Материал: Инновационные технологии и материалы. сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых

крытие перед тепловым ударом и деформацией от ролика 5 имеет необходимую высокую температуру и достаточно пластично.

УДК 629.7.015

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ СОЗДАНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ПОДЪЁМНОЙ СИЛЫ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Е.В.Бастриков Воронежский государственный технический университет

E-mail: bastrikov89@mail.ru

Актуальной задачей современного авиастроения является создание аппарата, способного совершать вертикальный взлѐт и посадку – более надежного, экономичного в эксплуатации, с более высокой скоростью крейсерского полѐта и дальностью, чем вертолѐт.

Кроме того, ограниченная надѐжность и достаточная дороговизна эксплуатации и обслуживания вертолѐта закрывает возможность его использования в качестве городского воздушного транспортного средства в крупных мегаполисах, а также – более широкого применения в строительно-монтажных работах, высотных зданий, мостов, крупных сооружений и т.д.

С целью обоснования возможности получения воздушного транспортного средства вертикального взлѐта и посадки нового типа, для различных сфер применения, более надѐжного, экономичного, с более высокими летно-техническими характеристиками, чем вертолѐт, рассмотрена принципиальная схема энергетического модуля (ЭМ) создания аэродинамической подъѐмной силы (рисунок 1). Энергетический модуль (ЭМ) содержит аэродинамическую несущую систему 1, нагнетатель 2, который совместно с вентилятором 3 создает воздушный поток с необходимой скоростью и углом атаки, обтекающий замкнутую кольцевую несущую систему 1, с созданием аэродинамической подъѐмной силы.

Наружный вал 4(нагнетателя) и внутренний вал 5 (вентилятора) соединены с редуктором 6. Крутящий момент на оба вала передаѐт через редуктор (6) двигатель 7. Внутренний и наружный валы (а, соответственно – нагнетатель 1 и вентилятор 2) вращаются в

111

противоположные стороны, при этом результирующий воздушный поток имеет минимальную угловую скорость. Оба вала 4 и 5 установлены в силовом каркасе 8, который также соединен с несущей системой 1, и совместно с радиальными перегородками между элементами (несущими планами) несущей системы (на рисунке 1 не показаны) образует единую жесткую конструкцию – ЭМ.

Энергетический модуль создания аэродинамической подъѐмной силы ЛА:

1- аэродинамическая несущая система,

2– нагнетатель, 3 – вентилятор, 4 - наружный вал вращения нагнетателя, 5 - внутренний вал вращения вентилятора,

6– редуктор, 7 – двигатель, 8 - силовой каркас энергетического модуля

Задачей работы является оптимизация геометрических параметров несущей системы, нагнетателя, вентилятора, угла установки несущей системы относительно оси вращения центральных валов ЭМ, а также кинематических параметров вращающихся элементов (нагнетателя м вентилятора) с критерием – максимум аэродинамической подъемной силы и, соответственно, - максимум коэффициента подъѐмной силы несущей системы. А также изготовление действующей экспериментальной модели энергетического модуля в уменьшенном масштабе.

Методика исследования состоит в выполнении, в определѐнной последовательности, численных экспериментов – расчетов с использованием аэродинамических пакетов Floworks для SolidWorks и FlowVision

Результатами исследований является определение оптимальных геометрических параметров несущей системы ЭМ, кроме величины максимальной кривизны элемента несущей системы.

Предварительные результаты определяют ряд центральных параметров несущей системы и подтверждают принципиальную возможность создания энергетического модуля аэродинамической подъѐмной силы – основного звена летательного аппарата вертикального взлѐта и посадки нового типа.

112

УДК 621.315.592

ПАССИВАЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

AIIIBV

А.В.Кортунов, С.В.Кузубов, Ю.Н.Власов Воронежский государственный университет инженерных

технологий

E-mail: arturnew@mail.ru

Методы формирования эпитаксиальных плѐнок и наноразмерных структур, такие как молекулярно-лучевая эпитаксия и MOVPE полагаются на совершенство поверхности подложки, чтобы выращивать полупроводниковые кристаллы высокого качества без дефектов. Поверхность должна быть атомно-гладкой, однородной и не содержать примеси, оксиды и дефекты. Хранение осуществляется в специальных упаковках, запечатанных в инертной среде для уменьшения воздействия окружающей среды. Такой метод далеко не совершенен, подложка окисляется, и поэтому необходимо подвергать поверхность химико-динамическому полированию. Процессы химического травления и последующего образования собственных оксидов на полупроводниковых подложках AIIIBV оказывают существенное влияние на химический состав и концентрацию точечных дефектов. В процессе травления GaAs в кислых (pH ~ 1-7) растворах из-за селективного окисления и растворения галлия и мышьяка состав поверхностного фазового слоя, включающего оксид галлия (Ga2O3), оксид мышьяка (As2O3) и элементарный мышьяк (As), в значительной степени зависит от условий травления. А его толщина может находится в диапозоне от 5 до 500 нм. Накопление элементарного мышьяка связано с тем, что скорость процесса растворения мышьяка зависит как от скорости образования оксида, так и от скорости последующего его растворения. Поэтому изменение скорости окисления (концентрации окислителя) может приводить к значительному нарушению стехиометрии приповерхностной области арсенида галлия. Даже при полирующем травлении можно ожидать нарушение стехиометрии поверхности арсенида галлия на глубине нескольких монослоѐв.

В результате проведѐнных исследований было установлено, что обработка в парах селена усиливает ориентирующее действие

113

подложки GaAs на последующее осаждение плѐнок этого же соединения по сравнению с подложками, покрытыми естественным оксидом. Доказано, что обработка подложки GaAs в парах селена и последующее удаление образованного слоя Ga2Se3 повышает степень атомной гладкости поверхности подложки. После стравливания образовавшегося слоя Ga2Se3 удается получить атомно– гладкую поверхность GaAs с масштабом неоднородности порядка 0,3 нм. Обработка в парах селена производится с целью защиты поверхности от внешних воздействий, оксидообразования и еѐ ювенилизации.

УДК 691.89

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ТРИБОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ

А.И.Савин Юго-Западный государственный университет

E-mail: Alexander_sash90@mail.ru

Изучение трибологических свойств материалов является одним из важнейших направлений современной науки и техники. В ходе подобных исследований можно определить такие свойства материалов, как шероховатость поверхности, наличие инородных включений, износостойкость и сопротивление движению, а также поведение данных материалов под воздействием различных неблагоприятных физических процессов, таких как фрикционные автоколебания. Фрикционные автоколебания характерны для систем с сухим некулоновым трением. Основным их признаком является прерывистый характер перемещения тела, находящегося в контакте с какой-либо поверхностью, вместо ожидаемого равномерного. Такое прерывистое движение может повредить работе машин и ухудшить показатели точности аппаратуры. Устранение или, по крайней мере снижение эффекта фрикционных автоколебаний возможно путем применения метода вибрационного сглаживания. Данный метод характеризуется тем, что под воздействием высокочастотных вибраций происходит изменения характера трения. В частности, перемещение тела перестает быть прерывистым и ста-

114

новится равномерным. Эффект вибрационного сглаживания проявляется в различной степени в зависимости от свойств материала, из которого выполнены исследуемое тело и поверхность, по которой происходит перемещение, а также от характера вибрационного воздействия.

Для изучения и диагностики трибологических свойств материалов планируется выполнение работ по проектированию автоматизированного диагностического комплекса.

В настоящее время нами разработан прототип автоматизированного комплекса. Данный прототип включает в себя протягивающее устройство, позволяющее осуществить вибрационное взаимодействие на испытательную платформу с целью изучения эффекта вибрационного сглаживания. Были проведены эксперименты, показавшие относительное совпадение с результатами моделирования данной системы, а также выявившие такие недостатки прототипа, как трудность оценки погрешности эксперимента и возможность исключительно субъективного характера наблюдений.

С учетом этих недостатков была разработана новая конструкция комплекса. Данный комплекс включает в себя: протягивающее устройство, представленное линейным приводом, жестко связанным с подвижной платформой, на которой расположен покоящийся образец; вибропривод, позволяющий осуществить вибрационное воздействие на покоящийся образец; узел нагружения, позволяющий осуществить приложение переменного усилия на испытуемую пару трения.

Также было проведено математическое моделирование данного комплекса в среде Simulink, в частности, создана математическая модель протягивающего устройства. Данная математическая модель включает в себя модели сил трения между покоящимся образцом и подвижной платформой и между платформой и направляющей, сил упругости и вязкого сопротивления, а также модель электродвигателя с учетом нагрузки на вал.

Результаты математического моделирования показали, что исследуемый комплекс отвечает поставленным задачам и может быть использован для изучения и диагностики трибологических свойств материалов.

Таким образом, в ходе выполненной нами работы, мы теоретическими и экспериментальными методами получили результаты,

115