Космос – 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 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.
В рамках этого проекта ученые 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.
«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», – рассказывает Сергей Зелепугин, руководитель отдела структурной макрокинетики Томского научного центра (ТНЦ) СО РАН.
Ученые создали экспериментальную установку, которая позволяет проводить синтез подобных материалов на основе аддитивных технологий. Уже достигнуты первые успехи – получены образцы подобных слоистых материалов, имеющие высокий уровень прочности.
Коллеги российских исследователей из Харбинского инженерного университета Китая синтезировали многослойные материалы 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.
Источник: Дайджест РНФ