Существующий ГОСТ 14846-2020 «Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний» создан для двигателей внутреннего сгорания, поэтому его нельзя применять к электромоторам из-за принципиальных различий.  Бензиновый или дизельный двигатель, если дать ему непосильную нагрузку, просто заглохнет. Электродвигатель же сохранит частоту вращения ротора и продолжит работать, при этом сила тока в его обмотках возрастет в разы, что приведет к стремительному нагреву. Это может вызвать нарушение изоляции, замыкание и отказ.

Кроме того, электромоторы способны развивать максимальное усилие «с места», на очень низких оборотах (в диапазоне от 0 до приблизительно 1000 об/мин), где обычный двигатель внутреннего сгорания работать не может. Помимо этого, их рабочий диапазон шире: они работают на частотах вращения, в полтора-два раза превышающих максимальные обороты бензиновых аналогов.

Все это требует другого испытательного оборудования.  Для моделирования различных условий работы двигателя используют стенды и специальные испытательные установки. Стенд для электромотора должен уметь создавать усилие, в 2–3 раза превышающее его номинальную (паспортную) мощность. Такая перегрузка позволяет смоделировать экстремальные, но возможные в жизни ситуации — например, резкий обгон или затяжной подъём в гору с полным грузом. При испытаниях бензинового двигателя стенду было достаточно создать усилие, всего на 50% превышающее максимальное усилие самого двигателя.

В России готовых решений для испытаний автомобильных электромоторов под нагрузкой практически нет. Импортное оборудование либо недоступно, либо стоит очень дорого.  Без серийных проверок на стенде, нельзя гарантировать безопасность и долговечность работы электрических двигателей, из-за чего нельзя наладить массовое производство собственных электромобилей.

Учёные Пермского Политеха разработали и предложили собственную методику на специально собранном для этого нагрузочном стенде. Комплекс, созданный на кафедре «Автомобили и технологические машины» ПНИПУ, позволяет исследовать поведение электродвигателей в экстремальных режимах и определять точные границы их безопасной эксплуатации.

Для экспериментальной апробации новой методики специалисты выбрали конкретный образец — серийный, малоразмерный асинхронный двигатель мощностью 1,1 кВт. Это самый распространённый и надёжный тип электромотора, где ротор вращается за счёт «скольжения» — небольшого отставания от вращающегося магнитного поля статора. Такая конструкция проста, долговечна и хорошо выдерживает перегрузки. Выбор сделан не случайно: на российском рынке доступен большой выбор подобных двигателей с разной мощностью и частотой вращения, кроме того, асинхронные электрические машины сегодня используют ведущие мировые автобренды, включая Tesla, Audi и Mercedes-Benz, например, модели Tesla Model 3, Y, X, Ora 03 GT, Mercedes-Benz EQC, Audi e-Tron.

Для испытаний собрали специальный стенд. Основой для него стал электромотор, к валу которого присоединили генератор. Этот генератор выполняет роль «электрического тормоза»: создаёт сопротивление, заставляя мотор работать под разной нагрузкой — от минимальной до предельной. Скорость вращения мотора управляется с помощью частотного преобразователя, который действует подобно педали газа. Силу «торможения» генератором можно плавно регулировать с пульта управления. Эта установка позволяет воссоздать на стенде любые дорожные условия: от спокойной езды до резкого ускорения или медленного подъёма. Всё это время специальные датчики замеряют следующие параметры: усилие, которое развивает мотор, частоту вращения и температуру его корпуса. Так инженеры видят, как ведёт себя двигатель в каждой конкретной ситуации и в какой момент он начинает опасно перегреваться.

Обычно, при испытаниях двигателей по стандартам, главным показателем на графиках является скорость вращения вала (обороты в минуту). Учёные Пермского Политеха предложили изменение: в качестве основного параметра они использовали частоту электрического тока (в герцах), подаваемого на мотор. Они сделали это потому, что в электромобиле, когда водитель нажимает на педаль газа, электронная система меняет именно частоту тока. Такой подход упрощает восприятие и обработку результатов испытании, делая их более понятными для инженеров, которые проектируют системы управления будущих автомобилей.

Мотор тестировали на разных режимах. Особое внимание уделяли рабочим параметрам, влияющим на нагрев электрического двигателя. Учёные определили для данного двигателя две ключевые температурные границы: критическая температура корпуса — 70 °C и максимально допустимая температура медных обмоток — 145 °C. Превышение этого внутреннего предела ведёт к необратимому повреждению изоляции и резкому сокращению срока службы.

Поэтому контроль температуры корпуса может стать надёжным, внешним индикатором процесса. Когда температура стабильно ниже 70 °C, скрытые обмотки гарантированно не перегреваются. Это позволит создать простую и эффективную систему управления двигателем, а датчик на корпусе при достижении порога в 65–70 °C автоматически подаст сигнал о необходимости ограничить ток, предотвратив разрушение двигателя изнутри.

Исследователи определили оптимальный диапазон для продолжительной работы двигателя, в котором он не выходит за допустимые значения по температуре в течение 30 минут работы.  Тестируемый мотор выдал свою паспортную мощность в 1,1 кВт, работал с небольшим запасом до критического порога в 70°C.  

— Испытания также позволили выявить режимы, при которых температура всего за несколько минут работы достигает опасной отметки, практически вплотную приближаясь к критическому порогу. Эти режимы не подходят для длительной работы электрического двигателя под нагрузкой, — поясняет Николай Лобов, заведующий кафедрой «Автомобили и технологические машины» ПНИПУ, доктор технических наук.

Разработанная учёными методика создаёт универсальный инструмент для тестирования отечественных электродвигателей для электромобилей под нагрузкой. Дальнейшим направлением работы исследователей станет применение отработанной методики к другим типам электродвигателей, в первую очередь к синхронным.

Однако уже сейчас результаты могут быть использованы для всего цикла разработки и сертификации отечественных электромобилей. Полученные данные предоставляют инженерам-испытателям чёткий алгоритм действий для определения конкретных температурных границ и рабочих параметров, конструкторам — основу для точного расчёта систем охлаждения и силовых агрегатов, а разработчикам программного обеспечения — фундамент для создания интеллектуальных алгоритмов управления. Практическое применение разработанного подхода позволит производителям гарантировать безопасность, надёжность и предсказуемость характеристик будущих электромобилей, закладывая основу не только для серийного производства, но и для формирования новых национальных отраслевых стандартов, обеспечивающих технологическую независимость электроавтомобилестроения.

– По одной из гипотез, высокая активность звездопада с большим количеством метеоров может быть связана с продолжающимся процессом разрушения астероида (3200) Фаэтон, который представляет собой родительское тело. При каждом сближении с Солнцем астероид подвергается мощному тепловому и гравитационному стрессу, что приводит к выбросу потока обломков. Таким образом, каждый декабрь, наблюдая ослепительный звездный дождь, мы становимся свидетелями динамичного космического процесса — постепенной эволюции малого тела Солнечной системы. Именно эта связь с астероидом – ключевая особенность Геминид, – рассказывает Евгений Бурмистров, эксперт в области астрономии Пермского Политеха.

Астероид Фаэтон принадлежит к группе аполлонов – объектам, чьи траектории движения пересекают земную орбиту. Его путь уникален – он невероятно вытянут и пересекает орбиты всех четырёх планет земной группы – Меркурия, Венеры, Земли и Марса. В настоящее время он, продолжая движение по своей эллиптической орбите, находится вблизи нашей планеты.

Родительское тело потока представляет собой каменную глыбу диаметром примерно 6 км. Свое название он получил в честь героя греческого мифа – Фаэтона, сына бога солнца Гелиоса. Этот объект сложно однозначно классифицировать, поэтому эксперты называют его «связующим звеном» между разными типами небесных тел. Сгорающие в небе частицы представляют собой вещество самого космического объекта, что дает ученым уникальную возможность дистанционно изучать эволюцию малых тел. Согласно долгосрочным прогнозам астрономов, эти потоки будут видны на небе Земли еще многие десятилетия.

– Зрелищность Геминид обусловлена не только их количеством, но и качеством. Метеоры часто бывают исключительно яркими и, что важно для наблюдателей, сравнительно медленными. Их скорость составляет примерно 35 км/с, что почти в два раза меньше, чем у стремительных Персеид. Они не проносятся мгновенной черточкой, а оставляют в небе хорошо заметные, длящиеся пару секунд следы. Настоящим подарком для зрителей становится разноцветие вспышек: в потоке можно увидеть белые, желтые и даже изумрудно-зеленые метеоры. Такая палитра обусловлена различным химическим составом сгорающих в атмосфере частиц – в них могут присутствовать натрий, магний или железо, – отмечает ученый.

Чтобы своими глазами увидеть это разноцветное шоу, стоит заранее подготовиться. Условия в ночь с 13 на 14 декабря будут почти идеальными: радиант потока – точка, из которой «вылетают» метеоры – будет находиться в созвездии Близнецов, а Луна не создаст помех, так как будет в убывающей фазе.

– Начинать наблюдения стоит с наступлением темноты, примерно с 22 часов, и следить за восточной частью неба. Наибольшее количество «падающих звезд» будет видно после полуночи, когда радиант поднимется высоко над горизонтом. Лучше всего выбрать место вдали от городской засветки. Глазам потребуется около 20-30 минут, чтобы полностью адаптироваться к темноте. Смотреть нужно не строго на радиант, а на область неба вокруг созвездия Близнецов, – объясняет Евгений Бурмистров.

Десятилетия палеонтологических споров о статусе Nanotyrannus, считавшегося молодым Tyrannosaurus rex, наконец разрешены. Новое исследование, опубликованное в журнале Science, доказывает, что этот динозавр был полностью взрослым и представлял собой отдельный вид.

Учёные изучили микроструктуру гиоидной кости — элемента горла, поддерживающего язык, — чтобы определить степень зрелости особи. Этот метод ранее не применялся для таких целей, но сравнение с современными птицами, крокодилами и другими динозаврами подтвердило его надёжность.

Ключевым образцом стал голотип Nanotyrannus, представленный в основном черепом. Исследователи, включая доктора Зака Морриса, проанализировали срезы кости под микроскопом, обнаружив признаки остановки роста, что указывает на зрелость. При этом, сравнительный анализ с уникальной серией роста T. rex из Музея естественной истории показал, что даже более крупные экземпляры Tyrannosaurus могли быть менее зрелыми, чем Nanotyrannus.

«Мы ожидали, что гистология подтвердит юность голотипа, но вместо этого увидели явные свидетельства завершения роста», — отметил соавтор работы доктор Моррис. Это открытие не только устанавливает самостоятельный статус вида, но и предлагает новый инструмент для палеонтологии — использование гиоидных костей для оценки возраста ископаемых животных.

Исследование также проливает свет на экосистемы позднего мела в Северной Америке. Ранее считалось, что T. rex доминировал как единственный сверххищник, но теперь ясно, что Nanotyrannus сосуществовал с ним, конкурируя за добычу с молодыми особями тираннозавра. Это указывает на большее разнообразие хищников в те времена, чем предполагалось.

Методология работы подчёркивает важность бережного подхода к музейным экспонатам. Учёные использовали 3D-сканирование и создание слепков гиоидной кости, чтобы минимизировать ущерб для оригинала. «Баланс между сохранением и научным поиском был достигнут, и результат того стоил», — заявила старший автор доктор Кейтлин Коллири.

Открытие стало возможным благодаря уникальным коллекциям, таким как серия роста T. rex, которая служит эталоном для сравнения. «Наши музеи — не только образовательные центры, но и площадки для прорывных исследований», — подчеркнул директор Института динозавров доктор Нейт Смит. Это исследование демонстрирует, как современные технологии и междисциплинарное сотрудничество расширяют понимание древнего мира.

Эти открытия вызвали серьёзный интерес к новым подходам к лечению. Экспериментальный препарат COR388 (компании Cortexyme) уже успешно снизил как бактериальную нагрузку, так и уровень бета-амилоида в доклинических моделях.

Хотя масштабные испытания на людях ещё необходимы, появляется всё больше доказательств того, что по крайней мере некоторые случаи болезни Альцгеймера могут иметь инфекционную природу, а не быть чисто дегенеративными.

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aau3333