В Московском авиационном институте недавно прошла очередная Международная молодежная научная конференция “Гагаринские чтения”. Форум был приурочен к 100-летию со дня основания Центрального аэрогидродинамического института им. профессора Н.Е.Жуковского. Участники представляли 108 городов и 14 стран, включая Индию, Китай, Мексику, Украину, Корею. За три дня работы 40 научных секций были заслушаны 550 докладов.
Одним из ключевых эпизодов конференции стала финальная презентация и защита представленных проектов перед жюри. Такой конкурс прошел в рамках форума во второй раз. По словам председателя экспертной комиссии, проректора по научной работе МАИ Юрия Равиковича, перед его коллегами стоял непростой выбор. Все работы были очень сильные, перспективные, непохожие друг на друга. На заочный этап конкурса поданы 152 заявки. Эксперты оценивали актуальность идеи, научную новизну и практическую значимость, а также перспективы коммерциализации проектов. В финал вышли авторы 18 из них.
В итоге победу одержал аспирант МАИ и инженер-конструктор отдела проектирования лопастей и несущих рулевых винтов Московского вертолетного завода им. М.Л.Миля Максим Каргаев. Второе место досталось студенту МАИ Вячеславу Белкину. Третье занял инженер Центрального научно-исследовательского радиотехнического института им. академика А.И.Берга Марат Ашряпов. Мы решили познакомить читателей “Поиска” с работами лауреатов.
Ветер под расчет
Работа Максима Каргаева (на снимке — первый слева) была посвящена учету ветровых нагрузок при проектировании и эксплуатации лопастей несущего винта вертолета. Рассматривалось воздействие ветра на вертолет, находящийся на стоянке.
— Во время эксплуатации винтокрылые аппараты, находящиеся в стояночном положении, часто подвергаются воздействию ветровых нагрузок разной интенсивности, — поясняет победитель конкурса. — Это может приводить к повреждениям лопастей несущего и рулевого винтов вертолета, а также связанных с ними единой силовой схемой агрегатов автомата перекоса и втулок, из-за чего может быть поставлена под вопрос их дальнейшая эксплуатация. Ущерб от воздействия ветра на парк вертолетов может быть оценен в сотни тысяч долларов.
Подобные поломки оказываются возможными из-за малой собственной жесткости лопастей несущего винта, что делает их весьма чувствительными к ветровому нагружению.
— Конструкторам при проектировании винтокрылых летательных аппаратов необходимо принимать меры для защиты от воздействий ветрового потока, — рассказывает Максим. — В ходе работ решено уравнение статической аэроупругости лопасти. Итоговые расчетные формулы даны в виде, удобном для численного определения положений точек упругой оси лопасти, углов наклона, изгибающих моментов (напряжений).
Разработчику удалось получить расчетные формулы для определения критических скоростей ветрового потока однородных и неоднородных лопастей в зависимости от угла скольжения. Кроме того, для оценки характеристик устойчивости лопастей несущего винта вертолета под воздействием ветра предложен критерий — ветровой коэффициент лопасти.
— Полученные результаты позволят решить несколько важных задач, — подводит итог автор работы. — Во-первых, они смогут наиболее полно обеспечивать требования авиационных правил к прочности винта на наземные случаи нагружения. Во-вторых, можно будет проектировать лопасти несущего винта, исходя из заранее заданных значений скорости ветра, безопасных для его эксплуатации. В-третьих, методика исследования технического состояния агрегатов несущего и рулевого винтов вертолетов на стоянке позволит основательнее подходить к вопросу о выводе комплектов лопастей из эксплуатации после воздействия на них штормового ветра. В-четвертых, эксплуатанты, пользуясь полученными расчетным путем данными и опираясь на сведения метеослужб, смогут своевременно принимать меры по обеспечению сохранности лопастей несущего винта, если ожидается превышение безопасных значений скорости ветра.
Всюду сети
Понятия “Интернет вещей” и “умный дом” у всех на слуху. Однако далеко не все понимают, как это все работает и какой жизнью живет. А между тем за функционирование этой системы отвечает целый технологический пласт — беспроводные сенсорные сети. Именно этой темой занимается студент МАИ Вячеслав Белкин (на фото — первый справа), завоевавший на конференции “Гагаринские чтения” второе место.
— На соответствующем рынке не так уж много игроков, — отмечает Вячеслав. — Среди отечественных компаний их вообще можно по пальцам пересчитать. Я разработал программную платформу, которая в совокупности решает две задачи. Первая — это тулчейн (набор инструментов) для разработки приложений под семейство микропроцессоров MSP430 на Linux-подобных операционных системах. Вторая — стек коммуникационных протоколов. Именно он позволяет организовывать беспроводную сенсорную сеть.
По словам В.Белкина, он работает над увеличением энергоэффективности датчиков в составе беспроводной сенсорной сети, а также над топологией самой сети. Разработчик пытается совместить древовидную, иерархическую, топологию и ячеистую.
— Конечно, я не первый, кто занимался таким проектом, — отмечает студент. — Однако мой стек протоколов и тулчейн для разработки приложения обладают некоторой новизной и актуальностью на российском рынке. Это касается вопросов импортозамещения, ограничения использования зарубежных технологий в некоторых областях.
На гражданке применение беспроводных сенсорных сетей открывает большие горизонты. Это не только Интернет вещей и “умный” дом, но и наблюдательный помощник для управляющих компаний и компаний-застройщиков. Оптимальным решением этот вариант будет и для сферы платных парковок.
— Во-первых, автовладельцы будут знать, где есть свободные места, — отмечает маевец. — Во-вторых, можно мониторить своего четырехколесного друга, не выходя из дома, благодаря установке датчиков в автомобиле и на столбах, которые находятся на парковке. Они ведь могут “общаться” между собой.
Помимо гражданского применения беспроводные сенсорные сети востребованы в военной сфере и космонавтике.
Широкий жест
Третье место выиграл проект разработки перспективных сверхширокополосных радиолокаторов. Над этой темой инженер Марат Ашряпов (на снимке — второй справа) трудится вместе с доцентом кафедры 410 МАИ и директором Научно-исследовательского центра сверхширокополостных технологий МАИ Денисом Охотниковым.
— Сфера применения устройств сверхширокополосной радиолокации очень обширна, — отмечает Марат. — Например, радары можно использовать при антитеррористических операциях, чрезвычайных ситуациях, когда нужно оперативно найти человека под завалами. Кроме того, сверхширокополосные радары устанавливаются на беспилотники и пилотируемые летательные аппараты.
По словам М.Ашряпова, вместе с коллегами они решили расширить область применения перспективных разработок, охватив гражданский сегмент. Небольшое устройство, в основе которого — разработанный Маратом математический алгоритм, в комплексе с радаром может распознавать жесты и преобразовывать их в команды. Таким образом, человек взмахом руки будет способен управлять бытовыми предметами в собственном доме.
— Вы находитесь в зоне луча радара и делаете движение рукой, — объясняет Марат. — Отраженный эхосигнал фиксируется радаром. Затем информация о нем предается в вычислительный модуль для сравнения с базой данных, в которой заложена эталонная сигнальная последовательность. При совпадении сигналов методом извлечения коэффициента корреляции выполняется привязанная к этому жесту команда.
Зона действия луча радара — до 5 метров. Такой прибор сможет распознать внушительное число жестикуляций. Кстати, изначально его планировали создать для распознавания жестикуляции глухонемых людей.
— Систему удалось реализовать в завершенном макете, начиная с алгоритма обработки сигналов и заканчивая устройством сверхширокополосного радара, — отмечает М.Ашряпов. — За два года мы успели создать алгоритм, смоделировать его работу и перенести в программную часть. На тот момент уже был изготовлен первый образец — сверхширокополосный радиолокатор, разработанный в НИЦ СШП МАИ. После сопряжения программной архитектуры и аппаратной части были получены первые успешные результаты, некоторые из которых легли в основу доклада. Сейчас проект дорабатывается в области программной части для повышения качества распознавания. Кстати, на конкурсе Марат продемонстрировал прототип системы. По его словам, в дальнейшем планируется серийный выпуск таких приборов.
Призовой фонд был распределен следующим образом. Занявший первое место получил 90 тысяч рублей, второе — 65 тысяч, третье — 45 тысяч.
Пресс-служба МАИ
Нет комментариев