ВОПРОСЫ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЕНСОРНЫХ И АКТЮАТОРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ СТРУКТУРНОГО МОНИТОРИНГА РАБОТОСПОСОБНОСТИ НА ОСНОВЕ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ 

Алексей Анатольевич Трофимов, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры информационно-измерительной техники и метрологии, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: alex.t1978@mail.ru
Сергей Александрович Здобнов, аспирант, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: sa_zdobnov@mail.ru
Станислав Олегович Забродин, магистрант, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: iit@pnzgu.ru
Екатерина Александровна Фокина, аспирант, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: ekaterina.isay1997@gmail.com 

Актуальность и цели. На сегодняшний день в России отсутствуют научно-технический и экспериментально-технологический заделы по разработке систем cтруктурного мониторинга работоспособности изделий и объектов ракетно-космической техники и наземной космической инфраструктуры с преобразователями физических величин на основе макроволоконных актюаторов на основе обратного пьезоэффекта, необходимые для полной оценки надежности технически сложных объектов неразрушающими методами. Разработка аэрокосмических структур последнего поколения требует создания новейших материалов, которые имели бы высокие физические и механические параметры, отвечали бы требованиям по надежности и ресурсу прочности для решения специфических задач. Большое значение отводится также активным материалам и структурам, способным формировать функциональные формы и профили в зависимости от внешнего воздействия, т.е. обеспечивать выполнение одного из принципов концепции управления перемещением – адаптроники. Формирование функциональных форм и профилей позволит обеспечивать оптимальный аэродинамический профиль крыла, лучшую маневренность летательного аппарата, снизить потребление топлива, энергии и обеспечить лучший дистанционный контроль в экстремальных условиях космоса. Целью данной статью является создание научно-технического и экспериментально-технологического задела по разработке перспективных технологий изготовления сенсорных и актюаторных элементов систем структурного мониторинга работоспособности на основе пьезокерамических материалов и технологий встраивания в элементы композитных конструкций изделий РКТ и НКИ с целью контроля и управления их характеристиками для предупреждения возникновения аварийных ситуаций. Материалы и методы. Рассмотрена структура системы структурного мониторинга работоспособности изделий и объектов РКТ и НКИ с преобразователями физических величин на основе макроволоконных актюаторов на основе обратного пьезоэффекта. Результаты. В результате реализации технологии будут созданы импортонезависимые саморегулируемые адаптивные структуры конструкций и оборудования космических аппаратов на основе управляемых свойств материалов с реакцией на внешние воздействия. Внедрение технологии позволит создать эффективную систему управления колебаниями элементов конструкции. Разработанные пьезоактюаторы найдут применения в системах структурного мониторинга авиакосмической промышленности в ракетно-космических технологиях и машиностроении. 

Ключевые слова

математическая модель, структурный мониторинг, пьезокерамика, пьезоактюатор, пьезоэффект, макроволоконные актюаторы, макроволоконные пьезокомпозиты 

 Скачать статью в формате PDF

Для цитирования:

Трофимов А. А., Здобнов С. А., Забродин С. О., Фокина Е. А. Вопросы разработки технологии изготовления сенсорных и актюаторных элементов систем структурного мониторинга работоспособности на основе пьезокерамических материалов // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2024. № 2. С. 51–60. doi: 10.21685/2307-5538-2024-2-6