#самолеты

На столичных улицах скоро появится беспилотная уборочная техника, а самосвал с автономным управлением уже испытывают на карьерах Кузбасса. Сколько уровней «продвинутости» у беспилотников, в каких отраслях они появятся раньше, существует ли для них законодательная база и кто безопаснее — автопилот или человек? На эти вопросы ответили ученые Пермского Политеха.

Участники мероприятия узнают о возможностях и ограничениях автопилота.

Для некоторых людей полет на самолете может превратиться в настоящее испытание еще до посадки. Одних пугает высота, других — плохая погода и состояние воздушного судна. При этом, согласно статистики аварий, самолет считается самым безопасным видом транспорта. Кандидат технических наук, доцент кафедры Авиационные двигатели ПНИПУ Андрей Плотников развеял главные страхи, связанные с турбулентностью, молниями, попаданием птиц в двигатель и лазерными указками.

Человек ежедневно подвергается воздействию шума от различных устройств: от кондиционеров до двигателей самолета. Для снижения шума, распространяющегося в каналах воздуховодов или энергетических установок, каналы облицовывают звукопоглощающими конструкциями (ЗПК). Основной характеристикой ЗПК в этом случае является импеданс — полное акустическое сопротивление. Оптимальное значение импеданса обеспечивает максимальное затухание звуковых волн в канале. Существует ряд полуэмпирических моделей, позволяющих рассчитать импеданс. Ученые ПНИПУ выяснили, какие модели наиболее точно описывают импеданс в зависимости от разных уровней шума.

Участники мероприятия узнают, что надежнее: автопилот или человек.

В России активно развиваются судо- ракето- и авиастроение. Например, только к 2030 году по плану Правительства в парк должно войти не менее 339 новых пассажирских лайнеров типа ТУ-214, Sukhoi Superjet 100 new и МС-21-310, которые должны заменить зарубежные аналоги. Чтобы успеть в срок, необходимо придумывать и применять на практике новые высокотехнологичные методы, а также устройства, которые сокращают время производства без потери качества. Часто одним из этапов строительства самолетов, ракет и судов является сверление отверстий и монтаж заклепок в местах соединения для сопряжения элементов конструкций из разных материалов. Для этого есть специальные станки, но почти все они недостаточно эффективны или сложны в управлении. Ученые Пермского Политеха создали сверлильно-клепальное устройство на электродвигателе. Аппарат прост в эксплуатации, а также имеет больше технологических возможностей по сравнению с аналогами, что ускоряет производство деталей.

К 2030 году, по плану правительства, в авиационный парк должно войти не менее 339 новых пассажирских лайнеров типа ТУ-214, Sukhoi Superjet 100 new и МС-21-310, которые заменят зарубежные аналоги. Чтобы успеть в срок, необходимы огромные денежные вложения, создание дополнительных производственных мощностей и внедрение новых высокотехнологичных решений. Одним из важных процессов во время изготовления деталей из полимерных композиционных материалов, которые используют в изготовлении крыльев самолетов, а также при строительстве ракет и морских судов, является обработка поверхности. Действующие методы часто не дают необходимого качества, из-за чего может возникнуть брак. Некачественные детали могут привести к авиакатастрофе, уменьшению их эксплуатационного ресурса, а также финансовым убыткам, поэтому ведется поиск более совершенных решений. Ученые Пермского Политеха разработали математическую модель, которая позволит выбрать рациональный режущий инструмент и режим обработки и, тем самым, повысить качество деталей.

Участники мероприятия узнают о том, какой путь необходимо проделать от аудитории ВУЗа до кабины пилота.

Naked Science вместе с S7 Airlines создал инфографику о том, как авиалайнеры готовят к полету.

Чаще всего газотурбинные двигатели используют в авиации. Но и на земле им находят применение в газотурбинных установках на газоперекачивающих станциях. При их работе, из камеры сгорания в атмосферу выбрасываются продукты горения топлива, такие как оксиды азота, оксиды углерода, углеводороды. Все это негативно сказывается на окружающей среде. Ученые Пермского Политеха предложили в новых, более экологичных двигателях с малоэмиссионными камерами сгорания использовать систему автоматического управления, которая будет осуществлять мониторинг процесса организации горения, что позволит избежать аварийных режимов работы двигателя и обеспечит экологическую безопасность. Алгоритм управления включает встроенную полуэмпирическую математическую модель камеры сгорания, разработанную на основе физического уравнения Зельдовича, которая выполняет функцию виртуального сенсора для контроля за выбросами вредных веществ.

Ученые из Сколтеха при поддержке Программы трансляционных исследований и инноваций Сколтеха разработали и запатентовали метод мониторинга процесса изготовления изделий из термореактивных полимеров. Из этих материалов сделана значительная часть деталей самолетов, кораблей, лопасти ветряков и многие составляющие автомобилей и спортивного снаряжения высокого класса. Они подолгу — порой в течение нескольких дней — запекаются в огромных печах, и новый метод мониторинга позволяет отследить момент, когда этот энергозатратный процесс можно завершать. Тем самым экономятся электроэнергия и время, а освободившуюся раньше печь можно задействовать в других задачах.

Автоматические системы управления все чаще применяются в разных отраслях нашей жизни. Они выполняют функции регулирования, контроля и защиты процессов, обеспечивающих безаварийную и длительную работу различного высокотехнологичного и бытового оборудования. Например, в каждом пассажирском самолете стоит множество датчиков, которые контролируют абсолютно все, что происходит внутри и снаружи. Управляет всеми этими приборами автоматика, в которую запрограммировано большое количество алгоритмов. Но в летательном аппарате есть объекты, которым свойственно менять свои заданные параметры из-за непредвиденных ситуаций, таких как плохая погода или попадание постороннего предмета в турбину. Поэтому необходимо использовать алгоритмы, которые смогут улучшить контроль автоматики в нестандартных случаях. Ученые Пермского Политеха создали метод, который поможет улучшить автоматическую систему управления в плохих погодных условиях, а также увеличит срок службы авиационных двигателей.

В современном мире широко применяются микрофонные решетки для визуализации источников шума различного характера, в том числе и в сфере авиационной акустики. С точки зрения акустического излучения современный самолет — это очень сложный объект. Авиационный шум на местности регулируется жесткими требованиями, что заставляет авиапроизводителей непрерывно совершенствовать методы его диагностики и искать способы для его снижения. Именно для идентификации отдельных источников шума самолета или его элементов применяются методы локализации, основанные на использовании микрофонных решеток. Ученые Пермского Политеха создали специальные алгоритмы локализации для источников звука, имеющих дипольный характер.

Компания строит второй прототип «Экоджета» и заявляет, что новый самолет «сократит выбросы» на 50%. С технической точки зрения это практически нереально без ухода от керосина. Вероятно, речь идет о переходе на другие виды топлива.

Литые детали широко применяют в конструкции самолетов. При небольшом объеме механической обработки из отливок можно изготавливать различные корпусные детали, фитинги, качалки, кронштейны, фланцы, ручки. Ученые Пермского Политеха запатентовали состав для изготовления литейных керамических форм. Более экологичный и технологичный метод позволит улучшить качество продукта и сэкономить средства предприятий.

Возможность контролировать состояние авиационной и космической техники, в частности, фюзеляжей и крыльев самолетов, несущих винтов вертолетов и корпусов космических станций закладывается еще на стадии проектирования. Мониторинг внешних механических воздействий, например, вдавливаний или ударов, в том числе от боевых снарядов, и быстрое реагирование на такие проблемы может помочь сохранить жизнь людям, находящимся на борту, а также само судно. Одним из перспективных направлений по определению дефектов в корпусах летательных аппаратов являются оптоволоконные пьезоэлектролюминесцентные датчики, которые диагностируют повреждения по светоотдаче люминофора — материала, который ярко светится при действии электрического напряжения или механической нагрузки. Ученые Пермского Политеха разработали электромеханическую модель функционирования такого оптоволоконного датчика, который поможет экипажу определять характер и локацию воздействия жестких частиц на фюзеляж самолетов и космических аппаратов.

Обледенение конструктивных элементов авиадвигателей может приводить к трагическим последствиям. Для борьбы с ним используется различные противообледенительные системы — механические, электроимпульсные, электротепловые, газодинамические и другие. Однако сам процесс обледенения изучен недостаточно, практически отсутствуют исследования обледенения при вибрациях, нет описания механизмов образования льда для различных амплитуд и частот колебаний. Проведя более 40 вычислительных экспериментов, ученые Пермского Политеха установили, как вибрация влияет на обледенение авиадвигателей.

Легкие и прочные материалы представляют интерес для передовых отраслей промышленности, таких как авиа- и ракетостроение. Так, при изготовлении деталей самолетов вместо металлов все чаще используются поликомпозиты. Однако для некоторых элементов авиадвигателей их прочностные характеристики не достаточны. Ученые Пермского Политеха предлагают решить эту проблему с помощью новой разработки - защитного противоударного покрытия на основе полиуреи.

Шумоподавляющие конструкции – неотъемлемый элемент современных авиадвигателей. Они представляют собой ячеистую структуру из полимерных композиционных материалов, которая за счет резонансного взаимодействия поглощает акустические волны. Требования Международной организации гражданской авиации к уровню звукопоглощения таких конструкций постепенно ужесточаются. Чтобы отечественное авиастроение шло в ногу со временем, ученые Пермского Политеха спроектировали «интеллектуальную» шумоподавляющую конструкцию с эффективным звукопоглощением в широком диапазоне частот.

В целях обеспечения технологического суверенитета России государство решило заменить почти все импортные самолеты на отечественные. Так на смену американскому Boeing и французскому Airbus должны прийти российские ТУ-214, Sukhoi Superjet 100 new и МС-21-310. Правительство установило задачу поставить в парк не менее 339 новых пассажирских лайнеров к 2030 году. Пермский край получил госзаказ на изготовление более 300 больших авиадвигателей типа ПД-35, ПД-14, ПД-8 и ПС-90А. Чтобы успеть в срок, необходимы огромные денежные вложения, создание дополнительных производственных мощностей и внедрение новых высокотехнологичных решений. Самым трудоемким в производстве двигателей является узел газовой турбины, так как сопловые лопатки, расположенные в нем, представляют собой геометрически сложную конструкцию. Их изготовление стоит больших финансовых средств и занимает очень много времени. А из-за низкой эффективности станков для обработки очень часто не обеспечивается точность и необходимая шероховатость, а также появляются дефекты - трещины и шлифовочные прижоги. Все это приводило к браку, снижению мощности двигателя и увеличенному расходу топлива. Ученые Пермского Политеха нашли способ, как повысить производительность и сократить расходы на изготовление деталей для авиационных двигателей.