Разработка интеллектуальных композитов и механизмов для комплексного решения критических задач виброакустики при проектировании и применении транспортной техники и высокоточных и особой точности измерительных систем нового поколения

Инфранизкочастотные вибрации и виброшум - одни из основных лимитирующих факторов для достижения транспортной техникой требуемого уровня параметров. Техника нового поколения может генерировать вибрации и виброшум, не свойственные предшествующим поколениям: более интенсивно, в новых полосах частот. Это вертолеты, пассажирские самолеты, наноспутники и БПЛА. Инфрачастотные вибрации, f=1−10 Гц, включая почти нулевые частоты, и низкочастотный виброшум, f=125−1600 Гц, стали системными причинами усталостных разрушений, летных происшествий и катастроф ЛА и БПЛА. Отечественные самолеты превосходят зарубежные аналоги по крейсерской скорости, что важно для больших территорий. Но их виброакустические характеристики достигают 90,7-102,5 дБ и выше против 87,5-93,7 дБ у зарубежных аналогов, т.е. в 1,5-3 раза хуже, что снижает конкурентную способность отечественных самолетов. Кроме того, отказы техники и летные происшествия из-за интенсивных вибраций часто сопровождаются возгораниями. Время выгорания вертолетов 1,5 мин, пассажирских самолетов 3-6 мин, что недостаточно для эвакуации людей, не говоря о безвозвратной потере техники. Проблемы виброакустики ЛА, БПЛА и КА начинаются на земле. Вибрации и виброшум стали еще большей проблемой для создателей высокоточных и особой точности стационарных и бортовых измерительных систем для фундаментальных исследований и создания высоких технологий. Разработчики Сибирского кольцевого источника фотонов (СО РАН, Новосибирск) сообщают, что решение задач виброакустики является критической основой достижения источником проектных параметров. Технические решения, например, для систем X-ray оптики ондуляторных станций, не удовлетворяют требованиям по виброперемещениям ~20 нм, что в 10-100 раз выше возможностей известных методов вибро/шумозащиты. ИФМ РАН (Н.-Новгород) сообщает, что аберрация объективов для телескопов КА не должна превышать 0,1–0,2 нм. Однако известные методы могут обеспечить вибро- и шумозащиту бортовых измерительных систем в ~15-75 раз хуже. На земле и орбите такие системы наиболее чувствительны к вибрациям, f=0,5-100 Гц. Системы магнетронного напыления и рефлектометрической реконструкции наноплёнок для изготовления зеркал ЭУФ-литографии чувствительны к вибрациям f=1-8 Гц. Для литографии с длиной волны 13,5 нм, ошибки формы зеркал не должны превышать 1,5 нм. Для диагностики формы методами интерферометрии необходимо обеспечить точность измерений на уровне 0,5 нм. Таким образом, инфрачастотные вибрации и низкочастотный виброшум образуют взаимосвязанную группу критических проблем создания и применения авиационной и ракетно-космической техники, а также стационарных и бортовых измерительных систем. Решение проблем невозможно обычными методами и технологиями. Частные решения возможны, но их разработка займет десятилетия, будет многоэтапной и малоэффективной. В проекте будут разработаны методы и средства, которые обеспечат решение данных проблем виброакустики. Это обеспечит переход ряда объектов авиационной и ракетно-космической техники, а также стационарных и бортовых измерительных систем на качественно новый уровень требуемых (проектных) параметров. Будут также разработаны методы повышения пожаробезопасности техники, т.к. возгорания стали чрезвычайно частыми. Поэтому вибро/шумопоглощающие конструкции должны быть только из негорючих материалов. В проекте будут разработаны методы проектирования, модели и образцы: (а) полимерных композитов, в частности, на основе углеродного волокна, с пониженной склонностью к деламинации и накоплению хрупких повреждений в материале связующего при больших деформациях; (б) акустических метаматериалов и негорючих, пониженной токсичности конструкций с настраиваемыми структурой и геометрией для широкополосного шумопоглощения; (в) виброизолирующих механизмов со структурными и параметрическими элементами на основе новых композитов, активного управления с помощью аппаратных средств и ПО, в т.ч., с компонентами искусственного интеллекта.