Текст книги "Юный техник, 2007 № 11"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 5 страниц)

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»
_{НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ}
№ 11 ноябрь 2007

Популярный детский и юношеский журнал.

Выходит один раз в месяц.

Издается с сентября 1956 года.

ВЫСТАВКИ
Высокие технологии XXI века

Уже в 8-й раз Торгово-промышленная палата России пригласила в Экспоцентр лучших изобретателей и производственников России и ближайшего зарубежья продемонстрировать свои наработки, изобретения, готовые машины и устройства. Среди множества экспонатов наши специальные корреспонденты Владимир ЧЕРНОВ и Виктор ЧЕТВЕРГОВ обратили внимание на те, что так или иначе позволяют решать транспортные проблемы…

Космическая почта

Эту оригинальную систему, разработанную специалистами Самарского ракетно-космического центра «ЦСКБ-Прогресс», опробуют на российском космическом аппарате «Фотон-М-3», запуск которого запланирован на сентябрь 2007 года.

Сама же эта система космической почты разрабатывалась с 2002 года по заданию Европейского космического агентства учеными и студентами Самарского государственного аэрокосмического университета и четырех университетов Великобритании, Греции, Италии и Германии.

Суть разработки такова. Надувная капсула с полезным грузом, например, результатами космических экспериментов, спускается с космической станции на сверхлегком тросе из полиэтиленового волокна – дайнима. Этот материал не только легок, но и очень прочен: 30-километровый трос диаметром всего полмиллиметра при собственном весе в 5 кг способен выдержать груз в несколько центнеров.

После спуска с орбиты на 30 км капсула отсоединяется от троса и начинает снижение по баллистической траектории в заданную точку планеты. Для мягкой посадки на высоте 5 км открываются парашюты.

С самолетов теперь можно запускать ракеты в космос.

Для космических туристов

Мы уже рассказывали, как американцы разрабатывают и испытывают авиационно-космический комплекс для суборбитальных полетов (см. «ЮТ» № 3 за 2007 г.). Наши конструкторы не уступают эту нишу зарубежным специалистам. Они продемонстрировали свой вариант туристической авиационно-космической системы. По словам генерального конструктора Экспериментального машиностроительного завода имени В.М. Мясищева Валерия Новикова, при ее создании использован опыт конструкторов и разработки, накопленные при создании и эксплуатации космического челнока «Буран».

Суборбитальный модуль завода имени В.М.Мясищева.

В полете – комплекс для космических туристов.

Первый вариант многоразовой туристической системы предусматривал полеты на высоту порядка 100 км экипажа из 3 человек. Сейчас разработана более совершенная многоразовая система, способная поднять на космическую высоту 5 человек. Основа комплекса – самолет-носитель М-55-5, который представляет собой модернизацию высотного самолета М-55 «Геофизика» с установленным на его фюзеляже суборбитальным модулем. Модуль этот снабжен ракетным твердотопливным ускорителем, системами жизнеобеспечения, управления и спасения.

Как рассказал главный конструктор проекта Валерий Плотников, схема полета такова. Управляемый летчиком самолет-носитель наберет высоту 17–19 км и разгонится для выполнения маневра, предшествующего разделению. После достижения расчетного угла наклона траектории произойдет разделение. Самолет-носитель вернется на аэродром, а модуль с включенным ускорителем продолжит набор высоты до 101 км по баллистической траектории. Затем он совершит спуск, используя торможение корпусом, тормозные парашюты и, наконец, планирующую посадку по-самолетному.

Плывут по морю корабли…

Санкт-Петербург издавна славился как город корабелов. Еще в петровские времена здесь были заложены знаменитые верфи, на которых и были построены лучшие корабли того времени. Не утратил город на Неве своих позиций и в наши дни. Здесь конструируют атомные подводные лодки, строят самые совершенные надводные корабли различного назначения. Например, сотрудники Северного проектно-конструкторского бюро только за последнее время создали ряд уникальных проектов, которым могут позавидовать зарубежные специалисты.

– Взять хотя бы наше семейство быстроходных катеров, – сказал мне представитель КБ Дмитрий Исаченко. – Вот противожарный катер. Три его мощных лафетных ствола с мониторами типа «Пурга» позволяют атаковать огонь на терпящем бедствие судне с расстояния в десятки метров. А разлившееся по воде горящее топливо тушат с помощью специальной пены. Кроме того, катер способен принять на борт до 200 пострадавших и доставить их на берег.

Быстроходный катер-«невидимка»

Ну, а если он сам вдруг не справится, ему на помощь может прийти спасательный катер проекта 22300, способный развить скорость до 35 узлов (около 60 км/ч). Он оснащен не только водной «пушкой», но и спасательными шлюпками, жилетами, кругами и прочим оборудованием.

Но, пожалуй, наибольший интерес среди разработок Северного КБ вызывает катер-«невидимка» проекта FF-331G. Особые формы корпуса позволяют ему оставаться незаметным для радаров, что дает возможность пограничникам подходить к нарушителям вплотную прежде, чем те заметят патруль.

То ли плывет, то ли летит…

Вообще-то этот аппарат недавний выпускник МАИ, минчанин Юрий Тыцык назвал «Акваскипером». Но журналисты тут же окрестили его «махоплывом» за то, что он, подобно махолету, движется за счет мускульных усилий спортсмена. Только не по воздуху, а по воде.

Внешне махоплыв представляет собой погруженное в воду крыло. На нем установлена площадка с рулем и стабилизатором. Встав на площадку и нажав на руль, спортсмен изменяет угол атаки крыла. А, подпрыгивая и приседая (то есть меняя положение центра тяжести и за счет сил инерции), заставляет аппарат скользить по волнам. Как уверяет автор, скорость движения при этом может достигать 30 км/ч.

На берегу аппарат легко разобрать и унести с собой, поскольку весит он всего 9 кг.

Комплекс «УМКА» лаборатории точной механики Института нанотехнологий предназначен для обучения навыкам работы на атомно-молекулярном уровне. Говорят, что работать с этим оборудованием не сложнее, чем с обычным микроскопом.

Так выглядит индивидуальный «отпечаток голоса». По этому спектру сотрудники МГТУ имени Н.Э.Баумана берутся за считаные секунды определить, кто говорит.

ИНФОРМАЦИЯ

ИСПЫТАНИЯ УНИКАЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ. На полигоне в Самарской области сегодня прошли итоговые испытания первого в мире промышленного газотурбинного двигателя, работающего на криогенном топливе. Как сообщил журналистам генеральный конструктор Самарского научно-технического комплекса имени Кузнецова Дмитрий Федорченко, двигатель НК-361 разработан по заказу компании «Российские железные дороги» и предназначен для нового вида железнодорожного транспорта – газотурбовозов.

«Аналогов этому двигателю ни в России, ни за рубежом нет, это первый в мире промышленный газотурбинный двигатель, работающий на криогенном топливе – сжиженном природном газе», – подчеркнул он. Мощность локомотива нового типа составит 8,5 МВт, что примерно в полтора раза выше, чем у существующих дизельных локомотивов и электровозов. А топливо для него дешевле дизельного топлива или электроэнергии. Кроме того, выбросы вредных веществ у газотурбинных двигателей в 20 раз меньше, чем у дизелей.

ЛИШАЙНИКИ-ИНДИКАТОРЫ. Чистоту и состояние воздуха в Москве будут проверять с помощью лишайников. Метод, который по-научному называется лихеноиндикацией, хорош тем, что позволяет оценить состояние атмосферы в целом. Оценку состояния воздуха с помощью лишайников проводят, учитывая присутствие или отсутствие основных видов лишайников в различных частях города. На основании полученных данных строятся карты распространения лишайников, по которым судят о загрязнении воздуха.

СДЕЛАНО В РОССИИ
SUPERJET-100 – русский самолет с иностранным названием

Слухи об этой замечательной машине ходили уже давно. И вот наконец свершилось. На авиационном заводе в Комсомольске-на-Амуре полным ходом идет строительство первых экземпляров Superjet-100, или, как его еще называют, SSJ (Sukhoi Superjet).

По словам заместителя начальника научно-производственного отдела КНААПО (Комсомольское-на-Амуре авиационно-производственное объединение) Александра Мазепина, реальные работы над новым самолетом начались в 2001 году с формирования независимого КБ ГСС («Гражданские самолеты Сухого») на базе холдинга «АХК Сухого». Скептики тогда, правда, посмеивались, полагая, что военное КБ, не имеющее опыта создания гражданских самолетов, в лучшем случае сделает «бомбардировщик с окошками». Однако…

«В данном случае отсутствие опыта было в какой-то мере даже полезно, – сказал А.Мазепин. – На наших специалистов не давил груз опыта и традиций. А их в данном случае все равно пришлось бы коренным образом менять»…

Дело в том, что впервые в практике отечественного авиапрома новый региональный самолет изначально предполагалось эксплуатировать не столько на российских, сколько на зарубежных авиалиниях. А потому в его конструкцию сразу закладывались зарубежные стандарты. А в качестве консультанта проекта были привлечены специалисты фирмы Boeing.

Именно поэтому высота грузового отсека SSJ-100 соответствует требованиям европейских авиационных профсоюзов, а сечению фюзеляжа придали форму Double Bubble– две окружности, вписанные одна в другую.

В семействе SSJ-100 предусмотрены две модификации авиалайнеров – с длиной фюзеляжа 27 и 29 метров, рассчитанных на 75 и 95 пассажиров соответственно. В конструкции меняется только размер вставки в фюзеляж; форма крыла и двигательная установка остаются неизменными. По аналогичной схеме возможно создание и 110-местной версии.

В кабине летчиков теперь нет привычного штурвала управления. Он заменен боковой ручкой (по-английски Passive – Sidestick). Подобная компоновка кабины вот уже более 20 лет применяется на истребителях F-16, Су-35 и гражданских самолетах Airbus.

Еще одна отличительная особенность Superjet– все надписи в кабине выполнены на английском языке, а шкалы приборов градуированы в футах и милях. А дело все опять-таки в том, что практически весь мир летает на самолетах с имперской системой мер. Даже Airbus, выходя на мировой рынок, в 70-х годах выбрал не метрическую, что было бы вполне логично для европейской компании со штаб-квартирой во Франции (родине метрической системы мер), а ту же, что в Америке. Европейцам пришлось считаться с тем, что 99 % процентов гражданских самолетов, летавших в Западной Европе, изготовлялись тогда в США и Англии.

Сейчас положение несколько изменилось, но все равно – львиная доля международного авиационного рынка остается пока у американских производителей.

Именно поэтому, кстати, согласно рекомендации Международной организации гражданской авиации ИКАО, все диспетчеры на международных линиях обязаны выдавать параметры полета в футах, милях и узлах. И наши летчики, летающие на самолетах с приборами в метрической системе мер, испытывают массу неудобств – им постоянно приходится пересчитывать метры в футы…

К тому же в ближайшее время намечается ужесточение требований к знанию экипажами английского языка. Таким образом, пилотам будет удобнее не только общаться друг с другом на одном языке, но и оперировать одними и теми же единицами измерения.

Строительство первых экземпляров нового самолета идет полным ходом.

Экономичность нового самолета будут обеспечивать, с одной стороны, аэродинамика российской школы, которая признана лучшей в мире. С другой – двигатели SaM-146, которые разрабатывают специалисты совместного предприятия PowerJet, объединившего лучшие кадры двигателистов России и Западной Европы – НПО «Сатурн» и Snecma. Причем двигатели разрабатываются специально для самолетов SSJ.

Кроме того, Superjetбудет первым региональным самолетом с уровнем комфорта, как у магистральных. Диаметр фюзеляжа у него больше, чем у большинства региональных самолетов, а потому пассажиры могут разместить свой багаж и разместиться сами с большим комфортом. Уровень шума в салоне тоже соответствует самым жестким современным нормам.

Особое внимание уделяется безопасности полетов. Как показывает современная статистика, причиной более чем 70 % всех авиационных происшествий признан человеческий фактор. Исключить его полностью вряд ли получится, а вот заметно снизить – реально.

Заместитель начальника отделения общего проектирования ГСС Александр Долотовский указал четыре основных фактора, которые больше всего влияют на безопасность авиаперевозок.

В первую очередь – это надежность важных систем самолета – двигателей, систем управления полетом, торможения и управления шасси на разбеге и пробеге…

Требования сертификационных норм суровы – вероятность отказа любого элемента должна составлять не более чем 1 случай на 1 000 000 000 (!) часов налета. Для обеспечения такого уровня надежности вводится многократное дублирование всех основных систем самолета, каждый элемент которых проектируется с серьезным запасом прочности.

На второе место А. Долотовский поставил качество взаимодействия «человек – машина». Разумеется, каждый опытный летчик знает, где в кабине находятся органы управления той или иной системой: работа с ними регулярно отрабатывается на тренажерах. Но когда дело доходит до нештатной ситуации, пилот должен работать «на автомате». Поэтому управление самолетом должно быть максимально простым, интуитивно понятным. В SSJ реализован принцип «темной и тихой» кабины. Название кабины точно отражает концепцию – никаких световых и звуковых сигналов при нормальной работе всех систем и экипажа.

На третьем месте – автоматизация системы управления самолетом. Нагрузка на пилота, выполняющего посадку вручную в сложных метеоусловиях, такова, что частота пульса зачастую поднимается до 140 ударов в минуту! Поэтому весь мир старается автоматизировать управление до такой степени, чтобы на долю пилота осталось лишь принятие решений – выполнять же их должна автоматика.

Надежный и «умный» автопилот сам выберет оптимальный маршрут из предложенных вариантов, проложит путь на запасной аэродром, если не принимает основной, будет плавно и точно вести самолет от взлета до посадки. Причем на самолетах последнего поколения, к которым относится и SSJ, автопилот может выполнить посадку в условиях полного отсутствия видимости.

Разумеется, лайнер оборудован и системой безопасности, которая предупреждает заранее о возможном столкновении с другим воздушным судном или поверхностью земли, дает рекомендации, как избежать опасности.

Наряду с этим новый самолет потребует и самой серьезной подготовки экипажа. А потому SSJ – первый в отечественной практике самолет, одновременно с которым готовится к открытию и учебный центр по подготовке пилотов во Внуково. Он оснащен самыми современными компьютерными средствами обучения, тренажерами последнего поколения, способными имитировать любые полетные ситуации.

Публикацию подготовили С. НИКОЛАЕВи В. ЧЕРНОВ

У ВОИНА НА ВООРУЖЕНИИ
«Косильщик маргариток»

В сентябре 2007 года в России была успешно испытана самая мощная в мире объемно-детонирующая бомба. Взрыв ее по масштабу разрушений оказался соизмерим с атомным, но не повлек за собой радиоактивного загрязнения.

До недавнего времени рекорд по мощности принадлежал американцам, которые испытали подобное устройство в 2003 году и тут же приняли его на вооружение ВВС США. Однако изделие российской оборонки существенно превосходит заокеанский аналог. Масса взрывчатого вещества меньше (7,1 и 8,2 тонны соответственно), при этом мощность больше в 4 раза. Площадь же поражения превосходит изделие США в 20 раз, а температура в эпицентре взрыва – вдвое.

Вакуумные бомбы, к классу которых относится новое оружие, действуют так. После сброса с самолета они распыляют в воздухе горючее вещество, которое смешивается с кислородом, а затем подрывают его. При детонации объемное облако аэрозоля сжигает вокруг все живое и выводит из строя боевую технику. Причем от этого оружия не спасают традиционные блиндажи, доты и прочие укрытия. Ведь аэрозоль имеет свойство проникать внутрь помещений через смотровые щели и вентиляцию.

Эксперты по вооружениям отмечают, что использование вакуумных боеприпасов, не подпадающих, кстати, под запрет ни одной конвенции, может быть гораздо более эффективным, чем даже применение ядерного оружия. Например, если в зону избыточного давления, образовавшегося при подрыве первой боеголовки, тут же направляется второй заряд, который взрывается в уже сформированной суперплотной среде, поражающий ударный эффект будет во много раз сильнее, чем при использовании ядерных боеприпасов.

Схема объемной бомбы:

_{1– система введения в действие взрывателя распыляющего заряда; 2– детонатор подрыва объемного облака; 3– резервуар с жидким горючим; 4– парашют, на котором бомба сбрасывается над целью.}

Подобное оружие интересно с точки зрения военных еще и тем, что аэрозоль не является взрывчаткой в обычном понимании – в качестве основного заряда в вакуумной бомбе обычно применяются высококалорийные жидкие топлива, а потому производство стоит относительно дешево. Во всяком случае, вакуумные бомбы в сотни раз дешевле ядерных.

По словам заместителя начальника Генерального штаба ВС РФ Александра Рукшина результаты испытаний показали, что новый боезаряд обеспечит возможность противостоять международному терроризму в любой обстановке и в любом регионе.

Во время операции «Буря в пустыне» английский спецназ, выполнявший задание в тылу иракских войск, случайно стал свидетелем применения американцами сравнительно маломощной бомбы объемного взрыва.

На снимках самая большая в мире объемная бомба и ее взрыв.

Действие заряда произвело на обычно невозмутимых англичан такое действие, что они прервали радиомолчание и с перепугу выдали в эфир сообщение о применении ядерного оружия. Сами же американцы накопили боевой опыт применения подобных боеприпасов во Вьетнаме. Их использовали для расчистки вертолетных площадок, отсюда и название «daisy cutter» («косильщик маргариток»). На самом же деле, на местности не оставалось не только маргариток, но и вообще ничего живого.

«По своим свойствам грунт после бомбежки напоминает лунный – в нем не остается даже микробов», – отмечали специалисты.

Кроме самолетов, объемно-детонирующие бомбы может доставлять к цели отечественная тяжелая огнеметная система ТОС-1 «Буратино», аналогов которой в мире нет.

В заключение отметим, что эффект аэрозоля, как ни странно, может применяться и в качестве защитного средства. Если аналогичные смеси распылять с таким расчетом, чтобы они образовывали облака искусственного тумана, становится невозможным применение лазерного оружия. Да и просто наблюдение за противником становится затруднительным.

Илья ЗВЕРЕВ

ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ
Если снять с графита стружку…

В учебниках традиционно указывается, что углерод в природе имеет три формы – уголь, графит и алмазы. Но учебники не поспевают за научными открытиями.

Слово «графен» впервые прозвучало только в XXI веке. Так называется еще одна, четвертая, форма углерода. Точнее, графен ( graphene, С ₆₂Н ₂₀) – это получаемая из графита углеродная стружка, точнее, пленка толщиной всего в один атом.

Этот материал был открыт в 2001 году совместными усилиями физиков из Манчестерского университета (Великобритания) под руководством Андре Гейма и российского Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов в Черноголовке под руководством Константина Новоселова. Получают его, механически срезая верхний слой графитового блока и разделяя его на атомарные монослои с помощью лазера.

Так выглядит графеновый транзистор при сильном увеличении.

Три традиционные формы углерода – алмаз, уголь, графит.

Профессор Андре Гейм надеется, что этот материал сулит подлинную революцию в нанотехнологии: он достаточно прочен, гибок и стабилен. Кроме того, графен хорошо проводит ток, и это позволяет делать из него микропроводники.

Первые сообщения профессора о том, что ему удалось получить графитовую пленку толщиной в один атом, были встречены весьма сдержанно, многие коллеги отнеслись к работе профессора с откровенным недоверием.

Однако благодаря поддержке ученых из других стран, в частности из России, период недоверия позади. Ученые со всего мира наведываются в лабораторию профессора, чтобы на месте понять, как именно делаются графитовые пленки. Ведь они открывают путь к новой молекулярной электронике – сверхбыстрым транзисторам, суперкомпактным переключателям.

Физикам из Манчестерского университета в 2004 году удалось изготовить первый графеновый транзистор толщиной всего в один и шириной менее полусотни атомов. Он работает, используя принцип «кулоновской блокады». Помещенный в узком (меньше 10 нм) проходе, электрон действует как своеобразная пробка, преграждая путь другим электронам. В результате получается очень быстрый переключатель, управляемый небольшим напряжением.

Любопытно, что, по теории, идеально плоские двухмерные кристаллы стабильными быть не должны. Удары окружающих молекул газа их как бы «расплавляют». Но оказалось, что подвешенные на металлической сетке листы графена плоскими не остаются, а покрываются своего рода ребрами жесткости – «гофрами» высотой около 1 нм и длиной порядка 25 нм. Такое «гофрирование» делает материал устойчивым к внешним воздействиям.

Графеновые транзисторы стабильно работают при комнатной температуре, в то время как полученные ранее кремниевые транзисторы, использующие принцип «кулоновской блокады», требуют охлаждения почти до температуры абсолютного нуля. Так что новые элементы обещают прийти на смену кремниевой электронике, когда она исчерпает свои возможности. Тем более что графеновые транзисторы изготавливают с помощью обычной электронно-лучевой литографии.

Подробности для любознательных

НА ПУТИ К НОБЕЛЕВСКОЙ ПРЕМИИ

Ученые из Манчестера и Черноголовки полагают, что для проверки положений теории относительности не нужны дорогостоящие ускорители элементарных частиц или космические телескопы, следящие за удаленными галактиками. Может хватить небольшого кусочка графита, сообщает авторитетный журнал Nature.

Российские, британские и голландские физики утверждают, что электрические заряды в графене ведут себя как релятивистские частицы с нулевой массой покоя. Эти частицы, известные как безмассовые фермионы Дирака, предсказаны теорией относительности Эйнштейна и описаны уравнением Дирака. Кроме того, в работе говорится и о ряде новых релятивистских эффектов, полученных при экспериментах с графеном. В частности, безмассовые фермионы Дирака в магнитном поле приобретают динамическую массу, описываемую с помощью известного уравнения Е = mc ², точно так же, как приобретают ее не имеющие массы фотоны под действием силы тяготения Солнца.

Один из авторов исследования, Константин Новоселов, заметил: «Целочисленный и дробный квантовый эффект Холла – два замечательных открытия конца XX века. Их значение не так легко объяснить «на пальцах», но оба они были удостоены Нобелевской премии. Возможно, кто-то оценит важность проделанной нами работы, если я скажу, что одно из новых явлений, которые нам удалось наблюдать, можно охарактеризовать как релятивистский эффект Холла».

Это позволяет надеяться, что проведенные исследования послужат основой для присуждения еще одной Нобелевской премии.