12–13 ноября в Перми прошла отчетная конференция по итогам второго этапа крупного научного проекта «Фундаментальная механика в новых материалах, конструкциях, технологиях». Ученые Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН реализуют его по соглашению с Министерством науки и высшего образования РФ с 2024 г. в сотрудничестве с коллегами из Института проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН (Москва) и Центрального аэрогидродинамического института им. профессора Н.Е. Жуковского (Жуковский). Более сотни участников представили результаты своих исследований по трем направлениям проекта: механике новых материалов и конструкций; оценке прочности и ресурса машин, конструкций и сооружений; проблемам турбулентности, магнитной гидродинамики, тепломассопереноса в многофазных и многокомпонентных средах. В составе оргкомитета — председатель конференции, руководитель проекта, научный руководитель ПФИЦ УрО РАН академик В.П. Матвеенко, руководитель научного направления  «Горные науки» ПФИЦ УрО РАН академик А.А. Барях, академик И.Г. Горячева (Институт проблем механики РАН, Москва), директор ПФИЦ УрО РАН член-корреспондент О.А. Плехов, директор Горного института ПФИЦ УрО РАН член-корреспондент Л.Ю. Левин, директор Института механики сплошных сред ПФИЦ УрО РАН доктор физико-математических А.И. Мизев, начальник лаборатории Центра прочности летательных аппаратов ЦАГИ А.Н. Шаныгин.
О задачах проекта и одноименной конференции рассказал академик Валерий Матвеенко.

— Механика — поистине универсальная область знания. Один из основоположников отечественной школы газовой динамики и аэродинамики гиперзвуковых скоростей академик Горимир Горимирович Черный называл ее вечно новой наукой, без развития которой невозможно использование большинства достижений других естественных наук. Сегодня ее роль недооценивают, например, курсы механики исчезают из программ вузов. Одна из наших главных задач — продемонстрировать универсальность и практическую значимость механики. Наш проект — прежде всего творческая площадка для механиков, где рождаются новые фундаментальные и прикладные результаты. Эти результаты не абстрактные, они воплощаются в конкретные разработки, которые уже сегодня могут использоваться для управления сложными технологическими процессами в машиностроении, авиационной промышленности и других областях, обеспечивающих научно-технологический суверенитет России. Важно не только заявить о разработанной модели, но и наглядно продемонстрировать результат тем, кто потенциально заинтересован в наших разработках.

На конференции выступили с докладами ведущие российские ученые в области фундаментальной механики. Осветить весь спектр тем и направлений в рамках одного материала невозможно, поэтому особое внимание мы уделили разработкам молодых исследователей.

На заседаниях секции «Механика новых материалов и конструкций» обсуждались теоретические и экспериментальные исследования smart-материалов и систем мониторинга с использованием технологий нейронных сетей, синтез низкотемпературных магнитных жидкостей, построение моделей деформирования новых эластомерных нанокомпозитов, создание пробионических композитных конструкций и мониторинг их технического состояния с помощью оптоволоконных датчиков. Академик В.П. Матвеенко отметил, что идея создания природоподобных материалов, способных изменять свою геометрию, жесткость и другие характеристики, не нова, но сейчас для нее пришло время, поскольку появились необходимые технологии и элементная база, позволяющие реализовать ее на практике. Молодые ученые представили разработки smart-материалов, в частности, кандидат физико-математических наук Григорий Сероваев (ИМСС) продемонстрировал эксперимент, в котором компьютерная программа в реальном времени отображала поле деформаций образца при его нагружении.

Группа участников проекта под руководством кандидата технических наук Александра Шаныгина (ЦАГИ) выполняет комплекс исследований, направленных на создание конструктивно-подобных образцов высоконагруженных пробионических конструкций. По итогам работы команда представит демонстрационный образец, в который интегрирована система мониторинга, разработанная в ИМСС. Благодаря сотрудничеству ученых из Перми и Жуковского, начавшегося с «легкой руки» вице-президента РАН академика С.Л. Чернышева, уже получен ряд важных результатов.

Доклады секции «Оценка прочности и ресурса машин, конструкций и сооружений» охватывали широкий спектр проблем — от разработки методологии прогнозирования свойств, ресурса и мониторинга состояния сложных инженерных и природных систем до оптимизации метода лазерной ударной проковки металлов и сплавов. Обсуждались научные основы технологии повторной отработки запасов полезных ископаемых, вопросы экономии ресурсов в шахтах Пермского края и многие другие.

— Механика — надежный помощник в обеспечении безопасности горных работ и повышении эффективности горного производства, — отметил академик Александр Барях, представляя результаты работы Горного института ПФИЦ УрО РАН. — Сегодня разработка месторождений полезных ископаемых идет в сложных горно-геологических условиях на большой глубине, это увеличивает нагрузку на горнотехнические конструкции и изменяет шахтную атмосферу. Пользуясь методами механики, мы изучаем распределение воздуха в сети горных выработок и разрабатываем модели деформирования и разрушения горнотехнических объектов. Особенно ценные прикладные результаты связаны с повторной отработкой месторождений сильвинитовой руды.

О моделях газодинамики и тепломассообмена в подземных горных выработках шла речь на заседаниях секции «Турбулентность, магнитная гидродинамика, тепломассоперенос в многофазных и многокомпонентных средах». Обсуждалась разработка устройств и технологий использования жидкометаллического теплоносителя в ядерной энергетике и модели конвективного тепломассопереноса в разных средах. Научный сотрудник молодежной лаборатории технологической гидродинамики ИМСС кандидат физико-математических наук Андрей Мамыкин представил новую экспериментальную установку для исследования разнообразных течений в жидком металле, вызванных вращающимся магнитным полем. Ученым даже удалось продемонстрировать аналог торнадо в жидком металле. Результаты этих исследований опубликованы в ведущем научном журнале по гидромеханике, который издается Кембриджским университетом. По оценке академика В.П. Матвеенко, работа группы магнитной гидродинамики под руководством доктора физико-математических наук профессора П.Г. Фрика и доктора физико-математических наук И.В. Колесниченко открывает новые подходы к созданию устройств для аккумуляции энергии и внедрению их на объектах отечественной атомной промышленности.

Еще одна актуальная прикладная тема проекта — подготовка предложений по оптимизации режимов водозабора питьевой и технической воды из рек Пермского края. Задачу решают совместно ученые ИМСС и Горного института. От выбора режима водозабора зависит, вода какой жесткости поступит в городскую сеть.

Итоги второго этапа проекта «Фундаментальная механика в новых материалах, конструкциях, технологиях» подвел академик В.П. Матвеенко:

— Наш проект многоплановый, междисциплинарный и очень своевременный, именно этим он мне и дорог. Надеюсь, что как минимум половина наших исследований даст результаты, на основе которых будут созданы материалы и конструкции будущего. Пусть наша работа принесет не только фундаментальные знания, но и то, что понятно и нужно каждому.

Подготовили И. МИЗЕВА и Е. ПОНИЗОВКИНА