А.Н. Удодов 1, С.Б. Макаров 2, С.В. Завьялов 3, В.В. Рудь 4, А.А. Тузова 5

1 АО «ОДК-Климов» (Санкт-Петербург, Россия)

1,2,3,5 Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (Санкт-Петербург, Россия)

4 ООО «НИЦ Радиотехники» (Санкт-Петербург, Россия)

1 a.n.udodov@yandex.ru, 2 makarov@cee.spbstu.ru, 3 zavyalov_sv@spbstu.ru, 4 rud@coresar.ru, 5 tuzova_aa@spbstu.ru

Постановка проблемы. Основной тенденцией повышения надежности, безопасности и сокращения сроков выполнения регламентных работ на сложных технических объектах, например на газотурбинном двигателе, является использование систем беспроводного мониторинга и управления работой двигателя. Рассмотрены методы и средства обеспечения стабильности передачи данных в условиях многолучевого распространения при отсутствии прямой видимости между приемником и передатчиком. 

Цель. Построить карты пространственного распределения энергии сигналов на поверхности газотурбинного двигателя при использовании метода трехмерного моделирования многолучевого распространения сигналов между конструкциями узлов этого двигателя.

Результаты. Рассмотрена обобщенная модель системы беспроводного контроля работы газотурбинного двигателя и проанализированы возможные расположения сенсоров и приемно-предающих модулей на поверхностях узлов двигателя. Предложен и адаптирован специализированный программный комплекс, позволяющий проводить трехмерное моделирование канала передачи данных и построение карты распределения мощностей сигналов. Получены карты распределения мощностей сигналов в условиях многолучевого распространения колебаний для модели цилиндрической конфигурации газотурбинного двигателя и мотогондолы для пяти беспроводных датчиков системы автоматического управления, расположенных на двигателе, и одного блока управления, расположенного на мотогондоле. Показано, что при данном расположении датчиков карты существенно зависят от задаваемого (требуемого) уровня мощности, необходимой для обеспечения устойчивого приема сигналов.

Практическая значимость. На основе полученных карт пространственного распределения мощности определены оценки выбора площади поверхности, на которой рекомендовано расположение приемного устройства беспроводной системы мониторинга и управления двигателем. Даны рекомендации по использованию результатов моделирования при размещении узлов беспроводной системы контроля двигателя на объекте. 

Удодов А.Н., Макаров С.Б., Завьялов С.В., Рудь В.В., Тузова А.А. Трехмерное моделирование многолучевого распространения сигналов в системах беспроводной передачи данных о параметрах работы газотурбинного двигателя// Радиотехника. 2020. Т. 84. № 12(24). С. 81−92. DOI: 10.18127/j00338486-202012(24)-08.

1. Gómez O.E. Fly-by-wireless: Benefits, risks and technical challenges // CANEUS Fly by Wireless Workshop 2010. Orono, ME. 2010. Р. 14−15. DOI: 10.1109/FBW.2010.5613788.
2. Dinh-Khanh Dang, Mifdaoui A. and Gayraud T. Fly-By-Wireless for next generation aircraft: Challenges and potential solutions // 2012 IFIP Wireless Days. Dublin. 2012. Р. 1−8. DOI: 10.1109/WD.2012.6402820.
3. Удодов А.Н. Анализ возможностей построения энергоэффективных беспроводных сенсорных сетей для мониторинга работы двигателей // Электронный журнал «Труды МАИ». 2014. № 74.
4. Normann R.A. First High-Temperature Electronics Products Survey 2005. Sandia National Laboratories. April 2006.
5. Yedavalli Rama K., Belapurkar Rohit K. Application of wireless sensor networks to aircraft control and health management systems // J. Control. Theory. Appl. 2011. № 9(1). Р. 28–33.
6. Зудов Р.И., Сороцкий В.А. Новая элементная база для ключевых усилителей мощности ВЧ-диапазона // Радиотехника. 2018. № 1. С. 100−103.
7. Нгуен Т.Х.Ф., Гельгор А.Л. Синтез спектрально-эффективных сигналов при наличии ограничения в виде спектральной маски // Доклады 21-й Междунар. конф. «Цифровая обработка сигналов и ее применение» (DSPA-2019). 2019. С. 37−42.
8. Завьялов С.В., Макаров С.Б., Волвенко С.В., Дун Г., Положинцев Б.И. Оценка энергетической эффективности приема многочастотных оптимальных sefdm-сигналов с пониженным значением пик-фактора // Радиотехника. 2018. № 1. С. 31−41.
9. Пергушев А.О., Сороцкий В.А., Уланов А.М. Снижение искажений выходного напряжения в модуляционных источниках питания для усилителей мощности радиосигналов с высоким пик-фактором // Радиотехника. 2019. № 12. С. 68-79. DOI: 10.18127/j00338486-201912(20)-09.
10. Нгуен В.Ф., Горлов А.И., Гельгор А.Л. Достижение максимальной спектральной эффективности путем одновременного  увеличения размера сигнального созвездия и введения управляемой межсимвольной интерференции // Радиотехника. 2018. № 1. С. 42−48.
11. Suryanegara M. and Raharya N. Modulation performance in Wireless Avionics Intra Communications (WAIC) // 2014 The 1st International Conference on Information Technology, Computer, and Electrical Engineering. Semarang. 2014. Р. 434−437. DOI: 10.1109/ICITACEE.2014.7065786.
12. ITU Radiocommunication Study Groups. Working Document Towards a Preliminary Draft New Report ITU-R M: Characteristics of WAIC systems and bandwidth requirements to support their safe operation. ITU-R, Geneva, Switzerland. Dec. 2013.
13. ITU Radiocommunication Study Groups. Draft New Report ITU-R M: Characteristics of W AIC systems and bandwidth requirements to support their safe operation. ITU-R, Geneva, Switzerland. May 2012.
14. Марков Г.Т., Чаплин А.Ф. Возбуждение электромагнитных волн. М.-Л.: Энергия. 1967. 376 с.
15. RECOMMENDATION ITU-R P.1238-3 (Propagation data and prediction methods for the planning of indoor radiocommunication systems and radio local area networks in the frequency range 900 MHz to 100 GHz).
16. Mac Namara D.A., Malherbe J.A.G., Pistorius C.W.I. Introduction to the uniform geometrical theory of diffraction. Boston, MA: Artech House. 1990. 471 p.