Акустические волны помогают измерить скорость
Разработан отечественный компактный сенсор для навигации космической техники
Созданный в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ» имени В. И. Ульянова (Ленина) датчик работает на новых физических принципах, которые позволят авиационной и космической технике ориентироваться в условиях сильных вибраций и перегрузок. Разработка запатентована, исследование выполнено в рамках госзадания Минобрнауки России.
Фото: Глеб Щелкунов, Коммерсантъ
Датчики угловой скорости используются в системах управления различных летательных аппаратов (ракет, самолетов, вертолетов). Без них невозможна работа авиационной и космической техники, поскольку такие сенсоры позволяют ориентироваться в пространстве с помощью измерения угловых скоростей объектов.
На рынке летательных аппаратов существует серьезная потребность в сенсорах угловой скорости, которые отличаются компактностью, способностью работать в сложных условиях. Рынок такой продукции оценивается в 5 млрд руб. и продолжает увеличиваться. Однако сегодня основные производители датчиков для измерения угловой скорости расположены в Европе и США.
«Мы разработали макет чувствительного элемента твердотельного сенсора угловой скорости. Его работа основана на прогрессивном физическом принципе — выявлении изменения поляризации объемных акустических волн. Это позволяет ему измерять скорость в широком диапазоне — как низкие значения угловых скоростей, так и высокие — и в то же время быть очень компактным»,— рассказывает ассистент кафедры электроакустики и ультразвуковой техники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Ясемин Староверова.
В ходе разработки датчика ученые провели ряд фундаментальных и теоретических исследований для изучения особенностей распространения объемных акустических волн во вращающихся твердых средах. На основе теоретических разработок был создан макет сенсора угловой скорости, испытания которого были успешно выполнены.
Датчик угловой скорости для использования в системах управления различных летательных аппаратов
Фото: Предоставлено СПбГЭТУ «ЛЭТИ»
Устройство работает по следующему принципу: на противоположных торцах твердотельного звукопровода расположены излучатель, создающий объемную акустическую волну, и приемник этих колебаний. При появлении вращения угол поворота вектора поляризации увеличивается пропорционально угловой скорости вращения объекта — таким образом фиксируется угловая скорость.
«Наша разработка может использоваться в системах ориентации и навигации авиационной и космической техники для измерения угловой скорости вращения объекта. Она отличается потенциальной способностью функционировать в условиях вибраций и перегрузок и обладает большим динамическим диапазоном измеряемой угловой скорости. Кроме того, полученный образец изготавливается исключительно из отечественных компонентов, поэтому полностью отвечает тенденциям импортозамещения»,— добавляет Ясемин Староверова.
Ученые ЛЭТИ отмечают, что аналогов, построенных на предлагаемом физическом принципе, нет — этот способ измерения угловой скорости вращения обладает новизной мирового уровня. Это стало возможным благодаря использованию принципов, основанных на измерении объемных акустических волн. Разработка запатентована в РФ (патент РФ на изобретение №2397445). В дальнейшем планируется коммерциализация разработанного сенсора.