Том 5 №3


Электронное сетевое издание

«Российский технологический журнал» «Russian technological journal»

Университет объединяет в своем составе:
МИРЭА, МГУПИ, МИТХТ, ВНИИТЭ, РосНИИ ИТиАП, ИПК Минобрнауки России.


ТОМ 5 №3

Скачать одним файлом 29


К 70-летию МИРЭА

ПРИВЕТСТВИЕ РЕДКОЛЛЕГИИ 4

3

Т.Н. Бахвалова,
М.Е. Белкин,
И.В. Гладышев,
С.А. Кудж,
А.С. Сигов

ФОТОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ КАК СПОСОБ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КЛЮЧЕВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ УСТРОЙСТВ ЗАДЕРЖКИ РАДИОСИГНАЛОВ 23

Аннотация
Предложены новые принципы построения сверхширокополосного устройства задержки радиосигналов СВЧ-диапазона, учитывающие недостатки современных волоконно-оптических устройств задержки радиосигналов и обеспечивающие возможность совершенствования ключевых технических показателей. Это: введение распределенной схемы формирования модулированного оптического сигнала, содержащей набор маломощных высокоэффективных лазеров с непосредственной модуляцией и спектральным разделением каналов на базе стандартной сетки, что приводит к уменьшению энергопотребления и потерь при передаче; использование в качестве среды замедления сигналов многосердцевинного оптического волокна, что обеспечит почти пропорциональное числу сердцевин улучшение масогабаритных характеристик устройства; введение двухступенчатой схемы обработки (задержки) с промежуточным узлом суммирования и ретрансляции, что позволит уменьшить шаг задержки и возможность одновременного вывода всех градаций задержки; введение в оконечной ступени устройства оптической рециркуляционной схемы задержки, что дает возможность увеличить максимальное время задержки до миллисекундного диапазона. В данной статье представлены базирующиеся на ранее рассмотренных конкретных схемах результаты анализа вариантов построения структурных узлов экспериментального образца волоконно-оптического устройства задержки радио- сигналов, предварительного моделирования с целью сокращения временных и финансовых затрат в ходе разработки, а также макетирования для подтверждения корректности выбора.
Ключевые слова: устройство задержки радиосигналов, фотоника, радиофотоника, волоконно-оптические схемы задержки, компьютерное моделирование, экспериментальное исследование.

4

А.Ф. Белянин,
В.В. Борисов,
А.С. Багдасарян

НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫЕ УГЛЕРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В ЭМИССИОННОЙ ЭЛЕКТРОНИКЕ 14

Аннотация
Рассмотрено влияние условий формирования на состав и строение поликластерных пленок алмаза (ППА), алмазоподобных углеродных пленок (АУП) и углеродных наностенок (УНС). ППА сформированы из газовой смеси водорода и метана, активированной дуговым или СВЧ-разрядами, а также термическим способом (метод «нагретой нити»). АУП получены методами ВЧ-магнетронного распыления, диодного ВЧ-разряда в газовой смеси циклогексана и водорода и распыления графита ионным пучком. УНС сформированы из газовой смеси водорода и метана, активированной тлеющим разрядом постоянного тока. Методами электронной и атомно-силовой микроскопии, рентгеновской дифрактометрии и спектроскопии комбинационного рассеяния света исследованы состав и строение синтезированных углеродных материалов. Изучена взаимосвязь состава и строения синтезированных углеродных материалов с электрическими и функциональными характеристиками автоэмиссионных катодов, изготовленных на их основе.
Ключевые слова: поликластерные и алмазоподобные углеродные пленки, углеродные наностенки, электронная микроскопия, спектроскопия комбинационного рассеяния света, рентгеновская дифрактометрия, автоэмиссионные катоды

22

Е.Д. Мишина,
К.А. Гришунин

ДИНАМИЧЕСКОЕ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ ПОЛЯРИЗАЦИИ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКА КОРОТКИМ ТЕРАГЕРЦОВЫМ ИМПУЛЬСОМ 13

Аннотация
В работе представлены результаты исследования сверхбыстрого нелинейно-оптического отклика тонкой пленки (Ba0.8Sr0.2)TiO3 (001) на импульс электромагнитного поля терагерцовой частоты, длительностью, равной периоду колебаний такого импульса, и амплитудой до 500 кВ/см. Нелинейно-оптический отклик являлся мерой сегнетоэлектрической поляризации. Начальная поляризация пленок перпендикулярна их плоскости, терагерцовое поле ориентировано в плоскости пленки. Показано, что во время действия импульса сегнетоэлектрическая поляризация следует за приложенным полем во времени и переключается вдоль направления поля. После окончания действия терагерцового импульса наблюдались долгоживущие (>20 пс) осцилляции, частота которых совпадает с частотой мягкой моды в этом материале. Микроскопическое описание нелинейной восприимчивости объясняет резонансное поведение нелинейно-оптического отклика в терагерцовом диапазоне.
Ключевые слова: терагерцовое излучение, сегнетоэлектрик, переключение поляризации, генерация второй оптической гармоники

41

Тхи Ханг Нгуен,
Е.В. Текшина,
П.И. Лазаренко,
В.К. Иванов,
С.А. Козюхин

ТОНКИЕ ПЛЕНКИ БИНАРНЫХ ХАЛЬКОГЕНИДОВ As2X3 (X = S, Se), ПОЛУЧЕННЫЕ МЕТОДОМ СПИН-КОАТИНГА 7

Аннотация
В работе описаны процессы получения растворов бинарных стеклообразных полупроводниковых материалов As2X3 (X = S, Se) и получения тонких пленок на их основе методом спин-коатинга. Исходные материалы синтезированы из реактивов полупроводниковой степени чистоты методом прямого синтеза в вакуумированных кварцевых ампулах при максимальной температуре 750ºС и идентифицированы как стекла. Установлено, что полученные аморфные тонкие пленки имеют островковую структуру. Толщина пленки трисульфида мышьяка может варьироваться в пределах от 200 нм при средней шероховатости поверхности 0.7 нм до 2.5 мкм при средней шероховатости 100 нм; толщина пленки триселенида мышьяка может варьироваться в пределах от 200 нм (средняя шероховатость поверхности 8 нм) до 3 мкм (средняя шероховатость поверхности 200 нм). Исследованы оптические характеристик тонких пленок, в частности, оптическое пропускание в видимом диапазоне спектра. Установлена оптическая ширина запрещенной зоны полученных пленок с привлечением теоретической модели Тауца, разработанной для аморфных полупроводников. Выполнено сравнение экспериментальных результатов с литературными данными.
Ключевые слова: тонкие пленки, халькогенидные стеклообразные полупроводники, спин-коатинг, оптический край поглощения

51

Н.А. Яштулов,
М.В. Лебедева

ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА 7

Аннотация
Проблема создания энергосберегающих технологий является одной из главных задач современного техногенного общества. Успехи в развитии водородных технологий продемонстрировали, что использование водорода и водородсодержащих топлив приводит к качественно новым показателям в работе энергетических систем. В статье представлен аналитический обзор, посвященный водородной энергетике возобновляемых источников тока. Рассмотрены основные экспериментальные разработки, выполненные в Московском технологическом университете, по формированию новых эффективных материалов и устройств для альтернативной энергетики. Указаны типы электрических накопителей энергии на водороде, их преимущества и перспективы развития. Охарактеризованы основные виды аккумуляторных батарей, их устройство и классификация. Описаны проблемы интеграции возобновляемых источников энергии в электрическую сеть, технические и экономические аспекты. Приведены наиболее важные нанотехнологические проекты по преобразованию, накоплению энергии и энергосбережению. Подчеркнуто, что исследователями по всему миру активно ведутся работы по конструированию химических источников энергии, представляющих собой электрохимические устройства для преобразования свободной энергии химической реакции в электрическую энергию. Одним из таких источников энергии являются топливные элементы. Основное внимание в обзоре уделено рассмотрению принципов работы химических источников тока, в частности, водородно-воздушных топливных элементов с твердым полимерным электролитом. В качестве топлива можно использовать водород, метанол, этанол, муравьиную кислоту, биотопливо, в качестве окислителя - кислород воздуха. Топливный элемент способен вырабатывать электрическую энергию непрерывно по мере поступления топлива и окислителя. Рассмотрена ключевая часть топливного элемента - мембранно-электродный блок, его устройство и конструкция. Указаны перспективы развития водородной энергетики возобновляемых источников тока.
Ключевые слова: водородная энергетика, источники тока, топливные элементы

58

Н.И. Прокопов,
И.А. Грицкова,
А.Ю. Гервальд,
М.С. Балашов

КОМПОЗИЦИОННЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ СУСПЕНЗИИ СО СЛОЖНОЙ МОРФОЛОГИЕЙ ЧАСТИЦ 7

Аннотация
В настоящем обзоре приведена классификация полимерных частиц различного состава со сложной морфологией. Рассмотрены методы из изучения. Обобщены и проанализированы методы гетерофазной полимеризации, использующиеся для синтеза композиционных полимерных частиц с различной морфологией. Выявлены факторы, оказывающие влияние на свойства полимерных частиц.
Ключевые слова: композиционные полимерные частицы, мультикомпонентные частицы, морфология полимерных частиц, эмульсионная сополимеризация, затравочная полимеризация, методы изучения структуры гетерофазных частиц

74

А.З. Асанов

АРХИТЕКТУРА БОРТОВЫХ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ РОБОТИЗИРОВАННЫХ БОЛЬШЕГРУЗНЫХ МАГИСТРАЛЬНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ 13

Аннотация
Объемы информации, перерабатываемой на борту современных большегрузных автомобилей, постоянно растут, алгоритмы функционирования бортовых систем и агрегатов - усложняются. Все чаще ставятся задачи передачи выполняемых водителем функций автоматическим и/или автоматизированным системам. Поэтому необходимы новые решения в области системной архитектуры бортовых информационно-управляющих систем большегрузных автомобилей. В представленной работе обсуждается проблематика построения информационно-управляющих систем роботизированных большегрузных автомобилей. Рассматривается концепция иерархий функций и подсистем управления в сложных эргатических системах, каковыми являются системы управления современных большегрузных автомобилей, особенности уровней управления. Предлагаются концепции организации информационно-измерительной и исполнительных систем в виде мехатронных модулей, а также механизмы адаптивной коррекции управления движением.
Ключевые слова: управление подвижными объектами, роботизированный автомобиль, мехатронный модуль, система управления, интеллектуальная система управления, интеграция систем управления

106

В.В. Филинов,
С.А. Микаева,
М.С. Родюков,
А.В. Филинова

РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ СТАЛЕЙ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАГНИТНЫХ ШУМОВ 8

Аннотация
Рассмотрены перспективы использования метода контроля напряженного состояния изделий из высокопрочных сталей, основанного на регистрации сигналов магнитных (МШ) и магнитоакустических шумов (МАШ) перемагничивания. Энергетические и эмиссионные характеристики МШ и МАШ определяются перестройкой магнитной текстуры ферромагнетика скачками Баркгаузена, соответственно, 180° и 90° доменных границ, при его циклическом перемагничивании. Поэтому МШ и МАШ несут разную информацию о физико-механических свойствах сталей, а параметры их сигналов во взаимосвязи могут использоваться для построения новых алгоритмов контроля и диагностики физико-механических свойств изделий из ферромагнитных материалов, например, напряженного состояния ответственных изделий из этих сталей. Приводятся основные результаты исследований по созданию средств магнитошумового контроля, достигнутые на кафедре «Электротехника и механика» Московского технологического университета (МГУПИ), их применения в промышленных технологиях машиностроительной, авиационной и нефтегазовой отраслей.
Ключевые слова: магнитные и магнитно-акустические шумы перемагничивания, эффект Баркгаузена, информационно-измерительная система для контроля механических напряжений, остаточные напряжения в сталях, неразрушающий контроль.

114

В.И. Нефедов,
Д.Н. Трефилов,
А.Н. Дементьев,
В.В. Ветрова,
С.М. Колесников,
А.В. Шпак

ИНТЕГРАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗЕРКАЛЬНЫХ АНТЕНН 9

Аннотация
В статье рассматривается применение интегральных уравнений напряженности магнитного поля для моделирования излучения многозеркальных антенн с цилиндрическими рефлекторами. Цилиндрическая форма рефлекторов позволяет исключить кроссполяризационное излучение зеркальных антенн. Анализ антенн предлагается выполнять численными методами при использовании четырехугольных ячеек, дающих преимущество при цилиндрической форме зеркал. Получено выражение для вычисления коэффициентов матрицы системы линейных алгебраических уравнений (СЛАУ), к которой сводится интегральное уравнение. Рассмотрена процедура устранения особенности при численных расчетах.
Ключевые слова: зеркальные антенны, разворачиваемые конструкции, рефлекторы в виде параболоида вращения, цилиндрические рефлекторы, численные методы анализа антенн, особенности конструкции, кросс-поляризация.

124

Н.А. Акулова,
Л.А. Бузникова,
А.В. Шатина

ВЛИЯНИЕ ВЗАИМНЫХ ГРАВИТАЦИОННЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ ПЛАНЕТ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ НА ЭВОЛЮЦИЮ ЭКСЦЕНТРИСИТЕТОВ И НАКЛОНЕНИЙ ИХ ОРБИТ 5

Аннотация
Рассматривается классическая задача N тел в предположении, что масса одного тела (Солнца) много больше масс остальных взаимно тяготеющих тел. В качестве невозмущенного движения принимается движение планеты по эллиптической орбите, в одном из фокусов которой находится Солнце. Система уравнений движения выведена в барицентрической системе координат с использованием канонических переменных Делоне. На основе усредненной системы уравнений движения найдены функции, описывающие эволюцию эксцентриситета и наклонения орбиты отдельно взятой планеты, возникающие из-за сил взаимного притяжения со стороны других планет. Получены численные оценки скорости изменения эксцентриситета и наклонения орбиты для каждой из планет Солнечной системы.
Ключевые слова: задача N тел, барицентр, переменные Делоне, элементы орбиты, возмущенное движение, метод усреднения.

130

А.В. Тимошенко,
Е.А. Анохина

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ КАК ИНСТРУМЕНТ РАЗРАБОТКИ ВЫСОКО ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ РЕКТИФИКАЦИИ 3

Аннотация
Ректификация является одним из наиболее распространенных методов разделения и очистки органических веществ в химической технологии. Этот метод, к сожалению, характеризуется высоким удельным энергопотреблением и низким коэффициентом полезного действия. Математическое моделирование технологических схем ректификации является эффективным методом совершенствования действующих и создания новых промышленных технологий. Одним из направлений совершенствования метода ректификации является разработка технических решений, повышающих КПД за счет приближения процесса к гипотетической термодинамически обратимой ректификации, в частности, путем применения сложных колонн с частично (Partially Thermally Coupled Distillation Systems, PTCDS) или полностью (Fully Thermally Coupled Distillation Systems, FTCDS) связанными тепловыми и материальными потоками. В работе освещаются вопросы синтеза и оптимизации технологических схем ректификации многотоннажных продуктов органического синтеза с целью снижения энергопотребления. Приведена процедура поэтапного преобразования традиционной схемы ректификации в схему PTCDS. Рассмотрены примеры расчета и оптимизации технологических схем обычной ректификации углеводородов С4-С6+ , а также экстрактивной ректификации бинарных азеотропных смесей с различными экстрактивными агентами. Показано, что применение систем с частично и полностью связанными тепловыми и материальными потоками обеспечивает значительное - до 30% - снижение энергопотребления.
Ключевые слова: математическое моделирование, технологические схемы, ректификация.

138

Д.А. Хрычёв

О ПОВЕДЕНИИ ТРАЕКТОРИЙ СЛАБЫХ РЕШЕНИЙ N-МЕРНОЙ СТОХАСТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НАВЬЕ–СТОКСА 4

Аннотация
В работе изучается поведение траекторий слабых решений стохастической n-мерной (n≥2) системы Навье-Стокса, возбуждаемой аддитивным белым шумом. Показано, что, какой бы ни был взят момент времени t, траектории в последующем своем движении по фазовому пространству системы: а) неизбежно покидают любое ограниченное подмножество фазового пространства и б) неизбежно возвращаются к некоторому компактному множеству K, зависящему от вязкости и от внешних сил, действующих на систему. Тем самым установлено, что траектории попеременно то уходят сколь угодно далеко от упомянутого множества K, то снова возвращаются к нему.
Ключевые слова: стохастическая система Навье-Стокса, слабые решения, траектории решений.

151

Ю.И. Худак

О МАТЕМАТИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМАХ ОПТИКИ СЛОИСТЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ 6

Аннотация
Для успешного решения разнообразных проблем оптики и радиофизики, связанных с распространением волн в неоднородных средах, используются слоистооднородные модели таких сред. Однако, даже в случае двухслойных непроводящих сред, до сих пор не существует детальной классификации таких систем - их «фазовых портретов». В работе получено решение прямой задачи распространения плоской электромагнитной волны в N-слойной диэлектрической среде в виде квазитригонометрических полиномов и даны точные выражения для коэффициентов отражения и пропускания. Приведён алгоритм решения обратной задачи о нахождении физических параметров слоистой системы по амплитудному коэффициенту отражения, установлена единственность решения. Введён ряд содержательных понятий, позволяющих упростить задачу. Для малого количества слоёв найдены явные решения задач просветления и антипросветления на заданной частоте и на заданном интервале частот. В более сложных случаях построены алгоритмы численного решения задач. Введена исчерпывающая классификация двухслойных систем на основе пространства параметров, имеющего структуру плоского графа с 19 собственными вершинами, 66 ребрами и 48 гранями.
Ключевые слова: прямая задача, электродинамические параметры системы, матрица передачи, представление элементов матрицы передачи, спектральные характеристики, почти-периодическая функция, точные оценки, задачи просветления, обратные задачи.

160

Е.В. Бодрова,
Е.В. Кашкин

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОТСТАВАНИЕ КАК ФАКТОР РАСПАДА СССР 13

Аннотация
На основе анализа различных концептуальных подходов к изучению проблемы распада СССР, введения в научный оборот новых источников выявляются различные факторы, определившие события 25-летней давности. Формулируется вывод о том, что условия разворачивающейся в те годы НТР требовали интеграции науки, образования и производства, преодоления ведомственных барьеров, создания полноценной инновационной системы в национальном масштабе. Основными направлениями развития должны были стать производство современной высококачественной продукции, осуществление технической реконструкции производства, ресурсосбережение. Приоритет же отдавался темпам экономического роста и объемам произведенного. Недооценка властными структурами стратегической роли массовых информационных технологий обусловила торможение структурной перестройки экономики, они не стали «инновационным катализатором». Позднеиндустриальная фаза модернизации в СССР к середине 1980-х гг. была завершена, но неудачные попытки осуществления ее новой стадии закончились катастрофическими для страны последствиями: распадом, демодернизацией и деиндустриализацией.
Ключевые слова: исторический опыт, распад СССР, российская модель модернизации, технологическое отставание.

189

С.М. Сухорукова,
А.М. Погорелый,
А.В. Самороков

ИЗМЕНЕНИЕ КОНЦЕПТУАЛЬНЫХ ПОДХОДОВ К ИЗУЧЕНИЮ ПРОБЛЕМ ХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ В РОССИИ 8

Аннотация
На протяжении последних ста лет в России происходит смена концептуальных подходов ученых к изучению проблем хозяйственного природопользования. Изменение этих подходов анализируется в настоящей статье, а также показывается, насколько она коррелируется с изменением экономической политики государства. При этом рассматриваются работы тех ученых, которые выходили на синтез экономической науки с естественнонаучными знаниями и стремились обосновать необходимость природосогласованной экономики. Чтобы сегодня осуществить переход к экономике, способной остановить разрушение той биосферы, которая сложилась на протяжении многих миллиардов лет, предлагается отказаться от либерально-рыночной экономической теории и перейти к антропо-космическому мировоззрению. Актуальность такого перехода определяется тем, что в настоящее время разрабатываются программы по освоению ресурсов космоса без изучения тех экологических последствий, которые могут стать опасными для биосферы и жизни человека на Земле.
Ключевые слова: 2017 – год экологии, экономика природопользования, экологические проблемы, космизация экономики, «биосферная экономика».

202

Система Orphus