Физические основы приборостроения

Настоящая статья посвящена поиску оптимальных параметров системы магнитной фокусировки для сопровождения мощного релятивистского электронного потока с ускоряющим напряжением 200-600 кВ, током 1-5 кА для генератора СВЧ диапазона 5 ГГц. Для достижения поставленной цели использовался метод конечных элементов для решения двумерных уравнений Пуассона и методы Рунге-Кутта для решения системы обыкновенных дифференциальных уравнений. Получена математическая модель для анализа и оптимизации параметров системы магнитной фокусировки электронного потока, инжектируемого с лезвийного цилиндрического катода в направлении цилиндрического анода. Найдены геометрические и физические параметры такой системы, при которых обеспечивается формирование и сопровождение электронного потока с требуемыми параметрами в цилиндрической электродинамической системе заданного диаметра вблизи ее периодической структуры. В перспективе созданная модель может быть состыкована с моделями и методами расчета генераторов СВЧ сверхвысокой мощности на гофрированных электродинамических структурах.

Сформулированы уравнения возбуждения продольно-азимутально нерегулярных волноводов с учетом потерь в стенках. Внутренняя поверхность стенок волновода задается произвольной гладкой функцией b(φ, z). Используется метод преобразования координат – исходная цилиндрическая система координат (r, φ, z) заменяется новой (ρ, φ, z), где ρ=r/b(φ, z). В новой системе граница волновода определяется как ρ=1=const, т. е. геометрия волновода – регулярный цилиндр. Для такого волновода полная система собственных функций известна. С учетом этих функций для определения амплитуд парциальных волн применяется стандартная процедура неполного метода Галеркина. Полученные общие уравнения могут быть использованы при расчете и оптимизации как электронных приборов СВЧ и КВЧ различных типов, так и пассивных устройств СВЧ разнообразного применения.

В работе рассматривается теория фотоупругости на примере линейных изотропных диэлектриков. На основе базовых соотношений получено выражение для упругооптической постоянной через диэлектрическую восприимчивость. Для трёх фазовых состояний диэлектриков выведены формулы для расчёта упругооптической постоянной только на основе значения диэлектрической постоянной. Сделана оценка для максимального значения упругооптической постоянной в указанных средах.

Дано описание алгоритма оптимального посимвольного приема информационно-емких цифровых сигналов с пониженной сложностью программной реализации. Выполнение алгоритма основано на использовании экономичного представления чисел формата float, что снимает ограничение на динамический диапазон сигнал/помеха, на длину кодовых слов и на тип сигнальных «созвездий». Приведены результаты исследований помехоустойчивости рассматриваемого модифицированного алгоритма оптимального посимвольного приема сигнальных конструкций на основе сигнальных «созвездий» цифровых сигналов с многофазовой манипуляцией, интенсивно используемых в приложениях, и простого корректирующего кода с проверкой на четность в недвоичных полях Галуа.

Статья посвящена проблеме взаимодействия модулированных электромагнитных полей с живыми биологическими объектам (ЖБО). Организм рассматривается как многомасштабная динамическая нелинейная система, на верхних уровнях иерархии которой имеется совокупность разнообразных низкочастотных автоколебаний, и он, в соответствии с теорией нелинейных динамических систем, может быть чувствителен к воздействию внешних переменных низкочастотных полей, вообще говоря, разной физической природы. Наличие и характер этой чувствительности определяется, как динамическими свойствами систем ЖБО, так и частотно-временной структурой воздействующих полей. При определенных условиях воздействие внешних переменных низкочастотных полей может качественно изменять динамическое состояние живых биологических объектов, даже при достаточно малых интенсивностях воздействия.

Высокочастотные электромагнитные колебания, поля и излучения, наряду с низкочастотными, являются составной частью внешней колебательной среды для живых биологических объектов. В отличии от низкочастотных полей, в рамках рассматриваемой динамической модели высокочастотные поля с ЖБО напрямую не взаимодействуют. Выдвинуто предположение о том, что взаимодействие высокочастотного излучения с ЖБО в рамках динамической модели может быть реализовано за счет его модуляции низкочастотными процессами, характерными для колебательных систем самого организма. Высокочастотное электромагнитное излучение при этом выполняет роль переносчика аналоговой информации в форме низкочастотных колебательных паттернов, создавая коммуникационный канал, по которому эти паттерны доставляются из одной точки пространства в другую. В процессе взаимодействия излучения с живым объектом в ряде случаев может происходить непосредственная демодуляция исходных высокочастотных колебаний с получением в результате электрических или других физических типов колебаний, свойственных внутренним процессам в самих живых организмах. Примеры таких взаимодействий известны и приводятся в статье.

Изложены методы математической статистики, позволяющие контролировать качество аэрокосмических систем в процессе их экспериментального исследования и заранее сигнализировать о возможных нарушениях при контроле качества оборудования. Установлено, что прогнозирование среднего числа отказов по авиационному оборудованию (ВО) аэрокосмической техники в целом необходимо проводить в тех случаях, когда по отдельным агрегатам в полном объеме дано небольшое число отказов и их прогнозирование на назначенную наработку для этих агрегатов приводит к значительным ошибкам. В статье предложена методика планирования и проведения эквивалентно-циклических нормальных контрольно-определительных испытаний бортового оборудования (БО) на надежность, а также эквивалентно-циклических ускоренных контрольных испытаний электронного и электрического БО самолетов и космических аппаратов на надежность. Предложены эквивалентно-циклические определители для оценки фактических значений достигнутых уровней надежности БО.

Предложен алгоритм создания высокоэффективных солверов для решения актуальных проблем, основанных на решении задач дифракции электромагнитных волн и волн других типов. Алгоритм основан на применении эвристических методов теории дифракции. Недавно предложенный метод базовых компонентов, отличающийся от традиционных эвристических методов наличием процедуры настройки, позволяет создавать высокоэффективные (т.е. быстрые и точные) солверы, открывающие новые возможности в области изучения актуальных научно-технических проблем.

Предложена система частотной коррекции характеристик диаграммы направленности акустической антенной решетки. Система позволяет улучшать параметры антенны путем применения частотного разделения спектра излучаемого сигнала с последующим пространственным разделением сигналов по элементам решетки. Проводится анализ характеристик и представлены результаты моделирования системы.

Для определения степени деградации объектов (узлов, аппаратов, систем), работающих при повышенных температурах, используются различные методы неразрушающего контроля. Одним из наиболее эффективных методов является ультразвуковая дефектоскопия, в основе которой используются пьезокерамические материалы, сохраняющие стабильность параметров при изменении температуры контролируемого объекта в широких пределах. Целью работы была разработка новых пьезокерамических материалов оксифторидного типа, изготавливаемых на основе фаз системы BiFeO3 – BaTiO3 – BaFeO2F, которые способны длительно сохранять высокие значения пьезопараметров (d33 ≈ 150 пКл/Н) при температурах до 330°С. Технология включает: а) низкотемпературный метод синтеза ультрадисперсных порошков (УДП) фаз состава Bi0,67Ва0,33Fe0,67+хTi0,33-xO3-хFх (0