Созданный в СПбГЭТУ «ЛЭТИ» датчик работает на новых физических принципах, которые позволят авиационной и космической технике ориентироваться в условиях сильных вибраций и перегрузок.
12.04.2022
Датчики угловой скорости используются в системах управления различных летательных аппаратов – ракет, самолетов, вертолетов и других. Без них невозможна работа авиационной и космической техники, поскольку такие сенсоры позволяют ориентироваться в пространстве с помощью измерения угловых скоростей объектов.
Поэтому на рынке летательных аппаратов существует серьезная потребность в сенсорах угловой скорости, которые отличаются компактностью, способностью работать в сложных условиях. Объем рынка такой продукции оценивается в 5 млрд рублей 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. Принцип его работы основан 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 с целью изучить особенности распространения объемных акустических волн во вращающихся твердых средах. На основе теоретических разработок был создан макет сенсора угловой скорости, испытания которого были успешно выполнены.
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 и 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 при этом большим динамическим диапазоном измеряемой угловой скорости. Помимо этого, полученный образец изготавливается исключительно из отечественных компонентов, поэтому полностью отвечает тенденциям импортозамещения».
Ученые ЛЭТИ отмечают, что аналогов, построенных на предлагаемом физическом принципе, нет – данный 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.
Разработка сенсора для навигации космической техники соответствует научно-исследовательской политике университета в рамках программы развития Приоритет 2030.
