355 500 произведений, 25 200 авторов.

Электронная библиотека книг » Юный техник Журнал » Юный техник, 2013 № 05 » Текст книги (страница 1)
Юный техник, 2013 № 05
  • Текст добавлен: 7 июля 2017, 15:30

Текст книги "Юный техник, 2013 № 05"


Автор книги: Юный техник Журнал



сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 5 страниц)

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»
НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ
№ 5 май 2013

Популярный детский и юношеский журнал.

Выходит один раз в месяц.

Издается с сентября 1956 года.


ВЫСТАВКИ
Двигатели прогресса



На XII Международном салоне двигателей около 150 фирм и предприятий России, ближнего и дальнего зарубежья показали, чем они могут порадовать в ближайшие годы людей, по тем или иным причинам интересующихся современными силовыми агрегатами. Среди многочисленных посетителей на выставке побывал и наш специальный корреспондент Сергей СЕРЕДИН.

Вот что он там увидел и узнал.


Мал, да удал!

У самого входа я обнаружил несколько необычных компактных двигателей, которые можно было принять за игрушечные. Один из них был представлен студентами и преподавателями Самарского государственного аэрокосмического университета. Помните, как недавно в «ПБ» Максим Крикунов из г. Шахты рассказывал о своих экспериментах с резонансными трубами, усиливающими мощность двухтактных двигателей, которые ставят на авиамодели и беспилотники? (Подробности см. в «ЮТ» № 6 за 2012 г. – Ред.). Так вот аналогичные исследования, проведенные в Самарском государственном аэрокосмическом университете под руководством доктора технических наук В.А. Зрелова, показали, что двухтактный резонансный микродвигатель с резонансной трубкой существенно повысил свою мощность. Теперь он способен развивать до 2 л.с. вместо обычных 0,5 л.с.

Разработчик двигателя – ведущий инженер, мастер спорта международного класса С.Ю. Сычугов – испытал разработку на практике. По его мнению, такой двигатель весьма перспективен не только на кордовых судо– и авиамоделях, но и в беспилотных летательных аппаратах.

Другой необычный двигатель предназначен для летательного аппарата, который называется «ЦИАМ-рекорд». Сотрудники Центрального института авиационного моторостроения решили поставить рекорд, создав беспилотник, способный с одной заправки летать без посадки не менее 36 часов. И это им удалось! Причем использовали они в качестве топлива не привычный керосин, а водород.

Для такого полета нужны всего 2 газовых баллона вместимостью по 7 л каждый, куда водород был закачан под давлением в 300 атмосфер. Секрет в том, что газ этот использован в топливных элементах, которые вырабатывают электричество. Электромотор крутит воздушный винт, позволяющий 14-килограммовому летательному аппарату летать со скоростью 125 км/ч на высоте в 3000 м в течение полутора суток. Весьма неплохие показатели для подобной машины.


Летельный аппарат «ЦИАМ-рекорд».


Возрождение российской авиации

Пермский моторный завод (ПМЗ) продемонстрировал новый вариант хорошо себя зарекомендовавшего двухконтурного турбореактивного двигателя ПС-90. Для самолета Ил-96-400 создан ПС-90А1 с тягой 17 400 кгс.

Четыре таких мотора делают возможными полеты с взлетной массой до 270 т и перевозку 92 т груза на дальность до 7000 км. По словам коммерческого директора ПМЗ Олега Королева, чтобы сохранить приемлемый уровень шума, для ПС-90А1 разрабатываются новые лопатки вентилятора. Кроме того, в ПС-90А1 использованы новые звукопоглощающие материалы и конструкции.

Пермское ОАО «Авиадвигатель» представило еще одну новейшую разработку – двигатель ПД-14. На его основе будет создано семейство двигателей с тягой от 9 до 18 т для перспективных ближнеи среднемагистральных пассажирских и транспортных самолетов. По мнению разработчиков, их конструкция сможет завоевать не менее 10 % мирового рынка авиадвигателей такого класса. Базовый ПД-14 с тягой 14 т предназначен для установки на 180-местную модификацию перспективного самолета МС-21-300. Другие варианты будут использоваться на модификациях МС-21-200 (на 150 пассажиров) и МС-21-400 (на 210 пассажиров).


Авиадвигатели ПС-90А1 (вверху) и ПД-14 (внизу).

Успешно сотрудничают наши авиационные специалисты и со своими зарубежными коллегами. Так, на выставке был представлен двигатель CFM56 – весьма популярный в мире. Как рассказал старший инженер компании KLM Е&М Engine Services Роб Дюйвис, вариант CFM56-7B используется на машинах семейства Boeing 737NG. В России и странах СНГ этот двигатель также считается одним из самых востребованных. Лайнеры с этими двигателями эксплуатируют, например, «Трансаэро», «Газпромавиа», «Глобус» и «Оренбургские авиалинии». В странах СНГ Boeing 737NG используют авиакомпании «Белавиа», «Международные авиалинии Украины», «Туркменские авиалинии» и таджикский перевозчик «Сомон Эйр».


Авиадвигатель CFM56.


Губка для «призраков»

Многие авиационные специалисты обеспокоены проблемой шума. Иногда в реактивных и иных газотурбинных двигателях звук бывает настолько силен, что повреждает лопатки турбины. Акустические волны вызывают сильные вибрации в материалах, что ведет к их ускоренному износу.

Например, на форсаже двигатель современного истребителя может работать всего 20 минут.

Есть разные способы борьбы с проблемой: окружают двигатель звукоизоляционными материалами, сужают до предела сопла… Профессор машиностроения Аджай К. Агравал из Университета Алабамы использовал и запатентовал другой подход. Он и его коллеги создали похожий на губку материал из карбидов гафния и кремния, который настолько термостоек, что не разрушается в камере сгорания. При этом новый материал может и значительно увеличить ресурс двигателей.

Структурно композит представляет собой вспененную и застывшую в таком состоянии пористую массу. Поэтому он легко пропускает газы, что позволяет процессу сгорания протекать без каких-либо проблем, а вот звуковые волны в нем быстро затухают. В результате звуки практически не покидают камеры сгорания.

Технология может быть использована в газовых турбинах, инжекторных горелках, котлах, бензиновых и дизельных аварийных электрогенераторах. Важно и то, что новым материалом можно оснастить уже произведенные двигатели, причем без особых затрат. «Вскоре самолеты смогут скользить по небу, словно призраки, без всякого шума», – уверяет профессор.


Профессор Аджай К. Агравал в лаборатории университета.


Для космических далей

Целый раздел выставки был посвящен ракетным двигателям. Так, лидер отечественного ракетного двигателестроения – НПО «Энергомаш» из подмосковных Химок – завершил разработку двигателя РД-191 с тягой 196 тс для модульных ракет-носителей семейства «Ангара».

В начале 2012 года были показаны еще два новых двигателя – РД-193 и РД-175, сообщил исполнительный директор НПО «Энергомаш» Владимир Солнцев.

«Первый из них является упрощенным и облегченным вариантом РД-191, предназначенным для перспективных ракет среднего и легкого класса. РД-175 – сверхмощный жидкостной ракетный двигатель с тягой 1000 тс; он предназначен для перспективных сверхтяжелых носителей».

В 2013 году пройдут первые летные испытания легкой ракеты «Ангара-1», а затем тяжелой «Ангара-5» с двигателем РД-191. Это совершенно новый двигатель. У него высокий КПД, и он способен работать при предельных давлениях в сотни атмосфер. Отечественной разработкой уже заинтересовались иностранные компании. При совсем незначительных доработках двигатель может быть использован на новой американской ракете «Антарес».

И все же многие специалисты полагают, что химические ракетные двигатели отживают свой век.

Например, директор исследовательского центра имени Келдыша, академик Анатолий Сазонович Коротеев полагает, что исследования дальнего космоса возможны лишь с помощью ядерных космолетов.

Он напомнил, что работы по созданию ядерных ракетных двигателей (ЯРД) были начаты еще в середине прошлого века в США и в СССР практически одновременно. Один из таких двигателей успешно прошел испытания, проработав 920 секунд и показав неплохую удельную тягу – лучше, чем в аналогичных американских разработках…

Потом работы над ядерными ракетными установками были прекращены. Причин тому было несколько – экологические, финансовые, политические. Тем не менее, эта разработка в нашем отечестве вовсе не забыта окончательно. «Есть предел возможностей химической энергии, с помощью которой мы сегодня передвигаемся в космосе, – полагает Анатолий Сазонович. – Ядерные двигатели позволят лететь не только на Марс, но и на окраины Солнечной системы».


Ракетные двигатели РД-171 и РД-191.

ИНФОРМАЦИЯ

ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ДИСПЛЕИ на гибких подложках, которые представляют собой своего рода электронную бумагу, разработали сотрудники Иркутского государственного технического университета совместно с Гонконгским университетом науки. Такие ЖК-дисплеи не требуют подсветки, на которую тратится до 98 % энергии, потребляемой устройством, и могут поддерживать записанный текст без энергопотребления.

Руководителем международного проекта стал Владимир Чигринов, ныне профессор Гонконгского университета науки и технологии – один из ведущих в мире исследователей в области жидких кристаллов.

НОВЫЕ ТЕЛЕСКОПЫ В КОСМОСЕ. Обсерватория «Спектр-РГ», которую запустят в космос в 2014 году, будет оснащена двумя уникальными телескопами, говорится в докладе, представленном сотрудниками Института космических исследований Российской Академии наук.

«Спектр-РГ» – совместный российско-немецкий проект. Оба телескопа будут оборудованы уникальными зеркалами с оптикой косого падения. Это означает, что для фокусировки рентгеновских лучей используются вытянутые зеркала – практически «трубки», вложенные одна в другую, как оболочки. Такая технология требует очень высокого качества полировки зеркал.

Зеркала для телескопов создаются в Российском федеральном ядерном центре (г. Саров), а также в Центре космических полетов имени Маршала НАСА (США).

Второй особенностью обсерватории станет ее орбита. Станция «Спектр-РГ» будет выведена в точку, находящуюся приблизительно в 1,5 млн. км от Земли и окажется спрятанной от Солнца в тени планеты. Эта орбита очень удобна для проведения обзора всего неба с рекордной чувствительностью.

ВСЕЛЕННАЯ ИЗ… РЕЗИНЫ? Мельчайшие частицы, образующие вещество, зарождались некогда подобно частям разорванной резиновой ленты. Такую гипотезу выдвинули российские ученые из Физического института РАН (ФИАН).

При помощи такой аналогии они пытаются объяснить эффект, обнаруженный на Большом адронном коллайдере. «Когда мы пытаемся растащить кварки, из которых состоит мезон, друг от друга, то нам это не удается, – рассказал ведущий научный сотрудник сектора физики высоких энергий ФИАН, доктор физико-математических наук Андрей Леонидов. – Между ними появляется некая связь, которая называется адронной струной.

И нужно приложить немалое усилие, словно при разрыве резиновой ленты, чтобы она разорвалась на более короткие струны, которые, в конце концов, становятся частицами».

ТОПЛИВО – БИОЭТАНОЛ. Сотрудники Института химии твердого тела и механохимии СО РАН разработали технологию создания топлива третьего поколения – биоэтанола. Во многих странах давно используют топливные смеси, содержащие этанол. В Бразилии сырьем для его получения является сахарная свекла и сахарный тростник, в США – кукуруза.

Наша технология выработки биоэтанола из целлюлозы перспективна, так как использует отходы сельского хозяйства и деревообрабатывающей промышленности. Ее создатель – Ольга Голязимова.

РАССКАЖИТЕ, ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО…
ГЛОНАСС для нас…



Недавно было объявлено о полной готовности к работе национальной системы глобального позиционирования ГЛОНАСС. А зачем, она вообще-то нужна? Ведь сейчас многие пользуются навигаторами GPS? И еще. Зачем размещать оборудование для поддержки ГЛОНАСС на территории США?

Игорь Коломийцев, г. Тула

Действительно, по словам начальника управления технической политики и качества Роскосмоса Михаила Хайлова, в начале 2013 года достигнута принципиальная договоренность с американцами об условиях и местах размещения станций сбора измерений (ССИ), а также системы дифференциальной коррекции и мониторинга (СДКМ) на территории США.

Понадобилось все это вот для чего. Чтобы Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС или GLONASS) работала точнее, на борт самих спутников нужно посылать с Земли как можно более точные их координаты. С их помощью строятся эфемериды, то есть траектории движения спутников. При этом желательно знать, где будет спутник через несколько суток с допуском в сантиметры.

Для обеспечения такой точности наблюдать за спутниками нужно из наибольшего количества точек на поверхности Земли. Поэтому вопрос о размещении ССИ обсуждался не только с США, но и еще с правительствами более 30 стран мира.

Кстати, сами американцы оборудование для поддержки своей Global Positioning System (GPS) – системы глобального позиционирования – разместили в России еще в прошлом веке. Благодаря этому их система способна выдавать координаты наземных объектов с точностью до сантиметров.


Спутник системы «ГЛОНАСС-К».

Зачем нужен ГЛОНАСС, если есть GPS? Все просто. Владелец системы всегда может отключить обслуживание «чужих» абонентов или исказить для них данные, а потому России необходимо иметь свою собственную систему, не зависимую от американской.

Зерно здравого смысла в таком суждении, наверное, есть. Но когда в создание обеих систем уже были вложены многие миллиарды долларов и рублей, как-то нечаянно выяснилось, что в случае военного конфликта время жизни любой спутниковой навигационной системы – хоть ГЛОНАСС, хоть GPS – в лучшем случае исчисляется десятками минут, поскольку именно навигационные спутники начнут выводить из строя в первую очередь.


Карманный навигатор.

Поэтому, чтобы хоть как-то оправдать затраченные деньги, обе системы приспособили и для мирного применения. Теперь услугами спутниковых навигационных систем пользуются штурманы кораблей, командиры авиалайнеров, водители автотранспорта, даже туристы…

При этом навигационная точность системы ГЛОНАСС в высоких широтах, то есть выше широты Москвы, несколько превышает точность GPS, и наоборот, для тропических и экваториальных частей немного точнее американская система.

Поэтому во многих навигационных устройствах ныне предусмотрена возможность использования обеих систем по выбору. Дело в том, что на закрытой местности – в горах, в лесу или в городе – то количество спутников, которые можно использовать для ориентации, может очень сильно уменьшаться – сигналы от них могут перекрывать горы, стены небоскребов… А для точности координат надо получить информацию от 3–4, а еще лучше от 6–7 спутников. Поэтому, кстати, никто не будет возражать, если в общую систему будут включены еще и китайские спутники системы «Бэйдоу» и европейской системы «Галилео».


Орбиты навигационных спутников ГЛОНАСС.


Так выглядит электронная навигационная карта.


Спутник и орбиты навигационных спутников системы GPS.

Спутниковая навигация намного упростила и облегчила решение многих задач геодезии, картографирования, той же навигации…

Точность определения координат для статического положения наблюдателя ныне составляет 5–8 см. Для движущегося наблюдателя в режиме постобработки (то есть не тогда, когда он едет и видит, а когда он проехал, а потом смотрит, где он ехал) эта величина составляет примерно до 20 см по высоте и 10 см в плане.

Какая система – ГЛОНАСС или GPS – лучше?

Наши специалисты не скрывают, что мы пока очень отстаем. Более того, Пентагон вообще сейчас перестал полагаться на спутниковую навигацию и разрабатывает для военных автономные навигационные системы на основе атомных часов, которые способны работать и без GPS. До сих пор громоздкие атомные часы можно было установить лишь на крупных платформах – кораблях, самолетах и т. д. Однако для боеприпасов и снаряжения пехотинца этот вариант не подходит. Поэтому и были созданы миниатюрные атомные часы объемом примерно 15 куб. см. Их уже можно вставить в носимое оружие, мобильный компьютер или управляемый боеприпас.

ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ
Когда взлетит «аэрокит»



Кто сильнее – слон или кит? Этот давний детский вопрос, похоже, получил свое разрешение. Вскоре в небо должен подняться «аэрокит», который сможет перевезти сразу 60 слонов!

Вот что пишет об этом проекте американский журнал Popular Science.

Создает это летающее чудо небольшая фирма Worldwide Aeros из города Тарзана (штат Калифорния), которой руководит наш соотечественник Игорь Пастернак.

Представитель известной в России фамилии отважился бросить вызов корпорации Lockheed Martin за право разрабатывать и строить дирижабль для перевозки грузов и войск. Персонал компании Worldwide Aeros – 40 человек. Она была основана в 1988 году еще в СССР, но в 1992 году переехала в США, где продолжила свою деятельность в Делавере, а еще через год окончательно обосновалась в Калифорнии.

Компания, до того изготавливавшая лишь небольшие рекламные дирижабли, произвела два года назад фурор, сумев в конкуренции с корпорацией Lockheed Martin получить контракт Пентагона в 3 млн. долларов на первоначальную проектировку военно-воздушного аппарата.

Победитель соревнования проектов получит шанс на заключение договора общей суммой в 11 млрд. долларов на производство дирижаблей в течение тридцати лет.

Пентагон намерен купить от 14 до 16 больших воздушных кораблей, способных перевозить 400–500 т груза или несколько десятков и даже сотен пассажиров. При этом дирижабль должен перемещаться со скоростью порядка 220 км/ч и покрывать расстояние в 16 900 км без дозаправки.

Игорь Пастернак заявил, что его компания не ощущает особого давления со стороны Lockheed Martin, так как, по его мнению, единственное правильное решение предлагает именно Worldwide Aeros. Создаваемый фирмой новый воздушный корабль будет гибридом дирижабля и самолета. В воздух корабль будет подниматься, как дирижабль, но имеет также небольшие крылья и двигатели для увеличения подъемной силы и улучшения управляемости.

Поскольку в летательном аппарате реализована комбинированная схема создания подъемной силы – как аэростатическая, так и аэродинамическая, то отпадает надобность в балласте. Приземлившийся аппарат в тихую погоду даже не придется привязывать.

Управлять таким аппаратом в принципе сможет всего один человек. Кабина экипажа и пассажирские отсеки теперь размещены не в гондоле, а прямо в нижней части корпуса самого дирижабля.


Прототип дирижабля в процессе строительства.

Прототип дирижабля под названием «Пеликан» сначала оснастят дизельными двигатели с пропеллерами. Затем конструкцию планируют оснастить турбореактивными двигателями. Скорость «Пеликана» – от 147 км/ч до 185 км/ч, а потолок высоты – около 3,6 км. Аппарат сможет поднимать в воздух до 66 т полезного груза, который будет транспортировать почти на 5500 км.

В 2013 г. должны пройти испытания прототипа, один из вариантов которого планируется использовать сначала как дирижабль-разведчик. Если все пойдет по плану, через 2–3 года начнутся его регулярные полеты.

Обычно считают, что дирижабль может стать легкой мишенью. Но такое суждение ошибочно, потому что разработчики решили применить технологию Interfacial Debonding Energy Absorption. В переводе на русский это означает, что сама оболочка состоит из прочного материала, напоминающего кевлар. Кроме того, гелий в оболочке заключен во множество герметичных отсеков.

Если будет пробит даже десяток из них, это практически не скажется на полете дирижабля.

Одними дирижаблями-разведчиками армия США обходиться не собирается. Есть идеи по поводу использования аппарата в стратегических масштабах, для перевозки массивных военных грузов.


Рисунок дирижабля Pelican компании Aeros Corp. Размеры корабля впечатляют: высота 50 м, ширина 74 м, длина 197 м.

Не исключены и коммерческие варианты применения летательного аппарата. Наряду с военной модификацией конструкции Игорь Пастернак предусмотрел также и пассажирский вариант. Громадный воздушный корабль сможет стать роскошной летающей гостиницей на 250 пассажиров, которые смогут путешествовать через континенты и океаны или даже вокруг света. На борту корабля-отеля длиной в два футбольных поля предусмотрены все удобства, включая рестораны и казино.

Взлететь кораблю с 400-тонным полезным грузом помогут шесть турбовентиляторных реактивных двигателей. Двигаясь со скоростью 280 км/ч, воздушное судно сможет пересечь Соединенные Штаты примерно за 18 часов.


Так будет выглядеть гражданский вариант дирижабля.

Хотя такой дирижабль крупнее любого авиалайнера, для взлета и посадки ему не понадобится бетонная полоса; Aeroscraft стартует и финиширует подобно вертолету. По расчетам, корабль способен совершить посадку даже на снег или воду.

Публикацию подготовил С. СЛАВИН


    Ваша оценка произведения:

Популярные книги за неделю