http://dspace.library.khai.edu/xmlui/handle/123456789/307 2026-04-09T15:19:50Z http://dspace.library.khai.edu/xmlui/handle/123456789/9085 Огляд сучасних методів оптимізації продуктивності комп’ютерних програм Тіхвиський, О.В.; Каратанов, О.В. У статті здійснено комплексний аналіз сучасних підходів до оптимізації продуктивності комп’ютерних програм в умовах безперервного ускладнення обчислювальних задач і збільшення обсягів оброблюваних даних. Розглянуто основні апаратні й програмні чинники, що визначають ефективність виконання програм, включаючи архітектурні особливості центральних та графічних процесорів, організацію багаторівневої пам’яті, підтримку векторних обчислень та механізми паралельної обробки даних. Особливу увагу приділено впливу вибору алгоритмів і структур даних на швидкодію програмного забезпечення, враховуючи аспекти локальності пам’яті, уникнення промахів кешу та мінімізації обсягів передавання даних між різними рівнями ієрархії пам’яті. Проаналізовано типові проблеми, пов’язані з накладними витратами на створення та синхронізацію потоків, а також із затримками виконання через розгалуження у коді. Розглянуто принципи ефективного використання багатоядерних процесорів і гетерогенних платформ, де оптимальний розподіл обчислень між CPU та GPU є критичним для досягнення високої продуктивності. Підкреслюється важливість обґрунтованого вибору оптимізаційних стратегій залежно від специфіки прикладного завдання, особливостей апаратного середовища та характеру обчислювального навантаження. У роботі наголошується на необхідності системного підходу до оптимізації, що передбачає не лише використання окремих прийомів, але й їх комплексну інтеграцію з урахуванням взаємного впливу на кінцеву продуктивність. Також акцентовано на важливості емпіричного оцінювання результатів оптимізації, що базується на реальних вимірюваннях часу виконання, профілюванні продуктивності та аналізі використання ресурсів. Сформульовано узагальнені рекомендації щодо побудови високопродуктивних програмних систем, спрямовані на мінімізацію затримок доступу до пам’яті, оптимізацію обробки умовних переходів, раціональне використання можливостей апаратних прискорювачів та забезпечення ефективного паралелізму. Представлені результати можуть бути корисними як для розробників програмного забезпечення, що працюють над підвищенням продуктивності прикладних систем, так і для дослідників у галузі високопродуктивних обчислень, сприяючи розвитку нових методик оптимізації в умовах еволюції обчислювальних архітектур.; This article provides a comprehensive analysis of modern approaches to optimizing the performance of computer programs in the context of the increasing complexity of computational tasks and the growing volume of data to be processed. The main hardware and software factors influencing the efficiency of program execution are considered, including the architectural features of central and graphics processors, the organization of multi-level memory systems, support for vectorized computations, and mechanisms for parallel data processing. Special attention is given to the impact of algorithm and data structure selection on the performance of software, taking into account memory locality, cache miss avoidance, and the minimization of data transfer volumes across different levels of the memory hierarchy. Typical challenges related to overhead from thread creation and synchronization, as well as delays caused by branching in code execution, are analyzed. Principles for the effective use of multicore processors and heterogeneous platforms are discussed, highlighting the critical role of optimal task distribution between CPUs and GPUs for achieving high performance. The article emphasizes the necessity of a systematic approach to optimization, involving not only the application of individual techniques but also their comprehensive integration, considering their combined effect on overall performance. The importance of empirical evaluation of optimization results through real execution time measurements, performance profiling, and resource utilization analysis is underscored. General recommendations are formulated for the development of high-performance software systems, aimed at minimizing memory access delays, optimizing conditional branch handling, efficiently utilizing hardware accelerators, and ensuring effective parallelism. The findings presented may be valuable both for practicing software developers working on application performance improvement and for researchers in the field of high-performance computing, contributing to the advancement of new optimization methodologies in the evolving landscape of computational architectures. 2025-01-01T00:00:00Z http://dspace.library.khai.edu/xmlui/handle/123456789/9084 Шляхи забезпечення ефективності закрилків крила літака транспортної категорії Гребеніков, О.Г.; Василевський, В.Є. У статті розглянуто основні підходи до підвищення живучості закрилків крила літаків транспортної категорії. Розглянуто інциденти, пов'язані з відмовами закрилків і органів керування механізацією крила й оперення, аналізуються причини та наслідки. Представлено алгоритм розрахунку потрібної площі закрилків для забезпечення заданих характеристик у злітній і посадковій конфігурації. Особливу увагу приділено конструктивним заходам підвищення характеристик живучості конструкції закрилків, як-от забезпечення багатоколійного передавання навантажень шляхом реалізації багатоелементної конструкції, сегментування конструкції закрилка на окремі незалежні модулі, дублювання шляхів передавання навантаження, застосування алюмінієвих сплавів з покращеними характеристиками завдяки підвищенню чистоти сплавів та введенню легуючих елементів, як-от цирконій і літій; застосування полімерних композиційних матеріалів, особливо вуглепластиків, що дає змогу знизити масу конструкції та підвищити її стійкість до втомних ушкоджень, обмеження рівнів напруг у потенційно небезпечних зонах і забезпечення мінімуму концентрації напружень; застосування конструктивно-технологічних заходів щодо підвищення характеристик живучості шляхом поверхневого зміцнення елементів конструкції, забезпечення інспектування конструкції та методи неруйнівного контролю, розрахунково-експериментальні дослідження характеристик живучості.; The article discusses the main approaches to increasing the survivability of wing flaps of transport category aircraft. Incidents related to failures of flaps and wing and fin mechanics controls are considered, and the causes and consequences are analysed. An algorithm for calculating the required flap area to ensure the specified characteristics in take-off and landing configurations is presented. Particular attention is paid to design measures to improve the durability characteristics of the flap structure, such as providing multi-track load transfer by implementing a multi-element design, segmenting the flap structure into separate independent modules, duplicating load transfer paths, using aluminium alloys with improved characteristics due to increased purity of alloys and the introduction of alloying elements such as zirconium and lithium; application of polymeric composite materials, especially carbon fibre-reinforced plastics, which allows to reduce the weight of the structure and increase its resistance to fatigue damage, limit stress levels in potentially dangerous areas and ensure minimum stress concentration; application of structural and technological measures to improve the durability characteristics by surface strengthening of structural elements, ensuring structural inspection and non-destructive testing methods, calculation and experimental studies of durability characteristics. 2025-01-01T00:00:00Z http://dspace.library.khai.edu/xmlui/handle/123456789/9077 Конструктивно-технологічний аналіз типових авіаційних деталей та конструкцій, що підлягають виробництву або ремонту за технологіями реверс інжинірингу Майорова, К.В. Предметом вивчення є процес відновлення зруйнованих або пошкоджених елементів авіаційної техніки за допомогою методів реверс-інжинірингу (РІ) у випадках, коли відсутня конструкторська документація, а сама техніка потребує термінового повернення в експлуатацію. Метою є обґрунтування ефективності використання технологій реверс-інжинірингу для створення цифрових моделей та технічної документації в польових умовах, а також систематизація типових авіаційних деталей за критерієм придатності до сканування та прототипування. Завдання: визначити категорії деталей авіаційних об’єктів (АО), що можуть бути оперативно відновлені безпосередньо на місці експлуатації; проаналізувати види пошкоджень, для яких використання РІ є найбільш доцільним; сформувати класифікатор деталей і вузлів АО з урахуванням їх геометрії, розмірів, матеріалу та технічних вимог до точності відновлення; розробити алгоритм вибору оптимального методу сканування та моделювання. Використовуваними методами є структурно-функціональний аналіз геометрії типових авіаційних деталей, технічна оцінка можливостей оптичного та контактного 3D-сканування, побудова полігональних моделей, CAD-моделювання, дзеркальне відтворення парних елементів, а також систематизація на основі емпіричних спостережень та технічної апробації в умовах мобільного обслуговування. Отримані такі результати: сформовано деталізований класифікатор деталей та вузлів АО у 11 категоріях залежно від форми, наявності отворів, жорсткості та конструктивної складності; виявлено типові пошкодження, що можуть бути усунені методами РІ; обґрунтовано ефективність використання дзеркального сканування парних деталей при відсутності оригінального еталона. Встановлено критичні чинники, що впливають на якість сканування. Висновки: методика, представлена у статті, дозволяє здійсню-вати технічно обґрунтоване відновлення авіаційних деталей з використанням засобів реверс-інжинірингу навіть у польових умовах, без необхідності використання оригінальної документації. Класифікатор дозволяє швидко ідентифікувати тип пошкодженої деталі, вибрати відповідний тип сканування та спосіб створення CAD-моделі. Ефективність доведено для як для елементів аеродинамічного обводу, так і для рухомих з’єднань типу «вал-в-отворі», де після дефектації зношеної пари можливо створити новий парний компонент з високою точністю.; The subject of the study is the process of restoring destroyed or damaged components of aircraft equipment using reverse engineering (RE) methods, particularly in situations where design documentation is unavailable and the equipment requires urgent return to service. The aim is to justify the effectiveness of reverse engineering technologies for generating digital models and technical documentation under field conditions, as well as to systematize typical aircraft components based on their suitability for scanning and prototyping. The tasks include: identifying categories of aircraft object (AO) components that can be promptly restored on-site; analyzing types of damage for which RE methods are most appropriate; developing a classifier of AO components and assemblies based on their geometry, size, material, and restoration accuracy requirements; and formulating an algorithm for selecting optimal scanning and modeling methods. The methods used include structural and functional analysis of the geometry of typical aircraft parts, technical evaluation of the capabilities of optical and contact 3D scanning, generation of polygonal models, CAD modeling, mirror reproduction of paired elements, and systematization based on empirical observations and technical testing under mobile maintenance conditions. The following results were obtained: a detailed classifier of AO components and assemblies was developed, comprising 11 categories based on shape, presence of holes, rigidity, and structural complexity; typical damage types that can be repaired using RE methods were identified; the effectiveness of mirror scanning of symmetrical paired parts in the absence of original reference components was substantiated. Critical factors affecting scanning quality were established. Conclusions: the methodology presented in the article enables technically sound restoration of aircraft components using reverse engineering tools, even under field conditions, without the need for original design documentation. The proposed classifier facilitates rapid identification of the damaged part type and selection of suitable scanning and CAD modeling techniques. The method has proven effective for both aerodynamic elements and moving joints of the «shaft-in-hole» type, where a new compatible part can be created based on the less worn component. 2025-01-01T00:00:00Z http://dspace.library.khai.edu/xmlui/handle/123456789/9068 Дослідження розповсюдження тріщини в зонах концентраторів напружень під дією термоімпульсного навантаження в деталях з ливарними дефектами Шипуль, О.В.; Минтюк, В.Б.; Ткаченко, Д.А.; Павленко, О.А.; Брега, Д.А.; Цегельник, Є.В. Предметом дослідження є процеси тріщиноутворення під дією термоімпульсних навантажень на прикладі корпусної деталі авіаційного агрегату, виготовленої в ливарний спосіб з притаманними внутрішніми дефектами у вигляді пор. Мета дослідження полягає у визначенні впливу геометричних концентраторів напружень на розповсюдження тріщини від наявних у металі пор під час термоімпульсного оброблення, а також у розробці практичних рекомендацій щодо вибору режимів оброблення для забезпечення тріщиностійкості конструкцій і підвищення їхньої експлуатаційної надійності. Основні завдання дослідження включають визначення параметрів в’язкого руйнування й порівняння їх з критичними значеннями матеріалу деталі, а також встановлення закономірностей поширення тріщини залежно від розмірів, форми пор у структурі матеріалу та наявності й розмірів геометричних концентраторів напружень. Методи дослідження включають методи математичного моделювання й проведення факторних числових експериментів для розв’язання задачі термопружності під час термоімпульсного навантаження й руйнування в зоні найбільшої концентрації напружень з визначенням коефіцієнтів інтенсивності напружень для випадку нормального відриву, поперечного і поздовжнього зрушень й J-інтегралу. Верифікація розрахункових моделей базується на критерії збігу розрахунків й визначенні оптимального розміру скінченних елементів розрахункових областей на тестових задачах. В результаті дослідження визначено нестаціонарне поле температур від дії теплового потоку, розраховано напружено-деформований стан металу деталі, встановлені залежності розкриття тріщини від розмірів геометричних концентраторів напружень з урахуванням параметрів пор, притаманних структурі металу ливарної деталі. У висновках надані рекомендації щодо використання отриманих закономірностей. визначена критична роль розміру та конфігурації геометричних концентраторів напружень у процесі термічно-індукованого руйнування. Подальші дослідження мають бути сфокусовані на вдосконалення методу призначення режимів термоімпульсної обробки деталей з позиції тріщиностійкості конструкції деталі.; The subject of the study is the processes of crack formation under the action of thermal pulse loads on the example of a body part of an aviation unit. The aim of the work is to determine the influence of existing stress concentrators in parts obtained by the casting method on the possibility of their processing by the thermal pulse method. The main tasks of the study include establishing the regularities of crack development depending on the geometric concentrators of parts and imposing restrictions on the modes of thermal pulse processing. The methods of the study include methods of mathematical modeling of the problem of thermoelasticity during thermal pulse loading and modeling of brittle fracture in the zone of the highest stress concentration with the determination of stress intensity coefficients for the case of normal separation, transverse and longitudinal displacements and the J-integral. Verification of the calculation models is based on the criterion of calculation coincidence and determination of the optimal size of finite elements of the calculation areas on test problems. As a result of the study, the dependences of crack opening on the sizes of geometric stress concentrators were determined, taking into account the presence of pores in the metal structure of the casting part. The conclusions provide recommendations for the use of the obtained regularities. Further research should be focused on improving the method for assigning modes of thermal pulse processing of parts from the point of view of the crack resistance of the part structure. 2025-01-01T00:00:00Z