С уважением к движению. Ученые-механики обсудили проблемы и перспективы древнейшей из наук

Казалось, День знаний пришел в Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого раньше обычного, настолько многолюдной была последняя, для многих еще отпускная, декада августа: заполненный до отказа Белый зал главного здания, необычное оживление в аудиториях и холлах научно-исследовательского корпуса. Объяснение простое — Политех радушно принимал участников XIII Всероссийского съезда по теоретической и прикладной механике. Гости весьма солидные — ведущие ученые в области механики, математики, физики, химии и других смежных наук, в том числе свыше 30 академиков и членов-корреспондентов РАН, и, что отрадно, большой отряд посвятившей себя механике молодежи. Наука о движении всеобъемлюща, она и древняя, и ультрасовременная, что отметили в своих приветствиях съезду помощник Президента России Андрей Фурсенко, министр науки и высшего образования Валерий Фальков, президент РАН Геннадий Красников, ректор МГУ академик Виктор Садовничий. Ныне в сфере ее интересов — авиа-, двигателе- и судостроение, разработка космических и медицинских систем, процессы управления с применением искусственного интеллекта. Ученые-механики создают инновации для нефтегазовой индустрии и робототехники, развивают технологии навигации, безопасности, предупреждения природных катастроф. Зона особого внимания — преподавание механики в университетах как неотъемлемая часть подготовки инженерных кадров практически для всех высокотехнологичных отраслей промышленности. Отсюда и сложная архитектоника съезда (пленарные сессии, три секции: «Общая и прикладная механика», «Механика жидкости и газа», «Механика деформируемого твердого тела», 21 подсекция и 11 симпозиумов по самым актуальным тематикам — 1440 докладов в течение пяти дней!), которую разработал Российский национальный комитет по теоретической и прикладной механике. Это уникальное сообщество было оформлено Постановлением Президиума АН СССР в 1956 году. Во-первых, оно позволило объединить авторитетных ученых и специалистов этого профиля, работающих в академических институтах, прикладных НИИ, вузах и на промышленных предприятиях для координации деятельности, проведения съездов и конференций. Во-вторых, — наладить контакты и обмен научной информацией с зарубежными коллегами, обеспечив представительство нашей страны в Международном союзе по теоретической и прикладной механике. Первоначально комитет насчитывал 48 человек (сплошь мэтры!), пополнялся путем тайного голосования на общих собраниях и сейчас составляет 384 члена, нижняя планка квалификации — доктор наук. Важная миссия этого коллегиального органа, как рассказала «Поиску» его председатель с 2011 года академик РАН Ирина Горячева, — сохранение бесценного наследия отечественной механики. В этом году была учреждена медаль имени академика Д.Е.Охоцимского, корифея в области механики полетов, космических систем, управления движением. Первым лауреатом стал его ученик, сотрудник Института прикладной математики им. М.В.Келдыша РАН профессор МГУ Юрий Голубев. Он не только получил медаль с надписью «За выдающиеся заслуги в космодинамике и мехатронике» на церемонии открытия съезда, но и выступил с пленарным докладом «Вклад школы Дмитрия Евгеньевича Охоцимского в теорию механических систем с дефицитом управления». Признание такого сообщества дорогого стоит, особенно для молодых ученых. Уровень съезда столь высок, что они, как правило, выступают в категории стендовых докладов. Так вот, более ста авторов лучших докладов из Москвы, Санкт-Петербурга, Новосибирска, Перми, Казани Жуковского, Королева, Краснодара, Нижнего Новгорода и Ростова-на-Дону (завидная география!) по представлению руководителей симпозиумов и секций по итогам съезда получили почетные дипломы. Как заметила в связи с этим академик Ирина Горячева, нужно поощрять как можно больше перспективных молодых ребят, для них это — стимул к дальнейшему росту. В своем пленарном докладе ректор Политехнического академик РАН Андрей Рудской показал, что современная механика зиждется на незыблемых основах, заложенных Аристотелем, Архимедом, Ньютоном. Отметив, что в этом году съезд приурочен к грядущему 300-летию Российской академии наук, родившейся в Санкт-Петербурге, он обратил внимание, что ученые, внесшие фундаментальный вклад в теоретическую механику, Лейбниц, Эйлер, Ломоносов одновременно способствовали становлению академии. Еще в XVIII веке неразрывную связь отечественной механики с практикой олицетворяли изобретатели-самородки, члены Императорской академии наук Андрей Нартов и Иван Кулибин. Последние сомнения в том, что съезд должен был проводиться именно в Политехническом, отпали, когда докладчик перечислил плеяду выдающихся механиков, творивших в стенах университета. Это и основоположник современной физической космологии, автор первой нестационарной модели Вселенной Александр Фридман, утверждавший, что «механика — это поэзия». И создатель современной теории сопротивления материалов Степан Тимошенко. И выдающийся механик и педагог Иван Мещерский, заложивший основы изучения движения ракет, реактивных самолетов, метеоритов, комет и других тел переменной массы. И знаменитый инженер-кораблестроитель Алексей Крылов, проверявший полученные теоретические результаты на полигонах и верфях. В том же ряду академик Валентин Новожилов, разработавший методы статического и динамического расчета судов и нормы прочности; профессор Лев Лойцянский, внесший огромный вклад в развитие механики жидкости и газа; член-корреспондент АН СССР Анатолий Лурье, автор фундаментальных трудов по теоретической и аналитической механике; выпускник вуза, будущий академик Анатолий Благонравов, чье имя носит Институт машиноведения РАН. Питомцы школы Политехнического и ныне прокладывают новые траектории механики, обеспечивая технологический суверенитет страны. К примеру, проректор Политеха по перспективным технологиям Алексей Боровков выступил на съезде с пленарным докладом «Роль механики и передовых цифровых технологий в развитии высокотехнологичных отраслей промышленности». Своеобразной перекличкой с ним стал доклад доктора технических наук директора по науке компании «Газпром нефть» Марcа Хасанова о цифровом инжиниринге как инструменте оптимизации технологических процессов. В нем прозвучал настоятельный запрос на углубление взаимодействия ученых-механиков и практиков в нефтегазовой отрасли. Исходя из простой истины: промысловики не могут заранее «пощупать» продукт, который собираются добывать, докладчик настаивал на том, что никакие действия не должны предприниматься в реальности, прежде чем они не будут смоделированы в цифре — в виде виртуальных двойников месторождения, пласта, скважины, инженерной инфраструктуры. Для дальнейшего прогресса нужны новые, причем умные материалы, оборудование, приборы. А главное — нужны, как он выразился, Леонардо да Винчи нефтегазовой отрасли, с фундаментальными знаниями физики, математики, механики, владеющие основами цифрового инжиниринга. Эти призывы не расходятся с делом. Чтобы восполнить дефицит продвинутых кадров, профессор Хасанов инициировал создание в структуре СПбПУ научно-образовательного центра «Газпром нефть — Политех», лаборатории цифрового моделирования подземных нефтегазовых резервуаров, запуск совместной образовательной программы «Математическое моделирование процессов нефтегазодобычи». Самым статусным, пожалуй, был доклад, раскрывающий проблемы механики, применительно к междисциплинарному проектированию сверхзвукового пассажирского самолета (СПС), ведь его авторы — сразу два академика РАН Михаил Погосян и Сергей Чернышев и член-корреспондент РАН Кирилл Сыпало. Построить летательный аппарат нового поколения заманчиво, но так ли актуально? Отвечая «Поиску», вице-президент РАН Сергей Чернышев, многие годы работающий в Центральном аэрогидродинамическом институте (ЦАГИ) им. профессора Н.Е.Жуковского, тоже вначале обратился к истории. Он напомнил, что институт был образован в 1918 году; невзирая на разруху, голод, гражданскую войну, Николай Егорович Жуковский смотрел в будущее. Вот и нынешние творцы СПС убеждены, что работают на будущее, которое надеются увидеть при жизни. Такие проекты, подчеркнул Сергей Леонидович, продвигают технологии сразу по многим направлениям: создание перспективных материалов; управление, которое должно быть интерактивным, с применением искусственного интеллекта; аэродинамика; проектирование и моделирование. Важно, что государство в лице Министерства промышленности и торговли этот проект поддержало, основываясь на данных исследований, которые велись в ЦАГИ на протяжении нескольких десятилетий. Новое поколение гражданского сверхзвука связано прежде всего с решением проблемы звукового удара. С конца 1960-х годов у нас в стране и за рубежом стали появляться теоретические результаты, показывающие, что можно моделировать ударную волну и управлять ею, доводя до приемлемого по экологическим параметрам уровня. При этом летательный аппарат должен обладать достаточно высокой аэродинамической и весовой эффективностью (чтобы не только сам себя возил, а еще и пассажиров), что достигается применением новых композиционных материалов, природоподобных бионических конструкций, двигателя, способного обеспечить длительный сверхзвуковой режим в крейсерском полете, при низком уровне шума на взлете и посадке, систем технического зрения. На слайдах, сопровождавших доклад о новой концепции СПС, предстал совершенно необычный аппарат с изогнутым фюзеляжем и крыльями, как у чайки. Научный центр мирового уровня «Сверхзвук», головной организацией в котором является ЦАГИ, нацелен на создание демонстратора «Стриж», чтобы апробировать ранее не применявшиеся в авиации идеи в летном эксперименте и передать конструкторам научно-технологический задел уже для проектирования серийной техники. Генеральный директор ЦАГИ Кирилл Сыпало предположил, что на рубеже 2027-2028 годов начнутся испытания этого самолета, и по просьбе «Поиска» уточнил его характеристики. — Вес — 70-75 тонн, вместимость — 20 человек, в улучшенной компоновке («бизнес» или «люкс»), дальность полета — 8 тысяч км с учетом возможности в аварийной ситуации выполнения захода на второй круг с неснижаемым остатком топлива, высота полета — 15-18 тысяч метров. Все это — при наличии перспективной модели двигателя, которую мы с коллегами сейчас прорабатываем. Что касается звукового удара, постараемся снизить его уровень до 68-70 децибел. Это комфортный для человеческого уха звук закрываемой дверцы автомобиля. Даже в таких традиционных направлениях, как биомеханика, давняя спутница физиологии и медицины, ученые ставят на инновации. Одна из них — биомеханика замещающих конструкций. С помощью современных технологий они анализируют человеческий организм как машину, буквально разбирают по косточкам, во имя благородных целей сердечно-сосудистой хирургии, травматологии и ортопедии, офтальмологии, ищут возможности заменить изношенные детали. Поэтому не стоит удивляться тематике докладов в рамках симпозиума по биомеханике по принципу «ближе к телу»: моделирование позвоночно-двигательного сегмента; цифровое проектирование персонализированных эндопротезов тазобедренного сустава; исследование кровотока в месте ответвления шунта от бедренной артерии; оценка механической характеристики глаза по данным статической тонометрии… Но человек — машина живая, ранимая, не случайно соруководитель симпозиума, заведующий кафедрой теории упругости профессор Южного федерального университета Александр Ватульян обращает особое внимание на биомеханику тканей и способы неинвазивно, не внедряясь в организм, определять их свойства, — в механике это называется решением обратных задач. И еще одним знаковым пересечением запомнился этот съезд. Начальник департамента технической политики ОАО «РЖД» Владимир Андреев рассказал об амбициозных проектах компании — создании высокоскоростного поезда для магистрали «Москва — Санкт-Петербург» (завершен эскизный, начат технический проект) и разработке конструкции пути, способного пропускать 2,5 миллиарда тонн груза до капитального ремонта. Холдинг располагает собственным научно-технологическим комплексом, включая инжиниринговый центр, тем не менее возлагает конкретные надежды на реализацию подписанного в этом году соглашения о сотрудничестве с Российской академией наук, в частности, для продолжения исследований неразлучной (и критически важной для железной дороги!) системы «колесо — рельс». И как раз трением качения со студенческой скамьи занимается лидер отечественных ученых-механиков академик РАН Ирина Горячева, принявшая эстафету у своих наставников члена-корреспондента АН СССР Льва Галина и академика Александра Ишлинского. Ныне в своей лаборатории Института проблем механики РАН в ряду других задач трибологии (науки о трении) она изучает сложные взаимоотношения рельса с колесом методами математического моделирования. Один из эффективных способов управления качением — использование модификаторов трения, проще говоря, смазки, которую наносят на контактную поверхность с целью уменьшить возникновение усталостных трещин и других признаков разрушения. Разумеется, многое зависит от свойств материалов соприкасающихся тел и модификатора. На новом витке исследований были получены и представлены на съезде результаты, которые наверняка будут востребованы на железнодорожном транспорте. Съезд наглядно показал, что для российских ученых-механиков связь времен, связь теории с практикой не пустые слова. Символом этого единства стал парящий над Санкт-Петербургом ангел на шпиле Петропавловского собора. В 1857 году к проектированию и возведению металлического шпиля (вместо деревянного) колокольни собора приложил руку замечательный инженер-механик Дмитрий Журавский. Разработанная им конструкция поворотного механизма ангела исправно проработала свыше 130 лет! Когда же в канун 300-летия города на Неве понадобилось восстановить изношенный механизм, на помощь пришли специалисты Политехнического. Ректор вуза Андрей Рудской с трибуны съезда предложил возродить премию им. Д.И.Журавского, которая вручалась лишь однажды, в 1917 году. Это предложение будет рассмотрено на очередном заседании Национального комитета по теоретической и прикладной механике. Аркадий Соснов Фото Медиацентра СПбПУ The post С уважением к движению. Ученые-механики обсудили проблемы и перспективы древнейшей из наук appeared first on Поиск - новости науки и техники.