Назаренко А.И. «Комментарии ученика о некоторых важных результатах П.Е. Эльясберга» Механика, управление и информатика, 7, № 1, с. 56-68 (2015)

На основе многолетнего знакомства и сотрудничества с Павлом Ефимовичем Эльясбергом автор делится комментариями о некоторых важных результатах его исследований в области космической баллистики. Рассмотрены следующие вопросы: определение возмущений элементов орбит в результате влияния сжатия Земли и торможения в атмосфере; интегрирование уравнений движения; построение матрицы частных производных текущего вектора состояния по начальным условиям; построение динамической модели плотности атмосферы; уточнение орбит по измерениям. По материалам анализа сделан вывод, что результаты П.Е. Эльясберга внесли существенный вклад в развитие современной космической баллистики. Ключевые слова: элементы орбит, возмущения, уравнения движения, интегрирование, вектор состояния, начальные условия, плотность атмосферы, модель, измерения, уточнение орбит.

Назаренко А.И. «Определение и прогнозирование орбит низколетящих спутников» Механика, управление и информатика, 7, № 1, с. 113-125 (2015)

Излагается методика определения и прогнозирования орбит низколетящих спутников, основанная на модификации метода максимального правдоподобия. Обоснование этой методики впервые было опубликовано в 1973 г. в сборнике «Прикладные задачи космической баллистики», подготовленном под руководством П.Е. Эльясберга (Назаренко, Маркова, 1973). Имеющийся уровень погрешностей определения и прогнозирования орбит низкоорбитальных спутников обусловлен непредсказуемыми вариациями торможения на интервале обработки данных измерений и при прогнозе, а также невозможностью корректного учёта этих вариаций в методе наименьших квадратов. Изложены основы усовершенствованной методики, характерной особенностью которой является учёт статистических характеристик атмосферных возмущений на интервале обработки измерений и при прогнозировании движения. Представлен пример её применения для определения и прогнозирования орбиты КА «Чибис». Ключевые слова: элементы орбит, случайные возмущения, измерения, уточнение и прогнозирование орбит, плотность атмосферы, баллистический коэффициент, метод наименьших квадратов, оптимальная фильтрация измерений, погрешности.

Назарков И.С., Калегаев В.В. «Положение и динамика переднего края токового слоя хвоста магнитосферы на основе данных THEMIS» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 123-132 (2014)

Миссия THEMIS предоставила уникальную возможность для исследования структуры и динамики токов хвоста магнитосферы Земли. Благодаря пространственному положению спутников, которые каждые четыре дня выстраивались в одну линию, можно было наблюдать изменения магнитного поля вдоль всего профиля хвоста с течением времени. С использованием модели собственного магнитного поля Земли (IGRF-10) и магнитосферного магнитного поля (A2000) из измеренного на бортах спутников магнитного поля выделялось поле токов геомагнитного хвоста. Были построены радиальные профили магнитного поля вдоль хвоста магнитосферы при различных условиях в солнечном ветре. В результате: передний край токового слоя (ТС) при спокойных условиях в солнечном ветре 4 апреля 2009 г. находился на расстоянии около 12 R_E, а магнитное поле в его окрестности составляло |B|=20 нт, в то время как в удалённом хвосте - около 10 нт. во время геомагнитного возмущения 14 февраля 2009 г. (минимум Dst 35 нт) передний край токов хвоста магнитосферы приблизился к Земле до 8 R_E, и значительно усилилось магнитное поле вблизи него ( B_x-компонента поля достигала 70 нт, B_z-компонента – 50 нт), что говорит о значительных протекающих токах в области переднего края. Вследствие увеличения характерных размеров магнитосферной токовой системы хвоста в этот период затянувшегося минимума солнечной активности наблюдался слабый эффект от этих токов на поверхности Земли.

Зелёный Л.М., Климов С.И., Ангаров В.Н., Назаров В.Н., Родин В.Г., Суханов А.А., Батанов О.В., Готлиб В.М., Калюжный А.В., Каредин В.Н., Козлов В.М., Козлов И.В., Эйсмонт Н.А., Ледков А.А., Новиков Д.И., Корепанов В.Е., Боднар Л., Сегеди П., Ференц Ч., Папков А.П.и др. «Проект микроспутник "Чибис-М". Опыт создания и реализации» Механика, управление и информатика, 7, № 4, с. 91-118 (2015)

Институтом космических исследований Российской академии наук, Ракетно-космической корпорацией «Энергия» и соисполнителями разработан и реализован комплекс работ, позволивший создать экспериментальную космическую платформу для вывода на орбиту микроспутников (МС) с использованием инфраструктуры Российского сегмента Международной космической станции (МКС). В рамках этой работы впервые разработано универсальное транспортно-пусковое устройство для запуска МС с массой 40–50 кг; впервые отработана схема увеличения высоты орбиты грузового корабля «Прогресс» для вывода МС на орбиту после выполнения им основной задачи – доставки грузов на МКС, что обеспечило значительный экономический эффект; разработан полнофункциональный МС-комплекс; отработаны циклы его испытаний и схемы управления полётом космического аппарата, которые могут быть использованы для будущих проектов; создана наземная экономичная инфраструктура сбора и накопления данных, использующая обычные интернет-каналы. Полученные результаты позволяют обеспечить значительную экономию средств при разработке народнохозяйственных, военных и научных МС, их запуске и управлении. В рамках проекта на базе микроспутникового комплекса был разработан космический аппарат, получившей название «Чибис-М», для исследования физики высотных грозовых разрядов в широком спектре электромагнитных излучений. Микроспутник успешно проработал весь срок баллистического существования (2 года 8 месяцев) и дал ценную информацию о тонкой структуре молниевого разряда, о перколяционных процессах, происходящих при подготовке и во время самого разряда, позволил оценить высоту возникновения разрядов и рассмотреть дискретные механизмы, происходящие в грозовом облаке. Полученные данные доступны на сервере ИКИ РАН всем российским и зарубежным исследователям, участвовавшим в проекте. Основные результаты работы опубликованы. Ключевые слова: грозовые разряды, верхняя атмосфера, гаммарадиоультрафиолетовое рентгеновское излучение, пробой на убегающих электронах, микроспутник, бортовая научная аппаратура.

Назаров С.А. «Собственные колебания упругой полуполосы при различном расположении участков фиксации ее краев» Акустический журнал, 69, № 4, с. 398-409 (2023)

Исследуются частоты собственных колебаний и захваченные волны в изотропной и однородной упругой полуполосе. При разных конфигурациях зон жесткого защемления и свободного края получена информация об отсутствии или наличии собственных частот ниже, а в некоторых случаях и выше точки отсечки непрерывного спектра. Выведены оценки кратности дискретного спектра и построены разнообразные асимптотические представления захваченных волн и их частот.

Назиров Р.Р., Щур Л.Н. «Математическое моделирование на суперкомпьютерах (вместо предисловия)» Механика, управление и информатика, 6, № 6, с. 5-9 (2014)

Назиров Р.Р. «О Павле Ефимовиче Эльясберге» Механика, управление и информатика, 7, № 1, с. 39-40 (2015)

Очень хорошо помню день, когда я познакомился с П.Е., это было 1 сентября 1969 года. Это был первый учебный день, и у нас была первая лекция по курсу термеха, который на потоке механиков читал Эльясберг. Конечно, внешность у него была необычной: знаменитый чуб, вечно перепачканный мелом пиджак и тому подобное – об этом легенды ходят. Так вот – он нам всем, всему потоку, не понравился. Категорически. Это был первый день на первом курсе, и мы, хотя именовались механиками, все имели в основном математическое образование. И нам по духу были лекции в стиле Арнольда – чёткие формулировки, система аксиом, выводы и так далее. А тут было совершенно по-другому. И мы пошли на кафедру жаловаться и просить, чтобы нам заменили лектора. Врезалась в память реакция одного из преподавателей, который вёл у нас семинары: «Да вы что? Да вы просто не осознаёте, какой у вас лектор и что он читает! Вам ещё предстоит это понять!» И действительно, понадобился почти целый год, чтобы мы поняли, что этот курс читается не так, как, например, линейная алгебра или аналитическая геометрия, а читается нам действительно большая наука – механика. Поняли мы это только к концу второго семестра. Следующим переломным этапом для меня был конец второго курса, когда надо было решать вопрос о том, на какой кафедре учиться дальше. Я к тому времени был уже достаточно активным, было у меня много друзей среди старшекурсников, и я всё с ними советовался, как быть, что выбрать – аэромеханику, гидромеханику или ещё что-то? И вот один из друзей говорит: «Слушай, не валяй дурака. Неважно, какой наукой ты будешь заниматься, ты выбирай шефа! Выбирай такого научного руководителя, который тебя не бросит. Вот есть такой Эльясберг Павел Ефимович, он до сих пор не бросил ни одного своего ученика, какими бы они ни были». И я, поскольку привык слушать советы старших, да и лекции П.Е. слушал уже два года, пошёл к нему. Стал ходить к П.Е. на его знаменитый семинар в ГЗ (главное здание МГУ), который проходил по вечерам. Много раз получалось после этого семинара вместе с П.Е. идти до метро, и это неформальное общение с ним было для меня просто бесценным. Кстати, примерно так же часто приходилось ходить до метро с Михаилом Львовичем Лидовым. Помню, кстати, как он рассказывал мне как-то раз, что нельзя обижаться на П.Е.: «Говорит мне Эльясберг, что где-то на КОСПАРе он доложил мой результат. Но так искренне говорит, что обижаться на него – невозможно!» Помню, во время одного из этих походов до метро П.Е. спрашивает меня: «Равиль, а сколько Вы зарабатываете в стройотрядах?» И когда я назвал цифру, он в ответ поражённо: «А зачем же Вы к нам-то идёте? У нас в науке Вы таких денег получать не будете!» Или вот такая его фраза: «Равиль, ну неужели Вы хотите заниматься космической динамикой? Там же делать нечего, всё уже сделано! Неужели нельзя более интересную работу найти?». Я специально говорю сейчас о П.Е. именно не как об учёном, а как о человеке – Человеке с большой буквы. А со временем я убедился совершенно в том, что П.Е. никогда не бросает своих учеников. Было это так. В 1972 или 1973 году было специальное постановление Политбюро о перекосе национальной политики на мехмате. Именно на мехмате. И стали политику исправлять. Причём таким образом – в августе 1973 года, за неделю или две до первого сентября, П.Е. получил письмо (не Охоцимский ему позвонил, а именно письмо!) о том, что он больше не является профессором мехмата. Переживал он страшно. Ну а потом, как всегда, – партсобрание факультета и резолюция, одобряющая «вымывание совместителей», так это тогда называлось. Я, помню, тогда встал и сказал, что, наверное, это решение неправильное и привёл в пример своего научного руководителя. Короче говоря, уже заготовленное парткомом решение не было принято. Как вы понимаете, такие вещи просто не проходят, и за неделю до распределения, в марте, у меня отзывают рекомендацию в аспирантуру. А всё уже было подготовлено – формальным моим руководителем должен был быть Лидов, а неформальным – П.Е. Учёный совет также дал все рекомендации. А партком за неделю до распределения принял решение – отозвать. Тогда, помню, я ходил всюду – пошёл и к Садовничему, который был тогда заместителем декана, а он говорит: «Равиль, ну что я могу сделать? Это решение парткома». А в чём была игра? Я как отличник и коммунист однозначно попал бы в НИИ-88, или в Саров, или ещё куда-нибудь в этом роде. И тогда П.Е. пошёл к Сагдееву, тот пошёл в Президиум АН СССР, и мне буквально за два дня сделали путёвку в Академию наук. В этом был весь П.Е. – иначе он поступить не мог. И ещё несколько слов о другом. В диссертации П.Е. последний пункт назывался «расчёты с применением электронных машин». Так вот, об электронных машинах. Хорошо помню, кстати, как П.Е. со смехом рассказывал, что его сотрудницы на «Рейнметаллах» считают быстрее, чем Ястребов на «Стреле». 1985-86 год. Только-только появились первые персональные компьютеры. П.Е. в то время уже был серьёзно болен, ему было трудно ходить, и он работал в основном дома. Мы купили ему самый современный на то время персональный компьютер (ещё с монохромным дисплеем), на котором можно было программировать. И П.Е. погрузился в работу, за короткое время освоил компьютер и программирование, кажется, на Паскале. Несмотря на болезнь, он буквально целыми днями сидел и решал научные задачи – например, самостоятельно рассчитал массу кометы Галлея (это была работа с Морозом). Вот таким он в нашей памяти и остался.

Дмитриев С.В., Моркина А.Ю., Корзникова Е.А., Наймарк О.Б., Никитюк А.С., Baggioli M. «Рассеяние фононов малой амплитуды на дискретных бризерах в цепочке Ферми–Паста–Улама–Цингоу» Вычислительная механика сплошных сред, 14, № 4, с. 444-453 (2021)

В конденсированных средах существует два традиционно обсуждаемых вида дисперсионных соотношений: бесщелевые фононные и с энергетической или частотной щелью. В различных областях физики конденсированного состояния имеет место третий тип дисперсионных соотношений, которые соответствуют щелевым эффектам в κ-пространстве – Gapped Momentum States (GMS). Возрастающий интерес к GMS-состояниям связан с важными следствиями для динамических и термодинамических свойств систем (для гидродинамической турбулентности, пластичности, разрушения). Как правило, GMS возникают в подходе Максвелла–Френкеля применительно к вязкоупругим свойствам жидкости и твердого тела, когда щели могут непрерывно изменяться от энергетического к импульсному пространству. Настоящая работа является первой из цикла исследований, посвященных анализу дисперсионных эффектов, связанных с ангармоничностью потенциала, возникновением коллективных мод бризерного типа, так называемых дискретных бризеров, и их влиянием на макроскопические свойства нелинейных решеток, например, на теплопроводность. При изучении связи дискретных бризеров и макроскопических свойств нелинейных решеток важно знать, как фононы взаимодействуют с дискретными бризерами. Рассеяние фононных волновых пакетов малой амплитуды на неподвижных дискретных бризерах в цепочке β-Fermi–Pasta–Ulam–Tsingou (β-FPUT) исследовано численно для их различных амплитуд. Установлено, что при достаточно больших амплитудах дискретные бризеры отражают коротковолновые фононы, но остаются прозрачными для длинноволновых фононов. Увеличение амплитуды бризеров расширяет область отражения в коротковолновой части первой зоны Бриллюэна. Эти результаты свидетельствуют о том, что в цепи β-FPUT дискретные бризеры влияют на теплопроводность не существенно, поскольку тепло передается в основном длинноволновыми фононами.

Насибуллаева Э.Ш. «Численный анализ многократного рассеяния акустической волны на множестве звукопроницаемых сфер в трехмерном пространстве» Вычислительная механика сплошных сред, 15, № 4, с. 383-398 (2022)

При изучении рассеяния акустической волны на множестве сферических препятствий малых размеров одной из важнейших задач является определение основных характеристик этого явления, в том числе полного сечения рассеяния. Знание характеристик позволяет наиболее полно интерпретировать численные результаты, получаемые при исследовании эффектов многократного рассеяния волны на малых препятствиях. Обзор научной литературы показал, что на сегодняшний день все теоретические и численные изыскания посвящены системам, состоящим из одного/двух рассеивателей или ограничены некоторыми предельными случаями, сводящими задачу рассеяния на множестве сфер к рассеянию на одиночной двухфазной области, или не рассматривающими обратное рассеяние между соседними рассеивателями, что не дает возможности в полной мере учитывать влияние сферических препятствий друг на друга. Основными целями настоящей работы являются вывод явной формулы для полного сечения рассеяния на множестве взаимодействующих звукопроницаемых сфер и проведение на ее основе численного анализа многократного рассеяния на системах сфер, находящихся в так называемых базовых конфигурациях. С помощью теорем сложения для сферических волновых функций такая формула получена. Она применима для любого числа сфер различных радиусов, свободно расположенных в трехмерном пространстве при наличии произвольного внешнего звукового поля. Вычислительные эксперименты выполнены при воздействии сферической волны от монопольного источника излучения на системы: из пары сфер, расположенных на одинаковом расстоянии от монопольного источника излучения; из трех сфер, расположенных в четырех базовых конфигурациях; с плоской равномерной конфигурацией из 11×11 сфер одинакового радиуса. В результате исследования полного сечения рассеяния с учетом и без учета взаимовлияния сфер, и при изменении основных параметров системы (плотности и скорости звука вокруг и внутри сфер, частоты внешнего поля, расстояния между центрами сфер, расположения сфер относительно друг друга) удалось выявить параметрическую область, в которой эффектами многократного рассеяния пренебрегать нельзя.

Когогин Д.А., Насыров И.А. «Исследование крупномасштабных ионосферных неоднородностей с помощью двухчастотного радиопросвечивания сигналами спутников ГЛОНАСС» Механика, управление и информатика, 6, № 7, с. 59-63 (2014)

Представлены результаты измерения полного электронного содержания (ПЭс) в ионосфере Земли при воздействии на неё мощного коротковолнового радиоизлучения стенда «сура» на сети ГНСС-станций (Глобальные навигационные спутниковые системы) в пространственно-разнесённых пунктах, расположенных вдоль геомагнитной широты стенда «Сура»: пос. Васильсурск, пос. Зеленодольск; пос. Казань. В ходе нескольких экспериментальных компаний были выбраны дни, когда во время работы стенда «сура» спутники ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система) пролетали над диаграммой направленности антенной системы (ДНАС) стенда. По результатам обработки полученных данных обнаружено и подтверждено наличие вариаций ПЭС на траектории распространения сигнала от спутника ГЛОНАСС, пролетавшего над возмущённой областью. Вариации ПЭС достигают 0,15–0,3 TECU (1 TECU=10¹⁶ эл/м²).

Костюков В.Н., Науменко А.П. Основы виброакустической диагностики и мониторинга машин. Учеб. пособие (2011). 360 с.

Рассмотрены теоретические и практические основы виброакустической диагностики неисправностей машин и механизмов, методы анализа виброакустических сигналов. Главное внимание уделено анализу параметров виброакустического сигнала.

Зенченко Е.В., Зенченко П.Е., Начев В.А., Турунтаев С.Б., Чумаков Т.К. «Совместный акустический и деформационный мониторинг трещины гидроразрыва в лабораторном эксперименте» Вопросы инженерной сейсмологии, 50, № 3, с. 148-157 (2023)

Приведены результаты лабораторных экспериментов по совместному активному акустическому и деформационному мониторингу трещины гидроразрыва. Эксперименты проводились в модельном материале на основе гипса. Для сравнения были проведены эталонные эксперименты по исследованию прохождения ультразвуковых волн через заполненную жидкостью щель контролируемой ширины между двумя прецизионными стеклянными пластинами. Целью экспериментов было исследование зависимости амплитуды ультразвуковой волны, прошедшей через трещину от величины ее раскрытия. В этих экспериментах создавалась круговая трещина гидроразрыва, плоскость которой была перпендикулярна оси цилиндрического образца. Вдоль этой же оси располагалась обсаженная нагнетательная скважина, заканчивающаяся на середине его высоты. Образец располагался между двумя дисками из алюминиевого сплава, оснащенных вмонтированными в них пьезокерамическими преобразователями, работающими как в режиме излучателя, так и режиме приемника. Через канал в нижнем диске осуществлялась подача рабочей жидкости в трещину. Через верхний диск производилось насыщение образца поровым флюидом. Вся сборка помещалась в гидравлический пресс, обеспечивающий постоянное сжимающее усилие. Величина раскрытия трещины изменялась в зависимости от расхода жидкости, подаваемой в центр трещины, и измерялась по относительному изменению расстояния между дисками сборки при помощи индукционных преобразователей перемещения. Также были проведены эксперименты, моделирующие трещину, заполненную проппантом. В этом случае апертура трещины изменялась в зависимости от приложенного вертикального давления на образец. По результатам экспериментов, проведенных в различных условиях, были построены зависимости амплитуды ультразвуковой волны, прошедшей через трещину. Экспериментально установлено, что поглощение звука в трещине гидроразрыва, обладающей естественной шероховатостью, вдвое ниже, чем в зазоре между прецизионными стеклянными пластинами. Полученные результаты позволят оценить величину раскрытия трещины гидроразрыва в лабораторных экспериментах, проводимых на образцах большего размера с использованием активного акустического мониторинга.

Нгуен К.Д., Лыу Н.Т., Демченко С.К., Попова Т.А. «Исследование некоторых типов ультразвуковых датчиков для проверки дефектов материала» Труды международного симпозиума "Надежность и качество", № 2, с. 86-89 (2021)

Проведено исследование производства ультразвуковых датчиков на основе использования двух видов пьезокерамики: титаната бария и цирконата свинца. Основная цель данной исследовательской статьи – рассчитать, разработать и изготовить три типа ультразвуковых датчиков: прямой датчик (использующие продольные волны), датчик наклона (использующие поперечные волны) и датчик, использующий поверхностные волны (волны Рэлея).

Лыу Н.Т., Нгуен К.Д., Демченко С.К., Черноверская В.В. «Применение метода акустической эмиссии в задачах контроля и мониторинга технического состояния диагностируемых объектов» Труды международного симпозиума "Надежность и качество", № 2, с. 77-82 (2021)

Рассмотрены особенности одного из методов неразрушающего контроля технического состояния диагностируемых объектов – акустической эмиссии. Раскрыты физические принципы, на которых основан метод, перечислены характеристики и технические параметры, оцениваемые в процессе исследования, освещена история его становления. Приведены области применения метода акустической эмиссии, раскрыты его достоинства перед другими методами технической диагностики и показана возможность использования как для оперативной диагностики, так и для долговременного мониторинга параметров объекта. Сравнительный анализ методов технической диагностики позволил выявить такие преимущества рассматриваемого метода, как высокая чувствительность к обнаружению дефектов, дистанционное обследование объекта, исключающее необходимость сканирования его поверхности, возможность обнаружения дефекта на расстоянии, достигающем сотен метров. Вместе с тем показано, что метод акустической эмиссии имеет ряд существенных недостатков, среди которых значительный уровень акустического шума, вызванный работой испытательного оборудования, сложность определения параметров дефектов, высокие трудоемкость и квалификационные требования к персоналу, проводящему тестирование. Обзор научных исследований, связанных с акустической эмиссией, показал, что дальнейшее развитие этого метода контроля будет направлено на расширение сфер его применения за счет повышения достоверности получаемых результатов, разработки новых подходов и алгоритмов диагностирования на основе применения технологий искусственного интеллекта и автоматизации диагностических процедур. Целью данной статьи является представление основ науки и техники акустической эмиссии и ее уникальных приложений.

Пирозерский А.Л., Чарная Е.В., Абдуламонов Х.А., Недбай А.И., Кумзеров Ю.А., Фокин А.В., Хомутова А.С. «Акустические исследования плавления и кристаллизации эвтектических сплавов галлий-серебро в пористых стеклах» Акустический журнал, 69, № 4, с. 446-452 (2023)

Представлены результаты акустических исследований процессов плавления и кристаллизации сплавов Ag–Ga с содержанием серебра 1.5 и 3 ат. %, внедренных в пористые стекла со средним размером пор 13 нм. Измерены температурные зависимости скорости продольных ультразвуковых волн модифицированным импульсно-фазовым методом на частоте 7 МГц в диапазоне 200–325 К при полных и частичных циклах охлаждение нагрев. На температурных зависимостях скорости ультразвука наблюдались области, соответствующие фазовым переходам. Выявлены существенные изменения фазовой диаграммы объемного сплава вследствие наноструктурирования. Показано, что при разных составах сплава в порах формируются сегрегаты с различной кристаллической структурой.

Богачев И.В., Недин Р.Д. «Моделирование сплошных и имеющих отверстия и включения неоднородных предварительно напряженных пластин» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 3, с. 5-14 (2023)

Предложена модель планарных колебаний неоднородных предварительно напряженных пластин, как сплошных, так и имеющих набор отверстий и включений из других материалов. Свойства пластин и компоненты тензора предварительных напряжений (ПН) в рассмотренной плоской постановке считались функциями двух координат. Для формулировки краевых задач об установившихся планарных колебаниях пластин использована общая линеаризованная постановка задачи о колебаниях тела в условиях предварительного напряженно-деформированного состояния. Разработанная модель колебаний дает возможность задания произвольного типа предварительного состояния в пластине: как в виде аналитических зависимостей, так и численно – с помощью решения соответствующей задачи статики, в которой предварительные напряжения возникают в результате приложения некоторой начальной нагрузки. Для реализации конечно-элементного (КЭ) подхода к решению задач сформулирована слабая постановка задачи на основе проектирования исходных уравнений на поле возможных перемещений, удовлетворяющее главным граничным условиям. Для увеличения точности расчетов для пластин с отверстиями и включениями в этих областях использовалось локальное сгущение КЭ-сеток. Разработанный подход для расчета колебаний пластин реализован в виде программного комплекса в КЭ-пакете FreeFem++. Предложена методика оценки влияния ПН на динамические характеристики при различных видах нагрузок, с использованием которой был проведен комплексный анализ по выявлению наиболее чувствительных к изменению ПН-режимов зондирования, частотных диапазонов и областей считывания отклика для каждой из пластин. Полученные в процессе анализа результаты были систематизированы и обобщены, и был дан ряд практических рекомендаций по выбору режимов зондирования для каждого вида пластин, с помощью которых могут быть построены наиболее эффективные схемы идентификации трех компонент ПН.

Незнамов В.П., Сафронов И.И., Шемарулин В.Е. «Квантовые черные дыры в расширяющейся Вселенной» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 511, № 1, с. 16-21 (2023)

В расширяющейся Вселенной рассмотрена эволюция квантовых черных дыр с модифицированными геометриями Шварцшильда и Райсснера–Нордстрёма. Все квантовые черные дыры в определенные моменты космологического времени теряют горизонты событий и превращаются в гравитирующие объекты с массами M. Ключевые слова: классические и квантовые черные дыры, расширяющаяся Вселенная, метрики Шварцшильда и Райсснера–Нордстрёма, метрика Фридмана–Робертсона–Уокера

Мамонов А.М., Преображенский Е.В., Нейман А.В., Поляков О.А., Агаркова Е.О. «Прогнозирование работоспособности и надежности эндопротеза коленного сустава методом математического компьютерного моделирования» Деформация и разрушение материалов, № 8, с. 24-30 (2023)

Выполнено моделирование методом конечных элементов напряженно-деформированного состояния и проанализировано механическое поведение биотехнической системы бедренная кость–эндопротез коленного сустава. Металлические компоненты эндопротеза выполнены из титанового сплава ВТ6, плато большеберцового компонента – из сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Рассчитаны напряжения в костных структурах и наиболее нагруженных компонентах эндопротеза при функциональной нагрузке 3300 Н. Установлена высокая степень подобия биомеханического поведения биотехнической системы (с эндопротезом) поведению здоровой бедренной кости. Показано, что напряжения и деформации всех компонентов биотехнической системы не превышают критических значений. Результаты расчетов позволили прогнозировать работоспособность и надежность компонентов эндопротеза при статических и циклических нагрузках, износостойкость узла подвижности и надежность цементной мантии. Ключевые слова: эндопротез коленного сустава, математическое моделирование, метод конечных элементов, напряженно-деформированное состояние, надежность

Калью В.А., Краснописцев Н.В., Лосев Г.И., Некрасов В.Н., Петрова В.В., Смирнов Д.А. «Исследование точности локализации источника акустического излучения с помощью комбинированного приемника» Труды Крыловского государственного научного центра (ранее: Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова), № 3, с. 143-150 (2023)

Объект и цель научной работы. Процедура определения координат места повышенного излучения с помощью комбинированных приемников акустического давления и колебательной скорости, измеряющих направление вектора плотности потока акустической мощности. Цель – оценка точности получаемого результата измерения. Материалы и методы. Теоретические оценки точности результата, натурный эксперимент по определению координаты эталонного излучателя, помещенного в заданную точку. Основные результаты. Получены оценки погрешности определения координаты места повышенного излучения с учетом погрешности входных данных и неравноточности усредняемых результатов отдельных наблюдений. Показано, что фактическое отклонение результата определения координат места излучения от известного заданного значения не превосходит теоретических значений погрешности. Заключение. Результаты исследования показывают, что теоретические оценки погрешности определения координаты места повышенного излучения с помощью комбинированного приемника могут быть приняты в качестве приписанных характеристик точности метода, применяемого для решения данной задачи.

Глазкин Д.Н., Титов К.И., Некрасов П.В., Калашников О.А., Сорокоумов Г.С. «Прототип устройства для натурного исследования радиационных эффектов в интегральных схемах в условиях космического пространства» Механика, управление и информатика, № 2, с. 118-127 (2013)

В современной космической аппаратуре широко применяются интегральные схемы (ИС) ПЛИС и памяти. Основные данные о стойкости ИС получают в ходе предварительных наземных испытаний с использованием имитирующих и моделирующих установок, но только натурный эксперимент позволяет подтвердить истинность полученных результатов. Для данной работы выбраны типовые, широко применяемые ИС: EP2S30, EPF10K50, EPM570, LCMXO1200, K7A163600A. С применением специализированных схемотехнических и программных средств был разработан прототип, позволяющий контролировать работу исследуемых ИС в условиях воздействия радиационных факторов космического пространства.

Юрченко В.В., Несова А.В., Хархордин Е.В. «Анализ состояния подземных вод Донбасса природного и техногенного происхождения на основе спутниковых данных GRACE» XVII Конференция молодых учёных «Фундаментальные и прикладные космические исследования» ИКИ РАН, Москва, 30 сентября–2 октября 2020 г. Сборник трудов, с. 170-176 (2020)

На основе спутниковых данных GRACE анализируется состояние неглубоких подземных вод и почвы в корневой зоне на территории четырёх гидрогеологических районов Донбасса за период более чем пять последних лет. Определены усреднённые индикаторы засухи – проценты влажности, для этих районов с января 2019 г. по июль 2020 г. Выполнена оценка возможности загрязнения подземных вод за счёт проникновения в них шахтных вод с действующих, ликвидированных и заброшенных горнодобывающих предприятий Донбасса. Ключевые слова: спутниковые данные, GRACE, индикаторы засухи, подземные воды, шахтные воды, почва, корневая зона, процент влажности

Юйхуэй Ху, Шэнь Кай, Селезнева М.С., Пролетарский А.В., Неусыпин К.А. «Исследование степени управляемости космического аппарата при полете по опорной траектории в атмосфере Марса» Автоматизация. Современные технологии, № 10, с. 457-462 (2022)

Исследован процесс посадки космического летательного аппарата на Марс или другую планету. При спуске летательного аппарата в атмосфере выбрана тестовая математическая модель наведения. Для определения степени управляемости при движении по различным траекториям применен критерий степени управляемости. Приведено математическое моделирование процесса наведения космического аппарата при спуске в атмосфере Марса по схеме отслеживания программной траектории с использованием алгоритма управления с активной компенсацией возмущений и пропорционально-интегрально-дифференцирующего (ПИД) регулятора. По результатам моделирования можно оценить и сравнить оптимальность различных опорных траекторий с помощью критерия, который используется как индикатор для исследования влияния параметров траектории на процесс посадки с точки зрения управляемости.

Бо Ян, Неусыпин К.А. «Совершенствование метода предварительной обработки звездной карты с использованием оператора Собеля» Автоматизация. Современные технологии, № 7, с. 308-314 (2023)

Предложена модификация метода предварительной обработки звездной карты, основанная на операторе Собеля. Так как изображения звездного датчика в разной степени подвергаются рассеиванию света для устранения области яркости в центре звезды, избегания влияния чрезмерного расширения звездной точки и сохранения большего объема информации о характеристиках звездных точек выполняются обнаружение границ и стилизованная морфологическая обработка. Усовершенствованный метод демонстрирует хорошую адаптируемость и точность извлечения достоверной информации.

Морозова Л.М., Нехамкин Л.И., Рябиков В.С. «Об одном алгоритме повышения надёжности системы ориентации космического аппарата при сбоях звёздного датчика» Механика, управление и информатика, № 1, с. 91-96 (2013)

Рассмотрена система ориентации, в контуре управления которой используются два звёздных датчика (ЗД) типа БОКЗ-М и точные гироскопические датчики угловых скоростей (ДУС). Известно, что в процессе эксплуатации космического аппарата (КА) ионизирующее воздействие космического пространства приводит к сбоям в работе звёздного датчика. При сбоях звёздного датчика система из режима «астроиндикации» автоматически на время включения и подготовки к работе резервного 3Д переводится в режим «Гиропамять». во время включения и тестирования резервного 3Д производится опрос (такт опроса 3 с) отказавшего или потерявшего ориентацию датчика. По окончании тестирования резервного 3Д в алгоритме проводится опрос двух 3Д. в контур управления системы включается 3Д, первый определивший ориентацию, а второй выключается. система ориентации возвращается к прежнему, имевшему месту до сбоя, режиму работы. Приведено описание алгоритма программы, реализованной в вычислительном устройстве.

Зенов К.Г., Карапузиков А.И., Мирошниченко М.Б., Нехорошева Е.Г. «Оптимизация спектрального состава излучения малогабаритного СО₂-лазера для оптико-акустического газоанализатора SF₆» Оптика атмосферы и океана, 36, № 8, с. 681-686 (2023)

Представлены упрощенная математическая модель и результаты экспериментальных исследований спектрального состава излучения малогабаритного волноводного СО₂-лазера с ВЧ-возбуждением для лазерного оптико-акустического газоанализатора с целью повышения точности измерений путем исключения из спектра излучения лазера нежелательных линий 10R-ветви. Измерены сигнатуры лазерного излучения при различных параметрах резонатора и активной среды без использования дополнительных элементов селекции. Показано, что оптимальные сигнатуры могут быть достигнуты путем выбора соответствующего давления газовой смеси и коэффициента пропускания выходного зеркала, а также оптимальной длины резонатора, которая может быть получена методом варьирования номинальной (базовой) длины в пределах 2 мм. Эффективность оптимизации спектрального состава лазерного излучения подтверждена на практике статистическими данными для 64 лазеров. Полученные результаты открывают новые возможности для повышения точности измерений оптико-акустического лазерного газоанализатора SF₆ и его применения в различных областях науки и техники.

Нечаев Д.И., Милехина О.Н., Томозова М.С., Супин А.Я. «Различение гребенчатых спектров у испытуемых с ослабленным слухом при двух схемах эксперимента» Сенсорные системы, 37, № 3, с. 269-280 (2023)

У испытуемых в возрасте от 30 до 82 лет измеряли частотную разрешающую способность (ЧРС) слуха как предельную плотность (цикл/окт) гребней спектра, при которой сигнал с гребенчатым спектром отличался от сигнала с другим расположением гребней на частотной шкале либо от сигнала с “плоским” (без гребенчатого рисунка) спектром. Сигналы имели либо спектральную полосу шириной 2 окт, центрированную на частотах 1, 2 или 4 кГц, либо широкую спектральную полосу (6 окт, от 0.125 до 8 кГц). Испытуемые старше 60 лет обнаруживали значительное повышение порогов обнаружения тонов по сравнению с нормой (тугоухость). Наблюдали корреляцию ЧРС с порогами обнаружения тона: чем выше порог, тем ниже ЧРС, если задача испытуемого состояла в различении сигналов с разным расположением гребней на шкале частот. Зависимость была статистически достоверной и составляла от –0.04 до –0.07 (цикл/окт)/дБ как для 2-окт, так и для 6-окт сигналов. Предполагается, что в этом случае различение двух сигналов было обусловлено преимущественно спектральным механизмом и зависело от соотношения плотности гребней в спектре сигнала и остроты настройки слуховых фильтров. Если задача состояла в различении гребенчатого и плоского сигналов, для 2-октавных сигналов связь между ЧРС и порогами обнаружения тона не была статистически достоверной. Для широкополосных сигналов связь была статистически достоверной и составляла –1.23 (цикл/окт)/дБ. Предполагается, что различение между сигналами с гребенчатым и плоским спектром обусловлено преимущественно временным анализом и зависело от того, насколько широкий диапазон звуковых частот доступен для восприятия. Ключевые слова: слух, тугоухость, гребенчатые спектры, спектральное различение, временной анализ

Лёвушкина Н.В., Нигметзянов Р.И., Нечай А.А., Сухов А.В., Фатюхин Д.С. «Анализ возможностей нанесения материалов, образующих функциональные покрытия, с использованием ультразвука» Упрочняющие технологии и покрытия, № 1, с. 3-7 (2023)

DOI: 10.36652/1813-1336-2023-19-1-3-7 Рассмотрены основные эффекты, возникающие при использовании ультразвуковых колебаний на этапе нанесения функциональных покрытий. Проанализированы результаты применения ультразвука для различных технологий нанесения.

Лёвушкина Н.В., Нигметзянов Р.И., Нечай А.А., Сухов А.В., Фатюхин Д.С. «Анализ возможностей нанесения материалов, образующих функциональные покрытия, с использованием ультразвука» Упрочняющие технологии и покрытия, № 1, с. 3-7 (2023)

DOI: 10.36652/1813-1336-2023-19-1-3-7 Рассмотрены основные эффекты, возникающие при использовании ультразвуковых колебаний на этапе нанесения функциональных покрытий. Проанализированы результаты применения ультразвука для различных технологий нанесения.

Зимовец И.В., Шарыкин И.Н., Кальтман Т.И., Ступишин А.Г., Низамов Б.А. «Предвспышечные рентгеновские пульсации с источниками вне активной области основной вспышки» Геомагнетизм и аэрономия, 63, № 5, с. 547-560 (2023)

Ранее мы показали, что по характеру расположения источников предвспышечных рентгеновских пульсаций относительно основной солнечной вспышки события разделяются по крайней мере на два типа: в событиях типа I источники пульсаций и основной вспышки находятся в одной активной области (АО), а в событиях типа II – в разных. В данной работе представлен анализ события типа II, в котором по данным космической обсерватории Ramaty High-Energy Solar Spectroscopic Imager (RHESSI) рентгеновские источники предвспышечных квазипериодических пульсаций (с периодом P=1.5±0.1 мин), начавшихся в ∼18:02 UT, располагались в АО 11 884 в Западном полушарии, а источники основной вспышки M1.0 SOL2013-11-05T18:08 в АО 11 890 в Восточном полушарии. Пульсации также наблюдались с помощью Gamma-Ray Burst Monitor (GBM) на борту космической обсерватории Fermi и X-Ray Sensor (XRS) на борту Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES), что исключает возможность их искусственного происхождения. По данным Atmospheric Imaging Assembly (AIA) на борту Solar Dynamics Observatory (SDO) в экстремальном ультрафиолетовом диапазоне установлено, что источники пульсаций располагались в основании корональных струй (джетов), истекавших со скоростями ∼100–1500 км/с. Расстояние между АО 11 884 и АО 11 890 составляло ∼1.4 R_S. Плазме струй потребовалось бы ∼17–250 мин, чтобы достичь АО 11 890, что намного больше времени межу началом пульсаций (струй) и вспышкой (∼6 мин), к тому же в картинной плоскости струи истекали в противоположном (западном) от активной области вспышки направлении. В короне не наблюдались петли, соединяющие АО 11 884 и АО 11 890. Более того, не обнаружено соединения этих областей силовыми линиями магнитного поля, экстраполированного с фотосферы в корону в потенциальном приближении. Эти аргументы свидетельствуют о том, что струи (и связанные с ними пульсации) не могли быть триггером вспышки. Таким образом, представлен яркий пример события, в котором не было физической связи между предвспышечными рентгеновскими пульсациями (и струями) и последовавшей за ними вспышкой. Это событие демонстрирует значение пространственно-разрешенных наблюдений при исследовании пульсаций на Солнце и звездах.

Аванесов Г.А., Белинская Е.В., Воронков С.В., Строилов Н.А., Катасонов И.Ю., Куделин М.И., Никитин А.В. «Система датчиков гида в контуре наведения космического телескопа проекта СПЕКТР-УФ» Механика, управление и информатика, № 1, с. 38-46 (2013)

Описаны принципы совместной работы систем гидирования, наведения и стабилизации космического телескопа Т-170м проекта СПЕКТР-УФ. Цикл наведения телескопа на исследуемый источник условно разделяется на контуры грубого и точного наведения, в которых задействованы система датчиков гида, двигатели-маховики, звёздные датчики и датчики угловых скоростей. совместная работа указанных приборов обеспечивает наведение и удержание объекта в поле зрения научных приборов в течение нескольких часов экспозиции с необходимой точностью.

Кондратьева Т.В., Никитин А.В., Полянский И.В. «Оценка точности автоматической географической привязки пространственных данных комплекса многозональной спутниковой съёмки в ходе лётной эксплуатации» Механика, управление и информатика, № 1, с. 310-326 (2013)

Рассматриваются точность автоматической координатной географической привязки видеоданных комплекса многозональной спутниковой съёмки (КМСС), функционирующего на борту КА «Метеор-М» № 1. Приведены результаты трансформирования полученных сканерных изображений в заданную картографическую проекцию, координатной привязки изображений, сведения спектральных каналов и построения спектрозональных изображений с использованием данных комплекса координатно-временного обеспечения (ККВО), в состав которого входят прибор звёздной ориентации БОКЗ-М и система спутниковой навигации АСН-М-М.

Никитин А.В. «Построение цифровой модели объекта путём его синхронной съёмки двумя камерами с фиксированным базисом» Механика, управление и информатика, № 1, с. 327-334 (2013)

Рассматривается метод построения цифровой модели лунной поверхности с целью получения пространственных координат выбранных областей. Предполагается выполнить синхронную съёмку с фиксированного базиса с использованием лазерной установки. Приведён пример работы программного обеспечения, реализованного согласно приведённому алгоритму.

Белинская Е.В., Воронков С.В., Никитин А.В., Строилов Н.А., Яскович А.Л. «Влияние формы одиночной звезды на точностные характеристики системы датчиков гида телескопа Т-170М» Механика, управление и информатика, 7, № 2, с. 38-54 (2015)

Рассматриваются результаты моделирования процесса формирования изображений звёзд на ПЗС-матрицах датчиков гида из состава системы датчиков гида (СДГ). С использованием полученных изображений были оценены достижимые точностные характеристики СДГ при её функционировании в режиме определения угловых параметров.

Белинская Е.В., Воронков С.В., Катасонов И.Ю., Никитин А.В., Строилов Н.А. «Калибровка системы датчиков гида телескопа Т-170М» Механика, управление и информатика, 7, № 2, с. 55-65 (2015)

Описана процедура калибровки системы датчиков гида телескопа Т-170М космической обсерватории «Спектр-УФ», подробно рассмотрены все этапы калибровки, приведены результаты наземной отработки

Никитин А.В. «Использование служебной телевизионной системы для контроля и наведения лунного манипуляторного комплекса космического аппарата "ЛУНА-ГЛОБ"» Механика, управление и информатика, 7, № 2, с. 206-220 (2015)

В проекте ЛУНА-ГЛОБ на посадочном модуле размещены служебные и научные приборы, в том числе манипулятор и стереосистема лунных камер СТС-Л. Для организации их взаимодействия разработаны математические методы, реализуемые при помощи специального программного обеспечения, позволяющего выполнить наведение и контроль положения манипулятора в пространстве. Приведён пример формирования, визуализации и оценки точности цифровой стереоскопической модели с использованием имитатора лунного грунта. Проведена калибровка цифровых камер, уточнено значение фокусного расстояния и определены коэффициенты полинома дисторсии по полю изображения.

Дмитриев С.В., Моркина А.Ю., Корзникова Е.А., Наймарк О.Б., Никитюк А.С., Baggioli M. «Рассеяние фононов малой амплитуды на дискретных бризерах в цепочке Ферми–Паста–Улама–Цингоу» Вычислительная механика сплошных сред, 14, № 4, с. 444-453 (2021)

В конденсированных средах существует два традиционно обсуждаемых вида дисперсионных соотношений: бесщелевые фононные и с энергетической или частотной щелью. В различных областях физики конденсированного состояния имеет место третий тип дисперсионных соотношений, которые соответствуют щелевым эффектам в κ-пространстве – Gapped Momentum States (GMS). Возрастающий интерес к GMS-состояниям связан с важными следствиями для динамических и термодинамических свойств систем (для гидродинамической турбулентности, пластичности, разрушения). Как правило, GMS возникают в подходе Максвелла–Френкеля применительно к вязкоупругим свойствам жидкости и твердого тела, когда щели могут непрерывно изменяться от энергетического к импульсному пространству. Настоящая работа является первой из цикла исследований, посвященных анализу дисперсионных эффектов, связанных с ангармоничностью потенциала, возникновением коллективных мод бризерного типа, так называемых дискретных бризеров, и их влиянием на макроскопические свойства нелинейных решеток, например, на теплопроводность. При изучении связи дискретных бризеров и макроскопических свойств нелинейных решеток важно знать, как фононы взаимодействуют с дискретными бризерами. Рассеяние фононных волновых пакетов малой амплитуды на неподвижных дискретных бризерах в цепочке β-Fermi–Pasta–Ulam–Tsingou (β-FPUT) исследовано численно для их различных амплитуд. Установлено, что при достаточно больших амплитудах дискретные бризеры отражают коротковолновые фононы, но остаются прозрачными для длинноволновых фононов. Увеличение амплитуды бризеров расширяет область отражения в коротковолновой части первой зоны Бриллюэна. Эти результаты свидетельствуют о том, что в цепи β-FPUT дискретные бризеры влияют на теплопроводность не существенно, поскольку тепло передается в основном длинноволновыми фононами.

Семенов А.В., Никифоров А.В., Тимонин Д.Г., Ануфрейчик К.В., Чулков И.В. «Организация хранения данных в системе управления, сбора и передачи информации проекта РЕЗОНАНС» Механика, управление и информатика, № 2, с. 90-95 (2013)

Рассматривается вариант организации хранения данных, применяемый в системе управления, сбора и передачи информации (СУСПИ) проекта РЕЗОНАНС. Рассматриваются типы информации, ее распределение на дисках, возможные варианты скоростей записи-чтения. Приводятся варианты по увеличению скоростей записи-чтения в несколько раз при минимальных доработках программно-аппаратной части.

Бирюков А.В., Захаров А.И., Никифоров М.Г., Николаев Ф.Н., Прохоров М.Е., Тучин М.С. «Эффективность методов распознавания звёздных конфигураций путём сравнения пар звёзд с использованием и без использования информации о блеске звёзд» Механика, управление и информатика, № 1, с. 220-229 (2013)

Описываются и сравниваются две процедуры начального отождествления конфигураций звёзд путём сравнения угловых расстояний между парами звёзд в бортовом каталоге и парами фотоцентров в кадре. один из алгоритмов использует информацию о блеске (звёздных величинах) навигационных звёзд, второй – только координатную информацию. моделирование функционирования алгоритмов показало, что оба алгоритма функционируют с высокой надёжностью – 99,6% верных отождествлений, однако оба алгоритма показывают экспоненциальное распределение времени исполнения, что не позволяет получить верхнюю границу времени их исполнения. отождествление с использованием дополнительной информации о блеске звёзд производится примерно в 30 раз быстрее.

Бирюков А.В., Захаров А.И., Никифоров М.Г., Николаев Ф.Н., Прохоров М.Е., Тучин М.С. «Навигационный звёздный каталог минимального объёма, привязанный к квазиравномерной сетке на небесной сфере» Механика, управление и информатика, № 1, с. 230-242 (2013)

Каталог навигационных звёзд для систем астроориентации должен иметь приблизительно постоянную плотность распределения звёзд по небесной сфере. классический способ построения таких каталогов – прореживание каталога звёзд, полного до предельной звёздной величины звёздного датчика. обычно для этого небесная сфера разбивается на примерно равные площадки. в работе предложен альтернативный метод создания каталогов путём привязки звёзд к квазиравномерной сетке точек на сфере. Построено несколько модельных каталогов, показано, что их свойства не уступают каталогам, созданным классическим способом.

Никифоров М.Г., Захаров А.И., Прохоров М.Е., Галушина Т.Ю., Жуков А.О. «Оценка возможности практической реализации автономной навигации космических аппаратов в дальнем космосе по астероидам» Механика, управление и информатика, 7, № 2, с. 311-321 (2015)

Задача навигации состоит в определении положения КА в пространстве. Один из возможных способов автономного определения навигации – измерение с борта КА видимого положения заранее отобранных астероидов. Если мы знаем положение такого объекта в пространстве (по эфемеридам) и его видимое положение (по измерениям с борта КА), то можно определить луч, при нахождении на котором КА наблюдает объект в положении совпадающем с видимым. Наблюдение двух объектов дает два луча, а пересечении двух лучей – пространственное положение КА. Распределение астероидов в Солнечной системе существенно неоднородно, поэтому такой метод навигации эффективен не везде.

Аникин А.А., Митрофанов И.Г., Головин Д.В., Санин А.Б., Никифоров С.Ю., Дьячкова М.В., Лисов Д.И., Литвак М.Л., Мокроусов М.И., Тимошенко Г.Н., Швецов В.Н. «Перспективный эксперимент с гамма-спектрометром на борту мобильного космического аппарата для изучения элементного состава вещества Луны, Марса и других небесных тел без атмосферы или с тонкой атмосферой» XVII Конференция молодых учёных «Фундаментальные и прикладные космические исследования» ИКИ РАН, Москва, 30 сентября–2 октября 2020 г. Сборник трудов, с. 5-13 (2020)

Представлены итоги второго года исследований по созданию перспективного космического гамма-спектрометра, основанного на методе меченных заряженных частиц. В работе обсуждается методика, которая позволяет существенно подавить фон гамма-излучения от космического аппарата, на борту которого может быть установлен такой гамма-спектрометр, и приведены результаты испытаний и отработок лабораторного макета гамма-спектрометра на фазотроне Лаборатории ядерных проблем Объединенного института ядерных исследований с использованием протонного пучка. Экспериментально доказано, что лабораторный макет гамма-спектрометра может рассматриваться как непосредственный прототип, позволяющий выполнять задачи по анализу элементного состава вещества вдоль трассы движения мобильного космического аппарата. Ключевые слова: гамма-лучи, космические лучи, ядерные линии, химический состав планетного вещества, планеты, Луна, космические исследования

Егоров М.В., Морозов О.В., Николадзе Г.М., Поляков П.А., Сазонов В.В., Харабадзе Д.Э., Шевцов В.С. «Стенд для проведения испытаний на воздействие магнитного поля» XVII Конференция молодых учёных «Фундаментальные и прикладные космические исследования» ИКИ РАН, Москва, 30 сентября–2 октября 2020 г. Сборник трудов, с. 45-48 (2020)

Разработан, изготовлен и аттестован испытательный стенд для проведения испытаний изделий ракетно-космической техники на воздействие постоянного магнитного поля, а также проведены расчёты, необходимые для обеспечения заданных метрологических характеристик. Ключевые слова: стенд, испытательное оборудование, магнитное поле, кольца Гельмгольца

Бабанин Н.В., Мелконян А.Л., Николаев Д.А. «Расчет вибрации соосного валопровода с учетом его вращения и гребных винтов» Морские интеллектуальные технологии, 2, № 3-2, с. 53-59 (2023)

Работа посвящена разработке расчётного комплекса (модель, алгоритм и программа) для получения параметров совместной вибрации соосного многоопорного валопровода и корпуса судна при учете вращения гребных винтов, а также оценки взаимовлияния валов на параметры их вибрации. Разработана модель, включающая корпус судна и соосный валопровод, в виде совокупности трех квазиодномерных конечноэлементных конструкций. Алгоритм расчета построен на базе метода парциальных откликов в его дискретном варианте. Влияние вращения гребного винта учтено введением дополнительных моментов гироскопической природы. Действие этих моментов учитывалось модификацией инерционно-жесткостных характеристик каждой из квазиодномерных моделей валов. Для решения поставленной задачи были разработаны математическая модель и алгоритм расчёта параметров вибрации принятой модели. Для проведения расчётов параметров вибрации была создана программа «Соосность» и выполнена серия расчетов в задаче прикладного характера.

Мелконян А.Л., Николаев Д.А., Чуклин М.В. «Расчет параметров вибрации многоопорного криволинейного трубопровода переменного поперечного сечения» Морские интеллектуальные технологии, 2, № 3-2, с. 60-64 (2023)

Работа посвящена разработке расчётного комплекса (модель, алгоритм и программа) для исследования параметров вибрации многоопорного криволинейного трубопровода переменного поперечного сечения (амплитуды смещений, внутренних усилий и опорных реакций), по которому протекает идеальная несжимаемая жидкость. Разработана модель трубопровода в виде квазиодномерной конечно-элементной системы. Алгоритм расчета построен на базе метода парциальных откликов в его дискретном варианте. Влияние протекающей жидкости учтено приложением дополнительной инерционной нагрузки, которая, в свою очередь, учитывается коррекцией и модификацией инерционно-жесткостных характеристик элементов модели трубопровода и действующей на них внешней нагрузки. Выведены формулы для парциальных откликов и парциальных параметров, необходимые при реализации предложенного алгоритма. Для решения поставленной задачи была разработана математическая модель, учитывающая действие сил, обусловленных протеканием жидкости. Разработан алгоритм расчёта параметров вибрации принятой модели. Для проведения расчётов параметров вибрации трубопровода была создана программа «Koriolis». Выполнено исследование влияния составляющих дополнительной инерционной нагрузки на параметры вибрации и значения собственных частот рассматриваемой конструкции. Совокупность выполненных работ привела к выполнению поставленной цели – созданию расчётного комплекса для определения параметров вибрации многоопорного криволинейного трубопровода переменного поперечного сечения.

Бирюков А.В., Захаров А.И., Никифоров М.Г., Николаев Ф.Н., Прохоров М.Е., Тучин М.С. «Эффективность методов распознавания звёздных конфигураций путём сравнения пар звёзд с использованием и без использования информации о блеске звёзд» Механика, управление и информатика, № 1, с. 220-229 (2013)

Описываются и сравниваются две процедуры начального отождествления конфигураций звёзд путём сравнения угловых расстояний между парами звёзд в бортовом каталоге и парами фотоцентров в кадре. один из алгоритмов использует информацию о блеске (звёздных величинах) навигационных звёзд, второй – только координатную информацию. моделирование функционирования алгоритмов показало, что оба алгоритма функционируют с высокой надёжностью – 99,6% верных отождествлений, однако оба алгоритма показывают экспоненциальное распределение времени исполнения, что не позволяет получить верхнюю границу времени их исполнения. отождествление с использованием дополнительной информации о блеске звёзд производится примерно в 30 раз быстрее.

Бирюков А.В., Захаров А.И., Никифоров М.Г., Николаев Ф.Н., Прохоров М.Е., Тучин М.С. «Навигационный звёздный каталог минимального объёма, привязанный к квазиравномерной сетке на небесной сфере» Механика, управление и информатика, № 1, с. 230-242 (2013)

Каталог навигационных звёзд для систем астроориентации должен иметь приблизительно постоянную плотность распределения звёзд по небесной сфере. классический способ построения таких каталогов – прореживание каталога звёзд, полного до предельной звёздной величины звёздного датчика. обычно для этого небесная сфера разбивается на примерно равные площадки. в работе предложен альтернативный метод создания каталогов путём привязки звёзд к квазиравномерной сетке точек на сфере. Построено несколько модельных каталогов, показано, что их свойства не уступают каталогам, созданным классическим способом.

Бирюков А.В., Захаров А.И., Крусанова Н.Л., Миронов А.В., Мошкалёв В.Г., Николаев Ф.Н., Прохоров М.Е., Тучин М.С. «Расчёт блеска звёзд в спектральной полосе кремниевого фотоприёмника звёздного датчика по данным каталогов Tycho-2 и 2MASS» Механика, управление и информатика, № 1, с. 243-248 (2013)

Описывается процедура расчёта блеска звёзд для навигационного каталога звёздного датчика (ЗД) ГАИШ МГУ. Предлагается метод вычисления величин звёзд в полосе чувствительности кремниевого ПЗС. для расчёта в основном использовались данные каталогов Tycho-2 и 2MASS. метод заключается в аппроксимации величин редукционными полиномами, составленными как из модельных показателей цвета звёзд, так и из конкретных данных различных фотометрических каталогов. Приводятся оценки точности величин в полосе ЗД. достаточная точность полученных величин подтверждается по результатам последних лет.

Байгуттуев А.А., Бирюков А.В., Захаров А.И., Мошкалёв В.Г., Николаев Ф.Н., Прохоров М.Е., Тучин М.С. «Стенд для исследования эффективности бленд на основе горизонтального солнечного телескопа ГАИШ» Механика, управление и информатика, 7, № 2, с. 221-227 (2015)

При лабораторном исследовании приборов и конструкций предназначенных для наблюдения Солнца или защиты от его излучения используются «имитаторы Солнца» – мощный источник излучения с компактными угловыми размерами, а также, желательно, с близкими к Солнечному излучению спектральными свойствами. Эти проблемы решаются различными способами, но одним из лучших имитаторов Солнца является само Солнце. Но если положением имитатора Солнца полностью управляем мы, то Солнце перемещается по небу, что крайне неудобно для проведения лабораторных измерений. Однако астрономам (солнечным астрономам) давно известен способ как «остановить» суточное движение Солнца – использование целостата. Этот способ широко используется в солнечных телескопах. В статье описывается стенд для исследования эффективности бленд, созданный на основе горизонтального телескопа АСП-10 ГАИШ МГУ.

Николаева Ю.А., Аксёнов С.А. «Анализ траекторных характеристик краткосрочных миссий к точке либрации L2 системы Земля–Луна» Механика, управление и информатика, 6, № 7, с. 94-98 (2014)

Представлены результаты моделирования непрямого перелёта к точке L2 системы Земля–Луна. Рассчитаны окна запуска в 2021 г. для дней с наибольшей степенью освещённости обратной стороны Луны. Для этих дней были выбраны моменты запуска, соответствующие минимальным затратам топлива. На основе полученных данных были выбраны наиболее оптимальные моменты запуска космического аппарата.

Бирюков С.А., Трусов В.А., Никулин А.О. «Моделирование тембра в гитарном звукоснимателе» Труды международного симпозиума "Надежность и качество", № 2, с. 212-213 (2022)

Рассказывается о моделировании тембра в гитарном звукоснимателе и факторах, влияющих на моделирование.

Исаев С.А., Судаков А.Г., Никущенко Д.В., Усачов А.Е., Зубин М.А., Синявин А.А., Чулюнин А.Ю., Дубко Е.Б. «Тесты для валидационных задач аномальной интенсификации отрывного течения и теплообмена на структурированных поверхностях с экстраординарными перепадами давления» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 70-81 (2023)

Представляются новые тесты для пакетов прикладных программ и моделей турбулентности для валидационных задач высокоинтенсивных вихревых течений около структурированных энергоэффективных поверхностей. Идея тестирования основывается на открытии аномальной интенсификации отрывных течений и теплообмена в наклонных канавках на пластинах и стенках каналов. В канавках за счет экстраординарных перепадов давления, подтвержденных экспериментами, генерируются закрученные потоки с высокими скоростями возвратного и вторичного течения, сопоставимыми со скоростью внешнего потока. Также внутри канавок формируются высокоградиентные зоны с трением и теплоотдачей, многократно (от 1.5–2 до 7–9 раз) превосходящих трение и теплоотдачу на плоской стенке. В качестве примера проходит тестирование пакет VP2/3, разработанный на основе оригинальных многоблочных вычислительных технологий и использующий разномасштабные пересекающиеся сетки. Сравнение численных прогнозов с экспериментами М.А. Зубина подтвердило высокие перепады статического давления между зоной торможения на наветренном склоне наклонной канавки и областью отрицательного давления в месте генерации торнадоподобного потока на входном сферическом сегменте, а также продемонстрировало приемлемость RANS-подхода для прогнозирования характеристик высокоинтенсивных закрученных потоков.

Новалов А.А. «Магнитная система управления малым космическим аппаратом с использованием нечёткой логики» Механика, управление и информатика, № 1, с. 152-159 (2013)

Рассматриваются задачи магнитного управления ориентацией малого космического аппарата (МКА). обсуждается фильтр Калмана – традиционный рекурсивный алгоритм определения ориентации спутника, приводятся его недостатки. Рассматривается возможность реализации нейросетевого алгоритма определения ориентации МКА, перечисляются преимущества этих алгоритмов по сравнению с традиционными.

Зелёный Л.М., Климов С.И., Ангаров В.Н., Назаров В.Н., Родин В.Г., Суханов А.А., Батанов О.В., Готлиб В.М., Калюжный А.В., Каредин В.Н., Козлов В.М., Козлов И.В., Эйсмонт Н.А., Ледков А.А., Новиков Д.И., Корепанов В.Е., Боднар Л., Сегеди П., Ференц Ч., Папков А.П.и др. «Проект микроспутник "Чибис-М". Опыт создания и реализации» Механика, управление и информатика, 7, № 4, с. 91-118 (2015)

Институтом космических исследований Российской академии наук, Ракетно-космической корпорацией «Энергия» и соисполнителями разработан и реализован комплекс работ, позволивший создать экспериментальную космическую платформу для вывода на орбиту микроспутников (МС) с использованием инфраструктуры Российского сегмента Международной космической станции (МКС). В рамках этой работы впервые разработано универсальное транспортно-пусковое устройство для запуска МС с массой 40–50 кг; впервые отработана схема увеличения высоты орбиты грузового корабля «Прогресс» для вывода МС на орбиту после выполнения им основной задачи – доставки грузов на МКС, что обеспечило значительный экономический эффект; разработан полнофункциональный МС-комплекс; отработаны циклы его испытаний и схемы управления полётом космического аппарата, которые могут быть использованы для будущих проектов; создана наземная экономичная инфраструктура сбора и накопления данных, использующая обычные интернет-каналы. Полученные результаты позволяют обеспечить значительную экономию средств при разработке народнохозяйственных, военных и научных МС, их запуске и управлении. В рамках проекта на базе микроспутникового комплекса был разработан космический аппарат, получившей название «Чибис-М», для исследования физики высотных грозовых разрядов в широком спектре электромагнитных излучений. Микроспутник успешно проработал весь срок баллистического существования (2 года 8 месяцев) и дал ценную информацию о тонкой структуре молниевого разряда, о перколяционных процессах, происходящих при подготовке и во время самого разряда, позволил оценить высоту возникновения разрядов и рассмотреть дискретные механизмы, происходящие в грозовом облаке. Полученные данные доступны на сервере ИКИ РАН всем российским и зарубежным исследователям, участвовавшим в проекте. Основные результаты работы опубликованы. Ключевые слова: грозовые разряды, верхняя атмосфера, гаммарадиоультрафиолетовое рентгеновское излучение, пробой на убегающих электронах, микроспутник, бортовая научная аппаратура.

Новиков С.В., Парпаров Е.З., Фёдоров М.И. «Надёжные термоэлектрические генераторы для космических аппаратов» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 133-140 (2014)

Эксплуатация в космических условиях накладывает особые требования на термоэлектрические источники питания. В первую очередь это касается надёжности и долговечности. В настоящее время сплавы на основе Pb-Te являются самым эффективным термоэлектрическим среднетемпературным материалом n-типа, а на основе Ge-Te – p-типа. В работе рассмотрены термоэлементы с использованием оптимальной технологии для каждой ветви, позволяющей получить максимально возможную для данных материалов эффективность в диапазоне 150–450°С и достаточную надёжность. Термоэлементы обладают коэффициентом полезного действия (КПД) 5–6%, что является максимальным значением в этой области температур. Снижение температуры горячих спаев до 450°С позволяет повысить химическую и механическую стабильность не только самих сплавов Ge-Te, но и коммутационных материалов, что приводит к снижению процессов диффузии, а значит, повышает надёжность и срок службы термоэлектрического генератора. Кроме того, при таких температурах хорошо «работают» существующие антисублимационные покрытия. Дополнительное увеличение КПД можно обеспечить за счёт каскадирования термоэлементов с использованием низкотемпературных соединений на основе Bi-Te-Se-Sb, обладающих максимальной эффективностью и стабильностью в интервале 50–150°С. В этом случае КПД составит 9–10%. Максимально, на данный момент, можно добиться КПД 12%, но резко снижается надёжность таких элементов.

Жмур В.В., Белоненко Т.В., Новоселова Е.В., Суетин Б.С. «О вытягивании мезомасштабных вихрей в филаменты и распределении их на поверхности океана» Известия высших учебных заведений. Радиофизика, 66, № 1, с. 104-121 (2023)

Рассматриваются различные аспекты взаимодействия вихрей с баротропным потоком. При взаимодействии вихря с течением существует три варианта поведения его ядра: вращение, нутационные колебания и неограниченное вытягивание. В первых двух случаях вихрь остаётся локализованным образованием, при этом полуоси эллипса испытывают колебания около некоторого среднего значения. В третьем случае форма вихря изменяется следующим образом: одна из горизонтальных осей неограниченно увеличивается, вторая стремится к нулю, при этом вертикальный размер вихря не изменяется, а сам вихрь при виде сверху вытягивается в нить, оставаясь при этом эллипсоидальным. В результате в океане появляются вихревые образования – нити, называемые филаментами. Они возникают из первоначально практически круглых в горизонтальной плоскости вихрей и представляют собой вытянутые в одном направлении структуры, обладающие ненулевой завихренностью. В работе впервые предложен аналитико-графический способ определения режимов поведения трёхмерных эллипсоидальных вихрей для неоднородного горизонтального течения, линейного по горизонтальным координатам. Изучены условия неминуемого вытягивания вихрей в филаменты. Установлено, что вытягивание вихрей проявляется пятнами (доменами) на 60–67% поверхности Мирового океана, характерные размеры этих пятен составляют около 200 км. Вытягивание вихрей в филаменты обеспечивает «перекачку» энергии из мезомасштабных процессов в субмезомасштабные. По данным глобального океанического реанализа GLORYS12V1 построены распределения доменов в Мировом океане. Показано, что вне зависимости от масштабов пространственного усреднения интегральная площадь областей, где мезомасштабные вихри могут вытягиваться в нити, доминирует.

Ноздрин Д.А. «Сведение задачи оптимизации потоков в интеллектуальной инженерной сети к задаче, решаемой симплекс-методом» Механика, управление и информатика, 6, № 6, с. 136-145 (2014)

Проведено рассмотрение балансных уравнений в интеллектуальных инженерных сетях, в частности, в электросетях, и задаче оптимизации потоков в условиях сетевой архитектуры и деления общей сети на зоны. Важной задачей, встающей перед многими комплексами, оказывается задача просчёта оптимального распространения потоков, такого, чтобы выбранная целевая функция стремилась к максимуму (минимуму). Данная задача актуальна для большинства интеллектуальных инженерных сетей с различными накладываемыми условиями. Если ввести ограничения по пропускной способности и/или ограничения на управляющие воздействия, то эта задача становится задачей управления потоками, которая включает в себя разные типы потоковых задач. Такими задачами могут быть задачи определения существования потока, транспортные задачи, задачи построения топологии и пр. Варьируя условия и ограничения задачи, можно адаптировать алгоритмы под сети газо-, водоснабжения, электросети, транспортные сети, сети сотовой связи. В данной статье задача рассматривается в контексте электросетей.

Носов А.В., Литвак М.Л. «Предложения по облику, цели, задаче и возможным сценариям работы лунохода в составе посадочной миссии на Луну» XVII Конференция молодых учёных «Фундаментальные и прикладные космические исследования» ИКИ РАН, Москва, 30 сентября–2 октября 2020 г. Сборник трудов, с. 101-108 (2020)

Основная цель будущих лунных проектов, безусловно – обеспечение успешной доставки максимально возможного количества полярного лунного реголита, взятого с разной глубины, с сохранением летучих веществ и водяного льда. Кроме этого, в дополнительные цели такого проекта включено создание космического комплекса на поверхности Луны на базе посадочных аппаратов, а также возврат на Землю биологических образцов и электронных компонентов, прошедших длительное экспонирование на поверхности Луны в составе предыдущих посадочных аппаратов. Для реализации этих целей необходимо обеспечить технологическую мобильность в окрестности посадки посадочного модуля. Это включает различные операции как в непосредственной окрестности места посадки для прямой помощи в сборе образцов грунта, так и в удалённой окрестности для доставки биологических образцов и электроники. Наиболее универсальным средством для решения этих задач является автономный луноход малого или среднего класса, оснащённый манипулятором для сбора и переноски различных образцов и научных модулей и имеющий возможность прямого телеуправления с Земли. В дополнение к основным целям миссии, наличие автономного лунохода, способного многократно пережить лунную ночь, также означает существенное расширение научной программы миссии, позволяя её продлить и после старта возвращаемого модуля с образцами лунного грунта, обеспечивает возвращение после долгого перерыва к практике использования луноходов и даёт возможность отработать элементы и основные принципы будущей лунной геологоразведки. Поэтому мобильность на поверхности Луны в реализации космического эксперимента, проводимого в рамках будущей посадочной миссии, является приоритетной задачей, а её возможные реализации должны быть детально изучены для выбора оптимальной концепции лунохода. С учётом изучения лётных образцов, прототипов и современных космических технологий можно будет реализовать концепцию лунохода малого или среднего класса и наделить его достаточно большой функциональностью для таких задач, как: съёмка окрестности места посадки, посадочного модуля и процесса бурения и забора грунта, сбор и доставка образцов с поверхности Луны, собранных в окрестности места посадки, перенос и установка на поверхность автономных исследовательских модулей в окрестности мета посадки ПМ (сейсмометры, термодатчики), и многие другие. Ключевые слова: луноход, планетоход, комплекс научной аппаратуры, концепция шасси, Луна, приполярные области, космические исследования

Ванюшин М.В., Зинин П.В., Носов П.А. «Исследование возбуждения колебаний в объектах миллиметрового масштаба» Физические основы приборостроения, 11, № 4, с. 30-37 (2022)

Описаны лабораторные стенды возбуждения и наблюдения колебаний объектов миллиметрового масштаба, отличающиеся схемами наблюдения. Экспериментальные исследования были проведены с воздушным пузырьком в воде, в подсолнечном масле и 5% уксусе и с каплей воды в подсолнечном масле. Выбрана математическая модель для описания процессов распространения акустических волн внутри образца и проведено сравнение теоретических и практических результатов. Были получены резонансные частоты колебаний объектов для математической модели и лабораторных установок. Указанные стенды могут быть применены для исследования биологических объектов.

Исраилов М.Ш., Носов С.Е. «О сейсмических колебаниях полубесконечного подземного трубопровода» Вестник Московского университета. Серия 1: Математика. Механика, № 5, с. 57-61 (2022)

Исследуются совместные с упругим грунтом нестационарные колебания полубесконечного подземного трубопровода, вызванные распространением вдоль него продольной сейсмической волны. Задача не является автомодельной и ее решение встречает значительные трудности, в отличие от случая бесконечного трубопровода. Показано, что постановка и рассмотрение данной проблемы, выполненные ранее Т. Рашидовым, некорректны и не приводят к ее решению.

Камалутдинов А.М., Нуриев А.Н., Жучкова О.С., Зайцева О.Н. «Синхронные колебания двух пластин в вязкой несжимаемой жидкости» Вычислительная механика сплошных сред, 15, № 4, с. 429-437 (2022)

Рассматриваются синхронные колебания двух длинных тонких пластин в тандемной компоновке, находящихся в вязкой несжимаемой жидкости. Изучается гидродинамическое воздействие на пластины со стороны жидкости. Для моделирования течений, индуцированных колебаниями пластин, решается полная нестационарная система уравнений Навье–Стокса. При этом пластины считаются абсолютно жёсткими, а течение жидкости полагается двумерным. Решение задачи осуществляется в подвижной системе координат, жёстко связанной с пластинами. Численная модель строится в свободном программном пакете OpenFOAM на основе метода конечных объёмов. Для анализа гидродинамического воздействия на пластины используется приближение Морисона, согласно которому гидродинамические силы представляются в виде суммы сил сопротивления и инерции. Проводится изучение изменения коэффициентов сопротивления и инерции в зависимости от расстояния между пластинами при разных значениях безразмерной амплитуды колебаний. Результаты исследования показывают, что, варьируя расстояние между пластинами, можно управлять структурой режимов обтекания, кратно изменяя гидродинамическое воздействие на конструкцию. Наиболее сильное влияние величина расстояния оказывает на силы сопротивления в диапазоне малых и умеренных амплитуд колебания. Удаляя пластины друг от друга, можно достичь эффекта изолированного поведения для каждой из них и, по сравнению с гидродинамическим сопротивлением одной пластины, двукратно повысить гидродинамическое сопротивление конструкции. При приближении пластин друг к другу, как выявлено в настоящем исследовании, в зазоре формируется застойная зона, что, позволяет трёхкратно снизить сопротивление конструкции (по сравнению с гидродинамическим сопротивлением одной пластины).