прошедших эти испытания.

а б

в

Рис.2. Внешний вид образцов после испытаний на РСК: а – прессованный профиль; б – гнутый профиль; в – исходный лист

Из представленного рисунка видно, что склонность к расслаивающей кор-

розии проявили образцы, изготовленные из прессованного профиля, эта склон-ность оценивается седьмым баллом. Образцы, изготовленные из гнутого про-филя, и листы очагов РСК не имеют, а лишь изменили цвет поверхности. Раз-личий во внешнем виде гнутых профилей, изготовленных по технологическим маршрутам А и Б, не отмечено.

Испытания образцов на общую коррозию проводили в камере солевого тумана (КСТ) с периодическим распылением 5%-ного раствора NaCl при тем-пературе 35±5 оС и в коррозионном колесе (КК) при периодическом погруже-нии образцов в 3%-ным раствор NaCl при комнатной температуре, длитель-ность испытаний составила 90 суток. Оценку коррозионной стойкости образцов проводили по внешнему виду и потере массы. Характер и глубину коррозион-ных поражений оценивали путем проведения металлографического анализа. Ре-зультаты этих испытаний приведены в таблице 1.


152

Таблица 1 Результаты испытаний образцов на общую коррозию

Вид полуфаб-риката

Техноло-гический маршрут гибки

Среда испы-таний

Внешний вид об-разцов после кор-розионных испы-

таний

Скорость коррозии,

V, г/м2 ·сут

Характер и глубина коррозионных поражений, мм

Лист КСТ Мелкие темные пятна по всей по-верхности

0,06 Местная, 0,035

Гнутый профиль

А А Б Б

КСТ КК КСТ КК

Поверхность ма-товая, отдельные очаги на 3 % по-верхности

0,071

0,01

0,069 0,01

Местная Местная Местная Местная

Прессо-ванный профиль

КСТ Глубокие питтинги, очаги РСК, ОК на 70% поверхности

0,56 Местная в сочета-нии с расслаиваю-щей, 0,09

Анализируя приведенные в таблице результаты, можно констатировать, что характер коррозии образцов из листов сплава В95пчТ2 и гнутых профилей, изготовленных из этих листов, одинаковый – слабое потемнение поверхности, скорость коррозии этих образцов мало отличается друг от друга, а скорость коррозии образцов прессованного профиля в 7–9 раз выше, чем гнутых профи-лей. Проведенные сравнительные коррозионные испытания позволили сформу-лировать следующие выводы: 1. Ускоренные испытания на межкристаллитную коррозию по ГОСТ 9.021–74

не выявили склонности к МКК и прессованных и гнутых профилей. 2. Ускоренные испытания на расслаивающую коррозию по ГОСТ 9.904–82

показали, что склонность к РСК прессованных профилей оценивается седь-мым баллом, очагов РСК на гнутых профилях не отмечено.

3. Испытания на общую коррозию по ГОСТ 9.017-74 показали, что скорость коррозии прессованных профилей в 7 – 9 раз выше, чем гнутых профилей.

4. Коррозионная стойкость гнутых профилей, изготовленных по различным технологическим маршрутам (А и Б), практически не отличаются. Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что

коррозионная стойкость гнутых профилей, изготовленных из плакированных листов, значительно выше коррозионной стойкости прессованных профилей.


1. ГОСТ 9.021–74. Алюминий и сплавы алюминиевые. Методы ускоренных ис-пытаний на межкристаллитную коррозию. М., 1975.

2. ГОСТ 9.904–82. Сплавы алюминиевые. Метод ускоренных испытаний на расслаивающую коррозию. М., 1983.

3. ГОСТ 9.017–74. Алюминий и сплавы алюминиевые. Метод ускоренных ис-пытаний на общую коррозию. М., 1975.

____________________________________ПРОИЗВОДСТВО АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ__

153

УДК 681.3.06 Ю. Н. Антонов, канд. техн. наук, доцент Ульяновский государственный технический университет ОСОБЕННОСТИ ВНЕДРЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

1. Информационные технологии в управлении. Процесс управления предприятием включает маркетинг, логистику, управленческий учет, финансо-вый анализ, планирование и прогнозирование, бюджетное управление, инве-стиционное проектирование. Применение данных функций невозможно без ис-пользования экономических и других программ. Анализ рынка экономических программ позволяет отследить его развитие. Если в 90-х годах был высокий спрос, в основном, на локальные программы, то в настоящее время пользуются спросом комплексные автоматизированные системы. Системы подобного уров-ня должны обеспечивать: - создание единого информационного пространства предприятия; - функциональные структуры предприятия необходимой информацией.

С внедрением систем автоматизированного управления появилась и новая терминология.

В этом вопросе на Западе исторически сложились свои методологии и стандарты в области управления предприятиями: MRP, MRPII, ERP и др. По-скольку в России аналогичных стандартов нет, то российские разработчики бе-рут эти методологии и стандарты за основу. С большим опозданием у нас стали обсуждаться вопросы о том, как называть автоматизированные системы управ-ления предприятиями: корпоративными информационными системами (КИС) или корпоративными системами управления (КСУ).

В связи с этим возникают проблемы подготовки специалистов по приме-нению информационных технологий в управлении.

2. Внедрение информационных технологий. Задачи, решаемые при вне-дрении информационных технологий, являются частью задач предприятия по инвестированию в области информационных технологий. Поэтому современ-ный специалист по управлению должен уметь проводить обследование с целью определения показателей и видов деятельности, организационной структуры. На основании результатов обследования он должен уметь сформировать выво-ды о степени готовности предприятия к автоматизации.

После определения готовности должны быть исследованы бизнес – про-цессы предприятия и возможности их формализации, степень подготовки спе-циалистов предприятия в области информационных технологий, определены уровни автоматизации. При готовности предприятия к автоматизации также должны быть разработаны показатели и ограничения, по которым будет осуще-ствляться отбор или разработка программных продуктов. Для этого следует правильно собрать информацию об организациях-поставщиках и разработчиках программных продуктов и выделить основных.

___Особенности внедрения информационных технологий ______________________________

154

Для принятия окончательного решения следует объявить тендер, одним из условий которого будет соответствие выбираемых программ международным стандартам: MRP, MRPII, ERP.

3. Подготовка кадров. Для работы по такой технологии специалисты по управлению должны иметь хорошую подготовку в области информационных технологий, в связи с чем следует пересмотреть сложившийся подход к их обу-чению. В учебные курсы необходимо включить изучение как комплексных ав-томатизированных систем управления, так и отдельных программ : информа-ционно-справочных и правовых, автоматизации бухгалтерского учета, финан-сово-экономического анализа, планирования, оперативного управления, марке-тинговых исследований, электронного делопроизводства и документооборота, автоматизации управления персоналом и т.п.

ИНТЕРНЕТ РЕСУРСЫ 1. Введение в концепции MRP, MRPII, ERP, CRM, SCM, SRM, WORKFLOW,

управление проектами. http://www.RussianEnterpriseSolutions.com/help.html

___Имитационная модель основного и функционального производства предприятия_______

154

УДК 338 +658,5 В. П. Махитько, канд. техн. наук, доцент Ульяновский государственный технический университет ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ОСНОВНОГО И ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА ПРЕДПРИЯТИЯ

Важным организационно-структурным решением, направленным на по-

вышение эффективности работы производственных подразделений ОАО «Авиастар», может быть придание цехам относительной самостоятельности и создание малых функциональных производств (МФП), обеспечивающих изго-товление продукции машиностроительного профиля, оказывающих услуги, иные виды работ. Единственным учредителем МФП является самолетострои-тельное производства (СП), которое в силу этого централизованно управляет ими (устанавливает плановые задания, контролирует их выполнение, решает вопросы технического развития и др.). Характерно, что СП контролирует каль-куляцию на продукцию. МФП устанавливает им нормативную прибыль. При-быль, полученная МФП при реализации своей продукции, распределяется меж-ду МФП и СП на основании договорных соглашений. МФП заинтересовано в рациональном использовании ресурсов, так как при этом возрастают его дохо-ды. Происходит сочетание интересов СП и МФП. У последних появляется воз-можность реализовать принцип соизмерения затрат и результатов.

Особенность этой модели хозяйствования состоит в том, что она совмеща-ет идею централизованного управления с относительной самостоятельностью (экономической, финансовой и производственной) МФП. Это ее бесспорное достоинство наряду с недостатком, который связан с ограниченной свободой, предоставляемой МФП. Соотношение прав СП и МФП, оптимизация отноше-ний между ними по другим параметрам составляют сложную задачу, решение которой может быть апробировано путем моделирования механизма взаимо-действия этих структурных звеньев ОАО «Авиастар» (рис.1).

Рассмотрим экономико-математическую модель взаимодействия МФП и СП с учетом функционирования ее отдельных блоков.

Имеется МФП, созданное на базе самолетостроительного производства. Деятельность МФП представлена двумя наиболее типичными видами деятель-ности: производственным (изготовляется i=1, …, М продуктов); коммерческим (реализуется j = 1, …, J продуктов); инновационным (внедряется q = 1, …, Q технологический). СП реализует некоторую часть своей продукции (j = 1, …, J) через МФП; осуществляет финансирование инновационной деятельности МФП с условием раздела прибыли и производит отчисления в резервные фонды, ко-торые могут рассматриваться как фонды взаимной поддержки.


155

Малое функциональное производство (МФП)

Рис. 1 Государственная поддержка и банковские кредиты для МФП в рамках

данной модели не рассматриваются. Предприятия помещены в рыночную среду переходного периода, характеризующегося стагфляцией. Требуется определить эффективные стратегии развития МФП (состоящие в различных комбинациях секторов деятельности) для различных горизонтов планирования и различных сценариев протекания переходных процессов.

Имитационная модель МФП состоит из восьми блоков. Их взаимосвязь представлена на рис.1, куда включены все три типа лиц, принимающих реше-ния (М), задающие экзогенные переменные модели в соответствии со своей об-ластью компетенции (М1 – управление МФП, М2 – управление СП, М3 – эко-номическая политика).

Внешняя среда

Ресурсы

Виды деятельности 1

М3

М1

ПД ИД КД

Формирование и распределение прибыли 5

М1

Формирование и распределение ресурсов

Показатели деятельности

2 4 3

6 7

Фонды Прибыль Продукция

М2

Ресурсы ПД 8

Самолетостроительное производство


156

1. Блок начального состояния : выбор видов деятельности. В текущий

момент t выбираются виды деятельности (стратегия развития) МФП. Этот про-цесс описывается с помощью булевых переменных δ П , δ К и δ И, принимающих значение 0 или 1 в зависимости от сделанного выбора:

δ П =

,,0,,1

нетеёеслиестьтьдеятельносвеннаяпроизводстесли

δ К =

,,0,,1

нетеёеслиестьтьдеятельносвеннаяпроизводстесли (1)

δ И =

.,0,,1

нетеёеслиестьтьдеятельносвеннаяпроизводстесли

Введение этих переменных обусловлено необходимостью отображения свойства адаптивности МФП: оно может выбирать либо альтернативную, либо смешанную стратегию из перечисленного набора видов деятельности. Соответ-ственно можно считать, что в модели МФП используется гибкая производст-венная функция, позволяющая отображать изменения в специализации рас-сматриваемого объекта. В приводимых далее формулах при нулевых значениях этих переменных объемы производства и затраты принимают нулевое значение, что соответствует нулевой прибыли по данному виду деятельности; при их единичном значении осуществляется расчет этих показателей.

2. Блок инновационной деятельности. В этом блоке рассчитываются до-ходы от инновационной деятельности с использованием методических реко-мендаций по оценке эффективности инвестиционных проектов [1]. Ввиду того, что оценка инвестиционных проектов является сложной самостоятельной зада-чей, здесь эффективность проекта оценивается приближенно.

Сумма дисконтированных капитальных вложений Фq, направляемая на разработку новых технологий (проектов) изготовления продукции q,

( ),

111

1

индq ∑Θ

=τττ Ε+

Φ=Φ (2)

где 1Θ – время реализации проекта до момента его ликвидации; q = 1,…, Q.

Индекс доходности ИDq по q-му проекту, согласно [1], рассчитывается по формуле

( )( )

,1

11D1

1t

q ∑Θ

= Ε+−

Φ=

t

qt

qtq

zrИ (3)

где rtq и zt

q – соответственно результаты и затраты по проекту q в момент вре-мени t;

qtr и q

tz – соответственно результаты и затраты по проекту q в момент вре-мени t.


157

Прибыль qtM по проекту q в момент времени t с учетом индекса доходно-

сти ИDq и лага инвестиционных вложений 2Θ имеет вид

Θ>Φ

Θ≤=

.,0

2

2

tприИDtпри

Mqt

qqt (4)

Общая прибыль инtM от инновационной деятельности q

tM в году t по всем проектам (q=1,…Q)

.1∑=

=Q

q

qt

qt MM (5)

Процесс распределения прибыли от инновационной деятельности между МФП и основным предприятием пропорционально коэффициентам 1η и 2η опи-сывается формулами :

,1инt

инt Μ=ΟΜ η (6)

.0,0,1,

2121

2

≥≥=+Μ=ΟΜ

ηηηηη ин

tинорt

3. Блок формирования и распределения прибыли МФП. Суммарная прибыль SM1 по всем видам деятельности определяется по формуле

,инt

Kttt OMOMOMSM ++= Π (9)

а сумма налоговых отчислений ΠtТах по результатам производственной дея-

тельности МФП

( ) ΠΠ ++= ∑ ti

t

M

i

it

itt OMnPblnТах 21 . (10)

При этом величина налоговых отчислений включает в себя два основных налога:

а) ( ) ,: 1 it

M

i

it

it PblnНДС ∑ + б) на прибыль: ,2 Π

tOMn

где n1 и n2 – соответственно ставки налогообложения.

Прочие виды налогов для простоты не рассматриваются. Тогда сумма налоговых отчислений по результатам коммерческой деятель-

ности :

,, 23 Kt

J

j

jkt

jt

Kt OMnPDnTаа += ∑ (11)

где n3 и n2 – соответственно ставки налога с оборота и на прибыль коммерче-ской деятельности. Так как считается, что инновационная деятельность налога-ми не облагается, то полагаем налоговые отчисления от этого вида работ рав-ными нулю.


158

Общая величина налогов STахt для МФП в целом имеет вид STахt = .K

tt ТахТах +Π (12) Распределение прибыли МФП на налоги STахt, арендную плату

Α+Α ∑∑

Μ

Π

Q

q

qt

i

it

it krα .

Дивиденды Divt и остаточную прибыль POMt , направляемую на развитие МФП, рассчитываем по формуле

,t

M

i

Q

q

qt

it

itttt DivkrSTаTSMPOM −

Α+Α−−= ∑ ∑Πα (13)

где аrt – стоимость аренды единицы занимаемой МФП площади; ikΠ – размер площади, приходящейся на единицу стоимости оборудования.

4. Блок формирования и распределения ресурсов МФП. Опишем про-цесс формирования ресурсов в зависимости от величины остаточной прибыли РОМt, фонда поддержки МФП, поступающего от основного предприятия и

tФ , фонда поддержки, оказываемой основному предприятию э

tФ со стороны МФП в случае задолженностей его по зарплате или его неплатежеспособности (при этом обычно 0>− э

tиt ФФ ), специального инновационного фонда ин

tФ , форми-руемого за счет средств основного предприятия, формулой

.иинt

эt

иttt ФФФРОМФР δ+−+= (14)

Хотя в данной модели государственная поддержка и привлечение банков-ских кредитов не рассматриваются (ввиду нетипичности этой ситуации в со-временных условиях), однако принципиальная возможность их учета существу-ет путем введения переменных, описывающих процесс кредитования и возме-щения кредита в соотношении (13) и (14), и переменной, отражающей государ-ственные инвестиции в соотношении (14).

Распределение ресурсов, направляемых на развитие МФП, между видами деятельности (производственной и коммерческой) происходит согласно форму-лам :

( )иинttt

пt ФФРФР δη −= 1 , (15)

( )иинttt

кt ФФРФР δη −= 2 , (16)

121 =+ tt ηη , 0, 21 ≥tt ηη . (17)

Здесь 1tη и 2

tη – коэффициенты распределения ресурсов соответственно на производственную и коммерческую деятельность. При этом специализирован-


159

ный фонд инtФ целевым образом направляется на инвестиционную деятель-

ность и в перераспределении ресурсов не участвует. При распределении прибыли в данной модели не учитываются резервные

фонды. Считается, что в условиях инфляции наиболее рациональной политикой является не резервирование (в результате которого происходит обесценивание накоплений), а оборот средств для получения прибыли. Однако отображение резервных фондов в модели легко осуществимо с помощью рассмотрения еще одного коэффициента распределения ресурсов 03 >tη (при этом уравнение (17) дополняется еще одним слагаемым) и включения в модель соответствующего уравнения, описывающего процесс резервирования.

Распределение ресурсов пtФР по видам производственных факторов имеет

вид : пttt ФРА 1ξ=∆ , (18) пttt ФРL 2ξ=∆ , (19) пttt ФРB 3ξ=∆ , (20)

1321 =++ ttt ξξξ , 01 ≥tξ , 02 ≥tξ , 03 ≥tξ , (21)

tit

it AА ∆=∆ 1ξ , (22)

tit

it LL ∆=∆ 2ξ , (23)

tit

it BB ∆=∆ 3ξ , (24)

∑ =M

i

it 11ξ , ∑ =

M

i

it 12ξ , ∑ =

M

i

it 13ξ , (25)

01 ≥itξ , 02 ≥i

tξ , 03 ≥itξ ,

где 1tξ , 2

tξ , 3tξ , 1i

tξ , 2itξ , 3i

tξ – коэффициенты распределения фонда развития про-изводственной деятельности МФП, задаваемые эк-зогенно с помощью М.

Заметим, что определение этих коэффициентов возможно также на основе формулировки оптимальной задачи распределения ресурсов. В этом случае требуется усложнение модели и включение в ее состав оптимального блока.

Рассмотрим динамику основных наличных ресурсов (факторов производ-ства) с учетом инфляционных ожиданий и при условии равномерного поступ-ления ресурсов за период времени t + 1. Здесь соответственно рассматривают-ся средние величины ввода в действие основных производственных фондов

2

itA∆

трудовых ресурсов 2

itL∆ и сырья

2

itB∆

. Так как основные производствен-


160

ные фонды МФП представлены, как правило, оборудованием, лаг ввода в дей-ствие принят равным единице:

At

iti

tit I

AAA 11 2 ++

∆+= , (26)

Lt

iti

tit I

LLL 11 2 ++

∆+= , (27)

iBt

iti

tit I

BBB 11 2 ++

∆+= . (28)

В соотношениях (26) – (28) стоимость ресурсов индексируется на основе прогноза инфляции издержек. Здесь A

tI 1+ – индекс переоценки основных фондов: он равен единице, если такой переоценки не ожидается, и больше единицы, ес-ли такая переоценка в рассматриваемом периоде произойдет; L

tI 1+ – индекс рос-та зарплаты, обычно он меньше прогнозируемого среднего индекса инфляции;

iBtI 1+ – индекс инфляции сырья, дифференцированный по видам изготовляемой

продукции, поскольку инфляция на различные виды сырья, как правило, значи-тельно различается. Индексирование ресурсов отображает инфляционные ожи-дания и соответствует практике учета предприятиями будущей инфляции в из-держках производства и стоимости производственной продукции в следующем производственном цикле.

Формулы пересчета норм затрат производственных факторов и нормы амортизации с учетом ожидаемой инфляции издержек выглядит так:

At

it

it Iaа 11 ++ = , (29)

Lt

it

it Ill 11 ++ = , (30)

Bt

it

it Ibb 11 ++ = , (31)

it

iti

At

iti

t IPIA

аm1

11

+

++ =

τ, (32)

где при пересчете нормы амортизационных отчислений в формуле (32) учиты-вается срок службы i-го вида оборудования τi, годовой выпуск изделий в стои-мостном выражении i

tР и стоимость основных производственных фондов itA ,

скорректированные с учетом ожидаемой переоценки фондов и индекса цен. Распределение фонда коммерческой деятельности k

tФР по видам реализуе-мой продукции в момент времени t + 1 пропорционально заказу СП на реализа-цию продукции, рассчитывается по формуле

kt

jkt

jkt ФРdФ 11 ++ = , 01 ≥+

jktd , ∑ =+

J

j

jktd 11 , (33)


161

а распределение общего фонда инновационной деятельности инtФ по направле-

ниям (проектам q) в момент времени t + 1:

∑=

=Q

q

qt

инt ФФ

1, (34)

где инtФ планируется заранее под инновационную деятельность, а величины q

tФ считаются заданными в соответствии с принятым проектом q, что и обеспечи-вает баланс (34).

5. Блок расчета основных показателей работы МФП. В данном блоке рассматриваются основные показатели (индикаторы) деятельности МФП – прибыль и рентабельность.

Рентабельность МФП определяется по формуле

( ) ∑∑∑=

+++= Q

q

инqt

инJ

j

jkt

kM

i

it

it

u

tt

ФФBA

OMR

1

1

δδγδ, (35)

где γ – коэффициент пересчета стоимости сырья и материалов в стоимость обо-ротных фондов с учетом их оборачиваемости и удельного веса незавер-шенного производства и расходов будущего периода.

Рентабельность продукта, производимого в секторе производственной дея-тельности МФП, можно рассчитать по формуле

∑= M

i

it

Пt

t

P

OMR 2 . (36)

6. Блок имитации деятельности основного предприятия. В этом блоке рассматривается деятельность СП, находящегося в экономическом симбиозе с МФП. Используя упрощенный и модифицированный вариант модели Е [2], оп-ределяем переменные, описывающие взаимодействие МФП и СП

( )( ) jpt

jt

PjПtjo

t

jot

jot

jot

jot

jotjop

t ddIbB

lL

aA

Р *1,,min −

= , (37)

∑=J

j

jopt

jopt

jt PPd /* , (38)

( )[ ] ,1 **0 ИНОПt

jot

jt

jpt

jt

joptt OMmdddPM ++−= (39)

( ) ,0210 ∑ ++=J

jt

jopt

jot

jott MnPblnTax (40)

,000 Эt

ИИНt

Иtttt ФФФTaxMPM +−−−= δ (41)

,0,01 ≥=∆ +

joAtt

joAt

jot PMA ξξ (42)

,0,0 ≥=∆ joLtt

joLt

jot PML ξξ (43)


162

,0,0 ≥=∆ joBtt

joBt

jot PMB ξξ (44)

,1∑ ∑ ∑ =++J

j

J

j

J

j

joBt

joLt

joAt ξξξ (45)

,2

11

jotjo

tjo

i

AAA +

+

∆+= (46)

,21

jotjo

tjoi

LLL

∆+=+ (47)

.21

jBt

jotjo

tjo

t dB

BB

∆+=+ (48)

В соотношениях (37) – (48), характеризующих деятельность СП, использу-

ется та же система обозначений, что и при описании деятельности МФП; при этом к переменным добавляется верхний индекс о, обозначающий принадлеж-ность данной переменной к СП.

Переменная jptd в соотношении (39) означает долю реализации продукции

СП (за вычетом той ее части, которая реализуется МФП); jоtт – удельная при-

быль от продукта j в момент t (она используется для приближенного расчета общей прибыли основного предприятия); jB

td – доля реальных поставок сырья и материала с учетом падения производства у предприятий-смежников.

В формуле (41) описывается распределение прибыли с учетом налогов otТах , фондов взаимной поддержки предприятия Э

tФ , ИtФ и фонда инновацион-

ной деятельности ИНtФ .

В остальном модель основного предприятия соответствует базисной моде-ли предприятия Е и не нуждается в особых комментариях [2].

Рассмотренная имитационная модель деятельности МФП позволяет про-водить имитационные эксперименты: варьируя значения управляющих (экзо-генных) параметров, можно получать различные показатели деятельности МФП (эндогенные и фазовые переменные) и прослеживать последствия принятия решений. Вариация параметров осуществляется лицом, принимающим реше-ние. В зависимости от уровней управления в модели можно выделить три типа лиц, принимающих решения (рис.1): а) М1 – на уровне МФП; б) М2 – на уровне СП; в) М3 – экспериментатор, задающий условия внешней экономической сре-ды. В ходе имитационных экспериментов деятельность различных М может быть условно представлена единым М, синтезирующим в своих решениях дей-ствия остальных.

Заметим, что для рассматриваемого МФП внешним по отношению к нему являются решения, принимаемые М2 и М3. Таким образом, внешняя среда для МФП имеет сложную структуру и состоит из макросреды и микросреды. Кроме того, часть решений М1 принимает самостоятельно, а другую – с учетом согла-сования с решениями М2.


163

Управляющие переменные модели деятельности МФП можно разделить на три группы: а) выбор стратегии деятельности МФП; б) взаимодействие МФП и СП; в) моделирование для внешних МФП среды (отражение хода экономиче-ских реформ и стратегии развития СП .

Переменные выбора стратегии (табл.1) определяют основные виды дея-тельности МФП. Так, оно может заниматься только производственной или коммерческой деятельностью; наименее вероятный в настоящее время вариант (предусмотренный для общности в модели) – инновационная деятельность. Кроме перечисленных выше «чистых» стратегий могут быть «смешанные» стратегии, предполагающие сочетание различных видов деятельности.

Развитие МФП определяется также распределением прибыли и размером тех средств, которые выделяются на дивиденды и на развитие МФП. При этом средства, направляемые на развитие, должны быть дифференцированы как по направлениям (видам) деятельности, так и по производственным факторам, предназначенным для производства продукции i. Решения о выборе значений параметров, представленных в табл.1, принимаются М1.

Таблица 1 Управляющие переменные выбора стратегии МФП

Идентификатор Экономическое содержание

1 δП, δК, δИ Булевы переменные, характеризующие присут-ствие производственной, коммерческой и инно-вационной деятельности в стратегии МФП

2 Divt Общая сумма дивидендов в году t

3

1tη , 2

tη , 1tξ , 2

tξ , 3tξ ,

it1ξ , i

t2ξ , i

t3ξ

Коэффициенты распределения в году t фонда развития МФП по направлениям (видам) дея-тельности и на прирост производственных фак-торов с учетом их закреплености за производст-вом продукции i

Переменные табл.2 могут быть использованы при описании состояния

внешней среды МФП, имеющей сложную структуру и состоящей из двух обо-лочек. Первая оболочка (переменные 1-4) отражает сложившуюся рыночную конъюнктуру, определяемую ходом экономических реформ. Так, индекс ин-фляции цен на продукцию может отражать малую, умеренную или высокую инфляцию. Спрос на продукцию вида i (реализуемую в порядке автономного функционирования МФП без учета взаимодействия его с СП) и ее рыночные продажные цены также определяются рыночной конъюнктурой. Ставки нало-гов могут быть снижены для производственной и, наоборот, повышены для коммерческой деятельности в сценариях, отражающих мероприятия по стиму-лированию производственной деятельности МФП.


164

Таблица 2 Переменные внешней среды

Идентификатор Экономическое содержание 1 Pi

tI Индекс инфляции цен на продукт i в году t

2 itD Спрос на продукцию i, производимую МФП без

учета его взаимодействия с СП 3 jp

tП Продажные рыночные цены 4 n1, n2 Справки налогов на НДС и прибыль

5 jp

td

Доля фактической реализованной и оплаченной продукции СП в общей стоимости продукции, предназначенной к реализации

6 jBtd Доля фактической поставки сырья и материалов СП

в общей сумме поставок

7 joAtξ , joL

tξ , joBtξ

Коэффициенты распределения прибыли на СП по различным группам производственных факторов и видам продукции

8 инtФ Фонд инноваций, формируемый за счет средств СП

Вторая, внутренняя оболочка (переменные 5-7) описывает микроклимат МФП, определяемый состоянием основного предприятия. К числу этих пере-менных относятся показатели уровня продаж и состояния материально-технического снабжения основного предприятия (зависящие от общего спада производства), а также переменные, характеризующие распределение прибыли основного предприятия по направлениям.

Значения переменных табл.2 задаются в модели экзогенно с помощью М2 и М3. При этом среди множества их значений отбираются такие, которые соот-ветствуют наиболее вероятному варианту развития реформ и функционирова-ния основного предприятия.

Переменные в табл.3 определяют экономическое взаимодействие МФП и СП по следующим направлениям:

Таблица 3 Управляющие переменные взаимодействия МФП и СП

Идентификатор Экономическое содержание

1 *itD Спрос со стороны основного предприятия на продук-

цию i*, производимую МФП

2 *jtd Доля продукции основного предприятия для реализа-

ции ее с помощью МФП 3 И

tФ , ЭtФ Зоны взаимной поддержки (и – для МФП, э – для СП)

4 η1, η2 Коэффициенты распределения прибыли от инноваци-онной деятельности МФП и СП

1. Основное предприятие является, как правило, потребителем продукции вида i, производимого МФП в соответствии со сложившимися технологическими


165

связями, т. е. существует гарантированный спрос на продукцию i в размере *i

tD в период t. При этом полагается, что весь объем продукции i* поступает на СП.

2. Основное предприятие использует реализационные (коммерческие) услуги МФП, поставляя ему на продажу часть своей произведенной продукции *j

td (долю продукции j* для продажи на МФП) по отпускной цене ОПj

tП∗ (которая

обычно ниже рыночной цены РjtП∗ ) из некоторого своего выпуска jopР (j = 1,

…, J), тем самым создавая основу для развития коммерческой деятельности МФП.

3. СП производит отчисление в фонд ИФ (фонд поддержки МФП), а МФП – в фонд ФЭ (фонд поддержки СП) по взаимному согласованию размера отчис-ляемых сумм.

4. МФП и СП осуществляют распределение прибыли от инновационной дея-тельности (в том случае, если таковая имеется). Таким образом, данные переменные описывают взаимодействие, способст-

вующее их выживанию. Значения параметров выбираются экспертно на основе согласования решений М СП и МФП (М1 и М2). Заметим, что при нулевых значениях данных переменных получаем вариант автономного функциониро-вания МФП и СП. Составив его с вариантами, предполагающими взаимодейст-вие предприятий, можно приближенно оценить наличие (или отсутствие) син-нергического эффекта при их экономическом взаимодействии.

В изложенной выше модели под стратегией развития МФП понимается выбор вида деятельности, в рамках которой осуществляется целенаправленное распределение средств на производство и потребление, с дифференциацией производственного накопления по видам ресурсов. Эффективность стратегии оценивается по набору показателей (к числу основных из них относятся при-быль и рентабельность), численное значение которых определяется условиями внешней среды и взаимодействием с основным предприятиям.

Таким образом, моделируя сферы взаимодействия двух предприятий (СП и МФП), можно оценить целесообразность представления подразделениям пред-приятия экономической самостоятельности, прежде чем будет принято оконча-тельное решение о придании им этого статуса.


1. Клейнер Г. Б., Тамбовцев В. Л., Качалов Р. М. Предприятие в нестабильной экономической среде: риски, стратегии, безопасность. М.: Экономика, 1997.

2. Багриновский К. А., Егорова Н. Е. Имитационные системы в планировании экономических объектов. М.: Наука, 1980.

3. Егорова Н. Е. Моделирование деятельности малого предприятия, функцио-нирующего в экономическом симбиозе с крупным промышленным объек-том. М.: Экономика и математические методы, 1999, Т. 35, 2.

_Выбор рационального способа организационно-технического обеспечения ...______________

166

УДК 338 +658,5 В. П. Махитько, канд. техн. наук, доцент; Валиулова А. В. Ульяновский государственный технический университет ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОГО СПОСОБА ОРГАНИЗАЦИОННО- ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА НА АВИАЦИОННОМ ПРЕДПРИЯТИИ ОАО «АВИАСТАР»

Затянувшаяся организационно-техническая перестройка отрасли авиа-строения, поиск форм и методов реструктуризации основных производств отра-зилась на сроках и темпах выпуска новых образцов самолетов. Крайне ограни-ченные финансовые возможности создателей авиационной техники, отсутствие их должной государственной поддержки оставляют мало шансов для реализа-ции своих возможностей на мировом рынке. Выход авиапредприятия из кризи-са невозможен без решения проблемы организационно-технического обеспече-ния производственного процесса : совершенствования методов организации производства, повышения технического уровня и эффективности управления. Проблема обостряется из-за отсутствия внедрения инноваций в авиапромыш-ленный комплекс. Отсутствие нововведений привело к возникновению техно-логического застоя в России. В последние годы степень износа активной части основных фондов в авиастроении составила 65%, средний возраст и фактиче-ские сроки службы более чем в три раза превышают эти показатели в развитых странах; срок морального износа используемых технологий и методик опреде-лен в 2003-2005 годах.

Отсутствие должного внимания и дальнейшее откладывание решения про-блемы авиапредприятия ОАО «Авиастар» приводят к росту социального на-пряжения в городе Ульяновске. В последние годы государство стремится соз-дать правовую и материальную базы для восстановления авиапромышленного комплекса. В частности, правительством Российской Федерации разработана программа [1] «Развитие авиационной техники России на 2001-2015 гг.». По прогнозу, составленному Федеральной службой воздушного транспорта Рос-сии, до 2015 года авиакомпаниям России предстоит приобрести 1400 самолетов и вертолетов, в том числе Ан-124-100 и Ту-204 (производитель ОАО «Авиа-стар», город Ульяновск). «Программа 2001-2015» исходит из того, что общий объем производства авиатехники с учетом государственных нужд и поставок на экспорт составит за то же время не менее 2800 самолетов и вертолетов нового поколения. Параллельно предприятиям авиапромышленности предстоит соз-дать современную инфраструктуру техобслуживания и ремонта для обеспече-ния послепродажного сервиса своей продукции. Анализ данной ситуации пока-зывает, что основными причинами возникновения проблемы являются: − длительная затяжка решения вопроса организационно-технического обеспечения производственного процесса на предприятии;

− отсутствие необходимой поддержки со стороны государства; − несостоятельность высшего руководительского состава.


167

Таким образом, негативные тенденции, возникшие еще в начале 90-х го-дов, сегодня привели авиапромышленный комплекс к катастрофическому по-ложению. Проблемная ситуация формировалась в течение длительного проме-жутка времени, и государство не принимало каких-либо попыток по ее устра-нению. Данная проблема не может быть решена руководством предприятия за счет собственных средств, без поддержки государства. Необходимы крупные инвестиции в авиапромышленный комплекс. Очевидно, что мировые лидеры, такие как «Эрбас Индастри» и «Боинг», не будут вкладывать средства в потен-циальных конкурентов. Выбор оптимального способа организационно-технического обеспечения производства требует срочного решения, так как это позволит так же решить проблему качества и конкурентоспособности выпус-каемых самолетов. В условиях усиливающегося процесса глобализации про-блемы международной конкуренции выходят на первый план. Так, с 1 апреля 2002 года самолетам и вертолетам, не прошедшим сертификацию по мировым и европейским системам (MO ISO, JAA и др.), запрещается пролетать над евро-пейскими странами. Международные сертификаты, полученные на производст-во тяжелого транспортного самолета Ан-124-100 и среднемагистрального пас-сажирского самолета Ту-204, открывают широкие возможности для эксплуата-ции их грузоперевозчиками на авиалиниях всего мира.

Решение проблемы обеспечения производства позволит решить и другие взаимосвязанные проблемы: − создание качественной и конкурентоспособной продукции; − удовлетворение потребности государства в воздушном транспорте; − создание международного центра по обслуживанию и ремонту авиационной

техники и базы для складирования грузов для Европейской части России; − развитие смежных производств (создание новых материалов, химических

веществ, высоких технологий и т. д.); − обеспечение наполнения бюджетов разных уровней; − решение проблемы занятости населения и ликвидации опасности социально-

го взрыва. Для принятия решения о выборе рационального способа организационно-

технического обеспечения производственного процесса на авиапредприятии необходимо иметь оценку технического, технологического, организационного уровней производства, оценку качества выпускаемой продукции, ее конкурен-тоспособности, оценку уровня управления предприятием. Анализ технического уровня проводится по следующим направлениям: обеспеченность предприятия, качество применяемой техники, технология производства, внедрение и освое-ние прогрессивной техники и технологии. Оценка технического уровня произ-водства базируется на анализе степени механизации и автоматизации производ-ства, технической вооруженности труда, прогрессивности применяемых техно-логических процессов.

В условиях ограниченных финансовых ресурсов приходится расставлять приоритеты в оснащении предприятия программными продуктами. В условиях


168

усиливающейся компьютеризации возникает необходимость создания сквозной технологической цепочки от этапа создания электронных макетов узлов, разра-ботки на их основе макетов оснастки, разработки программ для станков с ЧПУ, контроля программ до их передачи в производство. Следует отметить, что при проведении опыта по использованию электронного представления на «Авиа-старе» возможно сокращение сроков освоения производства изделия [2] в 1,5 раза, сокращение времени решения конструктивно-технологической обработки в 2 раза, уменьшение затрат на освоение в 2-3 раза. Для создания полного элек-тронного макета изделия, исключения бумажного параллельного документо-оборота требуется внедрение сотен рабочих мест, а это ведет к пересмотру ор-ганизационно-технического обеспечения производственного процесса.

При анализе технического уровня производства необходимо обратить внимание на высокие показатели энерговооруженности и тепловооруженности труда на «Авиастаре». Однако высокий показатель энерговооруженности тру- да говорит не о повышении производительности труда (отношение количества энергии, используемей на производственные цели, в расчете на одного рабо-тающего), а о неэффективном использовании энергии (большие кабинеты, цеха, устаревшее энергоемкое оборудование и т. д.). Технический уровень оценива-ется так же с позиции достигнутого уровня техники и технологии. Следует от-метить, что на «Авиастаре» на данный момент он недостаточно высок и не удовлетворяет современным требованиям. Современные условия диктуют тем-пы физического и морального износа, по которым производственные фонды, функционирующие в авиастроении 10-15 лет, считаются устаревшими. На «Авиастаре» 60% основных фондов не менялись с середины 80-х годов и явля-ются сильно устаревшими. Это говорит в пользу срочной замены и модерниза-ции оборудования. Рост активной части производственных фондов позволит повысить уровень концентрации производства, его механизации и позволит ре-ально увеличить производительность труда. Оценка уровня технологии прово-дится по следующим направлением: удельный вес передовых технологических процессов, уровень механизации, прочности и оснащенности производства. Применяемая технология характеризуется такими показателями, как экономич-ность производства, производительность труда, качество продукции. На «Авиа-старе» в 2003-2005 гг. планируется переход на новую технологию: серийный выпуск самолетов типа Ан-124-100 и Ту-204. Это позволит решить ряд задач, диктуемых современными условиями: − приблизить заготовки к формам и размерам готовых деталей путем миними-зации припусков и допусков в соответствии с мировыми требованиями ISO 9000;

− положить конец изменениям в конструкторской и технологической докумен-тации из-за частой замены дорогих материалов на более дешевые, что не все-гда соответствует требованиям к основным характеристикам самолетов;

− решить задачу весового отношения конструкции (чем легче самолет, тем больше груза он может поднять за ту же цену);


169

− развить эффект экологического характера (бесшумный выхлоп двигателя, не загрязняющий окружающую среду). Использование новой технологии позволит сочетать надежность, эконо-

мичность, большой ресурс с малым весом, габаритами и аэрокосмической ком-поновкой самолета. Переход на новую технологию предполагает внедрение со-тен рабочих мест и модернизацию старых, уменьшение показателя трудоемко-сти изделия (количество затрачиваемого труда на одно изделие). Высокий уро-вень технологии на «Авиастаре» объясняется неэффективным использованием рабочей силы (раздутые вспомогательные и обслуживающие службы). Между трудоемкостью и производительностью труда существует обратная зависи-мость. Если трудоемкость снижается, то повышается производительность тру- да. В авиастроении, в частности на «Авиастаре», производительность труда в 5-6 раз ниже, чем на аналогичных зарубежных предприятиях. Это объясняется тем, что на «Авиастаре» применяется мелкосерийное производство. Переход на среднесерийное производство позволит не только уменьшить трудоемкость из-делия и повысить производительность, но и оправдать затраты, связанные с ра-дикальными изменениями производства. Изменение технологии требует пере-мены организации производства. В современных условиях становится неэф-фективным применение на предприятии иерархической структуры и функцио-нальной направленности управления. Это объясняется следующими причина-ми: − усложнен обмен информацией между разными подразделениями (20% - вре-

мя работы, 80% – передача результатов следующему исполнителю); − искажение информации (при передаче через четыре уровня управления про-

исходит 99% искажений от исходного сообщения). Создание единого информационного пространства позволит реорганизо-

вать организационную структуру производства «Авиастаре», т. е. уменьшить уровни линейного подчинения. Централизация вспомогательного и обслужи-вающего производства позволит организовать бесцеховую структуру. Внедре-ние данной системы требует дополнительных знаний, умений и навыков у ру-ководителей и обслуживающего персонала. Система профессиональной подго-товки персонала на «Авиастаре» охватывает все категории работающих (про-фессиональное начальное образование рабочие получают в лицее и колледже, инженерное и управленческое – на самолетостроительном факультете УлГТУ, причем подготовка будущих специалистов обеспечивается системой освоения практических знаний и навыков непосредственно на «Авиастаре»). Это позво-лит увеличить мобильность в управлении и уменьшить бюрократизацию, т. е. создать систему, которая делегирует руководителям направлений широкие полномочия при сохранении контроля со стороны центрального руководства. Увеличить мобильность «Авиастара» возможно, так как это интегрированное предприятие, в цехах которого производятся практически все операции: от штамповки и механообработки до испытаний и окраски самолета. В силу сло-жившейся необязательности отечественных партнеров вывод в пользу само-


170

стоятельности очевиден. Автоматизация производства считается основным ис-точником повышения качества и уменьшения срока производственного цикла. Выход промышленности из кризиса невозможен без решения проблемы качест-ва. Это проблема не только управленческая, но и технико-экономическая. Тех-нически она решается при проектировании, изготовлении, испытании, эксплуа-тации и ремонте; экономически – через цену изделия.

ВЫВОДЫ: Выходом из кризиса для «Авиастара» может быть создание рационального

способа организационно-технического обеспечения производственного процес-са. Привлечение капитала и передовых технологий позволит предприятию пе-рейти на среднесерийное производство. Выбор рационального способа обеспе-чения производственного процесса позволит: 1. Создать единое информационное пространство для всего предприятия, орга-низовать единую технологическую цепочку от создания электронных маке-тов узлов до их передачи в производство. Это позволит уменьшить затраты на производство, сроки освоения производства, т. е. решить проблему низкой производительности и высокой трудоемкости в авиационном производстве.

2. Уменьшить издержки и сделать производство экономичным. Этому будут способствовать смена технологии, переход на среднесерийное производство.

3. Уменьшить себестоимость за счет перехода на серийный выпуск и увеличе-ния производительности. Это позволит конкурировать на внутреннем и меж-дународном рынках средним магистральным пассажирским самолетам типа Ту-204 с американскими аналогами типа Боинг-727 и европейскими типа А-300, и тяжелым транспортным самолетам типа Ан-124 с американским Геркулесом С-5А.

4. Централизовать вспомогательные и обслуживающие производства. Это по-зволит организовать бесцеховую структуру, увеличить мобильность в управ-лении и уменьшить бюрократизацию.

5. Обеспечить единство процессов проектирования, эксплуатации, ремонта и восстановления деталей и постоянно повышать качество самолетов.

6. Повысить конкурентоспособность выпускаемых самолетов на внутреннем и мировом рынках перевозок.


1. Беликов В. На чем летать в 21 веке // Гражданская авиация. 2000. 3. 2. Братухин А., Коротнев И. и др. Постулаты CALS авиастроения // Авиацион-ная промышленность. 2001. 2.

3. Суслов А. Технико-экономическое обеспечение машин // Стандарты и каче-ство. 2001. 4.

171

Содержание

Методологии общественных наук

АЛЕКСЕЕВ М. Н. Сущность социального прогнозирования …………....... 3КАМАРДИНА Г. Г. О необходимости изменений в организационной культуре ……………………………………………………………….............

7

ПРИХОДЬКО В. И. Терминологические аспекты инновационного ме-неджмента ..........................................................................................................

9

САЕТГАЛИЕВА Ф. Ф. Российский менталитет и проблемы формирова-ния новой трудовой этики ………………………………………………........

16

Компьютерное моделирование и проектирование ЕГОРОВ Ю. П., БОРОДИН С. М., АГЕЕВ С. А. Перспективный алгоритм тестирования распределенных информационно-вычислительных сетей ...

21

КОБЕЛЕВ С. А., ВОЛЬСКОВ Д. Г., ЩЕКЛЕИНА О. В. К вопросу о рас-чете межпереходных размеров и припусков в САПР «ТЕХНОПРО» .........

29

ПАКШИН П. Ю. Проектирование роликового инструмента с использова-нием пакета AUTOCAD ………………………………………………….......

33

РАФАЛЬСКИЙ В. С. Оценка достаточности информации для выбора решения ..............................................................................................................

38

ЩЕКЛЕИН В. С., РАФАЛЬСКИЙ В. В. Об использовании модулей проч-ностных расчетов ......................................................................................

44

ЩЕКЛЕИН В.С., ЩЕКЛЕИНА О. В. О подходе к созданию 3М моделей тел по их 2М изображениям …………………………………………............

46

Авиационные технологии

БОЙКОВА Л. В., РЕШ Е. А. Метод расчета статистических характери-стик систем с постоянным запаздыванием с использованием функций Хаара ………………………………………………………………………......

52ДУБРОВСКИЙ П. В., ГЛОТОВА Ю. С. Исследование воздействия СОТС на качество авиационных изделий ………………………………......

56

ИЛЬИН В. А., НАЛЕТОВ Б. П., СЕМЕНЫЧЕВ В. В., НАГАЕВА Л. В. Но-вое гальваническое покрытие на основе никеля, полученное из электроли-та с кластерным порошком при нестационарных режимах осаждения...

62ИЛЬИН В. А., СЕМЕНЫЧЕВ В. В., НАЛЕТОВ Б. П., КОШЕЛЕВ В. Н. Получение пиролитических карбидохромовых покрытий с заданными ха-рактеристиками путем обоснованного выбора параметров технологиче-ского процесса ………………………………………………………...............

66ИЛЬИН В. А., ТЮРИКОВ Е. В., МУБОЯДЖАН С. А., СЕМЕНЫЧЕВ В. В., НАУМОВ В. Г. Кластерное хромовое покрытие, получаемое из элек-тролитов с добавками нанопорошков……………………................................

69КОЛГАНОВ И. М., КУПРИН П. Н. Критические углы подгибки плоских тонкостенных полок при профилировании ………………………................

72

172

КОЛГАНОВ И. М., КУПРИН П. Н., МАНСУРОВ Е. В. Факторы, гаранти-рующие качество гнутых тонкостенных профилей проката …………........

81

КОЛГАНОВ И. М., ПАКШИН П. Ю., ПЕРФИЛЬЕВ О. В. Обобщение ре-зультатов исследований при отработке технологии изготовления тонко-стенных гнутых профилей …………………………………………...............

85

КОНСТАНТИНОВ А. С. Применение специальной погрузочной оснастки при перевозках уникальных грузов транспортным рамповым самолетом АН-124-100 ………………………………………………………....................

92МАТОВНИКОВ А.Н. Размещение грузов внутри грузовой кабины транс-портного самолета ………………………………………………….......

96

МУСИЯЧЕНКО И.В. Модель адаптивной стабилизации намагниченного спутника .............................................................................................................

102

ПОПОВ П. М. Функциональный анализ показателей интегрального каче-ства объектов …………………………………………………….....................

107

ПОПОВ П. М., СОКОЛОВА О. Ф. Тезаурус для проектирования самолета и технологии его изготовления …………........................................................

111

ПОСТНОВ В.И., ПЕТУХОВ В.И. Особенности газолазерной резки орга-нического стекла ………………………………………………………….......

116

ПОСТНОВ В. И., ПОСТНОВА М. В., КАЗАКОВ И. А. Микроструктур-ный анализ металлополимерного композиционного материала АЛОР Д16/411 ...............................................................................................................

123

РИВИН Г.Л., ЯББАРОВ Д.Д. Моделирование поведения слоистых поли-мерных композиционных материалов в процессе сборки-склейки ….........

128

РОМАНЦЕВ А. А К воспроизведению нескольких шатунных линий …... 134САНКИН Ю. Н. Об эквивалентности вариационных принципов динамики вязкоупругого тела с распределенными параметрами и проекционных ме-тодов в весовых функциональных пространствах Соболева ...................

137

САНКИН Ю. Н., ЯВКИН С. А. Частотный метод моделирования динами-ческих характеристик линейной колесной машины ......................................

144

СЕМЕНЫЧЕВ В. В., КАРИМОВА С. А. Коррозионная стойкость прессо-ванных и гнутых профилей сплава В95пчТ2 ………………………….........

150

Производство авиационной техники

АНТОНОВ Ю. Н. Особенности внедрения информационных технологий . 153МАХИТЬКО В. П. Имитационная модель основного и функционального производства предприятия ...............................................................................

154

МАХИТЬКО В. П., ВАЛИУЛОВА А. В. Выбор рационального способа организационно-технического обеспечения производственного процесса на авиационном предприятии ОАО «Авиастар» ...........................................

166

Научное издание НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В САМОЛЕТОСТРОЕНИИ

Сборник научных трудов

Подписано в печать 14.12.2002. Формат 60×84/16. Бумага писчая. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 10,23. Уч.-изд. л. 9,50.

Тираж 100 экз. Заказ Ульяновский государственный технический университет, 432027,

г. Ульяновск, ул. Сев.Венец, 32 Типография УлГТУ, 432027, г. Ульяновск, ул. Сев. Венец, 32

Documents

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В АВИАСТРОЕНИИvenec.ulstu.ru/lib/2003/4_Samoletostroenie.pdfНовые технологии в авиастроении: Сборник