Preview

Труды НАМИ

Расширенный поиск
№ 3 (2025)
Скачать выпуск PDF

АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЕ

6-18 8
Аннотация

 Введение (постановка задачи и актуальность). Статья посвящена систематизации и анализу принятых и разрабатываемых международных норм (Правил ООН и Глобальных технических правил ООН) в области автомобильных шин, оказывающих непосредственное влияние на безопасность колёсных транспортных средств за счёт ограничения сопротивления качению колёс, снижения уровня звука при движении по асфальтовому покрытию, повышению сцепления шин с опорной поверхностью с низкими коэффициентами сцепления (мокрый асфальт, укатанный снег и лёд).

 Научной новизной являются исследования, направленные на ограничение абразивного износа протектора шины, разработка методов испытаний по оценке износа шин при дорожных и стендовых испытаниях, количественная неопределённость и возможные систематические и случайные ошибки, возникающие при испытаниях шин, неучёт которых может отрицательно сказаться на результатах надзора на рынке шинной продукции, выпущенной в обращение на основании утверждения типа шин.

 Практической значимостью обладают рекомендации о применении в национальном законодательстве России передовых норм на показатели безопасности, в том числе экологической, шин через систему добровольных стандартов, принимая во внимание сложности согласования странами, входящими в Евразийский экономический союз, проектов изменений обязательного Технического регламента «О безопасности колёсных транспортных средств».

19-28 11
Аннотация

Введение (постановка задачи и актуальность). Одной из важнейших задач современности является сокращение выбросов парниковых газов от автомобильного транспорта. Существует практика введения ряда ограничений на эксплуатацию автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (ДВС), направленная на сокращение объёмов сжигаемого топлива и выбросов в атмосферу. Несмотря на это, автомобили с ДВС по-прежнему будут составлять значительную часть европейского автопарка. В качестве замены предлагаются автомобили с электрической силовой установкой, однако их ограниченный запас хода является одной из причин медленного распространения. Обе эти проблемы можно решить с помощью энергоэффективного управления процессом движения.

 Целью исследования является испытание системы энергоэффективного управления продольным движением подключённых высокоавтоматизированных автомобилей в условиях современного мегаполиса, учитывающей рельеф местности, скоростные режимы и режимы работы светофоров.

 Методология и методы. Лабораторные испытания разработанной математической модели проведены на цифровом двойнике тестового участка дороги, воссозданного на основе высокоточных навигационных данных, на примере легкового автомобиля с ДВС.

Результаты и научная новизна. Результаты лабораторных испытаний показывают, что предложенная система энергоэффективного управления продольным движением автомобиля на 4,5% энергоэффективнее автомобиля с круиз-контролем. Разработанная система может быть интегрирована в подключённые высокоавтоматизированные транспортные средства для повышения их энергоэффективности.

29-36 4
Аннотация

Введение (постановка задачи и актуальность). Интенсивное развитие и совершенствование автомобильных конструкций, диктуемое повышением уровня требований и ожиданий со стороны потребителя, сопровождается разработкой и внедрением в производство новых конструкционных материалов с повышенной коррозионной стойкостью и антикоррозионной защитой и увеличением заявленной долговечности (ресурса) типовых изделий до 8–12 лет. В этой связи ставятся задачи обеспечения ускоренной оценки эффективности защитных свойств кузова в целом и его отдельных панелей с учётом их месторасположения на объекте, наличия сопряжения (контакта) с другими элементами, характера и интенсивности внешних воздействий.

 Цель исследования – разработка и совершенствование методов ускоренных коррозионных испытаний, позволяющих уже на начальном этапе их проведения прогнозировать дальнейший характер развития коррозионного процесса и ожидаемые параметры коррозионного повреждения при заданной наработке изделия.

 Методология и методы. Применялись экспериментальные и инструментальные методы исследования развития коррозионных процессов, а также методы математического моделирования. Результаты и научная новизна. Научная новизна работы заключается в следующем: выявлены особенности развития коррозионных процессов на внешних панелях кузова комплектного автомобиля; разработана методика определения ожидаемых параметров коррозионного повреждения кузовных панелей в составе комплектного автомобиля при заданной наработке; экспериментально обоснованы расчётные зависимости для определения численных значений параметров, используемых в разработанной методике. Результатом работы является обеспечение возможности прогнозирования параметров коррозионного повреждения металлических кузовных элементов автомобиля при заданной наработке в различных условиях внешних воздействий.

 Практическая значимость. Результаты работы могут применяться для планирования коррозионных испытаний; оперативного внесения необходимых корректив в программу испытаний; оценки соответствия антикоррозионной защиты конкретного компонента на комплектном объекте; сравнительной оценки эффективности различных типов антикоррозионной защиты кузовных элементов; оперативного внесения конструктивных и технологических изменений в части антикоррозионной защиты в процессе испытаний по промежуточным результатам, не дожидаясь их завершения.

37-53 10
Аннотация

Введение (постановка задачи и актуальность). Проведено сравнительное исследование двух наиболее распространённых подходов к моделированию нагруженности транспортных средств (ТС): динамического и квазистатического.

Цель исследования – сравнительный анализ методик моделирования нагруженности ТС, включая многоосные и шарнирно-сочленённые, для определения границ их применимости, трудозатрат и сравнительного анализа результатов, а также обоснование целесообразности использования квазистатической методики моделирования для различных типов ТС на начальных этапах проектирования через оценку показателей эффективности.

 Методология и методы. Применены следующие методы: имитационное математическое моделирование; статистическая обработка информации; формализация и конкретизация расчётных режимов нагружения на базе формул теории автомобиля.

Результаты и научная новизна. Результаты сформированы в виде описательной части сравнения методик моделирования нагруженности квазистатическим и динамическим способом. Также представлены некоторые результаты апробации, указывающие на пригодность использования на начальных этапах проектирования и относительную эффективность квазистатической методики моделирования. Научная новизна заключается в применении способа моделирования нагруженности многоосного ТС по принципу «нагрузка–разгрузка–статика» с учётом одновременного действия инерционных нагрузок и нагрузок в пятне контакта шин с дорожным покрытием, которые рассчитываются с помощью разработанного алгоритма с обратной связью на основе данных о тягово-сцепных и тормозных свойствах автомобиля, а также необходимых величин ускорений. Многозвенная модель при этом сохраняет квазиустойчивое состояние равновесия. Использование квазистатического метода моделирования позволяет сократить время решения более чем в десятки раз, а при охвате полного цикла подготовки модели и расчётов производительность повышается  от 4 до 40% в зависимости от количества необходимых режимов нагружения. Причём при увеличении количества режимов нагружения наблюдается увеличение производительности с использованием методики квазистатического моделирования.

 Практическая значимость. В представленной работе демонстрируются границы применимости квазистатической методики моделирования нагруженности ТС для режимов движения с ускорением. Также проведён сравнительный анализ эффективности в части моделирования нагрузок на элементы ходовой части многоосного ТС.

54-60 7
Аннотация

Введение (постановка задачи и актуальность). При генерации траектории движения беспилотного транспортного средства (БТС) общепринятой практикой считается разбиение этого процесса на два этапа – поиск по графу и многокритериальная оптимизация с объездом препятствий. Перед началом второго этапа траекторию из поиска по графу необходимо предварительно сгладить, чтобы уменьшить противоречие между весами кривизной и ошибкой следования референсной траектории.

 Цель исследования – разработать алгоритм сглаживания траектории БТС с возможностью интуитивно понятного регулирования таких параметров, как отклонение от референсной траектории, кривизна и скорость изменения кривизны траектории.

 Методология и методы. Для решения задачи применяется метод аналитического конструирования алгоритма сглаживания траектории, основанный на использовании необходимых условий минимизации функционала для синтеза закона сглаживания.

 Результаты и научная новизна. Разработан алгоритм сглаживания траектории движения БТС, позволяющий регулировать отклонение от референсной траектории, кривизну и скорость изменения кривизны выходной траектории. Практическая значимость. Предложенный алгоритм может быть использован для сглаживания траектории, полученной в ходе поиска по графу, для дальнейшего использования при генерации траектории с учётом объезда препятствий.

61-72 8
Аннотация

Введение (постановка задачи и актуальность). В процессе доводки или модернизации транспортных средств неизбежно возникают изменения в их компоновке или составе агрегатов. Процесс перепроектирования несущей системы при этом должен быть эффективен по времени и минимален по количеству изменений, но при этом сохранять в конструкции необходимый запас прочности, уровни долговечности и жёсткости. Совместное применение метода топологической оптимизации и аддитивных технологий (например, литьё металлов в 3D-печатные песчаные формы) может обеспечить выполнение таких требований без сильного роста массы несущей системы.

 Цель исследования – оценка трудоёмкости процесса модернизации несущих систем в условиях частого изменения компоновок и агрегатов с помощью совместного применения метода топологической оптимизации и аддитивных технологий, а также сравнение этого процесса с традиционным проектированием, основанным на ручном конструировании несущих систем с использованием сортамента (листов, профилей) и сборочных операций (клёпка, сварка и т.п.).

 Методология и методы. Объектом исследования является несущая рама беспилотной грузовой тележки, спроектированная методом топологической оптимизации. В конструкции этой тележки были изменены агрегаты – рулевой механизм и системы привода, что потребовало доработки несущей системы под новую компоновку машины. Разработан и описан метод быстрой доводки несущей системы под новое компоновочное пространство с использованием топологической оптимизации с учётом изготовления аддитивным методом – литьё алюминиевого сплава АК7ч в напечатанные на 3D-принтере песчаные формы.

 Результаты и научная новизна. Представлены результаты проверочных расчётов вновь спроектированной и исходной рам на прочность, жёсткость, устойчивость. Проведён сравнительный анализ исходной и модернизированной геометрии рамы. Перечислены преимущества и особенности совместного применения метода топологической оптимизации и аддитивных технологий по сравнению с ручным проектированием с применением традиционных технологий. Практическая значимость работы заключается в том, что разработанная методика доводки несущих систем позволяет значительно ускорить процесс адаптации конструкций под часто изменяющиеся компоновки. Показано, что получаемые данным методом конструкции не ухудшают массовые и прочностные характеристики несущих систем, а их геометрия не имеет глобальных изменений в силовой схеме.

73-83 4
Аннотация

Введение (постановка задачи и актуальность). Неуклонный рост числа электронных блоков в составе современных транспортных средств (ТС) порождает комплекс новых опасностей и рисков, которые ранее не рассматривались на этапах жизненного цикла (ЖЦ) ТС. Данное обстоятельство обязывает разработчиков и производителей разрабатывать и искать новые методы или их сочетание, способные в наиболее полной мере обеспечить закладываемые параметры уровней безопасности систем ТС.

 Цель исследования. Предлагается использование метода System Theoretical Process Analysis (STPA) на ранних этапах реализации процедур по обеспечению функциональной безопасности (ФБ) электронных и электрических систем высокоавтоматизированных транспортных средств (ВАТС).

 Методология и методы. В статье анализируется совместное применение методов анализа безопасности, изложенных в ГОСТ Р ИСО 26262-3, и метода STPA. Научная новизна заключается в синтезе данных подходов в рамках исследования систем ВАТС.

 Практическая значимость. Результаты применения совмещённого анализа безопасности ложатся в основу существующих и перспективных разработок новых электронных систем ВАТС и могут быть также использованы при модернизации уже эксплуатируемых электронных систем.

84-95 4
Аннотация

Введение (постановка задачи и актуальность). Основными недостатками, ограничивающими расширение применяемости автопоездов специального назначения, являются сниженные по сравнению с одиночными колёсными шасси проходимость, манёвренность, управляемость и устойчивость. Одним из вариантов решения перечисленных проблем является активизация, то есть оснащение колёс прицепного звена системой передачи крутящего момента. Но несмотря на то, что идея активного автопоезда существует уже три четверти века, обобщённая теория расчёта распределения крутящего момента по звеньям активного автопоезда до сих пор отсутствует.

 Цель исследования – повышение подвижности автопоезда путём использования рациональных параметров электромеханической трансмиссии полуприцепа, полученных с применением разработанной математической модели, учитывающей различные характеристики механической трансмиссии с двигателем внутреннего сгорания на тягаче и тягового электропривода на полуприцепе.

 Методология и методы. В статье использованы методы аналитического обзора и анализа, компьютерного моделирования и виртуальных испытаний.

 Результаты и научная новизна. Предложены основные принципы расчёта тягового электропривода полуприцепа на базе традиционного тягово-динамического расчёта.

Практическая значимость. Предложенный подход позволяет путём простых математических вычислений получить предварительные оценочные технические характеристики тягового привода полуприцепа, необходимые для дальнейшего проектирования моторной установки и трансмиссии активного автопоезда. Разработанная методика расчёта применима для различных дорожных условий.

ДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИЕ

96-114 6
Аннотация

Введение (постановка задачи и актуальность). В последние десятилетия особое внимание уделяется снижению так называемого «углеродного следа», что применительно к автомобильному транспорту означает снижение расхода нефтяных и газовых топлив и переход на новые виды энергоносителей, такие как электроэнергия и водород. Вопросом оценки и нормирования топливной экономичности большегрузных автомобилей в мире занимаются с 2018 г., многие страны включились в этот процесс, в результате чего сейчас действуют либо запланированы к вводу в ближайшие годы нормы на пробеговый расход топлива и/или выброс СО2 в странах Европейского союза, Великобритании, США, Канаде, Китае, Индии, Японии. В 2019 г. Международная организация производителей автомобилей (OICA) инициировала ряд встреч в рамках официальной рабочей группы по энергии и выбросам (GRPE) Всемирного форума для согласования правил в области транспортных средств ООН (WP.29), направленных на анализ действующих методов оценки и норм топливной экономичности большегрузных автомобилей с целью поиска путей гармонизации этих требований в масштабах мирового сообщества.

 Цель исследования – обзор современных тенденций совершенствования методов оценки и нормирования топливной экономичности транспортных средств большой грузоподъёмности в рамках деятельности официальной рабочей группы GRPE Всемирного форума для согласования правил в области транспортных средств ООН. Методология и методы. Анализ опубликованных документов и докладов, сделанных на встречах рабочей группы GRPE.

Результаты и научная новизна. Приведены результаты анализа современных подходов и тенденций в оценке топливной экономичности автомобилей большой грузоподъёмности.

 Практическая значимость. Результаты анализа помогут пониманию ключевых вопросов оценки топливной экономичности автомобилей большой грузоподъёмности и совершенствованию нормативной базы, применяемой в Российской Федерации

115-127 6
Аннотация

Введение (постановка задачи и актуальность). Для дальнейшего развития малорасходных турбин (МРТ), используемых, в частности, в летательных аппаратах (ЛА), требуется повышение их эффективности и удельной мощности. В настоящей работе представлены результаты экспериментальных исследований конструкций МРТ, известных как биротативные, с вращающимся сопловым аппаратом (ВСА). Главным преимуществом указанных турбин является обеспечение компактности и высокой эффективности соответствующих энергетических установок.

 Цель исследований – выбор новых перспективных конструктивных схем МРТ с противоположным вращением каскадов и получение характеристик таких турбин на разных режимах работы.

 Методология и методы. Разработка моделей биротативных турбин (БИТ) и соответствующих экспериментальных установок; разработка алгоритма проведения экспериментальных исследований; создание методик измерений и обработки опытных данных.

 Результаты и научная новизна. В статье рассмотрены принципиально новые конструктивные схемы МРТ – БИТ с ВСА, созданных на основе ступеней турбины конструкции Ленинградского политехнического института (ЛПИ), предназначенных для турбин небольшой мощности и малого расхода рабочего тела. Для проведения экспериментальных исследований БИТ были разработаны методики и алгоритм обработки экспериментальных данных. По результатам исследований были выработаны рекомендации, позволившие усовершенствовать конструкцию и повысить экономичность БИТ.

 Практическая значимость. По полученным данным были сделаны выводы о перспективе развития БИТ для ЛА с точки зрения внутреннего КПД и массогабаритных параметров.

ОБЗОРЫ, АНАЛИТИКА

128-136 10
Аннотация

Введение (постановка задачи и актуальность). Быстрый рост уровня автоматизации автомобилей, в том числе систем, обеспечивающих комфорт пассажиров, приводит к возрастанию риска получения ими травм. Поэтому разработчикам и производителям необходимо создавать более сложные механизмы обеспечения безопасности или искать их сочетания из смежных отраслей для обеспечения требуемого уровня безопасности транспортного средства.

 Цель исследования – анализ используемых методов детектирования защемления систем стеклоподъёмников и других систем с электроприводом для выбора наиболее рационального метода детекции зажатия системы выдвижных порогов. Методология и методы. Произведён анализ отечественной и зарубежной литературы, описывающей методы детектирования защемления систем стеклоподъёмников и других систем с электроприводом.

 Результаты и научная новизна. Представлен обзор различных систем защиты от защемления в приводах (актуаторах) кузова автомобиля. В результате анализа существующих методов обнаружения препятствия для системы стеклоподъёмника с электроприводом был сделан вывод, что для реализации защиты от зажатия в системе выдвижных порогов автомобиля применение только одного метода не позволит достичь необходимых показателей надёжности системы в целом.

 Практическая значимость. Проверка предложенного метода возможна в автомобилях текущих проектов; с этой целью на базе ФГУП «НАМИ» предлагается собрать испытательную установку и провести ряд испытаний обновлённой системы выдвижных порогов.

137-150 4
Аннотация

 

Введение (постановка задачи и актуальность). Проведение испытаний акустических материалов зависит от используемых производителем стандартов: поставщик самостоятельно выбирает методы, по которым в дальнейшем классифицирует новый материал. Данная работа описывает методы проведения испытаний акустических материалов, применяемые ФГУП «НАМИ»: стендовые испытания вибродемпфирующих материалов, плоских и формованных акустических материалов и деталей с выраженными акустическими свойствами по определению потерь передачи шума.

 Цель исследования – создание полного комплекса методов ФГУП «НАМИ» для проведения испытаний и классификации акустических материалов различного типа.

 Методология и методы. Выбранные методы исследования основаны на стандартах, регламентирующих испытания акустических материалов.

 Результаты и научная новизна. Руководствуясь комплексом методов, собранных в данной статье, возможно проведение полного анализа эффективности и классификация шумоизолирующих, шумопоглощающих и вибродемпфирующих материалов и изделий, применяемых при изготовлении транспортных средств. Ранее подобный полный перечень методов исследований ФГУП «НАМИ» не освещался в открытом доступе в одной публикации.

 Практическая значимость. Указанные в статье методы испытаний применяются во ФГУП «НАМИ» на протяжении нескольких лет в рамках выполнения работ по различным проектам.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0135-3152 (Print)