Март
2013
На орбитеТайна желтых конвертов6
СколковоРоботы в Гиперкубе ...»10Ноу-хауГиперболоид профессора Журавлёва ...»18
ЮбилейТочность — вежливость королей24
ОбразованиеШкола «Бауманца»30
Предприятие«Техномаш»: этапы развития46
Люди делаВозраст зрелости50
ПроблемаРазрушительная «оптимизация»54
НепознанноеБоги живут рядом с Солнцем60
Главная/Архив журнала

Архив журнала

Гиперболоид профессора Журавлёва

На Самарских литературных чтениях, посвященных творческому наследию писателя Алексея Толстого, одним из самых интересных стало выступление профессора СГАУ Николая Быстрова. Дело в том, что еще в 1925 году в романе «Гиперболоид инженера Гарина» Толстой предсказал появление и широкое применение лазера. А фундаментальные работы земляков писателя в области квантовой электроники сделали фантастику былью. И сегодня самарские ученые раздвигают горизонты самых смелых гипотез.

Дмитрий Попов, собкор «РК»
по Поволжскому региону

Пережив перестройку

 

Подготовка специалистов по лазерной технике началась в СГАУ в 1982 году, когда была создана кафедра «Автоматические системы энергетических установок». Специальность первоначально называлась «лазерные системы». Тематика была востребована в Советском Союзе, но с началом перестройки интерес к созданию лазеров стал снижаться.

По словам Николая Быстрова, лазеры дают уникальную энергию, возможности которой до сих пор до конца не исследованы. Это и возможность транспортировки энергии на большие расстояния, возможность трансформировать световую или лучевую энергию в большую мощность, возможность генерации и передачи энергии в нужном количестве и месте. Разумеется, в первую очередь интерес к лазерным разработкам проявили военные в эпоху холодной войны.

Сегодня университетская специальность называется уже по-другому — «лазерные системы в ракетной технике и космонавтике». Но это не меняет сути научного направления.

 

— В первую очередь речь идет о применении лазеров для решения задач по повышению динамической прочности ракетно-комических изделий — ракетных и газотурбинных двигателей, — говорит Николай Быстров.

Несмотря на трудности периода перестройки, научная тематика по лазерной технике в вузе сохранилась. С 2011 года кафедру возглавляет ректор СГАУ, профессор Евгений Шахматов — ученик и последователь Владимира Шорина.

 

Без 50-тонного фундамента

 

Многое в области лазерной техники сделал профессор СГАУ доктор наук Олег Журавлёв. Он был одним из первых, кого пригласил академик Владимир Шорин при создании кафедры «Автоматизированные системы энергетических установок».

На кафедре под руководством Олега Журавлёва разработан мобильный цифровой спекл-интерферометр (ЦСИ) с лазером непрерывного излучения. Он создан для бесконтактного определения вибрационно-деформационных характеристик конструкций, а также дефектоскопии высоконагруженных элементов конструкций энергетических установок в условиях заводских лабораторий.

Не секрет, что в полете конструкции подвержены вибрациям. Поэтому требуется отстройка от резонансных колебаний или перевод работы конструкции на другой — безопасный (неразрушающий) — режим работы. Благодаря лазерной технике сегодня появился новый инструментарий, позволяющий решать многие вопросы по надежности работы двигателя в полете непосредственно на Земле. Эти устройства разработаны и используются в производстве и научной работе.

Интерференционная картина в измерительной системе пропадает уже при механических возмущениях с амплитудой в доли мкм. При снятии характеристик с двигателя на достоверность информации могут повлиять проехавший мимо трамвай и даже шаги в коридоре здания, то есть любое сотрясение земли. В результате помехи полностью перечеркивают полезный сигнал с информацией.

Для определения деформационных процессов в газотурбинных двигателях применяются стационарные лазерные установки. Например, подобная установка есть в ОАО «Кузнецов», но для достоверности снятия характеристик для нее требуется фундамент массой 50 тонн! Да и стоит она недешево.

Разработка самарских ученых позволила создать программный продукт и конструктивные решения, не требующие столь мощной виброзащиты от различных помех. Коллектив СГАУ для исследования динамических процессов при нагрузках на двигатель разработал лазерную систему, позволяющую избавляться от помех в условиях обычного здания и без мощного фундамента. Другими словами, установка самарских ученых дает достоверную информацию в условиях действующих помех.

 

Кто поможет пионерскому проекту?

 

Доцент кафедры «Производство двигателей летательных аппаратов» Алексей Ивченко занимается лазерной тематикой уже несколько лет. В диапазоне научных работ молодого ученого — создание газоразрядных систем различного назначения, которые обеспечивают получение потоков неравновесной низкотемпературной плазмы при атмосферном давлении. Эти системы находят применение в лазерной технике, обработке материалов, медицине, системах управления полетом летательных аппаратов.

Кроме того, Алексей Ивченко является одним из разработчиков мобильного цифрового спекл-интерферометра. Разработанный ЦСИ внедрен в СГАУ в учебный процесс, а также применяется в ОАО «Кузнецов» при поузловой доводке газотурбинных двигателей.

В марте прошлого года разработка была представлена на международной конференции ICAIM-2012 в Германии (г. Ульм) и заинтересовала многих зарубежных партнеров. Западный аналог существует, но его стоимость — 150 тыс. евро. Российская система разработки ученых СГАУ, способная решать подобные задачи, стоит на порядок меньше — 15–20 тыс. евро!

Кстати, до сих пор непонятно, почему система, позволяющая повысить надежность тяжело нагруженных машин и механизмов, не является востребованной на российском рынке космического машиностроения? Впрочем, по словам самарских ученых, российское бизнес-сообщество до сих пор в основном интересуют деньги, а не инновационные разработки...

Разумеется, при такой научно-технической политике идеи, заложенные в установку, рано или поздно устареют или будут заимствованы иностранными производителями. Это приведет к росту издержек отечественного производства из-за закупок современного оборудования за рубежом.

Пока же пионером в этой области является Самарский государственный аэрокосмический университет. После доработки опытную установку можно будет внедрять в промышленную эксплуатацию. Правда, при условии благоприятного финансового сопровождения. В противном случае эта новинка может стать «вчерашним днем» на фоне мощного потенциала наших конкурентов. Например, у тех же китайцев или немцев на подобные разработки выделяется немало средств.

 

Лазерная разведка и ускоренная вегетация

 

Все чаще в научном сообществе идет речь о создании новых двигателей и энергоустановок, предназначенных для освоения планет Солнечной системы. Без достоверных данных о работе двигателей создание инновационных продуктов не представляется возможным. А в основе проверки надежности конструкций — лазерные системы и методы диагностики.

Еще более широкие перспективы, связанные с лазерной техникой, открываются в будущем. Например, сейчас в мире активно развивается новое направление — лазерное сканирование поверхности Земли. Его можно вести с борта самолета и со спутника. По отраженному сигналу летающий объект может не только двигаться в условиях плохой видимости, но и получать данные об объектах.

Тот же самый процесс относится к так называемой лазерной разведке, когда по информации от отраженного луча с Земли можно определить поверхность любого летательного объекта в космосе, а значит, и распознать его назначение, происхождение и траекторию движения.

По словам доцента-докторанта кафедры Надежды Сазонниковой, лазерно-измерительные системы имеют прекрасные перспективы. В отличие от систем радиолокации они дают возможность получить значительно больший объем информации.

Кроме того, в перспективе лазеры будут применяться даже для управления ростом растений. Еще в трудах Константина Циолковского обосновывалась идея: при дальних космических перелетах потребуется выращивать растения на борту пилотируемого корабля для использования в пищу и выработки кислорода.

Лазерные лучи обладают мощной энергетической силой, которая позволяет ускорять рост. Исследования уже проводились в земных условиях: семена и растущие растения ученые облучали лазером. Результаты впечатляют.

В будущем возможно использовать этот принцип для ускоренного выращивания растений на космической станции для пополнения рациона пилотов при дальних перелетах. Как показали эксперименты, даже незначительное воздействие лазерных лучей на живую клетку дает колоссальный эффект. Ведь в космосе огромное количество различных энергий, в том числе солнечной. Генерируя энергию от солнечных батарей, можно преобразовывать ее в лазерную и использовать по нескольким направлениям.

Другой пример применения лазера в будущем — передача энергии космоса на Землю посредством луча для наземного использования. Лазерные лучи позволят эффективно и без потерь передавать на Землю космическую энергию. Для этого потребуется колония космических аппаратов с генераторами и преобразователями. На Земле будут установлены приемники и преобразователи, технологические посты. Назначение лазерной энергии не изменится: сельское хозяйство, лечение человека (лазерная хирургия), обеспечение энергоустановок и потребностей человека.

Кроме того, возможно технологическое применение лазерной энергии при обработке материалов, передаче информации, в целях самообороны планеты или страны.