Про діяльність установ Секції фізико-технічних і математичних наук НАН України під час воєнного стану

У статті наведено найвагоміші результати фундаментальних та прикладних наукових досліджень установ Секції фізико-технічних і математичних наук НАН України, отримані впродовж 2022 р. Незважаючи на надскладні умови роботи внаслідок широкомасштабної воєнної агресії РФ проти України, науковці Академії...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2023
1. Verfasser:	Богданов, В.Л.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2023
Schriftenreihe:	Вісник НАН України
Schlagworte:	Наукові напрями
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/192924
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Про діяльність установ Секції фізико-технічних і математичних наук НАН України під час воєнного стану / В.Л. Богданов // Вісник Національної академії наук України. — 2023. — № 3. — С. 3-18. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-192924
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1929242023-07-22T15:29:12Z Про діяльність установ Секції фізико-технічних і математичних наук НАН України під час воєнного стану Богданов, В.Л. Наукові напрями У статті наведено найвагоміші результати фундаментальних та прикладних наукових досліджень установ Секції фізико-технічних і математичних наук НАН України, отримані впродовж 2022 р. Незважаючи на надскладні умови роботи внаслідок широкомасштабної воєнної агресії РФ проти України, науковці Академії продовжують працювати, зосереджуючи свої зусилля насамперед на зміцненні обороноздатності й безпеки нашої країни та створенні наукового підґрунтя для повоєнного відновлення і подальшого інноваційного розвитку промислового сектору української економіки. The article presents the most important results of fundamental and applied scientific research of the institutions of the Section of Physical, Engineering, and Mathematical Sciences of the NAS of Ukraine, obtained during 2022. Despite the extremely difficult working conditions due to the large-scale military aggression of the Russian Federation against Ukraine, the scientists of the Academy continue to work, focusing their efforts primarily on strengthening defense capability and security of our country and the creation of scientific basis for post-war recovery and further innovative development of the industrial sector of Ukrainian economy. 2023 Article Про діяльність установ Секції фізико-технічних і математичних наук НАН України під час воєнного стану / В.Л. Богданов // Вісник Національної академії наук України. — 2023. — № 3. — С. 3-18. — укр. 0372-6436 DOI: doi.org/10.15407/visn2023.03.003 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/192924 uk Вісник НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Наукові напрями Наукові напрями
spellingShingle	Наукові напрями Наукові напрями Богданов, В.Л. Про діяльність установ Секції фізико-технічних і математичних наук НАН України під час воєнного стану Вісник НАН України
description	У статті наведено найвагоміші результати фундаментальних та прикладних наукових досліджень установ Секції фізико-технічних і математичних наук НАН України, отримані впродовж 2022 р. Незважаючи на надскладні умови роботи внаслідок широкомасштабної воєнної агресії РФ проти України, науковці Академії продовжують працювати, зосереджуючи свої зусилля насамперед на зміцненні обороноздатності й безпеки нашої країни та створенні наукового підґрунтя для повоєнного відновлення і подальшого інноваційного розвитку промислового сектору української економіки.
format	Article
author	Богданов, В.Л.
author_facet	Богданов, В.Л.
author_sort	Богданов, В.Л.
title	Про діяльність установ Секції фізико-технічних і математичних наук НАН України під час воєнного стану
title_short	Про діяльність установ Секції фізико-технічних і математичних наук НАН України під час воєнного стану
title_full	Про діяльність установ Секції фізико-технічних і математичних наук НАН України під час воєнного стану
title_fullStr	Про діяльність установ Секції фізико-технічних і математичних наук НАН України під час воєнного стану
title_full_unstemmed	Про діяльність установ Секції фізико-технічних і математичних наук НАН України під час воєнного стану
title_sort	про діяльність установ секції фізико-технічних і математичних наук нан україни під час воєнного стану
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2023
topic_facet	Наукові напрями
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/192924
citation_txt	Про діяльність установ Секції фізико-технічних і математичних наук НАН України під час воєнного стану / В.Л. Богданов // Вісник Національної академії наук України. — 2023. — № 3. — С. 3-18. — укр.
series	Вісник НАН України
work_keys_str_mv	AT bogdanovvl prodíâlʹnístʹustanovsekcíífízikotehníčnihímatematičnihnauknanukraínipídčasvoênnogostanu
first_indexed	2025-07-16T18:46:29Z
last_indexed	2025-07-16T18:46:29Z
_version_	1837830345164062720
fulltext	ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2023, № 3 3 ПРО ДІЯЛЬНІСТЬ УСТАНОВ СЕКЦІЇ ФІЗИКО-ТЕХНІЧНИХ І МАТЕМАТИЧНИХ НАУК НАН УКРАЇНИ ПІД ЧАС ВОЄННОГО СТАНУ У статті наведено найвагоміші результати фундаментальних та при- кладних наукових досліджень установ Секції фізико-технічних і мате- матичних наук НАН України, отримані впродовж 2022 р. Незважаючи на надскладні умови роботи внаслідок широкомасштабної воєнної агресії РФ проти України, науковці Академії продовжують працювати, зосеред- жуючи свої зусилля насамперед на зміцненні обороноздатності й безпеки нашої країни та створенні наукового підґрунтя для повоєнного відновлен- ня і подальшого інноваційного розвитку промислового сектору української економіки. Через повномасштабне російське вторгнення 2022 рік для На- ціональної академії наук України, як і для всієї нашої країни, був надзвичайно складним. Однак науковці продовжували працювати, часом — на межі людських можливостей. І, попри війну, руйнування та безгрошів’я, отримали чимало вагомих результатів. Наведу спершу деякі результати фундаментальних науко- вих досліджень, які отримали установи Секції фізико-техніч- них і математичних наук НАН України. В Інституті математики встановили критерій еквівалентнос- ті категорій когерентних пучків над некомутативними нетеро- вими схемами. Цей результат принциповий для некомутатив- ної алгебраїчної геометрії, яку широко застосовують у багатьох розділах сучасної математики й теоретичної фізики. Зокрема, з цього результату виведено явний критерій моріта-еквівалент- ності некомутативних алгебраїчних кривих, що пов’язується з теорією рівнянь Янга—Бакстера. В Інституті прикладної математики і механіки побудували асимптотику розв’язків для еліптичних і параболічних рівнянь з нестандартними умовами росту за нелогарифмічного зрос- тання коефіцієнтів, корисних для опису стаціонарних станів БОГДАНОВ Вячеслав Леонідович — академік НАН України, віцепрезидент НАН України, голова Секції фізико-технічних і математичних наук НАН України doi: https://doi.org/10.15407/visn2023.03.003НАУКОВІНАУКОВІ НАПРЯМИНАПРЯМИ 4 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2023. (3) НАУКОВІ НАПРЯМИ неньютонівських рідин, що мають різноспря- мовану дифузію. Науковці Інституту прикладних проблем механіки і математики ім. Я.С. Підстригача в галузі лінійної алгебри ввели нові узагальне- ні обернені матриці над тілом кватерніонів, які є комбінаціями псевдооберненої матриці Мура—Пенроуза та серцевинної оберненої ма- триці. Одержано їхні характеристичні власти- вості й представлення. Результати застосовано в дослідженнях розв’язності деяких кватерні- онових матричних рівнянь типу Сильвестра у прикладних задачах теорії стійкості, теорії ке- рування, динамічних системах тощо. У Математичному відділенні Фізико-техніч- ного інституту низьких температур ім. Б.І. Вєр- кіна ввели й вивчили клас несингулярних гру- пових дій на ймовірнісному просторі, які ма- ють структуру нескінченного прямого добутку дій типу Крігера II1. Застосувавши їх, вдалося для всіх м’яко змішувальних гаусівських авто- морфізмів розв’язати сформульовану в 2001 р. проблему Леманчика—Лесіня—Скрентого щодо ергодичності дійснозначних коциклів, побу- дувати ергодичні несингулярні пуассонівські системи всіх можливих типів Крігера, а також навести нові спрощені приклади несингуляр- них бернулліївських систем усіх можливих типів Крігера. На основі граничних представлень зваже- них псевдообернених матриць cтепеневими рядами і добутками з додатними та від’ємними показниками степенів учені Інституту кібер- нетики імені В.М. Глушкова побудували й до- слідили регуляризовані ітераційні методи об- числення зважених псевдообернених матриць з виродженими вагами. Методи стануть у при- годі під час проєктування нових і відновлення пошкоджених унаслідок значного силового й температурного впливу споруд та об’єктів машинобудування, енергетики, цивільного та промислового будівництва, хімічної промис- ловості. У цьому ж інституті розробили й реалізу- вали методологію автоматичного адаптивного налаштування методу, алгоритму і змінного комп’ютерного середовища на математичні властивості розрахункових задач для мате- матичного моделювання процесів, явищ та об’єктів різної природи. Інноваційність роботи полягає в розробленні методів ідентифікації та регуляризації розріджених структур даних, використанні елементів штучного інтелекту, змінної (змішаної) розрядності й багатороз- рядної арифметики, які дають змогу підвищи- ти ефективність використання комп’ютерних ресурсів (заощадити час, пам’ять тощо) й за- безпечити достовірність результатів. За функ- ціональними можливостями ця методологія не має аналогів у світі. Вчені цього інституту також створили й те- оретично обґрунтували новий метод побудови екстремальних стратегій керування та оціню- вання гарантованого часу завершення проце- сів, описуваних функціонально-диференці- альними системами з термінальним функці- оналом в умовах протидії та невизначеності. Такі процеси виникають у динаміці польоту безпілотного літального апарата, крилатої ра- кети, літака або космічного апарата. Отримані результати дадуть змогу автоматизувати про- цес ухвалення рішень у конфліктних ситуаці- ях для убезпечення рухомих об’єктів. Кібернетики Академії розробили також но- вий метод комп’ютерної обробки КТ-зобра- жень легень з використанням ансамблю гли- бинних згорткових нейронних мереж на базі попередньої сегментації та відбору інформа- тивних сканів, уточнення сегментованих масок для підвищення кінцевої точності на порядок. На його основі розроблено метод оцінювання ступеня активності туберкульозу легень. В Інституті космічних досліджень вивчали взаємодію хвильових збурень з просторово неоднорідними течіями атмосфери. Отримано дисперсійне рівняння акустико-гравітаційних хвиль у системі відліку середовища, що руха- ється з неоднорідною швидкістю, а також ана- літичний вираз для зміни амплітуди хвиль у рухомому середовищі. Як показали науковці, в зустрічному просторово неоднорідному вітрі амплітуда хвиль зростає приблизно за ліній- ним законом, що добре узгоджується з даними супутникових спостережень. ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2023, № 3 5 НАУКОВІ НАПРЯМИ У Навчально-науковому комплексі «Інсти- тут прикладного системного аналізу» Націо- нального технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Іго- ря Сікорського» здійснили якісне й чисельне дослідження керованих нелінійних процесів і полів для динамічних задач подвійного при- значення. Математично обґрунтовано методо- логію перевірки асимптотичної компактності розв’язків класів імпульсно збурених дисипа- тивних процесів для задач моделювання битв і воєн з неповними апріорними й апостеріор- ними спостереженнями. Розроблено методо- логію пошуку глобальних і траєкторних атрак- торів класів дисипативних динамічних систем у спеціальних класах нескінченновимірних просторів розподілів для імпульсно збурених м’яких за Арнольдом математичних моделей конфліктів. Фахівці Міжнародного науково-навчально- го центру інформаційних технологій та систем уперше в теорії штучного інтелекту матема- тично сформулювали задачі розпізнавання й самонавчання в єдиній уніфікованій формі, яка охоплює весь діапазон довжин навчальних вибірок, і визначили клас стратегій, не придат- них для розв’язання цих задач. Доведено, що розв’язання задач у наведеній постановці уне- можливлює отримання непридатних стратегій. Цей фундаментальний результат надзвичайно важливий для розв’язання прикладних задач розпізнавання складних зображень і створен- ня ефективних технологій машинного навчан- ня у прикладних системах штучного інтелекту військового та цивільного призначення. В Інституті механіки ім. С.П. Тимошенка проведено дослідження нових класів задач ме- ханіки руйнування попередньо напружених композитних матеріалів, що містять взаємоді- ючі гострокінцеві дефекти. Зокрема, дослідже- но напружено-деформований стан шаруватих і волокнистих композитів з приповерхневими тріщинами та з паралельними співвісними трі- щинами. Технологічні процеси створення ком- позитів супроводжуються зміною механічних і теплофізичних властивостей їхніх компонен- тів, що призводить до формування полів по- чаткових (залишкових) напружень та дефор- мацій, які можуть бути причиною виникнення в матеріалах та виробах розшарувань і тріщин, а при подальшій експлуатації виробів істотно впливати на їх міцність та процеси руйнуван- ня. Тому важливим підсумком проведених до- сліджень стала достовірна оцінка впливу вели- чини початкових (залишкових) напружень, а також фізико-механічних характеристик ком- позитів та параметрів тріщин на коефіцієнти інтенсивності напружень в їх околі. Показано також, що взаємодія тріщин у попередньо на- пружених композитах може, залежно від схе- ми їх розташування та виду експлуатаційних навантажень, приводити до збільшення або зменшення величин коефіцієнтів інтенсив- ності напружень порівняно з величинами, які отримують для ізольованих (невзаємодіючих) тріщин, що важливо для оцінки ресурсу ком- позитів з дефектами. В Інституті проблем міцності імені Г.С. Пи- саренка запропоновано й теоретично обґрун- товано уточнені математичні моделі, що дають змогу описувати неізотермічні процеси не- пружного деформування з урахуванням історії навантаження, радіаційних ефектів розпухан- ня і повзучості опроміненого металу, накопи- чених пошкоджень крихко-в’язкого руйнуван- ня та анізотропних властивостей матеріалу. На основі розвинених енергетичних підходів, що ґрунтуються на загальних принципах не- лінійної механіки суцільних середовищ та уза- гальнюють постулат зміцнення Друкера для опроміненого пористого матеріалу, вперше встановлено необхідні і достатні умови корек- тності крайових задач радіаційної повзучості, в яких враховується зростання об’ємної концен- трації мікропор в’язкого руйнування у матері- алі за удосконаленими моделями Райса—Трей- сі—Хуанга та розв’язком Качанова для сфе- ричної порожнини в необмеженому просторі. Розвинено загальну теорію змішаних про єк- ційно-сіткових схем методу скінченних еле- ментів підвищеної точності для розв’язання нелінійних крайових задач термомеханіки та радіаційної повзучості з урахуванням докри- тичного пошкодження опроміненого металу 6 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2023. (3) НАУКОВІ НАПРЯМИ за моделями в’язкого руйнування. Запропо- новано та доведено збіжність узагальнених і модифікованих ітераційних процесів пружних роз в’яз ків та змінних параметрів пружності для роз в’я зання крайових задач радіаційної повзучості, в яких враховано сучасні моделі радіаційного розпухання, повзучості та докри- тичного пошкодження металу. Одержані ре- зультати фундаментальних та прикладних до- сліджень є методологічною основою уточнено- го розрахункового аналізу міцності критичних елементів обладнання першого контуру реак- торних установок ВВЕР для вирішення акту- альних завдань із забезпечення умов безпечної експлуатації енергоблоків АЕС України та об- ґрунтування строків подовження їх служби. В Інституті геотехнічної механіки ім. М.С. По- лякова вперше отримано докази того, що структурна різноманітність вугілля вкладаєть- ся в рамки трикутної діаграми трьох основних алотропних форм вуглецю — карбіну (sp), гра- фіту (sp2), алмазу (sp3); стійкість тієї чи іншої фази кожної форми кардинально залежить від розмірів вуглецевих частинок. Уперше систе- матизовано носії електричного заряду у ву- гіллі, якими можуть бути як електрони, так і квазічастинки або іони, внесок кожного з них в електропровідність залежить від ступеня вуг- лефікації речовини. На макрорівні електричні властивості визначаються текстурою плас- та, мінеральним складом та наявністю рідких електролітів у поровому просторі. Розуміння алотропної різноманітності вугілля забезпечує теоретичне підґрунтя для оцінки стану вугле- цевих структур у вугільній речовині, що до- зволяє адекватно спрогнозувати та визначити технологічні властивості вугілля для його ви- добутку, переробки й використання. Система- тизація носіїв електричного заряду та аналіз масштабної ієрархії їх міграції дозволяють характеризувати схильність вугільних пластів до самозаймання і запобігати ендогенним по- жежам на шахтах. На основі системного чисельного та експе- риментального дослідження в Інституті гідро- механіки з’ясували причини й умови виник- нення квазідетермінованих вихрових структур у градієнтних неізотермічних потоках та їх вплив на інтегральні термодинамічні характе- ристики обтічних тіл і поверхонь у діапазоні перехідних чисел Рейнольдса. В Інституті фізики заклали підвалини лазер- ного записування вбудованих в об’ємі монокрис- талічного кремнію мікрохвилеводів і лазерно- індукованих періодичних структур на його по- верхні. Це відкриває нові перспективи для фо- тоніки, оптоелектроніки, 3D-оптики тощо. В цьому ж інституті встановлено взаємо- зв’язок між електронною та атомною структу- рами і морфологією адсорбованих нанооб’єк тів різного хімічного складу — метало-кисневих моношарів і супрамолекулярних органічних плівок. Ці результати перспективні для роз- роб лення електронних, хімічних і біомедичних технологій. За допомогою спонтанного чотирихвильо- вого змішування в оптично щільному ансамблі холодних атомів Rb, що містяться в оптово- локні з порожнистим осердям, фізики Академії дослідили генерацію вузькосмугових некла- сичних пар фотонів. Створено джерело таких корельованих пар зі спектральною яскравістю, що наближається до значень, за яких його мож- на використовувати як випромінювач одиноч- них фотонів — важливого елементу квантових комунікаційних технологій. В Інституті теоретичної фізики ім. М.М. Бо- голюбова розвинули теорію великомасштаб- них флуктуацій у запорошеній слабкоіонізова- ній плазмі з урахуванням процесів заряджан- ня порошинок. Досліджено залежності частот заряджання й ефективних частот зіткнень електронів та іонів від параметрів запороше- ної плазми. Розраховано кореляційні спектри електронної густини для різних густин і розмі- рів порошинок та частоти іонних зіткнень. Крім того, у наближенні середнього поля до- сліджено бозе-систему, в якій існують явища фазового переходу першого роду газ—рідина і конденсації Бозе—Ейнштейна. Залежно від потенціалу є два типи критичних точок, що на- лежать до різних класів універсальності. Роз- глянуто і порівняно з експериментом піонну й α-матерію. ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2023, № 3 7 НАУКОВІ НАПРЯМИ У межах п’ятикластерної моделі (три α-час- тинки і два нуклони) фізики-теоретики НАН України дослідили структурні функції першо- го збудженого стану дзеркальних ядер 14С і 14О. Зокрема, обчислили середньоквадратич- ні радіуси і відносні відстані між частинками, визначили розподіли густини та електричні формфактори. Для вуглецевих нанотрубок з індексами хі- ральності (2m, m) розраховано хвильові функ- ції та проаналізовано взаємозв’язок між кое- фіцієнтом проходження і зонною структурою кіральних та акіральних нанотрубок. Вста- новлено, що нанотрубки з середнім кіральним кутом демонструють транспортні властивості, проміжні між акіральними й зигзагоподібни- ми нанотрубками. Учені Інституту магнетизму спільно з іта- лійськими колегами передбачили високое- фективне електрозбудження мікрохвильових і субтерагерцових коливань намагніченості в антиферомагнітних наноструктурах. Ці струк- тури можуть стати найенергоефективніши- ми серед відомих аналогів і слугувати осно- вою надвисокошвидкісних енергоощадних запам’ятовувальних пристроїв і систем субте- рагерцової наноелектроніки. За допомогою спектроскопії Янсона у Фізи- ко-технічному інституті низьких температур ім. Б.І. Вєркіна виміряли та розрахували функ- цію електрон-фононної взаємодії в топологіч- ному напівметалі Вейля PtBi2, яка забезпечує в ньому традиційний механізм куперівського спарювання, що в точкових контактах відбува- ється за температур, майже на порядок вищих (до 3,5 К) від критичної температури кристала PtBi2. Це свідчить про його перспективність як платформи для дослідження топологічної над- провідності. На основі сигналу з періодом 109,8±0,4 доби в комбінованих даних радіальних швидко- стей, розрахованих зі спектрів, отриманих у співпраці з європейськими партнерами на ін- струментах FEROS і HARPS, учені Головної астрономічної обсерваторії відкрили теплий супер-Юпітер навколо зорі HD 114082. За- пропонована для пояснення спостережень мо- дель свідчить про наявність супутника масою 8,0±1,0 Мjup з радіусом 1,00±0,03 Rjup на орбіті з великою напіввіссю 0,51±0,01 а.о. й ексцен- триситетом 0,4±0,04. Можливо, це наймолод- ша (15±6 млн років) і одна з трьох молодих (<100 млн років) гігантських планет-супут- ників, масу й радіус яких встановили експери- ментально. Проаналізувавши розміщення покладів вуг- леводнів за ступенем катагенезу порід у пі дош- ві продуктивних комплексів, фахівці Інститу- ту геологічних наук виявили, що скупчення нафти поширені переважно у двох зонах. По- казано, що на збільшення запасів вуглеводнів і утворення великих та середніх скупчень у продуктивних комплексах позитивно впливає зростання (до певної межі) ступеня катагене- зу вмісних порід. Проаналізовані залежності підтверджують нафтогазогенераційний по- тенціал нижньокам’яновугільних відкладів Дніпровсько-Донецької западини, а показник катагенезу можна використовувати як інфор- мативний критерій прогнозування величини скупчень. На основі уточнених фільтраційних параме- трів надсольових відкладів Солотвинської со- лянокупольної структури та осучасненої бази даних в Інституті геологічних наук створили модернізовану, безперервну в просторі скін- ченно-різницеву тривимірну гідродинамічну модель Солотвинського родовища кам’яної солі та прилеглих територій. Складено карти розподілу рівнів підземних вод, гідрогеологіч- них параметрів, зокрема схеми покрівлі й підо- шви водоносних горизонтів, розподілу дійсних швидкостей потоку. Науковці Науково-інженерного центру ра- діогідрогеоекологічних полігонних досліджень вивчили склад вод перших від поверхні водо- носних горизонтів (четвертинного, полтавсько- го, бучацького) на території Київської області і довели, що розподіл вод на території дослі- дження зумовлює її гідрогеологічна історія з майже відсутніми процесами катіонного обміну й осадження/розчинення мінералів, приуроче- них до флювіогляціальних відкладів та утво- рених потоками ультрапрісних льодовикових 8 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2023. (3) НАУКОВІ НАПРЯМИ вод у межах Поліської низовини. Дослідники дійшли висновку, що змінення клімату міні- мально впливатиме на склад вод на півночі та північному заході Київської агломерації. Для отримання детальної схеми залишко- вого гравітаційного поля, яка є ефективним інструментом у розумінні джерел доміную- чих гравітаційних особливостей Карпатсько- Паннонського регіону, в Інституті геофізики iм. С.І. Субботiна побудували тривимірну густинну модель осадового заповнення цього регіону. Вчені дійшли висновку, що феномен позитивних значень залишкового гравітацій- ного поля для структур Паннонського басей- ну можна пояснити вторгненням в осадовий покрив вулканічних порід або наявністю тіл високої густини з особливим петрофізичним складом у консолідованій частині земної кори. За допомогою розробленої технології гео- магнітних досліджень для регіонального та локального прогнозування розміщення вугле- воднів на території України геофізики Акаде- мії показали, що в нафтогазоносних областях і провінціях газові та газоконденсатні родовища розташовані над блоками консолідованої кори з підвищеною намагніченістю, нафтогазові — над зчленуванням магнітних і слабкомагніт- них блоків, а нафтові — над слабко- або немаг- нітними блоками. В Інституті географії здійснили суспільно- географічний аналіз трансформації міської ме- режі та сільської місцевості України і вперше створили 13 тематичних карт розвитку міської мережі за переписами населення від 1897 р. Фахівці Інституту геології і геохімії горю- чих копалин довели значні перспективи гли- нистої чорносланцевої товщі силуру Волино- Поділля на «сланцевий» газ, порівнявши її з одновіковими утвореннями Балтійського та Люблінського прогинів Польщі. Прямі ознаки наявності газу в глинистих породах свідчать про перспективність відкладів силуру Волино- Подільської нафтогазоносної області на «слан- цевий» газ. Його прогнозні ресурси в межах лише Олеської ділянки сягають 1 млрд м3. На основі результатів теоретичних та експе- риментальних досліджень теплових і гідродина- мічних процесів, процесів випаровування легу- вальних елементів і процесів кристалізації при електронно-променевому плавленні науковці Інституту електрозварювання ім. Є.О. Патона визначили режими й реалізували технологію одержання бездефектних і хімічно однорідних зливків перспективного титанового сплаву медичного призначення Ti-6Al-7Nb. Зливки мають дрібнозернисту структуру без жодних проявів зональної ліквації. Така структура за- безпечує якнайкраще поєднання механічних характеристик сплаву — високу міцність (900— 1100 МПа) і пластичність (13—15 %), що за- довольняють вимоги міжнародних стандартів для титанових сплавів медичного призначення і технічно відповідають комплексу механічних характеристик людських кісток. Крім того, методом спрямованої кристаліза- ції створено новий жароміцний інтерметалід- ний сплав системи Ti-Al з підвищеною низько- температурною пластичністю. Він здатен пра- цювати під навантаженням за температур екс- плуатації 750—800 °С, а його низька щільність сприяє зменшенню маси виробів аерокосмічної техніки. Розроблено технологію електронно- променевого зварювання цього інтерметаліду з регульованою швидкістю охолодження, яка дає змогу уникнути утворення холодних тріщин у шві. Механічні випробування зварних з’єднань показали, що застосування локальної після- зварювальної термообробки збільшує міцність зварного з’єднання майже у 1,8 раза. В Інституті проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича тривали дослідження гі- гантського магнітоелектричного ефекту, впер- ше відкритого вченими НАН України. Проде- монстровано можливість значного підсилення магнітоелектричного та п’єзоелектричного зв’яз ку, спонтанної електричної поляризації в тонких плівках бінарних і потрійних оксидів, встановлено фізичний механізм виникнення цього явища. Отриманий результат уможлив- лює створення нових нанорозмірних мульти- фероїків з гігантським магнітоелектричним і п’єзо електричним ефектами та суттєво поліп- шеними полярними властивостями для наное- лектроніки і наноінженерії. ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2023, № 3 9 НАУКОВІ НАПРЯМИ Серед вагомих фундаментальних результатів Інституту надтвердих матеріалів ім. В.М. Ба- куля — дослідження характеру твердофаз- ного кристалоорієнтованого перетворення гексагонального нітриду бору на кубічний за високих тисків і температур. Отриманий по- лікристалічний нітрид бору має надзвичайно високі — на рівні світових досягнень — фізико- механічні властивості. До того ж зразки більші за розміром (до 12 мм), ніж світові аналоги (до 2—3 мм). Завдяки високій твердості й підви- щеній теплопровідності цей матеріал можна ефективно використовувати як інструмен- тальний. Учені цього інституту виконали також комп- лексні дослідження механізмів вирощування структурно досконалих монокристалів алмазу типу Ib і IIa, плазмохімічного осадження ал- мазоподібних вуглецевих плівок на поверхнях оптичних матеріалів, формування структури високотвердих полікристалів алмазу та кубіч- ного нітриду бору, високощільної кераміки на основі карбіду бору і карбіду кремнію, компо- зиційних матеріалів на основі алмазу і кубіч- ного нітриду бору. В Інституті сцинтиляційних матеріалів до- слідили взаємодію наночастинок із розробле- них супрамолекулярних комплексів проти- пухлинної дії з редокс-активними компонен- тами мікрооточення. Це дало змогу з’ясувати механізми їх специфічного впливу та синерге- тичного ефекту компонентів комплексів. Крім того, одержано нові дані про редокс-механізми протекторного впливу наночастинок діоксиду церію під час довготривалого надходження до організму: вони сприяють уповільненню ста- ріння й поліпшують якість життя. В Інституті електродинаміки розвивалися дослідження з синхронізації Об’єднаної енер- гетичної системи (ОЕС) України з енергосис- темою континентальної Європи (ENTSO-E). Ідеться про вироблення та впровадження но- вих принципів управління, оцінювання і гаран- тування стійкості та надійності у нормальних і динамічних режимах. Для цього створено нову розрахункову модель ОЕС України, сумісну з моделями енергетичних систем європейських країн, і скореговано план відновлення енерго- системи України після виникнення системної аварії. Це дало змогу досліджувати зміни елек- тричних режимів під час їх короткотерміно- вого планування й оперативного керування в нових умовах. Отримані результати інститут передав Національній енергетичній компанії «Укренерго». У цій установі розроблено також моделі об’єднання ринків електричної енергії України та європейських країн. Визначено переваги й етапи цього об’єднання. На замовлення НЕК «Укренерго» та Міністерства енергетики Укра- їни розроблено стратегію і дорожню карту пе- реходу української електроенергетики на між- народні та європейські стандарти як базу для подальшого розвитку і впровадження концеп- ції Smart Grid. Учені підготували пропозиції з впровадження сучасних європейських і між- народних стандартів, зазначених у схваленому Урядом Плані заходів щодо реалізації Концеп- ції «розумних мереж» в Україні до 2035 року. Науковці Інституту проблем машинобуду- вання ім. А.М. Підгорного і Запорізького ма- шинобудівного конструкторського бюро «Про- грес» імені академіка О.Г. Івченка розробили загальну методологію проєктування просто- рової форми проточних частин доцентрових турбін для авіаційних газотурбінних двигунів (ГТД), призначених, зокрема, для військової техніки. Порівняно з класичними осьовими, доцентрові турбіни компактніші, енергоефек- тивніші, мають меншу собівартість. Методо- логію успішно апробували під час створення авіаційного повітряного стартера потужністю 150 кВт. Запропонований підхід планують впровадити для широкої номенклатури турбін авіаційних ГТД, що підвищить конкуренто- спроможність українського авіабудування. У Національному науковому центрі «Хар- ківський фізико-технічний інститут» розроби- ли й дослідили принципово нові конструкцій- ні матеріали з керованою структурою для екс- плуатованих і майбутніх ядерних реакторів. Розроблено способи керування структурою за оригінальною методикою багаторазового «оса- джування-видавлювання». Це підвищило межі 10 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2023. (3) НАУКОВІ НАПРЯМИ плинності й міцності під час розтягування фе- ритно-мартенситної сталі 12CrWMoNbVB. Досліджено мікроструктуру, твердість і кавіта- ційне зношування феритно-мартенситної ста- лі Т91, яку порівняно з іншими реакторними сталями марок Eurofer 97 і Х18Н10Т. Виявле- но, що кавітаційна стійкість сталі Т91 вища, ніж у сталі Eurofer 97 і традиційно використо- вуваної аустенітної сталі Х18Н10Т, у 34 та 11 разів відповідно. Інститут ядерних досліджень (ІЯД) долу- чився до експерименту LHCb на Великому адронному колайдері (ВАК) у Європейській організації з ядерних досліджень (CERN). Розпочато нову серію фізичних вимірювань (RUN 3) за вп’ятеро підвищеної світності та енергії зіткнення протонів до 13,6 ТеВ. Введе- но в дію модернізовану систему моніторингу умов зіткнення пучків і фону експерименту LHCb (RMS-R3). Оригінальна конструкція та програмні пакети системи RMS-R3, розро- бленої та виготовленої в ІЯД, уможливлюють вимірювання унікальних даних (з точністю ±25 мкм) про положення області зіткнення протонів або зіткнень з ядрами фіксованої мі- шені. Ці безперервно отримувані дані важливі для безпеки експерименту та ефективного ви- користання високовартісного часу ВАК. Науковці НАН України традиційно про- довжують також дослідження, спрямовані на посилення обороноздатності й безпеки на- шої країни. Торік ці роботи значно інтенси- фікувалися. Оскільки це важлива запорука існування України як незалежної держави, не можна оминути увагою результати, отримані в Академії за цим напрямом. Слід зазначити, що в НАН України тривалий час виконуються науково-дослідні та дослідно-конструкторські роботи за цільовою науково-технічною про- грамою оборонних досліджень, проте біль- шість результатів цієї програми є закритими. Далі наведено приклади лише тих робіт, які виконувалися в інтересах безпеки і оборони поза межами зазначеної цільової програми. З метою поліпшення умов ведення бойо- вих дій ЗСУ в сенсі ситуаційної обізнаності з театром бойових дій в Інституті математики розроблено метод класифікації даних з частко- вим навчанням. Його застосування підвищує якість оцінки ситуації завдяки відходу від «лі- нійного» бачення розміщення фронту зіткнен- ня. Проведено пілотне випробування роботи алгоритму на тестовому наборі даних. Запро- понований алгоритм забезпечує коректну кла- сифікацію 50 точок (бойових позицій) усього за двома розміченими точками (визначеними позиціями). Такі методи використовують деякі західні військові експерти, зокрема відомий у світі військовий аналітик Томас Купер засто- сував подібний підхід в опублікованому ним аналізі Харківської та Херсонської операцій. При проєктуванні високовартісних та габа- ритних конструкцій істотно зростає роль ма- тематичного і комп’ютерного моделювання їх механічної поведінки за відомих умов експлуа- тації. В Інституті прикладних проблем механі- ки і математики ім. Я.С. Підстригача розробле- но методологію дослідження процесів дефор- мування конструкцій складної форми і струк- тури за інтенсивного силового навантаження, яка дає можливість отримати експертну оцін- ку міцності конструкцій, визначити руйнівне навантаження для неї й місце, з якого почнеть- ся руйнування. Таке моделювання дозволить також оптимізувати конструкцію шляхом ви- бору відповідних матеріалів та її геометричних параметрів. При цьому завдяки уникненню натурних руйнівних випробувань можна буде, для прикладу, заощадити 24 млн грн лише на одному паливному баку ракетоносія. Питання протезування нижніх кінцівок на- було високої актуальності внаслідок ведення бойових дій. В Інституті прикладної матема- тики і механіки створено інформаційну сис- тему «Комплекс програм для комп’ютерного моделювання ходи людини з протезованою го- мілкою з урахуванням експериментальних біо- механічних даних», яка дозволяє оцінити ши- рокий спектр індивідуальних характеристик ходи пацієнта та вибрати з множини заданих конструктивних схем оптимальний протез. За- вдяки цьому відпадає необхідність проведення додаткових багаторазових експериментальних досліджень, які зазвичай потребують чимало ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2023, № 3 11 НАУКОВІ НАПРЯМИ коштів і часу. Проведено успішні пілотні до- слідження розробленої системи на базі лабора- торії біомеханічних досліджень Українського науково-дослідного інституту протезування (м. Харків). Вартість розробки та її супроводу значно менша, ніж у зарубіжних аналогів. Науковці Навчально-наукового комплексу «Інститут прикладного системного аналізу» Національного технічного університету Укра- їни «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» створили комплекс про- грамно-технічних засобів, що забезпечуватиме розроблення, розгортання та функціонування інструментів у вигляді вебсервісів та спеціа- лізованих вебзастосунків для інтелектуально- го аналізу великих обсягів неструктурованих даних з контекстно залежною інтерпретацією та структурованих даних. Серед іншого, це до- зволить на основі аналізу великих обсягів да- них з відкритих інтернет-видань і соціальних мереж виявляти загрози, зумовлені впливом ворожої пропаганди та прихованих джерел її поширення на формування деструктивної громадської думки, ознаки стимулювання протестної активності. Зазначений комплекс програмно-технічних засобів протягом 2021— 2022 рр. активно використовували Команду- вання об’єднаних сил Збройних Сил України, Служба безпеки України, Державна служба спеціального зв’язку та захисту інформації України, Департамент кіберполіції Національ- ної поліції України для вирішення завдань у сфері національної безпеки і оборони України. В Інституті телекомунікацій і глобального інформаційного простору розроблено елемен- ти штучного інтелекту для поліпшення такти- ко-технічних і експлуатаційних характеристик роботів і роботизованих виробів, зокрема алго- ритми керування мобільним роботом для ав- тономного пересування по місцевості з метою пошуку мін, а також керування безпілотним літальним апаратом для польотів за завдан- ням. Розробки впроваджено в Mechatronics Robot Laboratory Одеської національної ака- демії харчових технологій, де виготовлено до- слідні зразки робототехніки. Ведеться пошук зацікавлених осіб для серійного впровадження. У Міжнародному науково-навчальному центрі інформаційних технологій та систем розроблено мультигалузевий моделюючий комплекс для підготовки операторів безпілот- них літальних апаратів. Навчальна програма складається з 2 годин теоретичного матеріалу та близько 30 годин практичних занять на си- муляційному тренажері, що передбачають ба- зові вправи з керування літальним апаратом, відпрацювання процедур зльоту та посадки, польотів у складних метеоумовах та умовах обмеженого простору, і близько 40 годин ре- альних польотів. З початку воєнної агресії РФ проти України за допомогою комплексу було підготовлено 64 оператори, які успішно вико- нують завдання в зоні бойових дій. Наразі на комплексі можуть одночасно навчатися до 12 осіб. За планом до кінця 2023 р. навчання ма- ють пройти близько 500 військовослужбовців. Інститут механіки ім. С.П. Тимошенка спільно з Технічним центром НАН України провели дослідження фізико-механічних ха- рактеристик уламків російських ракет і сна- рядів, а також конструктивних елементів та електронних компонентів БпЛА «Shahed-136» («Герань-2»), що дозволило розширити дока- зову базу щодо підтвердження їх виробництва в Ісламській Республіці Іран. В Інституті технічної механіки розробили конструкції та створили кілька нових прила- дів для зниження рівня звуку пострілу з легкої стрілецької зброї виробництва країн — членів НАТО. Експериментальне відпрацювання за- пропонованих приладів на полігонах Служби безпеки України та Національної гвардії Укра- їни підтвердило їх високу ефективність по- рівняно з аналогічними виробами провідних зарубіжних фірм при значно нижчій вартості. Науковці Інституту гідромеханіки здійсни- ли гідродинамічне обґрунтування перспектив- них типів ракетних кораблів для Військово- Морських Сил Збройних сил України, зокрема трикорпусної гідродинамічної схеми (трима- ран) та частково розвантаженого за допомогою повітряної подушки катамарана. За резуль- татами цих досліджень ДП «Дослідно-проєк- тний центр кораблебудування» (м. Миколаїв) 12 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2023. (3) НАУКОВІ НАПРЯМИ розробило проєкти ракетного корвета «Мус- танг» та малого ракетного катера «Богомол». В Інституті теоретичної фізики ім. М.М. Бо- голюбова здійснювалися дослідження, що стосуються адаптації сучасних методів мате- матичної фізики для розроблення алгоритмів навігації безпілотних літальних апаратів, які дозволяють різним типам БпЛА летіти за вка- заним маршрутом, користуючись лише зобра- женням з бортової камери та супутниковою картою в пам’яті, не потребуючи ні GPS, ні радіозв’язку з оператором. Цей алгоритм мож- на використати для реконструкції вже здійсне- ного польоту та накладання відзнятого матері- алу на карту з точною координатною сіткою. Алгоритм є стійким до змін на місцевості, зо- крема в різні пори року, а також до туману та інших перешкод. Головна астрономічна обсерваторія коорди- нує та веде спостереження з контролю косміч- ної обстановки, результати яких використовує Національний центр управління та випробу- вань космічних засобів, зокрема і для потреб ЗСУ. За ініціативою ГАО Міжнародна служба лазерної локації супутників Землі виключила зі списку об’єктів спостереження супутники російської системи ГЛОНАСС як такої, що ви- користовується у воєнних цілях. У зв’язку з постійним завданням ракетно- бомбових ударів по об’єктах інфраструктури та можливістю їх руйнування, з метою роз- роблення упереджувальних та евакуаційних заходів у ймовірних осередках масового ура- ження Інститут географії передав Міністер- ству оборони України інтерактивні карти з ко- ординатами потенційно небезпечних об’єктів, зокрема тих, що становлять хімічну небезпеку, місць зберігання токсичних і радіоактивних відходів, паливно-мастильних матеріалів. З метою отримання відомостей щодо тех- нологій виробництва складових ракет країни- агресора та застосованих для цього новітніх матеріалів фахівців Інституту електрозварю- вання ім. Є.О. Патона та Інституту проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича з по- чатку бойових дій широко залучали до вико- нання завдань з вивчення складових частин збитої ракетної техніки. Проведено досліджен- ня та підготовлено експертні висновки щодо більш ніж 30 фрагментів. Науковці Інституту електродинаміки ство- рили і запропонували до впровадження нові безконтактні магнітоелектричні моментні дви- гуни для радіолокаційних та оптичних систем з підвищеною точністю відпрацювання вхід- них сигналів у режимах сканування та супро- водження, поліпшеними параметрами якості автоматичного регулювання положення ро- тора в режимі його орієнтування у просторі, які в найближчій перспективі мають замінити відомі колекторні двигуни постійного струму російського виробництва. В Інституті ядерних досліджень для прове- дення навчально-тренувальних теоретичних, практичних і дистанційних занять з питань фізичної ядерної безпеки на державному, ре- гіональному та місцевому рівнях було впрова- джено інтегрований навчально-тренувальний комплекс. Головною особливістю комплексу є можливість близьких до реальності імітацій роботи різних підрозділів та служб в ускладне- них умовах (пожежа, задимлення, радіаційне забруднення тощо), що дають змогу підготува- ти персонал до роботи в умовах надзвичайної та кризової ситуацій на об’єктах з функціону- ючою системою контролю та керування до- ступом. З початку воєнної агресії з боку РФ в комплексі пройшли навчання близько 500 осіб — співробітників АЕС та представників силових структур України. Щосили обороняючи Україну від ворога, вкрай необхідно поряд з цим розвивати наці- ональну економіку, передусім стратегічні га- лузі промисловості. Для цього вчені Академії також мають багато пропозицій і перспектив- них розробок. Скажімо, одна з найбільших дослідницьких організацій у світі «Defense IQ» дійшла висно- вку, що обов’язковим стандартом в оборонній галузі в найближчі 10 років стануть адитивні технології (3D-друк). Адитивне виробництво відкриває перед оборонною сферою небачені можливості — зменшення витрат на проєкту- вання та виробництво деталей; створення но- ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2023, № 3 13 НАУКОВІ НАПРЯМИ вих видів техніки й озброєнь з унікальними характеристиками; локалізація виробництва і пришвидшення виробництва за запитом; по- ліпшення обслуговування військової техніки завдяки виготовленню запасних деталей (осо- бливо для застарілих чи унікальних зразків техніки); прискорення проєктування завдяки тестуванню 3D-друкованих прототипів у ре- альних умовах; зменшення маси в результаті використання легких і міцних конструкцій- них матеріалів. Тому створення платформи на основі штучного інтелекту для аналізу, контролю і прогнозування виробничих про- цесів з використанням адитивних технологій та робототехніки перспективне для оборонно- промислового комплексу та інноваційних роз- робок під час повоєнного відновлення країни. За цим напрямом учені Інституту телекомуні- кацій і глобального інформаційного простору розробили концепцію платформи для систем аналізу, контролю та прогнозування виробни- чого процесу з використанням робототехніки й адитивних технологій і почали поетапно бу- дувати й оптимізувати елементи платформи на окремих системах обладнання. У цьому інституті створили також дослід- ний зразок обладнання для плазмово-дугового адитивного наплавлення. Він уможливлює по- шарове нарощування мікроплазмовим і плаз- мовим наплавленням для отримання триви- мірних зразків типу «стінка» різних розмірів із застосуванням двох видів присадного мате- ріалу — дроту і порошку. Створено технічну документацію для виготовлення плазмотронів оригінальної конструкції для адитивного на- плавлення з використанням порошку і дроту як присадних матеріалів. Розв’язавши тер- момеханічну задачу одержання тривимірних друко-зварних прототипів під час пошарового плазмово-порошкового наплавлення, вчені ви- значили оптимальні технологічні параметри 3D-друку для базових просторових типоформ. Вагомі результати Інституту проблем міц- ності імені Г.С. Писаренка застосовано для об- ґрунтування понадпроєктного строку експлуа- тації енергоблоків АЕС. Учені запропонували і теоретично обґрунтували уточнені матема- тичні моделі, що дають змогу описувати неізо- термічні процеси непружного деформування з урахуванням історії навантаження, радіаційні ефекти розпухання і повзучості опроміненого металу та накопичені пошкодження внаслідок крихко-в’язкого руйнування матеріалу. Розро- блені методи реалізовано у спеціалізованому програмному комплексі, який дозволено за- стосовувати в українській ядерній галузі. Для оцінювання міцності й ресурсу корпусів реак- торів ВВЕР підготовлено галузевий норматив- ний документ, використаний для обґрунтуван- ня подовження строків служби енергоблоків АЕС України. Створений апарат розрахунко- вих методів оцінювання міцності та прогнозу- вання ресурсу критичних елементів обладнан- ня АЕС допоможе гарантувати енергетичну незалежність і повоєнне відновлення країни. В Інституті проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного тривали роботи з підви- щення енергетичної безпеки України. Запро- поновано петльову схему з двоярусними ло- патками проточної частини парової турбіни на ультрасуперкритичні початкові параметри пари. Її реалізація дає змогу вирішити деякі конструкторські й технологічні проблеми — зменшити осьові розміри турбіни, компенсу- вати осьові навантаження і реалізувати охоло- дження лопаток, не втрачаючи тепла у тепло- вому циклі. На прикладі парової турбіни серії К300 показано, що використання петльової конструкції проточної частини уможливлює перехід на унікальні показники ультрасупер- критичних початкових параметрів (темпера- тура 700 °С, тиск 35 МПа), одночасно зберіга- ючи осьові габарити й розміщення в наявних машинних залах. Прогнозоване зростання термічного ККД вдосконаленої паротурбінної установки становить 48—50 %. В Інституті електродинаміки розвинули науково-технічні основи побудови інтеграль- них моделей енергосистем з відновлюваними джерелами енергії, орієнтовані на оперативне керування. Це дає змогу підвищити режим- ну надійність українських енергооб’єднань. Розроблено інтегральну модель Об’єднаної енергосистеми України, завдяки якій можна 14 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2023. (3) НАУКОВІ НАПРЯМИ відповідно до європейських вимог і під час синхронної роботи з енергосистемою Європи досліджувати погодинні зміни усталених ре- жимів у характерні дні й аналізувати відхилен- ня системних параметрів. В Інституті теплоенергетичних технологій розроблено оригінальні науково обґрунтовані технічні рішення, які дали змогу до початку опалювального сезону провести роботи з пере- ведення на газове вугілля трьох антрацитових котлоагрегатів Дарницької ТЕЦ за умови мак- симального використання наявного обладнан- ня. Це стало важливим чинником підтримки критичної інфраструктури енерго- і теплоза- безпечення м. Києва в умовах воєнного ста- ну. Крім того, Інститут здійснював науковий супровід та обґрунтування оптимальних варі- антів експлуатації Черкаської ТЕЦ з викорис- танням доступного палива з характеристика- ми, що відрізняються від проєктного, а також частково зруйнованих під час атак на енерге- тичну інфраструктуру Чернігівської та Охтир- ської ТЕЦ, теплопостачальної частини Зміїв- ської ТЕС у неповному складі обладнання. Національний науковий центр «Харків- ський фізико-технічний інститут» здійснює наукове забезпечення функціонування ядер- ної енергетики України. Попри тимчасову російську окупацію Запорізької АЕС, триває науковий супровід її ядерно-паливного ци- клу та переходу на ядерне паливо від компанії «Westinghouse». Незважаючи на те, що кривава й руйнівна війна досі триває, фахівці Академії вже ду- мають про повоєнне відновлення й розвиток України. Минулого року отримано чимало ці- кавих наукових результатів, які неодмінно зна- добляться у мирні часи. Скажімо, виявивши причиново-наслідкові зв’язки між показниками об’єкта дослідження та використавши мережі Баєса, баєсівський аналіз даних, сценарний і класичний підходи до оцінювання ризиків, учені Інституту теле- комунікацій і глобального інформаційного простору розробили методику аналізу та про- гнозування стійкості, оцінювання ризиків і спроможностей регіонів та окремих територі- альних громад. Розвинено математичні моделі, методи та алгоритми розв’язання задач син- тезу й аналізу ієрархічних багатопродуктових транспортних і комунікаційних мереж з дис- кретними потоками та керування процесами оброблення, розподілу та маршрутизації пото- ків на магістральному рівні ієрархічної мережі. Співробітники Інституту космічних до- сліджень розробили технологію визначення за супутниковими даними вигорілих терито- рій України. Одержані під час її апробації ре- зультати свідчать, що розташування осередків пожеж загалом відтворює лінію фронту, а у 2022 р. в зоні бойових дій було знищено близь- ко 70 тис. га зернових культур. Крім того, за до- помогою методів штучного інтелекту для роз- пізнавання типів земного покриву створюють- ся карти посівів для всієї України. Отримані результати можуть стати основою для аналізу стану продовольчої безпеки не лише України, а й багатьох країн, які є імпортерами україн- ського зерна. В Інституті геотехнічної механіки ім. М.С. По- лякова виконуються дослідження, спрямовані на підвищення ефективності та безпечності видобутку і переробки уранових руд як стра- тегічної сировини для забезпечення потреб атомної промисловості. Фахівці Академії доклали зусиль до вдо- сконалення нормативно-правової бази убез- печення гірничих робіт і зниження ризиків виникнення техногенних надзвичайних ситу- ацій (вибуху газу), визначивши за допомогою всебічного й детального розрахунку на основі сучасних підходів максимально дозволене на- вантаження на високопродуктивний очисний вибій, обмежуване за газовим чинником. На- уково обґрунтовані рекомендації враховано у наказі Міністерства енергетики України від 12.09.2022 № 310 «Про затвердження Правил визначення максимально дозволеного наван- таження на високопродуктивний очисний ви- бій з урахуванням фактичного метановиділен- ня і досягнутої ефективності дегазації». В Інституті технічної механіки розроблено рекомендації з обрання раціональних пара- метрів ходових частин пасажирських вагонів ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2023, № 3 15 НАУКОВІ НАПРЯМИ для поліпшення їхніх динамічних показників, взаємодії з колією, підвищення безпеки руху в штатних режимах ходу потяга і під час аварій- них зіткнень. Розроблено новий зносостійкий профіль ободу коліс пасажирських вагонів для беззупинкового переходу на колію з іншими параметрами за спільної експлуатації потя- гів на українських (ширина колії — 1520 мм) і європейських (1435 мм) залізницях. Про- гнозується, що, якщо високі динамічні якості екіпажів збережуться, показники їх взаємо- дії з рейками на обох видах колії будуть при- йнятними. Ці дослідження покликані оновити український рухомий склад і пришвидшити ін- теграцію України до європейських транспорт- них перевезень. В Інституті теоретичної фізики ім. М.М. Бо- голюбова докладно проаналізували матема- тичні моделі динаміки української економіки, зокрема досліджено оптимальний сценарій ма- кроекономічної фінансової стабільності Украї- ни. Одержані результати важливі для стійкого функціонування української економіки під час і після війни. В Інституті магнетизму синтезовано функ- ціональні магнітопружні матеріали на основі магнітних еластомерів, досліджено та оптимізо- вано склад для підсилення магнітореологічного ефекту та досягнення сталого ефекту пам’яті форми з максимальною амплітудою деформа- ції в помірних магнітних полях. Ці композитні системи є перспективними функціональними матеріалами для використання при побудові магнітомеханічних датчиків, елементів м’якої робототехніки, в тому числі для медичних за- стосувань (малоінвазивні втручання тощо). Розробка готується для передачі зацікавленим відомствам, установам, підприємствам. Інститут електронної фізики розробив ме- тодику радіоекологічного моніторингу водно- ґрунтового комплексу Українських Карпат і вперше отримав системні результати щодо поширення гамма-активних нуклідів (ГАН) у намулах басейну річок Тиса та Боржава. Це дає змогу не лише оцінити вплив продуктів діяльності багатьох АЕС в Україні та країнах Східної Європи, а й контролювати рівень ГАН, тобто рівень небезпеки для українського насе- лення радіоактивного забруднення, яке пові- тряні потоки переносять на значні відстані. Для розроблення стратегії відновлення поствоєнних ландшафтів України в Інсти- туті геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка оцінювали еколого-гео- хімічний стан компонентів ландшафту в зо- нах активних бойових дій. Від початку повно- масштабного російського вторгнення науковці відбирають проби ґрунту із зон найвищого рів- ня бойових уражень — у Бородянці, Гостоме- лі, Бучі, Ірпені (Київщина), Чернігові, Ніжині (Чернігівщина), Охтирці, Тростянці (Сумщи- на), Харкові, Ізюмі (Харківщина), Херсоні, Чорнобаївці (Херсонщина), Миколаєві, Ба- штанці (Миколаївщина), Маріуполі, Волнова- сі (Донеччина), Сєвєродонецьку, Лисичанську, Рубіжному (Луганщина). Проаналізовано ландшафтно-геохімічні умови та схарактеризовано основні чинники трансформації природних ландшафтів вугле- добувних районів на прикладі відвалів гірничо- добувних підприємств. Результати цих дослі- джень можуть стати основою для розроблення системи еколого-геохімічного моніторингу об’єктів довкілля техногенно навантажених територій. Реалізація такого моніторингу ста- не важливим кроком у досягненні нетоксично- го середовища відповідно до програми захисту довкілля LIFE, до якої Україна приєдналася, отримавши статус кандидата на членство в ЄС. Фахівці Інституту електрозварювання ім. Є.О. Патона за допомогою безпілотного літального апарата провели фотозйомку по- шкодженого ярусу Київської телевежі, мето- дом фотограмметрії побудували його триви- мірну модель, виявили понад 1000 дефектів і на основі отриманих даних надали рекоменда- ції щодо її оперативного ремонту. Розроблену методологію застосовуватимуть і надалі для діагностики великогабаритних конструкцій відповідального призначення (телевежі, мос- ти, лінії електропередач та ін.), що зазнали по- шкоджень у результаті російської агресії. В інституті розроблено також технологію електронно-променевого плавлення титано- 16 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2023. (3) НАУКОВІ НАПРЯМИ вих сплавів, яка забезпечує отримання з ві- тчизняної сировини високоякісних зливків як традиційних промислових титанових сплавів, так і новітніх високоміцних титанових спла- вів, створених в установах НАН України. Для практичної реалізації розроблених технологій на ДП «Науково-виробничий центр «Титан» Інституту електрозварювання ім. Є.О. Пато- на» було організовано промислове виробни- цтво зливків титанових сплавів. Продукція підприємства у вигляді зливків титанових сплавів масою до 15 т постачається як вітчиз- няним заводам (ВАТ «Мотор Січ» та ін.), так і за кордон. У кооперації з підприємствами- партнерами (ДП «Південний машинобудівний завод», «УкрНДІспецсталь», ТОВ «Дніпро- прес Сталь» та ін.) зі зливків титанових спла- вів, отриманих методом електронно-проме- невого плавлення, налагоджено виробництво поковок, прутків і труб, якість яких відповідає вимогам стандартів, що дозволило на сьогодні повністю забезпечити потреби підприємств оборонного комплексу України в напівфабри- катах з високоміцних титанових сплавів. У Фізико-технологічному інституті металів та сплавів розробили високоміцний алюміні- євий сплав системи Al-Mg і технологію одер- жання з нього методом відцентрового лиття заготовок подвійного призначення, механічні характеристики яких значно вищі, ніж у відо- мих промислових аналогів. В Інституті надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля розробили новий безпористий високов’язкий зносостійкий гетерофазний ме- талокерамічний матеріал з градієнтною евтек- тичною структурою на основі Al2O3 та ZrO2. Цей матеріал можна використовувати для ви- готовлення деталей «гарячої зони» газотурбін- них двигунів, різальних пластин для стабіль- ного високошвидкісного лезового оброблення, зокрема високоточних за розміром елементів для монтажу щільних мозаїчних бронеплит 5-го і 6-го рівнів захисту особового складу. Фахівці Фізико-механічного інституту імені Г.В. Карпенка розробили спеціальні порошкові дроти системи легування Fe-Cr-B-Al, призна- чені для електродугового напилення відновних і захисних покриттів на відповідальні деталі військової техніки, енергетичного обладнан- ня, устаткування комунальних і транспортних підприємств для захисту від зношування й ко- розії за кімнатних і підвищених температур. З минулого року ці дроти випускаються серійно. У цій установі розроблено також екологічну технологію зміцнення титанових/цирконієвих сплавів, яка поєднує метод дифузійного наси- чення титанових/цирконієвих сплавів елемен- тами включення (азотом, киснем) з плазмо- во-електролітним обробленням і метод ваку- умно-конденсаційного осадження покриттів. Її можна застосовувати для збільшення дов- говічності імплантатів і для поверхневого об- роблення трубок твелів атомних реакторів, ло- паток турбін газотурбінних двигунів, деталей двигунів гвинтокрилів та БпЛА. В Інституті чорної металургії ім. З.І. Не- красова визначили раціональні композиції хімічного складу економнолегованого зносо- стійкого хромомарганцевого чавуну, застосу- вання якого підвищить експлуатаційну стій- кість трубопрокатного інструменту гарячого деформування (зокрема, прошивних оправок прокатних станів) порівняно з матеріалами- аналогами й одночасно зменшить матеріальні витрати на його виготовлення. З метою модернізації устаткування на тер- моділянці колесопрокатного цеху ПАТ «Інтер- пайп НТЗ» фахівці цієї установи сформулю- вали рекомендації щодо керування витратою охолоджувача під час термічного оброблення залізничних коліс зі сталей різного хімічного складу, що дає змогу без значних затрат підви- щити їх надійність і довговічність. В Інституті імпульсних процесів і техноло- гій розробили наукові засади отримання по- ліфункціональних порошкових композитних матеріалів на основі порошків міді й алюмінію з високомодульними наповнювачами систе- ми TiC–Ti з високою електропровідністю та зносостійкістю, які затребувані у стратегічних галузях промисловості та для виробництва су- часної військової техніки. У цьому ж інституті розроблено концепцію комплексного електрогідравлічно-електроіск- ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2023, № 3 17 НАУКОВІ НАПРЯМИ рового методу дезінтеграції відходів відпра- цьованого вольфрамовмісного скрапу на по- рошкові мікрокомпоненти, які застосовують у виробництві бронебійних підкаліберних арти- лерійських набоїв. В НТК «Інститут монокристалів» розроби- ли технологічні підходи до отримання моно- кристалів германо-силікату вісмуту (BGSO) методом Чохральського і спільно з ЦЕРН довели придатність кристалів BGSO для ко- лайдерних експериментів завдяки часовим характеристикам сцинтиляцій та можливості розділення черенковського і сцинтиляційного сигналів. Фахівці цього інституту показали, що за- стосування технології вирощування кристалів методом горизонтальної спрямованої крис- талізації та оптимізація умов вирощування дають змогу отримувати широкоапертурні (10512520 мм3) активні елементи з титан- сапфіру високої оптичної якості й однорідності розподілу активатора з підвищеними функці- ональними характеристиками (FOM = 150— 200). Досліджено фізико-хімічні процеси ма- сопереносу та механізми утворення світлороз- сіювальних центрів під час вирощування вели- когабаритних кристалів титан-сапфіру, активні елементи яких призначені для фемтосекундних лазерних систем петаватної потужності. В інституті розробили також метод дифу- зійного зварювання активних елементів твер- дотільних лазерів складної геометрії, що дає змогу виготовляти тришарові оптичні елемен- ти завдовжки 50—100 мм з високою оптичною якістю та механічною міцністю інтерфейсів. Сформульовано вимоги до стану вихідної по- верхні кристалів і визначено режими меха- нічної обробки для одержання бездефектних композитних елементів. Показано, що вико- ристання композитного активного елемента істотно зменшує залежність ефективності ла- зера від температури навколишнього середо- вища, усуває потребу в додаткових системах термостабілізації. Отримані результати можна застосовувати, розробляючи нове покоління вітчизняних лазерних систем, зокрема для без- пеки й оборони. Спільні дослідження НТК «Інститут моно- кристалів» і Харківського національного ме- дичного університету довели перспективність синтезованих у НТК наночастинок оксиду титану TiO2-x для розроблення ранозагоюваль- них засобів, оскільки ці наночастинки низько- токсичні щодо фібробластів, не знижують їх- ньої життєздатності й одночасно стимулюють міграцію клітин. ДП «Завод хімічних реактивів» цієї устано- ви залучене до виробництва новітнього укра- їнського комбінованого препарату Офтаде- трил для відновлення зору поранених. Науковці Інституту електродинаміки роз- робили нові наукові підходи і мультифізичні математичні моделі для аналізу імпульсних і високочастотних перенапруг у сучасних ка- бельних лініях електропередачі й установках резонансного типу за нормальних і аварійних режимів роботи. Це дає змогу вдосконалити технології виготовлення, сертифікації та екс- плуатації української високовольтної кабель- но-провідникової продукції для відновлення й підвищення стійкості об’єктів національної критичної інфраструктури під час і після війни. Фахівці Інституту загальної енергетики на замовлення ПАТ «НЕК «Укренерго» викона- ли наукову роботу «Прогнозування обсягів та кривих попиту на електричну енергію в ОЕС України в умовах військової агресії» для підго- товки до проходження Об’єднаною енергосис- темою осінньо-зимового періоду як найсклад- нішого в плані мінімізації ризиків для енер- гетичної безпеки України. Отримані наукові результати було впроваджено в ПАТ «НЕК «Укренерго». Зокрема, визначено прогнозні обсяги брутто-споживання електроенергії для кожного місяця з 1 жовтня 2022 р. по 31 груд- ня 2023 р. за трьома сценаріями; складено про- гнозні графіки електричних навантажень ОЕС України за трьома сценаріями; для подальшо- го використання в «Укренерго» передано роз- рахункові файли прогнозних значень обсягів брутто-споживання та графіків електричних навантажень. В Інституті проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного розробили спосіб вироб- 18 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2023. (3) НАУКОВІ НАПРЯМИ ництва пічного (котельного) палива з кубо- вих залишків нафтопереробки, інших видів некондиційних вуглеводнів і промислових та комунальних рідких відходів. Він дає змогу одержувати альтернативне рідке паливо із за- даними фізико-хімічними властивостями, щоб замінити дефіцитний природний газ під час вироблення теплової та електричної енергії. Учені Інституту проблем безпеки атомних електростанцій розробили і ввели в експлуа- тацію на Чорнобильській АЕС експертну до- слідницьку систему моніторингу параметрів скупчення ядерно небезпечних матеріалів, ло- калізованих у зруйнованому четвертому енер- гоблоці. Це дало змогу в онлайн-режимі опера- тивно контролювати стан небезпечних матері- алів, гарантувати екологічну безпеку, а також захищати персонал станції та населення. В Інституті геохімії навколишнього середо- вища за даними дистанційних вимірювань розробили математичні та програмні засоби для відновлення поверхневого поля розподілу радіаційного забруднення. Їх використання на базі безпілотного літального вимірювального комплексу дає змогу з високою точністю ви- значати локалізацію та щільність радіаційного забруднення територій, а також ідентифіку- вати його ізотопний склад. Ці результати вже впроваджено в Державній службі України з надзвичайних ситуацій, Державній інспекції ядерного регулювання України, відокремлено- му підрозділі «Науково-технічний центр» ДП «НАЕК «Енергоатом» і Державному науково- технічному центрі з ядерної та радіаційної без- пеки. Нагадаю, тут наведено лише найвагоміші наукові результати, одержані впродовж ми- нулого року. І багато з цих результатів було отримано в дуже некомфортних для наукової роботи умовах. Загалом же потенціал нашої Академії — величезний. Автор висловлює глибоку вдячність академі- кам-секретарям і установам відділень СФТМН НАН України за надані матеріали, які було ви- користано при підготовці цієї статті. Viacheslav L. Bogdanov National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9864-9120 ABOUT THE ACTIVITIES OF THE SCIENTIFIC INSTITUTIONS OF THE SECTION OF PHYSICAL, ENGINEERING, AND MATHEMATICAL SCIENCES OF THE NAS OF UKRAINE DURING THE MARTIAL LAW The article presents the most important results of fundamental and applied scientific research of the institutions of the Section of Physical, Engineering, and Mathematical Sciences of the NAS of Ukraine, obtained during 2022. Despite the extremely difficult working conditions due to the large-scale military aggression of the Russian Federation against Ukraine, the scientists of the Academy continue to work, focusing their efforts primarily on strengthening defense capa- bility and security of our country and the creation of scientific basis for post-war recovery and further innovative devel- opment of the industrial sector of Ukrainian economy. Cite this article: Bogdanov V.L. About the activities of the scientific institutions of the Section of Physical, Engineering, and Mathematical Sciences of the NAS of Ukraine during the martial law. Visn. Nac. Akad. Nauk Ukr. 2023. (3): 3—18. https://doi.org/10.15407/visn2023.03.003

Про діяльність установ Секції фізико-технічних і математичних наук НАН України під час воєнного стану

Institution

Ähnliche Einträge