Ученые Томского научного центра СО РАН (далее - ТНЦ СО РАН) и Института физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН (далее - ИФМ УрО РАН) ведут работы по созданию методов защиты поверхности космических аппаратов от повреждений, моделированию условий возникновения подобных чрезвычайных ситуаций на орбите и формированию нового перспективного класса слоистых материалов для авиа- и ракетостроения.

Данный проект получил финансовую поддержку РНФ. Исследования проводятся в кооперации с коллегами из Томского государственного университета и Харбинского инженерного университета.

Космос – это очень агрессивная среда, находясь в которой автоматические и пилотируемые аппараты постоянно подвергаются опасности. Любая встреча с крупным осколком техногенного происхождения может стать причиной серьезной аварии, а столкновение с мелкими частицами космического мусора и метеорных тел (даже если размер объекта на наш взгляд ничтожно мал – это какие-то доли миллиметра) может привести к повреждениям поверхности аппарата и сбоям в работе оборудования на его борту. Поэтому одна из приоритетных задач – исключить подобные ситуации, обеспечив надежность всех элементов и конструкций аппарата. 

«Одно из направлений, которое активно развивается в ходе выполнение гранта, это создание уникальных слоистых материалов. Чем-то по своему строению они напоминают оболочки морских раковин. Главный принцип – это чередование слоев интерметаллидов, способных задерживать крошечные летящие частицы, а также слоев титанового сплава», - рассказал Сергей Зелепугин, руководитель отдела структурной макрокинетики ТНЦ СО РАН.

В ИФМ УрО РАН под руководством старшего научного сотрудника Александра Пацелова создана экспериментальная установка, позволяющая проводить синтез подобных материалов. Уже достигнуты первые успехи – получены образцы подобных слоистых материалов, имеющие высокий уровень прочности.

Следует отметить, что эта научная тематика также активно развивается в Китае. В Харбинском инженерном университете добились синтеза многослойных материалов с добавлением нановолокон, что положительно влияет на их прочностные свойства. 

«Значимую роль в процессе создания новых материалов играет именно математическое моделирование, – отметил Сергей Зелепугин. – Мы тесно взаимодействуем с российскими и китайскими партнерами, которые работают в этом направлении. Применение программных комплексов и моделей, созданных в ТНЦ СО РАН, помогает ученым подобрать оптимальные толщины слоев».

Настоящим прорывом можно считать создание объединенного программного комплекса, который включает несколько численных методов и позволяет описывать все стадии поведения сплошной среды в процессе высокоскоростного нагружения и разрушения. В основе нового объединенного программного комплекса, способного справиться с этой задачей, лежат несколько комплексов, созданных ранее специалистами ТНЦ СО РАН и ТГУ. Его применение позволит значительно повысить эффективность проводимых вычислительных экспериментов и лучше изучить поведение материалов в условиях открытого космоса.

«Одна из важнейших задач современной механики – это исследование проблемы удара группы тел по преграде: процесс множественного удара всегда был очень сложен для математического и физического моделирования, – поясняет Сергей Зелепугин. – Особенно это касалось стадии формирования потока осколков, их разлета и последующего взаимодействия. Ранее существовавшие модели не позволяли детально описать процесс взаимодействия потока осколков с поверхностью летательного аппарата».

Результаты, полученные объединенным научным коллективом, подтверждены патентами и получили признание - как в России, так и за рубежом: в Англии, Португалии, Южной Корее, в Китае и США.

Похожие новости

  • 28/10/2019

    Томичи готовятся запустить 3D-принтеры в космосе

    Коллектив ученых из Томского политехнического университета и Института физики прочности и материаловедения СО РАН совместно с РКК «Энергия» готовят эксперимент по 3D-печати композитным пластиком в условиях космоса.
    171
  • 03/01/2019

    Обнаружены особенности образования соединений, мешающих добыче нефти и газа

    ​​Ученые из Института неорганической химии имени А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук (ИНХ СО РАН) исследовали реакцию образования кристаллических соединений воды и газа (газовых гидратов) с метастабильной (неустойчивой) структурой.
    1013
  • 04/07/2019

    Томские компании представили проекты для Западно-Сибирской железной дороги

    ​Делегация от Департамента по развитию инновационной и предпринимательской деятельности и кластер Smart Technologies Tomsk презентовали проекты Томской области на заседании с представителями Западно-Сибирской железной дороги.
    202
  • 11/08/2016

    В ТГУ создан консорциум по созданию костных имплантатов

    ​Томский государственный университет и ИФПМ СО РАН, которые занимаются созданием новых материалов, инициировали создание сетевого центра реконструкции дефектов черепно-лицевой области, сообщает пресс-служба ТГУ.
    2378
  • 13/06/2018

    Ученые создали метод, позволяющий отслеживать развитие мозга плода в утробе матери

    Ученые из Международного томографического центра СО РАН, Томского государственного университета и Университета Вашингтона (США) разработали способ, позволяющий внутриутробно определять степень миелинизации головного мозга плода на самых начальных этапах.
    1011
  • 28/12/2016

    Термостойкий материал нового поколения прошел испытания

    ​На базе головной организации Федерального космического агентства - ЦНИИ МАШ - прошли испытания термостойкого материала нового поколения, созданного учеными ФТФ ТГУ и ИФПМ СО РАН для применения в ракетостроении.
    1747
  • 09/04/2019

    Три экспериментальные разработки томских ученых проверят на МКС

    ​Институт физики прочности и материаловедения СО РАН и РКК «Энергия» вместе с ТПУ и ТГУ готовят эксперименты, которые проведут на Международной космической станции. Как сообщили НИА Томск в пресс-службе администрации Томской области, ученые ИФПМ СО РАН и ТПУ завершили разработку конструкторской документации для изготовления российского 3D-принтера, который сможет работать в космосе и изготавливать детали из полимерного волокна на борту МКС.
    569
  • 08/05/2018

    Томские ученые разработали быстрый способ печати имплантов нового поколения

    Ученые лаборатории медицинских материалов ТГУ, в которую входят сотрудники университета, ИФПМ СО РАН и НИИ онкологии ТНИМЦ, работают над созданием прямого способа печати имплантов для замены утраченных фрагментов кости.
    1460
  • 12/11/2019

    В Томске создадут новые высокотехнологичные производства

    ​Институт физики прочности и материаловедения СО РАН (Томск) в кооперации с ведущими университетами и промышленными предприятиями России стал победителем конкурса на право получения субсидий для реализации комплексных проектов по созданию высокотехнологичных производств в рамках постановления Правительства РФ.
    252
  • 04/10/2016

    В Томске создадут «рой» малых спутников в помощь сельскому хозяйству

    ​Томский политехнический университет (ТПУ) и томский Институт физики прочности и материаловедения СО РАН (ИФПМ СО РАН) выступят одними из инициаторов проекта по созданию группировки малых космических аппаратов для прорывных технологий в сфере сельского хозяйства, который планируется запустить в 2017 году.
    2325