直到最后一微米
国内薄膜压电技术处于领先地位
PNP-29压电倾斜平台专为最新的MiG-35KR / KUBR和Su-52战斗机以及Ka-10直升机的机载设备而设计,超越了世界上许多类似物。 它由Zelenograd科学研究所“Elpa”开发并投入生产。
斯德哥尔摩和平研究所(SIPRI)表示,俄罗斯武器出口已连续数年快速增长。 MiG-29和Su-30战斗机,Mi-35M和Mi-28直升机, 坦克 T-90A,TOS-1A重型喷火器系统远非俄罗斯国防工业在世界市场上的畅销单子。 但是,正如专家正确指出的那样,SIPRI所使用的方法-计算所谓的平台(即交付给客户的成品)并不能提供可靠的信息,因为许多国家主要在国外供应微电子,高科技元件,组件和组件。
应该认识到,直到最近,创建我们自己的元素基础的问题,以及基于各种类型武器和军事装备的部件和组件的开发和批量生产,对于国内工业来说是相当尖锐的。 尽管有困难,但进口替代方案能够展现这种情况,现在我们已经有了值得骄傲的事情。
超精密的秘诀
如果我们将现代俄罗斯战斗机的照片和视频与他们的西方“竞争对手”进行比较,位于驾驶舱前方的一个独特的水滴状突起 - 所谓的光学雷达站(OLS)立即吸引我们的机器。 以前,它仅用于通过红外辐射搜索敌方飞机。 最新的OLS-U(用于MiG-29K / KUB战斗机),OLS-35(Su-35)和其他能够检测,捕获和跟踪空中,地面和地面目标,用激光辐射等突出显示它们。
很明显,对于在空战条件下以超音速飞行的战斗机以及撞击地面目标时,构成光学定位站基础的光学和激光系统的运动精度应该不是用厘米而不是毫米来测量,而是用微米来测量。 但是如何实现这样的准确性呢?
目前,基于所谓的薄膜压电陶瓷致动器的装置用于控制精度和自适应光学系统。
“一层由10制成至100微米厚,并且从这些层形成压电堆,其厚度从2到100毫米。 当某个电位施加到压电封装的结构时,它可以产生相当大的位移,在某些情况下可达到100微米。 如果控制固体陶瓷需要高达一千伏的电压,那么对于薄层电压 - 从90到150伏特,“Elpa研究所总监Sergei Nersesov揭示了开发的优势。
有趣的是,为了控制安装在印度海军MiG-29K / KUB战斗机购买的最新OLS-UE光学定位站中的镜子,使用了德国公司Physik Instruments的S-330系列压电块。
S-330压电倾斜平台是高科技产品,其倾斜角高达10毫弧度(毫弧度),它基于两对差动控制执行器。 Следует отметить, что данные платформы не только стоят в российских ОЛС, но и активно закупаются американскими, французскими, израильскими фирмами – изготовителями высокоточных应当指出的是,这些平台不仅在俄罗斯OLS中使用,而且还被美国,法国,以色列公司-高精度制造商积极购买 飞机 光电系统。
但是对于即将加入俄罗斯海军舰队的MiG-29K / KUBR,Elpa研究所的开发工程师可以创建自己的PNP-10压电平板,它不逊色于S-330,但也超越了某些特性它。
“我们的压电平板由四个执行器组成,当通电时可扩展至40微米。 PNP的控制系统在特殊程序下提供执行器的运动。 执行器本身作用在旋转镜所在的平台上,在10 mrad上的两个平面(X轴和U轴-AR)上偏离。 我们的平台距离最远可达5公里,可提供高达一米的指向精度,“独特压电平台开发商Anatoly Gritsenko说。
在PNP-10中,Zelenograd的专家介绍了他们自己的专有技术 - 应变计用于反馈和消除所谓的退出。 “在我们的执行器上,有一些特殊的应变计用于反馈,从而提高了分辨率(每单位施加电压下执行器工作体的最小可能移动.-- A.P。)。 为了说清楚:没有应变计,执行器的精度是10 - 15纳米,并且使用应变计这个数字达到1纳米! 因此,指导的准确性增加,“Elpa研究所项目管理中心主任Andrey Daineko解释说。
但是执行器的准确性不仅取决于应变计的使用。 最重要的作用是电源,它直接为几个压电平台提供电流。 PI本身实际上是一个基于可编程单元的微型计算机,根据收到的命令,它可以使用复杂的算法向平台执行器发送电脉冲。
“我们的动力源是由SPP SPC从大诺夫哥罗德公司制造的独立原始开发项目。 它确保了高达10纳伏的电压供应精度,由此,镜子本身定位的分辨率增加。 毕竟,执行器监控任何电压波动,严重影响其准确性,“Andrei Daineko说。
但不仅高精度区分俄罗斯产品和外国类似物。 特别地,在使用德国S-330的电子 - 光学系统中,经常出现故障,因为当发生过载时,致动器不总是承受太大的横向弯曲并且分开。 “在开发PNP-10时,我们立即注意到执行器的生存能力问题,并将横截面积增加了一倍半。 力量增加,因此资源寿命变得更高。 进行了耐久性测试,并实现了数千小时的30。 他们放置三个执行器,向它们施加电压,并在+ 85度的温度下连续“挖空”它们。 在测试过程中,每千小时测量一次物理性质。 30数千小时 - 意味着连续工作。 如果以脉冲形式测量,该数字将增加许多倍。 这架飞机不是那么活!“, - 科学研究和生产综合体副主任Viktor Nikiforov说。
目前,PNP-10正在作为用于MiG-29KR / KUBR,Su-35战斗机的光学定位站的一部分进行测试,并作为最新Ka-52侦察和攻击直升机的激光照明系统的一部分。
可能使用PNP-10的范围 - 用于瞄准复合体“鳄鱼”,以及悬浮式瞄准容器,计划在Su-35,MiG-29和T-50等机器上使用。
勘探
Elpa研究与发展研究所的设计师和工程师不会停滞不前。 现在,当PNP-10投入批量生产时,计划在其底座上创建一系列压电平板,其分辨率,位移等不同。顺便说一下,得益于Elpa研究所从头开始多年开发的薄膜压电陶瓷的独特技术,执行器比国外竞争对手便宜。
“执行器是多层的,这意味着它上面有许多触点。 在制造过程中,这些层在非常高的温度下烧结,因此钯用于接触垫 - 而不是最便宜的原材料。 我们找到了降低烧结温度的方法,这使钯的需求量减少了超过30%。 因此,成本下降。 为了向读者说清楚:执行器是从所谓的立方体中招募的。 例如,在一个70毫米执行器PNP-10中他们的30。 在世界市场上,一个40-50层立方体的标准价格约为4欧元。 我们的成本便宜了四分之一。 而生产薄膜压电陶瓷的生产线已经准备好每年生产多达一百万个这样的立方体,“Andrei Daineko说。
在PNP-10的基础上,还创建了线性位移压电平台,即不仅在X和Y平面上移动,而且在Z平面上移动。这种产品在航空和太空计划中都有需求,它对于侦察系统和高精度都是必要的。 武器。 根据Elpa研究所的代表,该研究所在这方面与几家企业进行了联合工作,但现在谈论具体结果还为时过早。
薄膜压电陶瓷的另一个重要应用是减振系统。 “它们首先由美国飞机制造商在F-16上进行测试。 为了抑制尾部的振动,使用由磁带致动器制成的特殊面板。 操作原理很简单。 我们有一个飞机的结构元件,它振荡,我们在相反的阶段放置执行器,从相反的一侧按下。 我们的研究所提供了一个更有趣的选择 - 使用压电平板作为一种减震器。 特别是,它对核潜艇的装置和组件非常重要。 我们与俄罗斯科学院力学研究所进行了联合研究并得出结论:如果PNP安装在核潜艇的一些子组件和机构上,那么振动可以减少到几乎为零!“ - 总结了Andrey Daineko。
Elpa研究所是一家企业,在几年的时间里不仅创造了自己的压电平台,而且还创造了薄膜压电陶瓷的独特技术,这种技术可以批量生产世界上新的,基本上无与伦比的新产品,这些产品在国防工业的许多分支中使用。
PNP-29压电倾斜平台专为最新的MiG-35KR / KUBR和Su-52战斗机以及Ka-10直升机的机载设备而设计,超越了世界上许多类似物。 它由Zelenograd科学研究所“Elpa”开发并投入生产。
斯德哥尔摩和平研究所(SIPRI)表示,俄罗斯武器出口已连续数年快速增长。 MiG-29和Su-30战斗机,Mi-35M和Mi-28直升机, 坦克 T-90A,TOS-1A重型喷火器系统远非俄罗斯国防工业在世界市场上的畅销单子。 但是,正如专家正确指出的那样,SIPRI所使用的方法-计算所谓的平台(即交付给客户的成品)并不能提供可靠的信息,因为许多国家主要在国外供应微电子,高科技元件,组件和组件。
应该认识到,直到最近,创建我们自己的元素基础的问题,以及基于各种类型武器和军事装备的部件和组件的开发和批量生产,对于国内工业来说是相当尖锐的。 尽管有困难,但进口替代方案能够展现这种情况,现在我们已经有了值得骄傲的事情。
超精密的秘诀
如果我们将现代俄罗斯战斗机的照片和视频与他们的西方“竞争对手”进行比较,位于驾驶舱前方的一个独特的水滴状突起 - 所谓的光学雷达站(OLS)立即吸引我们的机器。 以前,它仅用于通过红外辐射搜索敌方飞机。 最新的OLS-U(用于MiG-29K / KUB战斗机),OLS-35(Su-35)和其他能够检测,捕获和跟踪空中,地面和地面目标,用激光辐射等突出显示它们。
很明显,对于在空战条件下以超音速飞行的战斗机以及撞击地面目标时,构成光学定位站基础的光学和激光系统的运动精度应该不是用厘米而不是毫米来测量,而是用微米来测量。 但是如何实现这样的准确性呢?
目前,基于所谓的薄膜压电陶瓷致动器的装置用于控制精度和自适应光学系统。
“一层由10制成至100微米厚,并且从这些层形成压电堆,其厚度从2到100毫米。 当某个电位施加到压电封装的结构时,它可以产生相当大的位移,在某些情况下可达到100微米。 如果控制固体陶瓷需要高达一千伏的电压,那么对于薄层电压 - 从90到150伏特,“Elpa研究所总监Sergei Nersesov揭示了开发的优势。
有趣的是,为了控制安装在印度海军MiG-29K / KUB战斗机购买的最新OLS-UE光学定位站中的镜子,使用了德国公司Physik Instruments的S-330系列压电块。
S-330压电倾斜平台是高科技产品,其倾斜角高达10毫弧度(毫弧度),它基于两对差动控制执行器。 Следует отметить, что данные платформы не только стоят в российских ОЛС, но и активно закупаются американскими, французскими, израильскими фирмами – изготовителями высокоточных应当指出的是,这些平台不仅在俄罗斯OLS中使用,而且还被美国,法国,以色列公司-高精度制造商积极购买 飞机 光电系统。
但是对于即将加入俄罗斯海军舰队的MiG-29K / KUBR,Elpa研究所的开发工程师可以创建自己的PNP-10压电平板,它不逊色于S-330,但也超越了某些特性它。
“我们的压电平板由四个执行器组成,当通电时可扩展至40微米。 PNP的控制系统在特殊程序下提供执行器的运动。 执行器本身作用在旋转镜所在的平台上,在10 mrad上的两个平面(X轴和U轴-AR)上偏离。 我们的平台距离最远可达5公里,可提供高达一米的指向精度,“独特压电平台开发商Anatoly Gritsenko说。
在PNP-10中,Zelenograd的专家介绍了他们自己的专有技术 - 应变计用于反馈和消除所谓的退出。 “在我们的执行器上,有一些特殊的应变计用于反馈,从而提高了分辨率(每单位施加电压下执行器工作体的最小可能移动.-- A.P。)。 为了说清楚:没有应变计,执行器的精度是10 - 15纳米,并且使用应变计这个数字达到1纳米! 因此,指导的准确性增加,“Elpa研究所项目管理中心主任Andrey Daineko解释说。
但是执行器的准确性不仅取决于应变计的使用。 最重要的作用是电源,它直接为几个压电平台提供电流。 PI本身实际上是一个基于可编程单元的微型计算机,根据收到的命令,它可以使用复杂的算法向平台执行器发送电脉冲。
“我们的动力源是由SPP SPC从大诺夫哥罗德公司制造的独立原始开发项目。 它确保了高达10纳伏的电压供应精度,由此,镜子本身定位的分辨率增加。 毕竟,执行器监控任何电压波动,严重影响其准确性,“Andrei Daineko说。
但不仅高精度区分俄罗斯产品和外国类似物。 特别地,在使用德国S-330的电子 - 光学系统中,经常出现故障,因为当发生过载时,致动器不总是承受太大的横向弯曲并且分开。 “在开发PNP-10时,我们立即注意到执行器的生存能力问题,并将横截面积增加了一倍半。 力量增加,因此资源寿命变得更高。 进行了耐久性测试,并实现了数千小时的30。 他们放置三个执行器,向它们施加电压,并在+ 85度的温度下连续“挖空”它们。 在测试过程中,每千小时测量一次物理性质。 30数千小时 - 意味着连续工作。 如果以脉冲形式测量,该数字将增加许多倍。 这架飞机不是那么活!“, - 科学研究和生产综合体副主任Viktor Nikiforov说。
目前,PNP-10正在作为用于MiG-29KR / KUBR,Su-35战斗机的光学定位站的一部分进行测试,并作为最新Ka-52侦察和攻击直升机的激光照明系统的一部分。
可能使用PNP-10的范围 - 用于瞄准复合体“鳄鱼”,以及悬浮式瞄准容器,计划在Su-35,MiG-29和T-50等机器上使用。
勘探
Elpa研究与发展研究所的设计师和工程师不会停滞不前。 现在,当PNP-10投入批量生产时,计划在其底座上创建一系列压电平板,其分辨率,位移等不同。顺便说一下,得益于Elpa研究所从头开始多年开发的薄膜压电陶瓷的独特技术,执行器比国外竞争对手便宜。
“执行器是多层的,这意味着它上面有许多触点。 在制造过程中,这些层在非常高的温度下烧结,因此钯用于接触垫 - 而不是最便宜的原材料。 我们找到了降低烧结温度的方法,这使钯的需求量减少了超过30%。 因此,成本下降。 为了向读者说清楚:执行器是从所谓的立方体中招募的。 例如,在一个70毫米执行器PNP-10中他们的30。 在世界市场上,一个40-50层立方体的标准价格约为4欧元。 我们的成本便宜了四分之一。 而生产薄膜压电陶瓷的生产线已经准备好每年生产多达一百万个这样的立方体,“Andrei Daineko说。
在PNP-10的基础上,还创建了线性位移压电平台,即不仅在X和Y平面上移动,而且在Z平面上移动。这种产品在航空和太空计划中都有需求,它对于侦察系统和高精度都是必要的。 武器。 根据Elpa研究所的代表,该研究所在这方面与几家企业进行了联合工作,但现在谈论具体结果还为时过早。
薄膜压电陶瓷的另一个重要应用是减振系统。 “它们首先由美国飞机制造商在F-16上进行测试。 为了抑制尾部的振动,使用由磁带致动器制成的特殊面板。 操作原理很简单。 我们有一个飞机的结构元件,它振荡,我们在相反的阶段放置执行器,从相反的一侧按下。 我们的研究所提供了一个更有趣的选择 - 使用压电平板作为一种减震器。 特别是,它对核潜艇的装置和组件非常重要。 我们与俄罗斯科学院力学研究所进行了联合研究并得出结论:如果PNP安装在核潜艇的一些子组件和机构上,那么振动可以减少到几乎为零!“ - 总结了Andrey Daineko。
Elpa研究所是一家企业,在几年的时间里不仅创造了自己的压电平台,而且还创造了薄膜压电陶瓷的独特技术,这种技术可以批量生产世界上新的,基本上无与伦比的新产品,这些产品在国防工业的许多分支中使用。
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