Матюгов С.С., Яковлев О.И., Павельев А.А. «Нижняя ионосфера Арктики в июне 2015 г. при сильной магнитной буре и солнечных рентгеновских вспышках по данным затменного радиозондирования на межспутниковых трассах GPS – Formosat» Космические исследования, 59, № 2, с. 118-125 (2021)

Представлены результаты определений высотного профиля электронной концентрации N(h) в период дневного солнцестояния 19–30.VI.2015 г. Даны зависимости N(h), зарегистрированные при спокойном состоянии и наличии спорадических структур разной интенсивности. Определены гистограммы распределения изменчивой концентрации плазмы для четырех значений высоты нижней ионосферы. Показано, что на высоте 100 км под действием вспышки рентгеновского излучения Солнца происходит увеличение электронной концентрации в 4–5 раз. Рассмотрены проявления разных типов спорадических образований в изменениях амплитуды радиосигналов и выделены три типа вариаций амплитуды, характерных для спорадических структур.

Губенко В.Н., Андреев В.Е., Кириллович И.А., Губенко Т.В., Павельев А.А. «Вариации параметров радиоволн в высокоширотной ионосфере земли на трассах спутник-спутник во время геомагнитной бури 22–23.VI.2015» Космические исследования, 59, № 3, с. 191-195 (2021)

Проанализированы результаты около 100 радиозатменных сеансов зондирования высокоширотной (>65°N) нижней ионосферы северного полушария Земли, которые были проведены 22–23.VI.2015 на несущей GPS-частоте 1545.42 МГц (диапазон  @L1) в эксперименте FORMOSAT-3/COSMIC. Корональные выбросы плазмы, дошедшие до Земли в этот период, спровоцировали магнитную бурю класса G4 (сильный геомагнитный шторм, планетарный Kp-индекс равен 8), которая в свою очередь вызвала значительные ионосферные флуктуации радиоволн на трассах зондирования: навигационные (GPS) спутники – низкоорбитальные (FORMOSAT-3/COSMIC спутники

Павлов И.С., Ерофеев В.И., Муравьева А.В., Васильев А.А. «Об оценке скорости ротационных волн в простой кубической решетке кристалла фуллерита» Известия РАН. Серия физическая, 85, № 6, с. 895-900 (2021)

Методом структурного моделирования построена трехмерная математическая модель простой кубической решетки кристалла фуллерита. Получены аналитические зависимости скоростей акустических и вращательных (ротационных) волн от параметров микроструктуры такой среды. Показано, что в зависимости от значений параметров микроструктуры скорость ротационных волн может превосходить скорость поперечных волн.

Павлова Е.А., Захваткин М.В., Стрельцов А.И., Воропаев В.А., Еленин Л.В. «Формирование единого классификатора опасных ситуаций в околоземном космическом пространстве» Космические исследования, 59, № 2, с. 126-134 (2021)

Обобщен практический опыт выполнения работ по предотвращению опасных ситуаций в околоземном космическом пространстве (ОКП), включающий математическую постановку задачи расчета вероятности опасного сближения, работы по обнаружению потенциально опасных астероидов и общие принципы выявления опасных сближений космических объектов. Рассмотрены подходы к формированию единого классификатора опасных ситуаций в ОКП. Представлено описание составных частей классификатора в форме отдельных блоков.

Цветков Д.Ю., Павлюк Н.Н., Возякова О.В., Шатский Н.И., Татарников А.М., Никифорова А.А., Бакланов П.В., Блинников С.И., Ушакова М.Г., Ларионова Е.Г., Борман Г.А. «Сверхновая типа II-P SN 2018aoq в NGC 4151: кривые блеска, модели и расстояние» Письма в Астрономический журнал: Астрономия и космическая физика, 47, № 5, с. 325-341 (2021)

Исакова П.Б., Павлюченков Я.Н., Калиничева Е.С., Шематович В.И. «Сравнительный анализ задачи об истечении атмосфер экзопланет» Астрономический журнал, 98, № 6, с. 443-452 (2021)

Задача о моделировании истечений атмосфер планет важна для понимания эволюции экзопланетных систем и интерпретации их наблюдений. Современные теоретические модели атмосфер экзопланет становятся все более детальными и многокомпонентными, что затрудняет вхождение в эту область новых исследователей. В статье впервые представлены результаты тестирования газодинамического метода, входящего в состав разработанной ранее авторами аэрономической модели. Проведенные тесты свидетельствуют о корректности метода, что подтверждает возможность его использования. Для моделирования планетного ветра предложена новая гидродинамическая модель с феноменологической функцией нагрева УФ-излучением звезды. Общая картина течения в представленной модели хорошо согласуется с результатами, полученными в более детальных аэрономических моделях. Предложенная модель может быть использована для методических целей и для тестирования газодинамических модулей самосогласованных химико-динамических моделей планетного ветра. DOI: 10.31857/S0004629921060037

Ноздрачев А.Д., Пальцев М.А., Поляков Е.Л. «Главное дело жизни» Вестник Российской академии наук (РАН), 91, № 4, с. 370-379 (2021)

Рассматривается история создания супружеской четой А.П. и Е.М. Ольденбургских Императорского института экспериментальной медицины (ИИЭМ) – в декабре 2020 г. исполнилось 130 лет со дня создания этого первого в России научно-исследовательского учреждения в области биологии и медицины. Благодаря блестяще подобранному коллективу профессионалов он уже в первые годы своего существования приобрёл известность в России и за рубежом, завоевал авторитет у специалистов многочисленными работами высокого научного уровня. Сотрудник ИИЭМ И.П. Павлов первым из россиян удостоился Нобелевской премии. Биостанцию в Колтушах, где он вёл многочисленные эксперименты, называли “столицей условных рефлексов”. Структурные подразделения института действовали в Петербурге, Кронштадте, Рамони под Воронежем, в Гагре. Проводимые в этих подразделениях исследования способствовали ликвидации опасных эпидемий, разработке эффективных способов лечения инфекционных и многих других заболеваний. Высокий уровень исследований стремятся поддерживать и новые поколения учёных ИЭМ. Сегодня они с успехом используют молекулярные подходы к изучению биологических, нейрофизиологических, генетических и иных механизмов функционирования организма человека. Ключевые слова: А.П. Ольденбургский, Институт экспериментальной медицины (ИЭМ), “Чумный форт”, АМН СССР, РАМН, Отделение физиологических наук РАН, Отделение медицинских наук РАН.

Богданов С.Р., Здоровеннов Р.Э., Пальшин Н.И., Здоровеннова Г.Э., Тержевик А.Ю., Гавриленко Г.Г., Волков С.Ю., Ефремова Т.В., Кулдин Н.А., Кириллин Г.Б. «Расчет турбулентных напряжений в конвективно-перемешанном слое в мелководном озере подо льдом с использованием двух ADCP» Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 14, № 2, с. 17-28 (2021)

Представлен метод расчета турбулентных напряжений, основанный на использовании пары трехлучевых акустических доплеровских профилографов скорости, c одной или двумя точками пересечения лучей. Для апробации метода был спланирован и проведен специальный натурный эксперимент по измерению температуры воды, уровня подледной облученности и компонент скорости в конвективно-перемешанном слое покрытого льдом небольшого бореального озера. Полученные данные позволяют рассчитать не только интенсивности пульсаций вдоль трех ортогональных осей, но и недиагональные компоненты тензора Рейнольдса. С использованием условия однородности средней скорости по горизонтали получены количественные результаты, описывающие энергетику процессов в период весенней подледной конвекции: рассчитана анизотропия турбулентных пульсаций, изучена корреляция энергии турбулентности с интенсивностью накачки (через поток плавучести). Приведен качественный анализ параметров и динамики энергосодержащих структур, развивающихся в конвективном слое небольших покрытых льдом озер весной.

Соболевский Н.М., Латышева Л.Н., Кузнецов Н.В., Панасюк М.И., Подзолко М.В. «Моделирование потоков частиц и поглощенной дозы за защитой от космических лучей с использованием транспортного кода SHIELD» Космические исследования, 59, № 4, с. 306-314 (2021)

Разработана специальная версия транспортного кода SHIELD, предназначенная для задач радиационной защиты в космосе. Выполнен расчет потоков первичных и вторичных частиц и мощности поглощенной дозы в водном фантоме за различной защитой под воздействием галактических космических лучей (ГКЛ) с использованием модели ГКЛ, разработанной НИИЯФ МГУ. Кратко описана архитектура кода SHIELD, включая модели ядерных реакций. Тормозные способности dE/dX(E) вычисляются в интервале энергий 10 кэВ/нуклон–100 ГэВ/нуклон. Расчет выполнен в сферической геометрии, что позволяет в простой постановке задачи, сравнить потоки частиц разных типов в фантоме, а также оценить вклад в дозу разных компонент ГКЛ в зависимости от параметров защиты.

Богомолов В.В., Богомолов А.В., Дементьев Ю.Н., Еремеев В.Е., Зайко Ю.К., Калегаев В.В., Климов П.А., Оседло В.И., Панасюк М.И., Петров В.Л., Перетятько О.Ю., Подзолко М.В., Свертилов С.И. «Первый опыт мониторинга космической радиации в мультиспутниковом эксперименте Московского университета в рамках проекта «Универсат-СОКРАТ»» Вестник Московского университета. Серия 3: Физика. Астрономия, № 6, с. 135-141 (2020)

Программа Московского университета «Универсат-СОКРАТ» направлена на использование малых спутников для мониторинга космических угроз, таких, как радиация в околоземном пространстве, электромагнитные транзиенты, потенциально опасные тела естественного и искусственного происхождения. Реализация первого этапа программа была начата 5 июля 2019 г. в результате успешного запуска с космодрома «Восточный» трех наноспутников типа кубсат. На этих спутниках установлена аппаратура для мониторинга космической радиации, а также прототипы приборов для наблюдений транзиентных явлений в атмосфере Земли. В частности, на двух спутниках установлены сцинтилляционные фосвич-детекторы, регистрирующие заряженные частицы и гамма-кванты в диапазоне энерговыделений 0.1–2.0 МэВ. Геометрический фактор этих приборов ≈50 cм²·ср. Один из кубсатов также содержит оптический фотометр, состоящий из четырех кремниевых фотоумножителей, чьи входные окна закрыты разными световыми фильтрами. Спутники выведены на солнечно-синхронную орбиты с высотой ≈550 км. Это создает благоприятные условия мониторинга космической радиации в различных областях околоземного пространства, включая зоны захваченной радиации, районы высыпаний и т.п. Такая орбита также позволяет осуществлять наблюдения вспышечных явлений, как в приэкваториальной атмосфере, так и на высоких широтах. Обсуждаются первые итоги летных испытаний.

Тимофеев П.М., Панченко В.И., Харчук С.И. «Численное моделирование обтекания спускаемого аппарата при сверхзвуковых и гиперзвуковых скоростях. Сравнение двух спускаемых аппаратов. Часть 1» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника, № 62, с. 45-51 (2020)

Подробно рассмотрен процесс численного моделирования спускаемого аппарата при сверхзвуковых и гиперзвуковых скоростях. Описывается численный алгоритм решения методом CFD-анализа, которое было произведено с помощью программного обеспечения ANSYS Fluent 19.2, с использованием GPU для более быстрого получения решения. Основная цель – численное моделирование и анализ обтекания спускаемого аппарата при сверхзвуковых и гиперзвуковых скоростях, чтобы понять поведение набегающего потока и его влияние на спускаемый аппарат, сравнить температурные профили для диапазона чисел Маха 2–6. Представлены расчетные данные по скорости, температуре, векторное поле скоростей для диапазона чисел Маха набегающего потока 2–6. Демонстрирует важность понимания эффектов ударных волн и иллюстрирует, как с увеличением числа Маха изменяется ударная волна. При каждом решении сетка адаптировалась по градиенту давления и скорости для более точного получения решения. В результате полученного решения было выявлено, что перед спускаемым аппаратом возникает криволинейный скачок уплотнения, центральная часть которого является прямым скачком. Наблюдается угловой процесс расширения, который представляет собой измененную картину течения Прандтля–Майера, которое возникает в сверхзвуковом потоке около острой кромки расширяющейся области. Выявлено, что с увеличением числа Маха ударная волна приближается к днищу спускаемого аппарата и наблюдается наклон скачка к направлению потока. Продемонстрирована актуальность и значимость рассматриваемой проблемы для разработки новых и модернизации старых спускаемых аппаратов.

Асеев А.Л., Бугаев А.С., Велихов Е.П., Гуляев Ю.В., Красников Г.Я., Латышев А.В., Панченко В.Я., Руденко О.В., Сауров А.Н., Сигов А.С., Чаплыгин Ю.А., Черепенин В.А. «Памяти Владислава Ивановича Пустовойта» Успехи физических наук, 191, № 8, с. 899-900 (2021)

DOI: https://doi.org/10.3367/UFNr.2021.07.039012

Паньков А.А., Писарев П.В. «Численное моделирование электроупругих полей в поверхностном пьезоэлектролюминесцентном оптоволоконном датчике для диагностики деформирования композитных пластин» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 2, с. 64-77 (2020)

Разработана трехмерная численная модель функционирования пьезоэлектролюминесцентного оптоволоконного датчика, закрепленного на поверхности фрагмента композитной пластины. Расчетная область датчика – оптоволокно с двумя концентрическими оболочками из 6 секторов электролюминесцентного и пьезоэлектрического материалов, два управляющих электрода на межфазных поверхностях: «оптоволокно/электролюминофор» и «пьезоэлектрик/корпус». Корпус выполнен в виде полуэллиптической цилиндрической полимерной оболочки, прямоугольное основание которой закреплено на поверхности стеклопластиковой пластины. В секторах пьезоэлектрической оболочки направления поляризации трансверсально-изотропного полимерного пьезоэлектрика PVDF различны и некомпланарны для любых трех секторов. Деформирование пластины обусловливает деформирование закрепленного на ее поверхности датчика, возникновение в нем информативных пьезоэлектрических полей и, как следствие, появление информативных свечений электролюминесцентных элементов. Искомая информация о сложном деформированном состоянии композитной пластины по длине датчика находится по результатам цифровой обработки интегральных интенсивностей полихромных световых сигналов на выходе из оптоволокна. Представлены новые численные результаты моделирования распределений неоднородных электроупругих полей в многофазном объеме датчика, окружающем его корпусе и внутри фрагмента композитной пластины при простых случаях электрического и механического нагружений. Нагружения системы «датчик–корпус–пластина» осуществлены управляющим электрическим напряжением на электродах датчика и механическим деформированием пластины: растяжениями вдоль поперечной и продольной осей, закручиваниями вокруг данных осей и изгибами в поперечной и продольной плоскостях. Определены численные значения управляющих и информативных передаточных коэффициентов пьезоэлектролюминесцентного оптоволоконного датчика, позволяющие выполнять достоверную и высокоточную диагностику сложного деформирования композитных пластин и осуществлять проектирование датчиков данного типа.

Белов А.В., Абунина М.А., Ерошенко Е.А., Абунин А.А., Папаиоанноу А., Мавромичалаки Х. «Модуляционная эффективность корональных выбросов с различной структурой магнитного поля» Известия РАН. Серия физическая, 85, № 10, с. 1513-1516 (2021)

С использованием данных установки “Нейтрон” с мая 2015 г. по февраль 2019 г. исследовано влияние метеопараметров на концентрацию тепловых нейтронов. Получены суточные и сезонные вариации скорости счета нейтронов, связанные с изменениями температуры. Оценено влияние высоты снежного покрова на скорость счета нейтронов за четыре зимних периода. Показано, что метеопараметры оказывают существенное влияние на концентрацию нейтронов в приземной области, суммарный вклад от давления, температуры и высоты снежного покрова может составлять более 30%.

Папков С.О. «Колебания консольно-защемленной толстой пластины» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 2, с. 106-117 (2021)

Представлено аналитическое решение задачи о свободных колебаниях консольно-защемленной толстой ортотропной пластины. Данная задача является достаточно громоздкой для использования точных методов теории упругости, в связи с чем для ее решения разрабатывались методы на основе вариационного подхода. В статье предлагается использовать метод суперпозиции для построения общего решения уравнений колебаний пластины в виде ряда по частным решениям, полученным на основе разделения переменных. При этом частные решения по одной из координат выбираются в форме тригонометрических функций специального вида (модифицированная тригонометрическая система). Построенное решение, в отличие известных в литературе решений на основе вариационного подхода, точно удовлетворяет уравнениям колебаний. Использование модифицированной тригонометрической системы функций позволяет получить единообразные выкладки для четных и нечетных форм колебаний и уменьшить число граничных условий на сторонах пластины с 12 до 9, при этом 5 из 9 граничных условий также выполняются точно. Структура представленного решения такова, что на границе пластины каждая из кинематических или силовых характеристик пластины представляется в виде суммы двух рядов – тригонометрического ряда и ряда по гиперболическим функциям. Относительно неопределенных коэффициентов рядов, представляющих решение, из оставшихся граничных условий, получена бесконечная система линейных алгебраических уравнений. Сходимость решения бесконечной системы по методу редукции исследуется численно. Приведены примеры численной реализации, на основе полученного решения выполнены численные исследования спектра собственных частот консольно-защемленной толстой пластины, как при вариации упругих характеристик материала, так и при вариации геометрических параметров.

Папкова Ю.И. «Звуковое поле в морском волноводе с неоднородной скоростью звука по глубине и трассе» Вестник Московского университета. Серия 3: Физика. Астрономия, № 3, с. 27-35 (2021)

При волноводном распространении звука в морской среде одной из основных характеристик является скорость звука. В гидрофизических волноводах скорость звука является главным образом функцией глубины, радиальная координата вносит поправки второго порядка малости. Тем не менее, в ряде случаев возможны существенные изменения характеристик волновода по радиальной координате, например в результате влияния антропогенных факторов, течений и др. В представленной работе строится аналитическое представление для звукового поля точечного источника в плоскослоистом морском волноводе, имеющем неоднородную скорость звука по глубине и трассе волновода. Модель волновода имеет радиальную симметрию, при этом источник звука расположен в произвольной точке волновода, что приводит к решению, существенно зависящему от всех трех пространственных координат. Данное решение строится на основе декомпозиции области волновода на цилиндрические области, допускающие построение аналитического решения уравнения Гельмгольца. Показано, что в случае постоянного профиля скорости звука и плотности в каждой из областей декомпозиции волновода решение задачи может быть получено явно. Приводятся результаты численного моделирования, дается анализ влияния неоднородности на характеристики звукового поля.

Архангельский А.И., Гальпер А.М., Архангельская И.В., Бакалдин А.В., Гусаков Ю.В., Далькаров О.Д., Егоров А.Е., Леонов А.А., Паппе Н.Ю., Рунцо М.Ф., Стожков Ю.И., Сучков С.И., Топчиев Н.П., Хеймиц М.Д., Чернышева И.В., Юркин Ю.Т. «Система отбора событий гамма-телескопа ГАММА-400» Известия РАН. Серия физическая, 85, № 8, с. 1160-1164 (2021)

Комплекс научной аппаратуры с высоким угловым и энергетическим разрешением ГАММА-400 разрабатывается в соответствии с Федеральными космическими программами России на 2009–2015 и 2016–2025 годы и предназначен для получения данных для определения природы “темной материи” во Вселенной, развития теории процессов в активных астрофизических объектах, происхождения высокоэнергичных космических лучей и физики элементарных частиц. Приведены особенности реализации, основные технические характеристики, а также текущее состояние разработки системы отбора событий гамма-телескопа комплекса.

Крохмаль А.А., Сапожников О.А., Кудан Е.В., Грядунова А.А., Цысарь С.А., Петров С.В., Перейра Ф., Хесуани Ю.Д., Миронов В.А., Парфенов В.А. «Создание полых цилиндрических конструктов из тканевых сфероидов с помощью акустической радиационной силы» Известия РАН. Серия физическая, 85, № 6, с. 883-888 (2021)

Предложен и экспериментально апробирован метод фабрикации трубчатых конструктов из тканевых сфероидов (сферических конгломератов клеток диаметром около 200 мкм) в питательной среде с помощью акустической радиационной силы. Источником акустического поля являлся полый пьезокерамический цилиндр с резонансной частотой 800 кГц. Удержание сформированной структуры в течение суток при температуре 37°C привело к слиянию сфероидов в сплошной трубчатый жизнеспособный тканевый конструкт.

Парфиевич А.Н. «Диагностика технического состояния многовальных зубчатых приводов на основе анализа интегральных показателей акустической активности» Динамика и виброакустика (Journal of Dynamics and Vibroacoustics с 2014 по 2016 № 2), 3, № 1, с. 20-26 (2016)

Рассматривается возможность упрощения процедуры диагностирования механических приводов на основе анализа изменений интегральных показателей с использованием возможностей современных аппаратно-программных средств.

Парфиевич А.Н., Драган А.В., Сокол В.А. «Акустическая диагностика локальных повреждений прямозубых цилиндрических колёс в составе многовального привода с использованием нейросетевых моделей» Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 19, № 2, с. 99-106 (2020)

В ходе акустической диагностики многовальных приводов на основе цилиндрических прямозубых колёс специалист-диагност сталкивается с проблемой чрезмерной насыщенности анализируемого сигнала различного рода частотными составляющими. Сокращение объёма анализируемых данных может привести к потере важной диагностической информации. Поэтому для того, чтобы снизить нагрузку на диагноста и при этом сохранить точность диагностики локального повреждения зуба зубчатого колеса, необходимо выявить перечень информативных частотных составляющих. Они должны реагировать на появление данного дефекта в зоне зубозацепления и иметь достаточно хорошо изученную математическую основу, что даст возможность использовать методы их автоматического определения. Полученный цифровой образ позволит применить для его обработки искусственные нейросетевые модели.

Бердников Л.Н., Белинский А.А., Пастухова Е.Н., Бурлак М.А., Иконникова Н.П., Мишин Е.О., Шатский Н.И. «Поиск эволюционных изменений периодов бимодальной цефеиды AS Cas» Письма в Астрономический журнал: Астрономия и космическая физика, 47, № 6, с. 448-458 (2021)

Пахов В.В., Михайлов С.А. «Оценка поля турбулентностей аэродинамической трубы малых дозвуковых скоростей общего назначения с открытой рабочей частью с установленной камерой для аэроакустических измерений» Вестник Казанского государственного технического университета им. А. Н. Туполева, 76, № 3, с. 27 (2020)

Рассматриваются характеристики поля турбулентностей аэродинамической трубы малых дозвуковых скоростей общего назначения с установленной акустической камерой. Показаны результаты измерения турбулентности потока в двух разных сечениях в рабочей части. Сделан вывод о пригодности аэродинамической трубы с установленной акустической камерой для исследований аэродинамических характеристик объектов. Ключевые слова: аэродинамическая труба, акустическая камера, скорость потока, турбулентность потока.

Пенсионеров И.А., Беленькая Е.С., Алексеев И.И. «Модель токового диска юпитера с параметрами, оптимизированными по измерениям магнитного поля во время миссий Juno и Galileo» Космические исследования, 59, № 3, с. 209-217 (2021)

Отличительной особенностью магнитосферы Юпитера является наличие в ней мощной дискообразной токовой системы – токового диска. Существует несколько моделей магнитного поля этой токовой системы. В настоящей работе была улучшена PCD (или Piecewise Current Disc) модель токового диска, построенная авторами ранее. Она была адаптирована для аналитических вычислений. Была модифицирована форма поверхности токового слоя, что привело к уменьшению среднеквадратичного отклонения модели от данных магнитометров. Были оптимизированы параметры модели для уменьшения расхождений с данными космических аппаратов Juno и Galileo. PCD модель дала в среднем на 30% меньшее среднеквадратичное отклонение от наблюдений на данных Juno и на 10% на данных Galileo по сравнению с наиболее популярной на данный момент моделью токового диска Юпитера, параметры которой также были оптимизированы для каждого витка КА.

Пенских Ю.В., Лунюшкин С.Б., Капустин В.Э. «Геомагнитный метод автоматической диагностики границ авроральных овалов в двух полушариях Земли» Солнечно-земная физика, 7, № 2, с. 63-76 (2021)

Разработанный авторами наземный автоматический метод определения границ аврорального овала (АО) _{Лунюшкин, Пенских, 2019} модифицирован и расширен на Южное полушарие. Входные данные метода: крупномасштабные распределения эквивалентной токовой функции и плотности продольных токов, рассчитываемые в полярных ионосферах двух полушарий в приближении однородной проводимости на основе техники инверсии магнитограмм (ТИМ) и базы геомагнитных данных мировой сети станций проекта SuperMAG. Программа, реализующая метод, обрабатывает большие объемы временных рядов входных данных и выдает координаты основных границ АО обоих полушарий: границы обращения ионосферной конвекции, полярные и экваториальные границы АО, линии максимумов плотности продольных токов и авроральных электроструй. Автоматический метод сокращает время обработки заданного объема данных на 2–3 порядка (до минут и часов) по сравнению с ручным методом, требующим недель и месяцев работы оператора, при этом оба метода сопоставимы по точности. Геомагнитный автоматический метод апробирован для диагностики границ АО в ходе изолированной суббури 27.08.2001, для которой подтверждена ожидаемая синхронная динамика полярных шапок в двух полушариях. Показано, что найденные границы АО качественно соответствуют одновременным снимкам овала полярных сияний со спутника IMAGE, а также результатам моделей OVATION и APM; граница обращения ионосферной конвекции, определенная геомагнитным методом в двух полушариях, согласуется с картами электрического потенциала ионосферы по модели SuperDARN-RG96.

Крохмаль А.А., Сапожников О.А., Кудан Е.В., Грядунова А.А., Цысарь С.А., Петров С.В., Перейра Ф., Хесуани Ю.Д., Миронов В.А., Парфенов В.А. «Создание полых цилиндрических конструктов из тканевых сфероидов с помощью акустической радиационной силы» Известия РАН. Серия физическая, 85, № 6, с. 883-888 (2021)

Предложен и экспериментально апробирован метод фабрикации трубчатых конструктов из тканевых сфероидов (сферических конгломератов клеток диаметром около 200 мкм) в питательной среде с помощью акустической радиационной силы. Источником акустического поля являлся полый пьезокерамический цилиндр с резонансной частотой 800 кГц. Удержание сформированной структуры в течение суток при температуре 37°C привело к слиянию сфероидов в сплошной трубчатый жизнеспособный тканевый конструкт.

Кузькин В.М., Ляхов Г.А., Пересёлков С.А., Казначеева Е.С. «Передача информации через случайно-неоднородную океаническую среду» Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 14, № 2, с. 54-64 (2021)

Рассмотрены физико-математические принципы формирования голограммы в океанической среде на фоне интенсивных внутренних волн, вызывающих взаимодействие мод. В основе представленного исследования лежит анализ частотно-временной интерференционной картины (интерферограммы), формируемой широкополосным источником звука и ее двумерное фурье-преобразование (голограмма). В работе получена связь структуры интерферограммы и голограммы с характеристиками невозмущенного и рассеянного полей. Спектральная плотность голограммы концентрируется в двух непересекающихся областях, соответствующих рассеянному и невозмущенному полям. Фильтрация этих областей дает возможность передавать неискаженную информацию через неоднородную океаническую среду. Представлены и проанализированы результаты численного моделирования интерферограмм и голограмм в присутствии интенсивных внутренних волн. Оценена относительная ошибка восстановления интерферограммы невозмущенного поля. Предложен подход адаптации полученных результатов к задаче передачи неискаженной информации на фоне океанических неоднородностей.

Кузнецов Г.Н., Кузькин В.М., Куцов М.В., Пересёлков С.А. «Интерференционная структура шумового поля движущегося источника в высокочастотном диапазоне» Известия РАН. Серия физическая, 85, № 6, с. 907-912 (2021)

Представлены результаты высокочастотного эксперимента по локализации движущегося шумового источника с использованием одиночного векторно-скалярного приемника. Использовалась частотно-временная обработка, согласованная с интерференционной картиной, формируемой источником. Восстановлены временные зависимости пеленга, скорости, удаленности и глубины. Дано теоретическое объяснение экспериментальным данным.

Переслегин С.В., Левченко Д.Г., Карпов И.О. «Вибрационная волна на поверхности воды: параметрическое возбуждение и радиолокационное наблюдение» Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 14, № 2, с. 39-53 (2021)

Задача о возбуждении волн на поверхности воды от неподвижного осциллирующего подводного источника рассматривается в связи с проблемой дистанционного обнаружения таких источников. Показано, что затухание импульса низкочастотного источника с глубиной может в значительной степени компенсироваться усилением параметрически возбуждаемой поверхностной волны гравитационно-капиллярного (ГК) диапазона, причём ширина области возбуждения возрастает при увеличении амплитуды вибрационной мембраны. Согласно имеющейся модели, учёт вязкости приводит к оценке порога возбуждения порядка ξ₀∼10^–2 см по амплитуде поверхностной (возбуждающей) волны, и этот порог максимален в центре ГК области, при длине возбуждаемой ГК волны λ₀=1.74 см. Сама же область возбуждения перемещается по спектру в соответствии с частотой вибратора, и наиболее эффективен случай удвоенной частоты вибратора по отношению к частоте возбуждаемой волны F₀=13.5 Гц. Полученные модельные результаты важны для задач, связанных с радиолокацией морской поверхности. Для их проверки создана лабораторная экспериментальная установка и проведены измерения рассеяния электромагнитных волн сантиметрового диапазона от области кольцевых бегущих волн, возбуждаемых вокруг пятна над вибрирующей мембраной, где возникают стоячие волны («рябь Фарадея»). Осциллограммы и спектры на выходе фазового детектора радара, работающего в режиме диффузно-резонансного (брэгговского) рассеяния, были получены и сравнивались для двух типов вибраторов – приповерхностного и донного, и эти исследования будут продолжены. Продемонстрированы перспективы использования изучаемого эффекта для обнаружения источников низкочастотных волн сейсмического происхождения и их радиолокационного мониторинга.

Богомолов В.В., Богомолов А.В., Дементьев Ю.Н., Еремеев В.Е., Зайко Ю.К., Калегаев В.В., Климов П.А., Оседло В.И., Панасюк М.И., Петров В.Л., Перетятько О.Ю., Подзолко М.В., Свертилов С.И. «Первый опыт мониторинга космической радиации в мультиспутниковом эксперименте Московского университета в рамках проекта «Универсат-СОКРАТ»» Вестник Московского университета. Серия 3: Физика. Астрономия, № 6, с. 135-141 (2020)

Программа Московского университета «Универсат-СОКРАТ» направлена на использование малых спутников для мониторинга космических угроз, таких, как радиация в околоземном пространстве, электромагнитные транзиенты, потенциально опасные тела естественного и искусственного происхождения. Реализация первого этапа программа была начата 5 июля 2019 г. в результате успешного запуска с космодрома «Восточный» трех наноспутников типа кубсат. На этих спутниках установлена аппаратура для мониторинга космической радиации, а также прототипы приборов для наблюдений транзиентных явлений в атмосфере Земли. В частности, на двух спутниках установлены сцинтилляционные фосвич-детекторы, регистрирующие заряженные частицы и гамма-кванты в диапазоне энерговыделений 0.1–2.0 МэВ. Геометрический фактор этих приборов ≈50 cм²·ср. Один из кубсатов также содержит оптический фотометр, состоящий из четырех кремниевых фотоумножителей, чьи входные окна закрыты разными световыми фильтрами. Спутники выведены на солнечно-синхронную орбиты с высотой ≈550 км. Это создает благоприятные условия мониторинга космической радиации в различных областях околоземного пространства, включая зоны захваченной радиации, районы высыпаний и т.п. Такая орбита также позволяет осуществлять наблюдения вспышечных явлений, как в приэкваториальной атмосфере, так и на высоких широтах. Обсуждаются первые итоги летных испытаний.

Першин С.М., Брысев А.П., Гришин М.Я., Леднёв В.Н., Бункин А.Ф., Клопотов Р.В. «Реконструкция нелинейного профиля давления ультразвукового пучка в воде по сигналам лидара комбинационного рассеяния» Известия РАН. Серия физическая, 85, № 6, с. 863-868 (2021)

Выполнена лидарная реконструкция нелинейного профиля давления в фокусе ультразвукового пучка, излученного в воду на частоте 2.0 МГц и имеющего ударный фронт с амплитудой 50 МПа. Это оказалось возможным за счет установленной связи между степенью деформации полосы валентных колебаний О–Н в спектре комбинационного рассеяния света в воде, амплитудой упругого рассеяния и давлением в точке зондирования. Профиль, полученный с помощью лидара, хорошо соответствует профилю, измеренному PVDF-гидрофоном.

Богомолов В.В., Богомолов А.В., Дементьев Ю.Н., Еремеев В.Е., Зайко Ю.К., Калегаев В.В., Климов П.А., Оседло В.И., Панасюк М.И., Петров В.Л., Перетятько О.Ю., Подзолко М.В., Свертилов С.И. «Первый опыт мониторинга космической радиации в мультиспутниковом эксперименте Московского университета в рамках проекта «Универсат-СОКРАТ»» Вестник Московского университета. Серия 3: Физика. Астрономия, № 6, с. 135-141 (2020)

Программа Московского университета «Универсат-СОКРАТ» направлена на использование малых спутников для мониторинга космических угроз, таких, как радиация в околоземном пространстве, электромагнитные транзиенты, потенциально опасные тела естественного и искусственного происхождения. Реализация первого этапа программа была начата 5 июля 2019 г. в результате успешного запуска с космодрома «Восточный» трех наноспутников типа кубсат. На этих спутниках установлена аппаратура для мониторинга космической радиации, а также прототипы приборов для наблюдений транзиентных явлений в атмосфере Земли. В частности, на двух спутниках установлены сцинтилляционные фосвич-детекторы, регистрирующие заряженные частицы и гамма-кванты в диапазоне энерговыделений 0.1–2.0 МэВ. Геометрический фактор этих приборов ≈50 cм²·ср. Один из кубсатов также содержит оптический фотометр, состоящий из четырех кремниевых фотоумножителей, чьи входные окна закрыты разными световыми фильтрами. Спутники выведены на солнечно-синхронную орбиты с высотой ≈550 км. Это создает благоприятные условия мониторинга космической радиации в различных областях околоземного пространства, включая зоны захваченной радиации, районы высыпаний и т.п. Такая орбита также позволяет осуществлять наблюдения вспышечных явлений, как в приэкваториальной атмосфере, так и на высоких широтах. Обсуждаются первые итоги летных испытаний.

Кнуренко С.П., Петров И.С. «Исследование характеристик космических лучей предельных энергий радиометодом на частоте 30–35 МГц на Якутской установке» Известия РАН. Серия физическая, 85, № 8, с. 1169-1172 (2021)

Приводятся результаты исследования ливней предельных энергий E≥1018 эВ, с помощью радиоантенн в диапазоне частот 30–35 МГц на Якутской установке. Описываются методы определения основных характеристик космических лучей: энергии широкого атмосферного ливня, глубины максимума X_max, углов прихода по измерениям радиоизлучения. Для ливней с энергией E≥1019 эВ было найдено их расположение на карте неба в галактических координатах с целью поиска источников космических лучей предельных энергий.

Крохмаль А.А., Сапожников О.А., Кудан Е.В., Грядунова А.А., Цысарь С.А., Петров С.В., Перейра Ф., Хесуани Ю.Д., Миронов В.А., Парфенов В.А. «Создание полых цилиндрических конструктов из тканевых сфероидов с помощью акустической радиационной силы» Известия РАН. Серия физическая, 85, № 6, с. 883-888 (2021)

Предложен и экспериментально апробирован метод фабрикации трубчатых конструктов из тканевых сфероидов (сферических конгломератов клеток диаметром около 200 мкм) в питательной среде с помощью акустической радиационной силы. Источником акустического поля являлся полый пьезокерамический цилиндр с резонансной частотой 800 кГц. Удержание сформированной структуры в течение суток при температуре 37°C привело к слиянию сфероидов в сплошной трубчатый жизнеспособный тканевый конструкт.

Копытенко Ю.А., Петрова А.А., Гурьев И.С., Лабецкий П.В., Латышева О.В. «Анализ информативности магнитного поля Земли в околоземном космическом пространстве» Космические исследования, 59, № 3, с. 177-190 (2021)

Представлены результаты исследования информативности аномалий модуля и компонент магнитного поля Земли в околоземном космическом пространстве в интервале высот от 300 до 800 км. Магнитные аномалии вычислены по трехмерной компонентной модели магнитного поля Земли СПбФ ИЗМИРАН. Для сопоставления с эмпирическими данными, полученными космическими аппаратами CHAMP и Swarm, произведены расчеты магнитных аномалий и их градиентов по компонентной модели для высот 400 и 450 км. С целью выявления особенностей строения литосферы магнитоактивных зон, наблюдаемых в околоземном пространстве, построены глубинные разрезы по магнитным аномалиям, аномалиям силы тяжести и сейсмологическим данным. Результаты исследования магнитных аномалий околоземного пространства имеют научное, практическое и прикладное значение для решения поисковых геолого-геофизических задач и вопросов навигации космических аппаратов.

Петронюк Ю.С., Титов С.А., Левин В.М., Рыжова Т.Б. «Ультразвуковая визуализация динамики разрушения армированных композитов» Известия РАН. Серия физическая, 85, № 6, с. 836-841 (2021)

Представлены результаты исследования структуры образцов, выполненного с помощью импульсного акустического микроскопа, совмещенного со специально разработанной миниатюрной испытательной машиной. Рассматриваются особенности проведения таких экспериментов. Показана возможность измерения деформации образца при его механических испытаниях неразрушающими методами акустической микроскопии.

Петросян С.А., Николаев Д.А., Цысарь С.А., Свет В.Д., Цеханович А.И., Кренделёва А.Д., Сапожников О.А. «Звуковидение в жидкости через твердотельную акустическую линзу с коррекцией аберраций» Известия РАН. Серия физическая, 85, № 6, с. 842-848 (2021)

Представлены результаты исследования метода звуковидения в жидкости с помощью комбинации акустической линзы и двумерной фазированной антенной решетки с возможностью коррекции вносимых линзой аберраций за счет обработки фазовой информации. Представлены результаты теоретического моделирования и экспериментального исследования по визуализации объектов, расположенных в воде.

Миргородский В.И., Герасимов В.В., Герус А.В., Пешин С.В., Жучкова С.М. «Регистрация сигналов дыхания человека с височных областей головы» Акустический журнал, 67, № 4, с. 450-453 (2021)

На основе использования широкополосных пьезоэлектрических датчиков, находящихся в контакте с висками испытуемых, обнаружены акустические сигналы, вызываемые дыханием человека. Данные сигналы обладают высокой интенсивностью и более широким спектром частот, чем обычно регистрируемые дыхательные шумы на грудной клетке человека. Это обеспечивает условия для относительно технически несложной методики регистрации шумов дыхания, что может представлять ценность для целей медицинской диагностики и контроля состояния операторов ответственных производственных процессов. Ключевые слова: дыхательные шумы, височная область, дыхательный ритм. DOI: 10.31857/S0320791921040109

Воробьев А.В., Пилипенко В.А. «Подход к восстановлению геомагнитных данных на базе концепции цифровых двойников» Солнечно-земная физика, 7, № 2, с. 53-62 (2021)

Ни одна наземная магнитная станция или обсерватория не гарантирует качество получаемой и передаваемой информации. Пропуски данных, выбросы и аномальные значения являются распространенной проблемой, касающейся практически любой сети наземных магнитометров и затрудняющей эффективную обработку и анализ экспериментальных данных. Обеспечение мониторинга надежности и повышение качества работы аппаратнопрограммных модулей, входящих в состав магнитных станций, возможно за счет разработки их виртуальных моделей, или так называемых цифровых двойников. В настоящей работе на примере сети высокоширотных магнитометров IMAGE рассматривается один из возможных подходов к созданию моделей такого рода. Обосновано использование цифровых двойников магнитных станций для минимизации ряда проблем и ограничений, связанных с наличием выбросов и пропущенных значений во временных рядах геомагнитных данных, а также для обеспечения возможности ретроспективного прогноза параметров геомагнитного поля со среднеквадратической ошибкой в авроральной зоне до 11.5 нТл. Интеграция цифровых двойников в процессы сбора и регистрации геомагнитных данных реализует возможность автоматической идентификации и замещения отсутствующих и аномальных значений, таким образом повышая за счет эффекта резервирования отказоустойчивость магнитной станции как объекта-источника данных. На примере цифрового двойника станции «Kilpisjarvi» (Финляндия) показано, что предлагаемый подход реализует восстановление 99.55 % годовой информации, при этом 86.73 % – с ошибкой, не превышающей 12 нТл.

Паньков А.А., Писарев П.В. «Численное моделирование электроупругих полей в поверхностном пьезоэлектролюминесцентном оптоволоконном датчике для диагностики деформирования композитных пластин» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 2, с. 64-77 (2020)

Разработана трехмерная численная модель функционирования пьезоэлектролюминесцентного оптоволоконного датчика, закрепленного на поверхности фрагмента композитной пластины. Расчетная область датчика – оптоволокно с двумя концентрическими оболочками из 6 секторов электролюминесцентного и пьезоэлектрического материалов, два управляющих электрода на межфазных поверхностях: «оптоволокно/электролюминофор» и «пьезоэлектрик/корпус». Корпус выполнен в виде полуэллиптической цилиндрической полимерной оболочки, прямоугольное основание которой закреплено на поверхности стеклопластиковой пластины. В секторах пьезоэлектрической оболочки направления поляризации трансверсально-изотропного полимерного пьезоэлектрика PVDF различны и некомпланарны для любых трех секторов. Деформирование пластины обусловливает деформирование закрепленного на ее поверхности датчика, возникновение в нем информативных пьезоэлектрических полей и, как следствие, появление информативных свечений электролюминесцентных элементов. Искомая информация о сложном деформированном состоянии композитной пластины по длине датчика находится по результатам цифровой обработки интегральных интенсивностей полихромных световых сигналов на выходе из оптоволокна. Представлены новые численные результаты моделирования распределений неоднородных электроупругих полей в многофазном объеме датчика, окружающем его корпусе и внутри фрагмента композитной пластины при простых случаях электрического и механического нагружений. Нагружения системы «датчик–корпус–пластина» осуществлены управляющим электрическим напряжением на электродах датчика и механическим деформированием пластины: растяжениями вдоль поперечной и продольной осей, закручиваниями вокруг данных осей и изгибами в поперечной и продольной плоскостях. Определены численные значения управляющих и информативных передаточных коэффициентов пьезоэлектролюминесцентного оптоволоконного датчика, позволяющие выполнять достоверную и высокоточную диагностику сложного деформирования композитных пластин и осуществлять проектирование датчиков данного типа.

Зиновьева Т.В., Пискунов В.А. «Колебания компенсаторного сильфона как гофрированной оболочки с жидкостью внутри» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 1, с. 31-40 (2021)

Статья посвящена актуальной проблеме судового машиностроения – расчету свободных и вынужденных колебаний трубопроводных компенсаторных сильфонов. Эти устройства используют для уменьшения вибрационной нагрузки, вызываемой силовыми энергетическими машинами корабля. При анализе колебаний компенсаторных сильфонов необходимо учитывать жидкость, находящуюся в нем. В работе расчетная модель сильфона представлена гофрированной упругой оболочкой как материальной поверхностью с пятью степенями свободы. Использован вариант классической теории оболочек, построенный на основе механики Лагранжа. Влияние жидкости учитывается по двум моделям. Сначала жидкость считается идеальной несжимаемой и учитывается через присоединенную к оболочке массу. Оболочка заменена на цилиндрическую поверхность с радиусом по средней линии гофры. Для учета влияния частоты колебаний сильфона на присоединенную инерцию жидкости в расчете используется также акустическое приближение, выведена формула для обобщенной присоединенной массы идеальной сжимаемой жидкости. Получены уравнения колебаний сильфона под действием периодической нагрузки. Задача решена методом конечных разностей. Для компенсаторного сильфона из коррозионно-стойкой жаропрочной стали получены значения собственных частот свободных колебаний. Показано, что учет жидкости значительно меняет собственные частоты сильфона, при высокочастотных колебаниях необходимо учитывать сжимаемость жидкости. Решена задача о вынужденных колебаниях сильфона при задании смещения его торца по гармоническому закону. Определены внутренние силы и моменты, а также возникающие в сильфоне напряжения по критерию Мизеса. Найдено критическое значение перемещения торца при вибрации на частоте 50 Гц, при котором сильфон переходит в пластическое состояние.

Солнышкина О.А., Батыршин Э.С., Питюк Ю.А. «Исследование гидродинамических потоков в микромоделях сред с двойной пористостью» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 9-18 (2021)

Предложены подходы для экспериментального и численного изучения особенностей течения жидкости в средах с двойной пористостью, основанные на использовании микромоделей пористых сред и технологий микрогидродинамики. Для экспериментального изучения течения жидкости в модельных средах использованы методы оптической микроскопии и трассерной визуализации потоков. Численный подход основан на трехмерном методе граничных элементов, ускоренном быстрым методом мультиполей на гетерогенных вычислительных архитектурах. Изучено влияние структурных параметров микромоделей на распределение потока между областями с различной пористостью. Рассмотрено изменение продольной и поперечной компонент скорости в малых и больших поровых каналах при варьировании их геометрических параметров и объемного расхода.

Крючков А.Н., Плотников С.М., Сундуков Е.В., Сундуков А.Е. «Имитационная модель колебаний пары «солнечная шестерня–сателлиты» планетарного редуктора турбовинтового двигателя при наличии дефектов боковых поверхностей зубьев» Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 18, № 4, с. 87-95 (2019)

Дефекты планетарных редукторов турбовинтовых двигателей часто являются источниками возбуждения высокочастотных колебаний, вызывающих поломки элементов конструкции компрессоров. Вибрационное состояние данных редукторов представляет собой широкополосный процесс с наличием большого количества составляющих колебаний, что существенно усложняет поиск информативных диагностических признаков дефектов. Для упрощения процедуры идентификации вибрации, вызванной дефектами зубчатых зацеплений, предложена имитационная модель вибрационного состояния узла дифференциального редуктора турбовинтового двигателя. Модель учитывает кинематику и конструкцию редуктора, определяет структуру его вибрационного состояния при наличии дефектов на боковых поверхностях зубьев. На примере часто встречающегося дефекта в виде износа зубьев пары «солнечная шестерня–сателлиты» показана адекватность модели фактическому вибрационному состоянию механизма.

Болдарев А.С., Гасилов В.А., Круковский А.Ю., Повещенко Ю.А. «Методика решения задач магнитной гидродинамики в квазилагранжевых переменных» Математическое моделирование, 33, № 6, с. 17-30 (2021)

Представлен метод численного решения одномерных задач магнитной гидродинамики (МГД) с учетом объемных потерь либо источников массы. Исходная система уравнений МГД записывается в квазилагранжевых переменных, определяемых по начальному распределению вещества. Построено семейство неявных полностью консервативных разностных схем. Апробация разработанной методики выполнена путем вычислительных экспериментов на задачах, для которых существуют автомодельные решения. Компьютерная 1D модель на основе квазилагранжевого подхода может быть полезна как средство экономных оценочных расчетов с частичным учетом эффектов, обусловленных двумерным или трехмерным движением вещества.

Подгорный А.И., Подгорный И.М., Борисенко А.В., Вашенюк Э.В., Балабин Ю.В., Мешалкина Н.С., Гвоздевский Б.Б. «Изучение механизма ускорения космических лучей во время солнечных вспышек электрическим полем в токовом слое солнечной короны» Известия РАН. Серия физическая, 85, № 8, с. 1201-1204 (2021)

И.М. Подгорным предложена электродинамическая модель солнечной вспышки, объясняющая ее основные наблюдательные проявления. Ускорение солнечных космических лучей происходит вдоль особой линии магнитного поля токового слоя электрическим полем →E=–→V→×→B/c. Поля находятся магнитогидродинамическим моделированием над активной областью, в реальном масштабе времени, которое может быть осуществлено только при помощи параллельных вычислений.

Подгорный А.И., Подгорный И.М., Борисенко А.В., Вашенюк Э.В., Балабин Ю.В., Мешалкина Н.С., Гвоздевский Б.Б. «Изучение механизма ускорения космических лучей во время солнечных вспышек электрическим полем в токовом слое солнечной короны» Известия РАН. Серия физическая, 85, № 8, с. 1201-1204 (2021)

И.М. Подгорным предложена электродинамическая модель солнечной вспышки, объясняющая ее основные наблюдательные проявления. Ускорение солнечных космических лучей происходит вдоль особой линии магнитного поля токового слоя электрическим полем →E=–→V→×→B/c. Поля находятся магнитогидродинамическим моделированием над активной областью, в реальном масштабе времени, которое может быть осуществлено только при помощи параллельных вычислений.

Есипов И.Б., Кенигсбергер Г.В., Попов О.Е., Поддубняк В.Я., Михеев В.И. «Пространственное деление акустического сигнала в береговом клине» Известия РАН. Серия физическая, 85, № 6, с. 901-906 (2021)

Представлены результаты экспериментального исследования горизонтальной рефракции при распространении акустических сигналов в береговом клине. Обнаружено, что в присутствии поверхностного волнения акустический сигнал модулируется по интенсивности и по времени прихода, а при отражении сигналов от дна и морской поверхности возникают дополнительные направления, по которым приходит сигнал от удаленного излучателя. Показано, что при определенных условиях возникает пространственное деление сигнала одного и того же типа прихода.

Соболевский Н.М., Латышева Л.Н., Кузнецов Н.В., Панасюк М.И., Подзолко М.В. «Моделирование потоков частиц и поглощенной дозы за защитой от космических лучей с использованием транспортного кода SHIELD» Космические исследования, 59, № 4, с. 306-314 (2021)

Разработана специальная версия транспортного кода SHIELD, предназначенная для задач радиационной защиты в космосе. Выполнен расчет потоков первичных и вторичных частиц и мощности поглощенной дозы в водном фантоме за различной защитой под воздействием галактических космических лучей (ГКЛ) с использованием модели ГКЛ, разработанной НИИЯФ МГУ. Кратко описана архитектура кода SHIELD, включая модели ядерных реакций. Тормозные способности dE/dX(E) вычисляются в интервале энергий 10 кэВ/нуклон–100 ГэВ/нуклон. Расчет выполнен в сферической геометрии, что позволяет в простой постановке задачи, сравнить потоки частиц разных типов в фантоме, а также оценить вклад в дозу разных компонент ГКЛ в зависимости от параметров защиты.

Богомолов В.В., Богомолов А.В., Дементьев Ю.Н., Еремеев В.Е., Зайко Ю.К., Калегаев В.В., Климов П.А., Оседло В.И., Панасюк М.И., Петров В.Л., Перетятько О.Ю., Подзолко М.В., Свертилов С.И. «Первый опыт мониторинга космической радиации в мультиспутниковом эксперименте Московского университета в рамках проекта «Универсат-СОКРАТ»» Вестник Московского университета. Серия 3: Физика. Астрономия, № 6, с. 135-141 (2020)

Программа Московского университета «Универсат-СОКРАТ» направлена на использование малых спутников для мониторинга космических угроз, таких, как радиация в околоземном пространстве, электромагнитные транзиенты, потенциально опасные тела естественного и искусственного происхождения. Реализация первого этапа программа была начата 5 июля 2019 г. в результате успешного запуска с космодрома «Восточный» трех наноспутников типа кубсат. На этих спутниках установлена аппаратура для мониторинга космической радиации, а также прототипы приборов для наблюдений транзиентных явлений в атмосфере Земли. В частности, на двух спутниках установлены сцинтилляционные фосвич-детекторы, регистрирующие заряженные частицы и гамма-кванты в диапазоне энерговыделений 0.1–2.0 МэВ. Геометрический фактор этих приборов ≈50 cм²·ср. Один из кубсатов также содержит оптический фотометр, состоящий из четырех кремниевых фотоумножителей, чьи входные окна закрыты разными световыми фильтрами. Спутники выведены на солнечно-синхронную орбиты с высотой ≈550 км. Это создает благоприятные условия мониторинга космической радиации в различных областях околоземного пространства, включая зоны захваченной радиации, районы высыпаний и т.п. Такая орбита также позволяет осуществлять наблюдения вспышечных явлений, как в приэкваториальной атмосфере, так и на высоких широтах. Обсуждаются первые итоги летных испытаний.

Балакший В.И., Купрейчик М.И., Манцевич С.Н., Пожар В.Э. «Акустооптические устройства на основе двуосных кристаллов ромбической сингонии» Известия РАН. Серия физическая, 85, № 6, с. 788-793 (2021)

Представлен детальный анализ акустооптического эффекта в двуосных кристаллах на примере кристаллов ромбической сингонии тетратиоарсената таллия и йодноватой кислоты. Определены оптимальные срезы кристаллов для таких акустооптических устройств, как дефлекторы и фильтры. Показана перспективность применения кристалла тетратиоарсената таллия для создания высокоэффективных акустооптических дефлекторов, а также квази-коллинеарных фильтров в ближнем и среднем инфракрасных диапазонах. Установлено, что спектральное разрешение акустооптических фильтров на основе такого варианта дифракции оказывается сопоставимым с разрешением квази-коллинеарных фильтров при равной длине акустооптического взаимодействия.

Леонов Е.А., Полбин А.В. «Численный поиск глобального решения в модели двухрежимной экономики с исчерпаемым запасом углеводородов» Математическое моделирование, 33, № 8, с. 42-58 (2021)

Работа посвящена численному поиску оптимальной траектории в модели экономического роста с двумя секторами: производственным и энергетическим. В энергетическом секторе есть возможность использовать энергоресурсы из ограниченных запасов. Переключение экономики на режим работы без ресурса, момент которого не фиксирован и зависит от поведения агентов, вносит особенности в фазовый портрет и обуславливает необходимость численного поиска именно глобального решения, на что и нацелена данная работа. Для решения этой многомерной задачи предлагается использовать алгоритм стрельбы с использованием модифицированного метода Ньютона для обновления начальной точки, а также обсуждаются нюансы применения этого подхода к экономическим задачам данного типа.

Поликарпова Н.В., Марунин М.В. «Необычные случаи поведения акустических волн на границе раздела в кристалле парателлурита» Известия РАН. Серия физическая, 85, № 6, с. 799-803 (2021)

Приводятся результаты исследования конфигурации взаимного отражения упругих волн в кристаллах, в которых дополнительная акустическая волна распространяется навстречу одной из двух отраженных волн. Показано, что отражение дополнительной волны порождает две волны, одна из которых противоположна по направлению исходной падающей волне, а вторая имеет индивидуальное направление. Рассчитаны все свойства упругих волн в описанной схеме, включая направления, поляризации, углы сноса и коэффициенты отражения. Показано, что, несмотря на невзаимную геометрию отражения в анизотропной среде, имеет место условие взаимности для энергетических коэффициентов отражения.

Ноздрачев А.Д., Пальцев М.А., Поляков Е.Л. «Главное дело жизни» Вестник Российской академии наук (РАН), 91, № 4, с. 370-379 (2021)

Рассматривается история создания супружеской четой А.П. и Е.М. Ольденбургских Императорского института экспериментальной медицины (ИИЭМ) – в декабре 2020 г. исполнилось 130 лет со дня создания этого первого в России научно-исследовательского учреждения в области биологии и медицины. Благодаря блестяще подобранному коллективу профессионалов он уже в первые годы своего существования приобрёл известность в России и за рубежом, завоевал авторитет у специалистов многочисленными работами высокого научного уровня. Сотрудник ИИЭМ И.П. Павлов первым из россиян удостоился Нобелевской премии. Биостанцию в Колтушах, где он вёл многочисленные эксперименты, называли “столицей условных рефлексов”. Структурные подразделения института действовали в Петербурге, Кронштадте, Рамони под Воронежем, в Гагре. Проводимые в этих подразделениях исследования способствовали ликвидации опасных эпидемий, разработке эффективных способов лечения инфекционных и многих других заболеваний. Высокий уровень исследований стремятся поддерживать и новые поколения учёных ИЭМ. Сегодня они с успехом используют молекулярные подходы к изучению биологических, нейрофизиологических, генетических и иных механизмов функционирования организма человека. Ключевые слова: А.П. Ольденбургский, Институт экспериментальной медицины (ИЭМ), “Чумный форт”, АМН СССР, РАМН, Отделение физиологических наук РАН, Отделение медицинских наук РАН.

Беляев А.К., Полянский В.А., Третьяков Д.А. «Оценка механических напряжений, пластических деформаций и поврежденности посредством акустической анизотропии» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 4, с. 130-151 (2020)

Акустическая анизотропия является следствием анизотропии механических характеристик твердого тела. В металлах она связана с микроструктурной анизотропией механических характеристик, внутренними механическими напряжениями и деформациями, в том числе с остаточными напряжениями и пластическими деформациями. Датчики для измерения акустической анизотропии не требуют сложной подготовки поверхности металла, поэтому она легко измеряется, что позволяет использовать результаты измерения для количественного определения напряжений и деформаций в металлах на основании величины фазового сдвига скоростей сдвиговых волн ортогональной поляризации. Акустическая анизотропия является одним из проявлений феномена изменения упругих свойств акустической среды, вызванных действием механических напряжений и деформаций (акустоупругий эффект). Это дает возможность использовать эффект акустической анизотропии для разработки количественных методов акустической тензометрии, а также методов неразрушающего контроля, позволяющих эффективно проводить контроль качества и диагностику остаточного ресурса конструкций и деталей машин. В статье приводится история открытия и теоретического обоснования акустоупругого эффекта и количественной связи акустической анизотропии с напряжениями и деформациями, начиная с пионерских работ ХХ в. Показан путь формирования теории, построенной на нелинейной механике сплошной среды. Третья часть статьи посвящена обзору современного состояния исследований. Приведен анализ экспериментальных работ по измерению акустической анизотропии в низко- и высокоуглеродистых сталях, алюминиевых сплавах, а также в композитах и прочих конструкционных материалах. Особое внимание уделено обзору исследований связи акустической анизотропии с пластическими деформациями и границ применимости акустического метода. Также приведен перечень основных прикладных результатов, касающихся измерения и использования акустической анизотропии для контроля лопаток компрессоров и газотурбинных двигателей, трубных сталей, сварных соединений и пр. Дается обзор основных публикаций по системному анализу и обобщению теоретических и экспериментальных научных результатов, полученных отечественными и зарубежными исследователями в области изучения акустической анизотропии металлических конструкционных материалов в условиях одноосного и сложного напряженного состояния, пластического деформирования, термомеханического нагружения и усталостного разрушения.

Никитин Н.В., Попеленская Н.В., Stroh A. «Вторичные течения Прандтля 2-го рода. Проблемы описания, предсказания, моделирования» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 73-99 (2021)

Наличие турбулентных пульсаций в прямых трубах некруглого поперечного сечения приводит к тому, что в осредненном поле скорости появляется не только продольная компонента, но и поперечные компоненты, образующие вторичное течение. Обнаруженное в 20-е годы прошлого столетия (И. Никурадзе, Л. Прандтль), это гидродинамическое явление остается объектом активных исследований вплоть до наших дней. Интенсивность турбулентных вторичных течений невысока, и не превышает, как правило, 2–3% от характерной скорости потока. Тем не менее их вклад в процессы поперечного переноса импульса и тепла сопоставим со вкладом турбулентных пульсаций. В работе дается обзор экспериментальных, теоретических и численных исследований вторичных течений в прямых трубах и каналах. Особое внимание уделяется вопросу выявления физических механизмов формирования вторичных течений, построения моделей априорной оценки их формы. Затрагиваются вопросы специфики развития вторичных течений в открытых каналах и каналах с неоднородно шероховатыми стенками. Обсуждаются подходы полуэмпирического моделирования турбулентных потоков при наличии вторичных течений.

Голубь А.П., Попель С.И. «Нестационарные процессы при формировании пылевой плазмы у поверхности Фобоса» Письма в ЖЭТФ, 113, № 7, с. 440-445 (2021)

Обсуждается формирование пылевой плазмы за счет фотоэлектрических и электростатических процессов в приповерхностном слое над освещенной частью спутника Марса – Фобоса. На основе физико- математической модели для самосогласованного описания концентраций фотоэлектронов и пылевых частиц над поверхностью освещенной части Фобоса определены параметры, характеризующие траектории движения пылевых частиц. Показано, что затухание колебаний пылевой частицы над поверхностью спутника Марса связано с вариациями ее заряда, что согласуется с представлениями об аномальной диссипации, природа которой вытекает из процессов, связанных с вариацией зарядов пылевых частиц. Продемонстрировано, что для большинства пылевых частиц, поднимающихся над поверхностью Фобоса из-за фотоэлектрических и электростатических процессов, время затухания их колебаний оказывается большим продолжительности светлого времени суток, т.е. нестационарность плазменно-пылевой системы над освещенной частью поверхности Фобоса проявляется практически в течение всей продолжительности дня на нем. Определены максимальные значения высоты подьема пылевых частиц и зарядового числа, которые могут быть достигнуты пылевыми частицами разных размеров, а также приведена оценка типичных концентраций пылевых частиц и фотоэлектронов над Фобосом. Для получения более определенных данных о параметрах плазменно-пылевой системы в окрестности Фобоса необходима более детальная информация о свойствах его грунта, которая, как ожидается, будет получена в будущих космических миссиях.

Попов А.В., Комлев А.Б., Самуйлов Ф.О., Закусилов П.В. «Методы и средства акустико-эмиссионной диагностики силовых элементов планера воздушных судов» В мире неразрушающего контроля, 24, № 2, с. 52-54 (2021)

Рассмотрены: новые акустико-эмиссионные критерии разрушения на основе инвариантов, позволяющие оценивать прочностные характеристики конструкций с учётом степени опасности дефектов вне зависимости от их формы, размеров и предыстории эксплуатации; многоканальные системы акустико-эмиссионного контроля конструкций на их основе; пример практического применения данных систем для оценки прочности воздухозаборников авиационных двигателей воздушных судов. Ключевые слова: прочность конструкций, авиационная техника, акустическая эмиссия, трещиностойкость, инварианты

Гусев С.Н., Журавлев С.В., Попов А.В. «Определение пространственной разрешающей способности на радиолокационных изображениях при дистанционном зондировании Земли» Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника, 24, № 3, с. 72-80 (2021)

Анализ современного состояния и перспектив совершенствования средств радиолокационного наблюдения космического базирования позволяет определить задачи, которые могут решаться этими средствами в глобальной аэрокосмической информационной системе, обеспечивающей мониторинг воздушного и космического пространства, а также земной поверхности. Получаемая информация может использоваться для анализа результатов хозяйственной деятельности, экологического состояния окружающей среды, поиска полезных ископаемых, мониторинга чрезвычайных ситуаций, обнаружения и распознавания заданных объектов на море и суше, а также для обеспечения национальной безопасности. В связи с этим часто возникает необходимость использовать методы предварительной аналитической оценки разрешающей возможности для вновь разрабатываемых высокодетальных бортовых радиолокационных комплексов, предназначенных для установки на космических аппаратах, с учетом их основных технических характеристик, параметров движения космического аппарата и влияния состояния атмосферы. Для априорного определения значений пространственной разрешающей способности требуется разработать методику расчета значений соответствующих показателей, которые должны удовлетворять требуемому качеству получаемых радиоголограмм после их синтезирования. Цель работы. Создание математических зависимостей и логических правил, позволяющих производить специальные расчеты для априорного оценивания пространственной разрешающей способности радиолокационных изображений, планируемых к получению с помощью бортовой аппаратуры радиолокационного комплекса. Материалы и методы. Использованы аналитические методы определения оценки погрешности разрешающей способности бортовых радиолокационных комплексов с синтезированной апертурой в боковом (азимутальном) направлении и по дальности, а также теория обработки радиолокационных сигналов. Результаты. Практические эксперименты по оценке разрешающей способности, проведенные на действующем радиолокационном комплексе, с целью сравнения с данными, полученными аналитическим путем, подтвердили правильность расчетов на основе предложенной методики. С помощью разработанной методики определены порядок и содержание расчета погрешности оценки разрешающей способности в азимутальном направлении и по дальности. Заключение. Представленная методика позволяет целенаправленно конструировать новые или проводить сравнительный анализ существующих радиолокационных комплексов, в зависимости от требований по разрешающей способности.

Попов А.Л., Садовский С.А. «О соответствии теоретических моделей продольных колебаний стержня экспериментальным данным» Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 1: Математика. Механика. Астрономия, 8, № 2, с. 270-281 (2021)

Известен ряд теоретических моделей для описания продольных колебаний стержня. Наиболее простая и распространенная модель основана на волновом уравнении. Менее распространенной является модель, учитывающая поперечное смещение (поправка Релея). Более совершенной считается модель Бишопа, учитывающая как поперечное смещение, так и деформацию сдвига. Казалось бы, чем совершеннее теоретическая модель, тем она лучше должна согласовываться с экспериментальными данными. Тем не менее при сравнении с реально определенным экспериментальным спектром продольных колебаний стержня на большой базе собственных частот оказывается, что это не совсем так. Причем в относительном проигрыше оказывается наиболее сложная модель Бишопа. Проведены сопоставления для длинного цилиндрического стержня, также затронуты вопросы уточнения скорости продольных волн и коэффициента Пуассона материала стержня с помощью экспериментально найденных частот. Ключевые слова: стержень, продольные колебания, волновое уравнение, поправка Релея, поправка Бишопа

Попов А.Л., Садовский С.А. «О соответствии теоретических моделей продольных колебаний стержня с кольцевыми дефектами экспериментальным данным» Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Физико-математические науки, 25, № 1, с. 97-110 (2021)

Рассматривается ряд теоретических моделей для описания продольных колебаний стержня. Наиболее простая и распространенная основана на волновом уравнении. Далее идет модель, учитывающая поперечное смещение (поправка Рэлея). Более совершенной считается модель Бишопа, учитывающая как поперечное смещение, так и деформацию сдвига. Казалось бы, чем совершеннее теоретическая модель, тем она лучше должна согласовываться с экспериментальными данными. Тем не менее при сравнении с реально определенным экспериментальным спектром продольных колебаний стержня на большой базе собственных частот оказывается, что это не совсем так. Причем в относительном проигрыше оказывается наиболее сложная модель Бишопа. Сопоставления проведены для стержня с малыми кольцевыми проточками, моделирующими поверхностные дефекты, который рассматривается как ступенчатый стержень. Затронуты также вопросы уточнения с помощью экспериментально найденных частот скорости продольных волн и коэффициента Пуассона материала стержня. Ключевые слова: ступенчатый стержень, продольные колебания, волновое уравнение, поправка Рэлея, поправка Бишопа, экспериментальные данные, сравнение

Попов И.В. «Моделирование волновых процессов в упругих средах на основе консервативных разностных схем» Математическое моделирование, 33, № 5, с. 107-124 (2021)

Рассмотрены задачи численного расчета распространения деформаций в упругих теплопроводных средах. Для решения данного класса задач предложены неявные численные схемы для уравнений термоупругости и теплопроводности на неструктурированных треугольных и тетраэдральных сетках. В результате теоретических исследований показано, что предложенные схемы обладают свойствами самосопряженности и знакоопределенности разностных операторов, а также консервативностью. Также приведены результаты численных экспериментов, подтверждающие эффективность разработанной методики.

Попов И.П. «К расчетам параметров пассивных гравитационных маневров межпланетных космических аппаратов» Труды Московского авиационного института, № 118, http://trudymai.ru/published.php?ID=158210 (2021)

DOI: 10.34759/trd-2021-118-01 Цель исследования – аналитическое описание участка баллистической траектории, соответствующего нормальному падению космического аппарата на поверхность безатмосферной планеты. При этом движение нормально падающего тела характеризуется возрастающим ускорением свободного падения. Задача о скорости, времени и ускорении нормального падения тела на поверхность планеты при отсутствии атмосферы сводится к решению дифференциального уравнения второго порядка, которое решается стандартным методом. Особенностью решения является формальное использование табличного интеграла на промежуточном этапе. В работе получено временное уравнение движения нормально падающего на поверхность планеты тела при отсутствии атмосферы, а также временные уравнения его скорости и ускорения. Полученные результаты могут быть полезны при расчетах пассивного гравитационного маневра при межпланетных полетах и расчетах отвесного падения небольших небесных тел и отработанных элементов конструкций космических аппаратов.

Есипов И.Б., Кенигсбергер Г.В., Попов О.Е., Поддубняк В.Я., Михеев В.И. «Пространственное деление акустического сигнала в береговом клине» Известия РАН. Серия физическая, 85, № 6, с. 901-906 (2021)

Представлены результаты экспериментального исследования горизонтальной рефракции при распространении акустических сигналов в береговом клине. Обнаружено, что в присутствии поверхностного волнения акустический сигнал модулируется по интенсивности и по времени прихода, а при отражении сигналов от дна и морской поверхности возникают дополнительные направления, по которым приходит сигнал от удаленного излучателя. Показано, что при определенных условиях возникает пространственное деление сигнала одного и того же типа прихода.

Попов П.А., Кузнецов А.В., Иголкин А.А., Муртазин В.М. «Модельный и конечно-элементный подходы в исследовании звукоизоляции отсеков космического модуля» Динамика и виброакустика (Journal of Dynamics and Vibroacoustics с 2014 по 2016 № 2), 4, № 1, с. 21-26 (2018)

При проектировании ракетно-космической техники решается проблема прогнозирования акустического воздействия на элементы конструкции ракеты-носителя (РН) и полезной нагрузки. Источниками такого воздействия являются, работающие на старте двигатели и набегающий поток воздуха, воздействующий на РН при старте и на активном участке полёта в земной атмосфере. Однако, решение указанной проблемы, осложняется невозможностью проведения испытаний в стендовых условиях. Проверка адекватности выбора метода проектирования проводится лишь при запуске РН. Поэтому важной задачей является разработка методики расчёта минимальной звукоизоляции на основе физических параметров материала и геометрических параметров конструкции. Расчёт указанных параметров проводился по моделям конструкций, в связи с чем предлагаемый подход был назван модельным. Проведено моделирование методом конечных элементов при упрощении исходной конструкции до аналогичной по жёсткости. Было выполнено сравнение полученных результатов с экспериментальными данными.

Попов П.А. «Исследование динамики обечайки отсеков ракеты-носителя при поперечном псевдоакустическом нагружении» Динамика и виброакустика (Journal of Dynamics and Vibroacoustics с 2014 по 2016 № 2), 1, № 2, с. 20-23 (2014)

Описан метод нахождения вибрационного отклика конструкции обечайки отсеков ракеты-носителя (РН), апробированный на конкретных отдельных конструктивных зонах. Проведён сравнительный анализ с результатами лётно-конструкторских испытаний (ЛКИ).

Попов П.А., Иголкин А.А. «Мероприятия по снижению акустического нагружения внутри сборочно-защитного блока» Динамика и виброакустика (Journal of Dynamics and Vibroacoustics с 2014 по 2016 № 2), 4, № 1, с. 16-20 (2018)

На основе экспериментальных работ, проведенных в лабораториях ЦАГИ, получены необходимые параметры коэффициентов механических потерь, коэффициентов поглощения, коэффициентов распространения и звукоизоляции для углестеклоалюмопластовых образцов с нанесением на их поверхности различных звукопоглощающих материалов, которые в дальнейшем позволили снизить нагружение на адаптируемые космические аппараты до суммарного среднеквадратического уровня акустического давления не превышающего 140,6 дБ. В работе даётся расчётная схема исследования снижения акустических нагрузок. Результаты расчётно-экспериментальных исследований были подтверждены лётно-конструкторскими испытаниями ракеты-носителя «Союз-2».

Легуша Ф.Ф., Попов Ю.Н. «Численное моделирование распространения акустического сигнала в подводном звуковом канале» Труды Крыловского государственного научного центра (ранее: Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова), № 2, с. 122-133 (2020)

Объект и цель научной работы. Развитие методов численного моделирования значительно расширяет возможности теоретического анализа в задачах, связанных с большим объемом вычислений и набором исходных данных, к которым можно отнести задачи о распространении звука в море. В статье проводится анализ возможности численной модели по описанию физического процесса распространения акустического сигнала в подводном звуковом канале в условиях глубокого моря. Материалы и методы. Расчет распространения акустического сигнала проводится в рамках лучевой теории на численной модели с учетом распределения профиля скорости звука по глубине и характеристик морского дна. Основные результаты. Показано, что в зависимости от вертикального распределения скорости звука, глубины погружения источника и расстояния направление распространения звуковой волны может меняться в значительном диапазоне углов в вертикальной плоскости. В связи с этим для объекта сложной геометрии расчет реальной силы цели целесообразно проводить не только от курсового угла в горизонтальной плоскости, но и с учетом возможного диапазона углов в вертикальной плоскости. Заключение. На модели рассчитан диапазон углов распространения волны в дальней зоне, с учетом которых возможна оценка изменения характеристик силы цели объекта. Практическое значение работы заключается в совершенствовании методов расчета реальной силы цели объектов сложной формы с учетом современных возможностей моделирования условий распространения акустических сигналов в океане.

Легуша А.А., Попов Ю.Н. «Поглощение акустической волны в волноводе с импедансными граничными условиями» Труды Крыловского государственного научного центра (ранее: Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова), № 2, с. 113-121 (2020)

Объект и цель научной работы. Исследование закономерностей изменения акустического импульса при его распространении в ограниченных средах является одной из фундаментальных задач акустики, позволяющих ставить и решать обратную задачу об определении диссипативных и резонансных свойств данных сред. В работе исследовались физические процессы, происходящие при распространении импульса в цилиндрическом волноводе с жесткими стенками. Материалы и методы. Для анализа механизма диссипации были проведены экспериментальные исследования распространения импульса в гидроакустической трубе, с помощью аналитических методов выполнено теоретическое описание полученных результатов. Моделирование распространяющегося импульса в конечно-элементной модели волновода использовалось для подтверждения теоретических оценок и эксперимента. Основные результаты. Проведены экспериментальные исследования физических процессов при распространении акустического импульса в ограниченном пространстве цилиндрического волновода, ограниченного стенками, по характеристикам близкими к абсолютно жестким. Данные показали возможность контроля изменения фазовой скорости, амплитуды и формы сигнала, что позволило с достаточной степенью точности количественно оценить величину импеданса внутренних стенок волновода и диссипацию акустической энергии. Проведенный расчет на численной модели с учетом полученных теоретически количественных оценок величин диссипации и значения импеданса внутренней поверхности волновода показал хорошее соответствие между модельными и экспериментальными характеристиками изменения распространяющегося импульса. Заключение. В работах, посвященных описанию распространения акустических волн в волноводах, вопросы, посвященные диссипации энергии, как правило, не рассматриваются, особенно в тех случаях, когда она слабо влияет на результат измерений. Теоретическая ценность проведенных исследований заключается в количественной оценке диссипации энергии волны по параметрам, которые в эксперименте могут быть определены с достаточной точностью: фазовая скорость, форма импульса. Дальнейшее повышение точности экспериментальных данных, прежде всего в широком частотном диапазоне, позволит усовершенствовать теоретическую модель диссипации за счет учета механизма неоднородных вязких и тепловых волн вблизи внутренней поверхности волновода. Практическое значение исследований заключается в повышении достоверности экспериментальных данных и развитии физико-математических моделей поглощения подводного звука за счет вынужденного переменного потока с высокотрансформированной скоростью вязкой жидкости в тонком поверхностном слое вблизи упругой стенки.

Гульельми А.В., Потапов А.С. «Частотно-модулированные ультранизкочастотные волны в околоземном космическом пространстве» Успехи физических наук, 191, № 6, с. 475-491 (2021)

Обзор посвящён ультранизкочастотным электромагнитным волнам естественного происхождения. Рассмотрено многообразие частотно-модулированных волн, источники которых располагаются в ионосфере, в радиационном поясе, на периферии магнитосферы и в солнечном ветре перед фронтом магнитосферы. Основное внимание уделено механизмам формирования частотной модуляции. Анализ частотной модуляции даёт нам информацию о процессах возбуждения и распространения волн, а также о физических условиях в местах возбуждения и на трассах распространения. Указаны актуальные открытые проблемы физики частотно-модулированных волн.

Крапивин В.Ф., Солдатов В.Ю., Потапов И.И. «Анализ последствий воздействия аэропортов на природную среду и человека» Экологические системы и приборы, № 3, с. 28-36 (2021)

Дан анализ информации о процессах воздействия аэропортов и авиационных полетов на природную окружающую среду. Приведены данные об этом воздействии. Отдельно рассмотрены воздействия авиации на качество атмосферы, оценены процессы поступления загрязнителей в водную среду и почву. Обсуждены вопросы шума и электро-магнитного загрязнения. Отмечается, что структура процессов образования и преобразования поля загрязнения в зоне аэропорта во многом зависит от сочетания метеорологической обстановки и режимов приземления. Рассмотрены вопросы воздействия на гидросферу и почву в прилегающих к аэропортам зонах. Приведен перечень возможных последствий для здоровья населения, проживающего в зоне влияния аэропорта. Ключевые слова: авиация; аэропорт; окружающая среда; вода; почва; шум; атмосфера; электромагнитное излучение; загрязнители. DOI: 10.25791/esip.03.2021.1216

Анцыгин В.Д., Борзов С.М., Маслов А.А., Потатуркин О.И., Шумский В.В., Ярославцев М.И. «Определение состава газового потока в аэродинамических импульсных трубах» Автометрия, 48, № 2, с. 69-77 (2009)

Предложена методика отбора пробы в гиперзвуковых аэродинамических установках импульсного действия. Показано, что созданный на ее основе пробоотборник обеспечивает отвод тепла с целью «замораживания» пробы и способствует получению достоверной информации о составе гиперзвукового газового потока. Разработана и создана система диагностики многокомпонентных газовых смесей на основе малогабаритных сенсоров. Апробация этой системы на гиперзвуковой импульсной трубе ИТ-302М показала, что результаты измерений верно отражают тенденцию изменения концентрации кислорода в зависимости от энергии поток, однако дают заниженные значения относительно истинных приблизительно на 2%. Обсуждаются возможные причины такого поведения сенсора. Ключевые слова: гиперзвуковые потоки, аэродинамические импульсные трубы, отбор пробы, измерение компонентного состава смеси, малогабаритные сенсоры

Крайнев М.Б., Калинин М.С., Аслам М., Нгобени М.Д., Потгитер М.С. «О солнечных минимумах 20/21–24/25 и зависимости максимальной интенсивности галактических космических лучей от гелиосферных факторов» Известия РАН. Серия физическая, 85, № 10, с. 1509-1512 (2021)

Рассмотрены фазы минимума цикла солнечной активности по пятнам на Солнце, в гелиосфере и в интенсивности галактических космических лучей (ГКЛ). Определены моменты максимальной интенсивности ГКЛ в минимумах последних пяти циклах (включая текущий), соответствующие основные гелиосферные факторы и связи между ними. Рассчитана и проанализирована зависимость спектра протонов ГКЛ около Земли от гелиосферных факторов на их линейном тренде в минимумах 21/22, 22/23, 23/24 (1987, 1997, 2009 гг.) с акцентом на поведении энергии кроссовера для последовательных минимумов.

Почкин Я.С., Халецкий Ю.Д., Милешин В.И. «Развитие конструкции надроторных устройств для биротативного закапотированного вентилятора с целью повышения его акустических характеристик» Динамика и виброакустика (Journal of Dynamics and Vibroacoustics с 2014 по 2016 № 2), 4, № 1, с. 27-35 (2018)

Изложены результаты экспериментального исследования влияния нескольких конфигураций надроторных устройств (НРУ) щелевого типа на шум модели биротативного закапотированного вентилятора при варьировании конструктивных параметров НРУ – количества щелевых отверстий решетки и высоты полости. Показано, что наиболее значимым конструктивным параметром является коэффициент заполнения решетки. Наибольшее снижение суммарного уровня звуковой мощности вентилятора достигалось при установке НРУ только над вторым рабочим колесом при наибольшем значении коэффициента заполнения решетки.

Борисов В.И., Никитин А.С., Прокопенко Е.Н., Сергеев С.С. «Акустическое поле излучения пьезопреобразователя в виде двухмерной прямоугольной фазированной решетки» Вестник Белорусско-Российского университета, № 2, с. 58-67 (2021)

Методом численного анализа рассчитано акустическое поле излучения акустических преобразователей в виде квадратных двухмерных фазированных акустических решеток. Показано, что при изменении сдвига фаз на отдельных пьезоэлементах решетка может работать не только в режиме фокусировки акустических волн на акустической оси решетки, но и во внеосевых точках. В результате фокусировки в акустическом поле излучения решетки кроме основного акустического пучка в заданной точке пространства наблюдаются дополнительные пучки, по величине соизмеримые с основным. Ключевые слова: акустическое поле, акустическая фазированная решетка, пьезоэлектрический преобразователь, акустическая ось, дальняя зона, ближняя зона, акустическая волна, акустическое давление, фокальная плоскость, фокус.

Миронова Т.Б., Прокофьев А.Б. «Исследование динамических характеристик трубопроводных систем с гасителями колебаний» Динамика и виброакустика (Journal of Dynamics and Vibroacoustics с 2014 по 2016 № 2), 1, № 1, с. 55-60 (2014)

Разработана математическая модель трубопроводной системы с гасителем колебаний жидкости, обеспечивающая расчет ее акустических, вибрационных и прочностных характеристик. Математическая модель разработана для случая установившихся гармонических колебаний рабочей жидкости в предположении об односвязанности колебаний, когда вибрация трубопроводной системы, возбуждаемая пульсирующим потоком рабочей жидкости, не вызывает в жидкости никаких дополнительных волновых процессов.

Баринова К.И., Долгополов А.В., Орлова О.А., Пронин М.А. «Анализ флаттерных характеристик на основе обобщенных параметров собственных тонов колебаний» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 1, с. 95-102 (2021)

Проведен расчет на флаттер динамически подобной модели (ДПМ) крыла большого удлинения с использованием экспериментально полученных обобщенных параметров собственных тонов колебаний. ДПМ изготовлена из полимерных композиционных материалов и предназначена для исследований характеристик аэроупругости в аэродинамической трубе высоких скоростей. В ходе работ определены безопасные режимы (границы флаттера) проведения экспериментальных исследований ДПМ в аэродинамической трубе. В качестве исходных данных для создания математической модели использованы результаты модальных испытаний ДПМ крыла, а именно: частоты и формы собственных колебаний, обобщенные массы, обобщенные коэффициенты демпфирования, обобщенные жесткости собственных тонов колебаний. Наибольшие погрешности в экспериментальном определении модальных характеристик возникают при нахождении обобщенных масс, поэтому для повышения точности получаемых обобщенных характеристик в работе использованы несколько наиболее применимых на практике методов: механической догрузки, добавления квадратурной составляющей силы, метод комплексной мощности. Проанализированы погрешности и для расчета на флаттер выбраны наиболее достоверные из указанных методов. Выполнено сравнение результатов расчета на флаттер по обобщенным параметрам с расчетом на основе конструкторской документации (КД). По КД математическая модель создавалась по отсечно-балочной схематизации. Расчеты были проведены для чисел Маха от 0,2 до 0,8 и значений относительной плотности воздуха, равных 0,5, 1; 1,5. Сравнение двух методов показало, что различие по критическим скоростным напорам флаттера составило не более 6%, что указывает на перспективность метода анализа флаттерных характеристик на основе обобщенных параметров собственных тонов колебаний.

Богомолов В.В., Богомолов А.В., Дементьев Ю.Н., Еремеев В.Е., Жарких Р.Н., Июдин А.Ф., Максимов И.А., Оседло В.И., Прохоров М.И., Свертилов С.И. «Научно-образовательный космический эксперимент на спутниках СириусСат-1, 2» Вестник Московского университета. Серия 3: Физика. Астрономия, № 6, с. 125-134 (2020)

Представлены результаты научно-образовательного эксперимента, осуществленного в России на космических аппаратах СириусСат-1,2, выполненных в формате «кубсат 1U+». Работа над созданием этих спутников была начата в июле 2017 г. в ходе проектной смены образовательного центра «Сириус» (г. Сочи) с участием школьников. Техническую поддержку проекта в части полезной нагрузки, научных задач и подготовки данных осуществляет НИИЯФ МГУ, в части платформы спутника и наземного комплекса – частная российская космическая компания «Спутникс». Запуск двух аппаратов СириусСат-1,2 был произведен 15 авгyста 2018 г. космонавтами с МКС. Полезной нагрузкой СириусСат служит детектор на основе нескольких оптически соединенных сцинтилляторов, осуществляющий регистрацию заряженных частиц и γ-квантов в диапазоне энерговыделений 0.3–3 МэВ. Режим измерений предусматривает как ежесекундный мониторинг, так и подробный режим с фиксацией энергии каждой частицы или кванта, а также соответствующего момента времени с микросекундной точностью. С каждого спутника ежедневно поступает ∼100 кб научных данных, размещенных в открытом доступе на сервере космической погоды НИИЯФ МГУ. В полете проводится исследование вариаций потоков высыпающихся и квазизахваченных электронов внешнего радиационного пояса Земли и на границе Южно-Атлантической Аномалии, изучение динамики потоков частиц и гамма-квантов в зависимости от геомагнитных условий. Дополнительные возможности дает анализ прохождения областей захваченных и высыпающихся частиц двумя близко летящими спутниками.

Головнин О.К., Прохоров С.А., Столбова А.А. «Исследование фундаментальных макроскопических характеристик транспортных потоков средствами вейвлет-анализа аудиосигналов» Динамика и виброакустика (Journal of Dynamics and Vibroacoustics с 2014 по 2016 № 2), 6, № 4, с. 35-39 (2020)

Предлагается подход к исследованию характеристик транспортных потоков средствами вейвлет-анализа аудиосигналов, позволяющий строить фундаментальные макроскопические модели транспортных потоков с возможностью разделения по типам транспортных средств.

Кузнецов Г.Н., Пудовкин А.А., Субботкин А.О. «Уравнения для расчета амплитудно- и фазочастотных характеристик векторно-скалярного приемника типа "триполь" с временной задержкой сигнала монополя» Акустический журнал, 67, № 4, с. 440-449 (2021)

Получены общие уравнения для расчета амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик векторно-скалярного приемника типа “триполь” с временной задержкой сигнала монополя, образованного из ненаправленных приемников звукового давления с произвольными характеристиками. Выведены аналитические выражения для основных электроакустических характеристик триполя. Показано, что введение частотно-зависимого усиления в сигнал “диполя” позволяет расширить в 1.5 раза частотный диапазон эффективного однонаправленного приема триполя с характеристикой направленности, близкой к “кардиоиде”. Выполнен анализ предельных значений частотного диапазона эффективного однонаправленного приема. Расчетные характеристики направленности хорошо согласуются с экспериментальными. Ключевые слова: акустика, векторно-скалярный приемник, триполь, однонаправленный прием, сравнение рассчитанной и экспериментально измеренной кардиоиды. DOI: 10.31857/S0320791921040080

Пулькина А.Ю. «Сравнение энергетических балансов термоакустических холодильников» Динамика и виброакустика (Journal of Dynamics and Vibroacoustics с 2014 по 2016 № 2), 6, № 3, с. 11-15 (2020)

Производится анализ энергетических балансов термоакустических холодильников на бегущей и стоячей волне, так как существуют проблемы с проектированием надежных и экономичных термоакустических систем охлаждения, данный анализ покажет определить какой из типов холодильников является наиболее эффективным для применения на термоакустических двигателях.

Бейлин А.Б., Пулькина Л.С. «Задача о колебаниях стержня с неизвестным условием его закрепления на части границы» Вестник Самарского государственного университета (Естественно-научная серия), 23, № 2, с. 7-14 (2017)

Рассматривается обратная задача для одномерного гиперболического уравнения, возникающая при исследовании колебаний неоднородного стержня, упруго закрепленного на одном конце, а поведение стержня на другом его конце подлежит определению. Условие переопределения задается в виде интеграла по пространственной переменной. Получены условия на входные данные, обеспечивающие однозначную разрешимость поставленной задачи в пространстве Соболева. Доказательство существования и единственности решения задачи базируется на полученных в работе априорных оценках.

Бейлин А.Б., Пулькина Л.С. «Задача с нелокальными динамическими условиями для уравнения колебаний толстого стержня» Вестник Самарского государственного университета (Естественно-научная серия), 23, № 4, с. 7-18 (2017)

В статье рассматривается начально-краевая задача с динамическим нелокальным граничным условием для псевдогиперболического уравнения четвертого порядка в прямоугольнике. Динамическое нелокальное граничное условие представляет собой соотношение, в которое помимо значений искомого решения и его производных по пространственным переменным входят производные второго порядка по переменной времени, а также интеграл от искомого решения. Эта задача может служить математической моделью процессов, связанных с продольными колебаниями толстого короткого стержня, и демонстрирует нелокальный подход к изучаемому явлению. Основной результат статьи состоит в обосновании разрешимости поставленной задачи. Доказано существование единственного обобщенного решения. Доказательство базируется на полученных в работе априорных оценках, методе Галеркина и свойствах пространств Соболева.

Буслаева А.И., Кирсанова М.С., Пунанова А.Ф. «Этинил вокруг областей HII S255 и S257» Астрономический журнал, 98, № 6, с. 487-496 (2021)

Представлены результаты наблюдений линий излучения этинила (C₂H) в направлениях на области HII S255 и S257 и молекулярное облако между ними. Получены радиальные профили яркости линий, лучевой концентрации и обилия молекул C₂H. Показано, что в направлениях на области HII радиальный профиль обилия этинила имеет практически плоскую форму, но падает в направлении молекулярного облака, примерно в пять раз. Вместе с тем обнаружено, что обилие этинила максимально в направлении на точечные источники в молекулярном облаке – звезды с эмиссионными линиями или рентгеновским излучением. Профили линий согласуются с предположением о наличии у обеих областей HII передней и задней нейтральных стенок, которые движутся друг относительно друга. DOI: 10.31857/S000462992106002

Морозов А.Н., Пустовойт В.И., Фомин И.В. «Свойства связанных гравитационных и электромагнитных волн в вакууме, внешних полях и диэлектрических средах» Одиннадцатая Всероссийская конференция «Необратимые процессы в науке и технике», 26–29 января 2021 г. Т. 1, с. 10-13 (2021)

Берестовицкий Э.Г., Гладилин Ю.А., Пялов Н.В., Фёдоров А.Е. «Исследование связи гидравлических и виброакустических характеристик гидроприборов систем управления движением» Динамика и виброакустика (Journal of Dynamics and Vibroacoustics с 2014 по 2016 № 2), 1, № 2, с. 40-45 (2014)

Исследовано влияние расхода жидкости и перепада давления на уровень вибраций в условиях постоянного открытия рабочих окон электрогидравлического усилителя (ЭГУ). Показано, что уровень вибрации определяется величиной скорости её течения в окнах ЭГУ. При скоростях, большей критической, её влияние на уровень вибраций незначительно. Изменение уровня вибраций существенно до перепада давления 30 кГс/см², при дальнейшем его возрастании уровень вибрации изменяется незначительно. Показано также, что высокое содержание воздуха в жидкости приводит к образованию околозвуковых течений рабочей жидкости, характеризующихся повышенной виброактивностью гидравлических устройств.

Миронов М.А., Пятаков П.А., Шуляпов С.А. «Особенности применения методики обращения сигналов во времени в нестационарном волноводе» Известия РАН. Серия физическая, 85, № 6, с. 817-822 (2021)

Представлены результаты расчетов методом обращения сигналов во времени в ультразвуковом диапазоне (∼130 кГц) в условиях сильного точечного нагрева (>250°С) и деформации исследуемого образца – стальной плиты. Показано, что искажения, обращенного во времени сигнала, вызванные изменением свойств образца, могут быть значительно снижены путем уменьшения длительности обрабатываемых сигналов и при использовании нескольких приемников.