Дисертації та автореферати

Постійне посилання на розділhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/16999

Електронна повнотекстова колекція авторефератів та дисертацій, упорядкована за назвами спеціальностей

Переглянути

Результати пошуку

Зараз показуємо 1 - 10 з 366

Теоретичні основи технології керамічних матеріалів на основі системи RO – Al₂O₃ – SiO₂ для авіакосмічної техніки
(2024) Кривобок, Руслан Вікторович
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.11 «Технологія тугоплавких неметалічних матеріалів» (161 – Хімічні технології та інженерія). – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2024. Дисертацію присвячено розробленню теоретичних основ і технології радіопрозорих керамічних матеріалів на основі композицій алюмосилікатних систем, за рахунок спрямованого синтезу цільових фаз, здатних забезпечити комплекс необхідних електрофізичних, електродинамічних і техніко-експлуатаційних характеристик функціональної кераміки. The dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences in the specialty 05.17.11 "Technology of refractory non-metallic materials" (161 – Chemical Technologies and Engineering). – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2024. The dissertation is dedicated to the development of theoretical foundations and technology of radio-transparent ceramic materials based on compositions of aluminosilicate systems through the targeted synthesis of target phases capable of providing a set of necessary electrophysical, electrodynamic, and technical and operational characteristics of functional ceramics.
Наукові основи отримання гібридних полімерних матеріалів модифікованих гуміновими речовинами бурого вугілля
(2024) Лебедєв, Володимир Володимирович
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.07 – «Хімічна технологія палива і паливно-мастильних матеріалів» (16 – хімічна та біоінженерія). – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» Міністерства освіти і науки України, Харків, 2024. Об`єкт дослідження – процеси отримання гібридних полімерних матеріалів з використанням гумінових речовин бурого вугілля. Предмет дослідження – механізми, технологічні схеми та режимні параметри процесів отримання гібридних полімерних матеріалів з використанням гумінових речовин бурого вугілля, які обумовлюють формування комплексу їх заданих властивостей та експлуатаційних характеристик. Дисертацію присвячено розробці наукових основ отримання гібридних полімерних матеріалів з використанням гумінових речовин бурого вугілля, які мають здатність до біодеградації, підвищені міцностні та експлуатаційні характеристики при наданні їм антибактеріальності. Dissertation for obtaining the scientific degree of Doctor of Technical Sciences in the specialty 05.17.07 – «Chemical technology of fuel and fuel-lubricating materials» (16 - chemical and bioengineering). National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute» of the Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkiv, 2024. The object of the research – the process of obtaining hybrid polymer materials using the brown coal humic substances. The subject of research – the mechanisms, technological schemes and parameters of the processes of obtaining hybrid polymer materials using brown coal humic substances, which determine the formation of a complex of their specified properties and operational characteristics. The dissertation is devoted to the development of the scientific basis for the production of hybrid polymer materials using brown coal humic substances, which have the ability to biodegrade, have increased strength and performance characteristics while providing them with antibacterial properties.
Багатопараметричний контроль якості функціонування інформаційно-вимірювальних систем різного призначення з урахуванням факторних впливів
(2024) Григоренко, Ігор Володимирович
Дисертаційна робота присвячена науково-практичній проблемі підвищення вірогідності методів багатопараметричного контролю якості функціонування інформаційно-вимірювальних систем різного призначення шляхом визначення та урахування факторного впливу на результат вимірювань показників контролю за рахунок використання тестових методів, методів статистичного аналізу, апарату нечіткої логіки для забезпечення максимально високої вірогідності отриманих результатів і як наслідок – підтримки встановлених у стандартах норм на вихідні параметри кінцевого продукту. The dissertation is devoted to the scientific and practical problem of increasing the reliability of methods of multi-parameter quality control of the functioning of information and measurement systems of various purposes by determining and taking into account the factor influence on the result of measurements of control indicators through the use of test methods, methods of statistical analysis, and the apparatus of fuzzy logic to ensure the highest possible reliability of the obtained results and, as a result, support of the norms established in the standards for the initial parameters of the final product.
Організаційно-економічний механізм управління об’єктами інтелектуальної власності на промисловому підприємстві
(2024) Маслак, Марія Володимирівна
Дисертаційну роботу присвячено вирішенню науково-практичної проблеми розробки теоретичних, концептуальних, методологічних і методичних положень організаційно-економічного механізму управління об’єктами інтелектуальної власності (далі – ІВ) на промислових підприємствах машинобудування. Об’єктом дослідження є процес управління об’єктами ІВ на промисловому підприємстві. Предметом дослідження є теоретичні, методологічні та методичні засади управління об’єктами ІВ на підприємствах машинобудування. Метою дисертаційної роботи є розроблення теоретичних положень, концепції, методологічного та методичного забезпечення організаційно-економічного механізму управління об’єктами ІВ на промисловому підприємстві на засадах системно-процесного підходу та обґрунтування практичних рекомендацій для забезпечення економічного розвитку в сучасних умовах господарювання. The thesis is dedicated to solving the scientific and practical problem of developing theoretical, conceptual, methodological, and methodical provisions of the organizational and economic mechanism of intellectual property (hereinafter - IP) objects management at machine-building enterprises. The object of the research is the process of IP objects management at an industrial enterprise. The subject of the research is the theoretical, methodological, and methodical foundations of IP objects management at machine-building enterprises.The aim of the thesis is to develop theoretical provisions, concepts, methodological and methodical support for the organizational and economic mechanism of IP objects management at an industrial enterprise, on the basis of the system-process approach and substantiating practical recommendations for ensuring economic development in modern economic conditions.
Основи технологічної підготовки процесів виготовлення складних виробів при матеріалізації 3D-моделей адитивними методами.
(2024) Гаращенко, Ярослав Миколайович
Дисертацію присвячено розробці основ і системи технологічної підготовки процесів виготовлення складних виробів при матеріалізації 3D-моделей шляхом їх пошарової побудови та підвищення ефективності адитивних методів на базі об’єктно-орієнтованої методології статистичного аналізу геометричних даних. У роботі запропоновано нову концепцію технологічної підготовки отримання складних виробів адитивними методами, в рамках якої вирішуються основні задачі - структурна оборотна декомпозиція, раціональна орієнтація і розміщення виробу в робочому просторі пошарової побудови та формування набору шарів на базі єдиної методології статистичного аналізу полігональної, воксельної та пошарової моделей виробу. Аналіз полігональної 3D-моделі виконується для попередньої оцінки геометричної складності з метою визначення технологічності виробу та прийняття рішення щодо стратегії виготовлення. Аналіз воксельної 3D-моделі для попередньої та поетапної оцінки просторового розподілу матеріалу виробу з метою ефективної реалізації. The dissertation is devoted to the development of the foundations and system of technological preparation of the manufacturing processes of complex products during the materialization of 3D models through their layered building and increasing the efficiency of additive methods based on the object-oriented methodology of statistical analysis of geometric data. The work proposes a new oncept of technological preparation for obtaining complex products by additive methods, within which the main tasks are solved - structural reversible ecomposition, rational orientation, and placement of the product in the workpace and formation of a set of layers based on a unified methodology of statistical analysis of polygonal, voxel and layered models’ product. The analysis of the polygonal 3D model is performed for the preliminary assessment of the geometric the manufacturability of the product and to make a decision on the manufacturing strategy. Analysis of the voxel 3D model for the preliminary and step-by-step assessment of the spatial distribution of the material of the product to effectively implement technological preparation. Analysis of the layered model for the final evaluation of the effectiveness of the use of the additive method.
Інформаційні технології підтримки фінансових рішень в умовах ризику та невизначеності
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Мац, Владислав Ігорович
Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної науково-технічної задачі, пов'язаної з розробкою нових та удосконалення існуючих методів комп’ютерної реалізації моделей керованих Марківських процесів на прикладі аналізу та побудови довгострокових інвестиційних стратегій виходячи з персонального контексту індивідуального інвестора. Об’єкт дослідження – довгострокові інвестиційні стратегії що враховують персональний контекст індивідуального інвестора. Предмет дослідження – моделі, методи та інформаційні технології побудови довгострокових інвестиційних стратегій виходячи з персонального контексту індивідуального інвестора. Метою дисертаційної роботи є розробка методів для інтегрування персонального контексту індивідуального інвестора до оптимізаційного процесу шляхом розробки нових та удосконалення існуючих методів довгострокової оптимізації портфелю на основі керованих Марківських процесів. The thesis is devoted to solving a relevant scientific and technical problem related to the development of new and improvement of existing methods of computer implementation of models of controlled Markov processes using as the example the analysis and construction of long-term investment strategies based on the personal context of an individual investor. The object of the study is long-term investment strategies that take into account the personal context of an individual investor. The subject of the study is models, methods and information technologies of building long-term investment strategies based on the personal context of an individual investor. The aim of the study is to develop methods for integrating the personal context of an individual investor into the optimization process by developing new and improving existing methods for long-term portfolio optimization based on controlled Markov processes.
Геолого-технологічні передумови відновлення запасів газу виснажених родовищ (на прикладі Шебелинського ГКР)
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Фик, Ілля Михайлович
У дисертаційній роботі аналізується науково-практична задача оцінки щорічних об'ємів відновлення запасів газу у Шебелинському родовищі, що дозволяє прогнозувати можливість довгострокової розробки родовища протягом 70-100 років при стабільних видобуткових обсягах на рівні 1,8 млрд м³ щорічно. The dissertation addresses the scientific and practical task of evaluating the annual volumes of gas reserve recovery in the Shebelinka Field, which allows for forecasting the possibility of long-term field development over 70-100 years with stable production volumes of 1.8 billion m³ annually.
Електромеханічна система регулювання коливань кузова швидкісного електропоїзду з нахилом кузова
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Озулу, Антон Борисович
Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної науково-практичної задачі щодо покращення ходових характеристик швидкісного електропоїзду та рекуперації енергії коливань. Метою дисертаційної роботи є розробка теоретичних положень і практичних рішень щодо реалізації електромеханічної системи регулювання коливань кузова швидкісного електропоїзду з механізмом нахилу кузова. Об’єктом дослідження є процес електромеханічного перетворення енергії в системі нахилу кузова при гасінні коливань кузова. Предметом досліджень є електромеханічна система регулювання коливань кузова швидкісного електропоїзду с нахилом кузова. У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, визначені задачі дослідження, показано зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами, наведено дані про наукову новизну, практичне значення, апробацію результатів та публікації. У першому розділі проведено аналіз існуючих рішень для систем нахилу кузова який показує, що найпоширенішим приводом для нахилу кузова є гідравлічний. Описано недоліків цього приводу, таких як складність гідравлічних ліній, високий тиск та складна система керування. З іншого боку, для демпфуючих систем на рухомому складі широко використовуються пневморесори. Розглянуто потенційне рішення для покращення характеристик ходової частини швидкісного електропоїзду таке як інтеграція функцій нахилу кузова та гасіння коливань в одну систему шляхом синтезу електромеханічного амортизатора. Відповідно до аналізу існуючих електромеханічних пристроїв, було обґрунтовано рішення застосування лінійного двигуна електромагнітного типу як пристрою для нахилу кузова та демпфуючої складової, що дозволяє рекуперувати енергію коливань, що може значно підвищити ефективність системи та зменшити її складність завдяки великій гнучкості та точності управління електроприводом. Обрано напрями досліджень, поставлені основні задачі дисертаційної роботи. У другому розділі запропоновано використання лінійного електромагнітного двигуна як оптимального рішення для реалізації системи нахилу кузова та демпфування коливань. Для оцінки ефективності роботи електромеханічного амортизатора була побудована математична модель ходової частини електропоїзда з електромеханічними амортизаторами, що враховує відсутність пневматичної частини. Модель включає рівняння руху та нахилу кузова, враховуючи електромеханічні характеристики. Проведено розрахунок магнітного поля методом скінченних елементів для визначення оптимальних параметрів індуктивності (32.1-40.6 мГн) та інших характеристик. Результати показали, що при максимальному робочому зазорі 70 мм магнітопровід не входить у режим насичення, забезпечуючи стабільну роботу амортизатора. У третьому розділі побудована імітаційна модель електромеханічної системи регулювання коливань кузова швидкісного електропоїзду з нахилом кузова. Результати моделювання нахилу кузова показують, що електромеханічний амортизатор досягає заданого кута 5° за 2 секунди з відхиленням ±0,2° при підтримці кута. Результати моделювання гасіння коливань показують, що електромеханічний амортизатор ефективно гасить коливання і відновлює енергію. Без дії амортизатора кут нахилу кузова змінюється від -0,45° до +0,38°, а після його впливу цей діапазон скорочується до -0,2° до +0,2°. Електромеханічний амортизатор здатний рекуперувати 84 Вт/год при коливаннях з амплітудою 5 мм та частотою 2 Гц, при цьому електромагнітна сила на якорі становить 43 кН. Імітаційне моделювання показало, що електромеханічний амортизатор ефективно гасить коливання та рекуперує енергію, що підтверджується осцилограмами. Ця система відкриває шлях для оптимізації параметрів та інтеграції з існуючими системами вагонів. У четвертому розділі досліджено ключові аспекти управління електромеханічною системою регулювання коливань кузова швидкісного електропоїзду з нахилом кузова з використанням електромеханічних компонентів. Розроблено алгоритм керування електромеханічним амортизатором, який використовує гіроскопи типу МЕМС для вимірювання кутів нахилу кузова та візка. Обрано модель МЕМС датчику MPU-9250 для використання в системі керування нахилом кузова електропоїзда, який забезпечує високу точність вимірювань (нелінійність ±0,1 % для гіроскопа та ±0,3 % для акселерометра) при частоті оновлення даних 8000 Гц. В якості основного мікроконтролеру було обґрунтовано та обрано мікроконтролер STM32F407. При виборі силових ключів обрано IGBT транзистори моделі FF800R17KP4_B2, які забезпечують надійну роботу системи в умовах високих навантажень. Розроблено схему електричну принципову драйвера керування (напівпровідникового перетворювача) електромеханічною системою, що включає блоки живлення, мікроконтролер, керування силовими ключами та вихідні роз'єми для підключення датчиків. Створена топологія друкованої плати (розмір 120 мм на 90 мм, двошарова, з розташуванням компонентів на одній стороні) забезпечує зручність монтажу та обслуговування системи. Також розроблено схему електричну принципову блоку датчику типу МЕМС, яка має компактні габарити (розмір 25 мм на 25 мм, двошарова). Виконана база конфігурація вводів/виводів мікроконтролера в програмному середовищі CubeMX. У висновках наведено основні результати наукової роботи щодо вирішення поставлених наукових задач дослідження. В дисертації отримані наступні наукові результати: 1. Вперше запропоновано використання електромеханічного амортизатор у складі ходової частини швидкісного електропоїзду для систем нахилу кузова, що дозволяє одночасно виконувати функції нахилу кузова та рекуперації енергії коливань, замінюючи традиційні пневматичні амортизатори. Без амортизатора кут нахилу кузова змінюється в межах від -0,45° до +0,38°, а з його застосуванням цей діапазон скорочується та складає від -0,2° до +0,2°, тобто вдвічі менше. Електромеханічний амортизатор здатен рекуперувати 84 Вт/год при коливаннях з амплітудою 5 мм та частотою 2 Гц. 2. Вперше запропоновано алгоритм керування нахилом кузова та рекуперацією коливань каскадного типу, алгоритм переключення режимів роботи електромеханічної системи регулювання коливань швидкісного електропоїзду з нахилом кузова Запропоновано виконувати вимір кута нахилу за допомогою датчиків акселерометру та гіроскопу типу МЕМС. Крім того, розроблено методику для розрахунку кутів, що забезпечує високу точність та стабільність вимірювань у динамічних умовах. 3. Вперше розроблено концептуальне прикладне рішення з реалізації блоку електроніки драйверу керування електромеханічною системою регулювання коливань кузова швидкісного електропоїзду з нахилом кузова та блоку електроніки датчику кута нахилу, що включає інтеграцію сучасних мікроконтролерів для обробки сигналів та розробку спеціалізованого програмного забезпечення, яке забезпечує адаптивне управління електроприводом електромеханічної системи регулювання коливань кузова швидкісного електропоїзду з нахилом кузова у режимі реального часу. Достовірність теоретичних дисертаційних досліджень підтверджено коректністю постановок математичних задач, відповідністю математичних моделей суті описуваних процесів та експериментальними дослідженнями, виконаними за допомогою імітаційних моделей. Практичне значення одержаних результатів полягає у наступному: – розробка та впровадження електромеханічного амортизатора в системі нахилу кузова швидкісного електропоїзда дозволяє значно покращити стабільність і комфорт під час руху. Це забезпечує більш плавний нахил кузова, зменшуючи вплив коливань на пасажирів у 2 рази, що особливо важливо для швидкісних потягів; – інтеграція узагальненої імітаційної моделі системи регулювання коливань кузова швидкісного електропоїзду з нахилом кузова у процес проєктування і моделювання забезпечує точність і надійність розробки нових систем нахилу кузова; – створена концептуальна схема системи керування нахилом кузова та рекуперації коливань, що базується на використанні мікроконтролера STM32F407 та МЕМС гіроскопа MPU-9250, сприяє впровадженню інноваційних рішень у транспортній індустрії. Це відкриває можливості для подальших досліджень і розробок у сфері швидкісних електропоїздів. Результати дисертаційної роботи використано при виконанні наукового дослідження за темою: «Підвищення енергоефективності електрорухомого складу залізничного транспорту» (№ ДР 0122U201673, 2022 р.), де здобувач був виконавцем частини розділу 2 «Електромеханічні амортизатори». Результати дисертаційної роботи впроваджено на ТОВ НВП «СПЕЦЕЛЕКТРОМАШ» (акт про впровадження від 05.04.2024 р.), а також у навчальному процесі кафедри електричного транспорту та тепловозобудування НТУ «ХПІ» (акт про впровадження від 29.04.2024 р.) The dissertation is devoted to solving the actual scientific and practical problem of improving the running characteristics of a high-speed electric train and recuperating vibration energy. The purpose of the dissertation is the development of theoretical provisions and practical solutions for the implementation of an electromechanical system for regulating body vibrations of a high-speed electric train with a body tilting mechanism. The object of research is the process of electromechanical conversion of energy in the system of tilting the body during damping of vibrations of the body. The subject of research is an electromechanical system for regulating body vibrations of a high-speed electric train with a body tilt. The work solves the scientific and practical task of synthesizing an electromechanical shock absorber for the undercarriage of a high-speed electric train with a body tilting system, which allowed to ensure the performance of body tilting and vibration recovery, and will replace the pneumatic part. The research was carried out on the basis of fundamental provisions of theoretical electromechanics, methods of mathematical and simulation modeling of the high-speed electric train undercarriage system, modern information technologies and application programs. The introduction substantiates the relevance of the topic of the dissertation, defines the tasks of the research, shows the connection of the work with scientific programs, plans, topics, provides data on scientific novelty, practical significance, approbation of results and publications. In the first chapter, an analysis of existing solutions for body tilting systems is carried out, which shows that the most common drive for body tilting is hydraulic. Disadvantages of this drive are described, such as the complexity of hydraulic lines, high pressure, and complex control system. On the other hand, air springs are widely used for damping systems on rolling stock. A potential solution for improving the characteristics of the undercarriage of a high-speed electric train is considered, such as the integration of body tilt and vibration damping functions into one system by synthesizing an electromechanical shock absorber. According to the analysis of the existing electromechanical devices, the decision to use an electromagnetic type linear motor as a device for tilting the body and a damping component was justified, which allows to recover the energy of oscillations, which can significantly increase the efficiency of the system and reduce its complexity due to the great flexibility and precision of control of linear electromagnetic devices. The directions of research are chosen, the main tasks of the dissertation work are set. In the second chapter, the use of a linear electromagnetic motor is proposed as the optimal solution for the implementation of the system of tilting the body and damping vibrations. To evaluate the effectiveness of the electromechanical shock absorber, a mathematical model of the undercarriage of an electric train with electromechanical shock absorbers was built, taking into account the absence of a pneumatic part. The model includes equations of motion and tilt of the body, taking into account electromechanical characteristics. The magnetic field was calculated using the finite element method to determine the optimal inductance parameters (32.1-40.6 mH) and other characteristics. The results showed that with a maximum working gap of 70 mm, the magnet wire does not enter the saturation mode, ensuring stable operation of the shock absorber. In the third section, a simulation model of the electromechanical system for regulating body oscillations of a high-speed electric train with body inclination is built. Body tilt simulation results show that the electromechanical shock absorber reaches a set angle of 5° in 2 seconds with a deviation of ±0.2° when maintaining the angle. The results of vibration damping simulation show that the electromechanical shock absorber effectively damps vibrations and recovers energy. Without the action of the shock absorber, the angle of inclination of the body varies from -0.45° to +0.38°, and after its influence, this range is reduced to -0.2° to +0.2°. The electromechanical shock absorber is capable of recuperating 84 W/h during oscillations with an amplitude of 5 mm and a frequency of 2 Hz, while the electromagnetic force on the armature is 43 kN. Simulation modeling showed that the electromechanical shock absorber effectively dampens oscillations and recovers energy, which is confirmed by oscillograms. This system paves the way for parameter optimization and integration with existing railcar systems. In the fourth chapter, the key aspects of the control of the electromechanical system of regulating the oscillations of the body of a high-speed electric vehicle with the tilt of the body using electromechanical components are investigated. An algorithm for controlling an electromechanical shock absorber has been developed, which uses MEMS-type gyroscopes to measure the angles of inclination of the body and the trolley. The MPU-9250 MEMS sensor model was selected for use in the body inclination control system of the electric train, which provides high measurement accuracy (nonlinearity ±0.1% for the gyroscope and ±0.3% for the accelerometer) at a data update frequency of 8000 Hz. The STM32F407 microcontroller was justified and chosen as the main microcontroller. When choosing power switches, IGBT transistors of the FF800R17KP4_B2 model were chosen, which ensure reliable operation of the system under conditions of high loads. The electrical schematic diagram of the control driver (semiconductor converter) of the electromechanical system, which includes power supplies, a microcontroller, control of power switches and output connectors for connecting sensors, has been developed. The created topology of the printed circuit board (size 120 mm by 90 mm, two-layer, with the arrangement of components on one side) ensures the convenience of installation and maintenance of the system. Also developed is the electrical principle diagram of the MEMS-type sensor unit, which has compact dimensions (size 25 mm by 25 mm, two-layer). The basic configuration of the inputs/outputs of the microcontroller in the CubeMX software environment is completed. In the conclusions, the main results of the scientific work regarding the solution of the set scientific problems of the research are given. Scientific novelty of the results: 1. For the first time, the use of an electromechanical shock absorber as part of the chassis of a high-speed electric train for body tilting systems is proposed, which allows simultaneously performing the functions of body tilting and vibration energy recovery, replacing traditional pneumatic shock absorbers. Without a shock absorber, the angle of inclination of the body varies from -0.45° to +0.38°, and with its use, this range is reduced to -0.2° to +0.2°, that is, half as much. The electromechanical shock absorber is able to recover 84 W/h during oscillations with an amplitude of 5 mm and a frequency of 2 Hz. 2. For the first time, an algorithm for controlling body inclination and recuperation of cascade-type oscillations, an algorithm for switching modes of operation of the electromechanical system for regulating oscillations of a high-speed electric train with an inclination of the body is proposed for the first time. It is proposed to measure the inclination angle using MEMS-type accelerometer and gyroscope sensors. In addition, a technique for calculating angles has been developed, which ensures high accuracy and stability of measurements in dynamic conditions. 3. For the first time, a conceptual application solution has been developed for the implementation of the driver electronics unit for controlling the electromechanical body vibration control system of a high-speed electric train with body inclination and the tilt angle sensor electronics unit, which includes the integration of modern microcontrollers for signal processing and the development of specialized software that provides adaptive control of the electric drive of the electromechanical control system oscillations of the body of a high-speed electric train with body inclination in real time. The reliability of theoretical dissertation research is confirmed by the correctness of mathematical problem statements, the correspondence of mathematical models to the essence of the described processes, and experimental studies performed with the help of simulation models. The practical significance of the results obtained is as follows: – the development and implementation of an electromechanical shock absorber in the tilting system of the body of a high-speed electric train allows to significantly improve stability and comfort during movement. This ensures a smoother body tilt, reducing the impact of vibrations on passengers by 2 times, which is especially important for high-speed trains; – the integration of the generalized simulation model of the body oscillation regulation system of the high-speed electric train with body inclination into the design and modeling process ensures the accuracy and reliability of the development of new body inclination systems; – a conceptual diagram of the body tilt control system and vibration recovery based on the use of the STM32F407 microcontroller and MPU-9250 MEMS gyroscope was created, which contributes to the implementation of innovative solutions in the transport industry. This opens up opportunities for further research and development in the field of high-speed electric trains. The results of the research were used in the performance of scientific research on the following planned topics: "Increasing the energy efficiency of electric rolling stock of railway transport" (No. DR 0122U201673, 2022), where the acquirer was the executor of part of section 2 "Electromechanical shock absorbers". The results of the dissertation work were implemented in the Research and Production Enterprise LLC SPE "SPETSELEKTROMASH" from 04.05.2024, as well as in the educational process of the Department of Electric Transport and Locomotive Construction of NTU "KhPI" from 04.29.2024.
Моделі і методи дослідження алгоритмів орієнтації для високодинамічних об'єктів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Гомозкова, Ірина Олександрівна
Метою дисертаційної роботи є удосконалення математичного моделювання обертального руху твердого тіла за рахунок узагальнення методу аналітичних еталонних моделей, який базується на евристичному представленні кватерніона орієнтації у вигляді суперпозиції тригонометричних функцій лінійних кутів. Об'єкт дослідження – визначення орієнтації в бесплатформених інерціальних системах орієнтації. Предмет дослідження – моделювання обертального руху твердого тіла з використанням апарату кватерніонів і аналітичної механіки. У вступі доведено актуальність розробки моделей, які відтворюють специфічні типи кутового руху та оптимізації алгоритмів визначення орієнтації під такий рух об’єктів. Наведено зв’язок роботи з науковими програмами, планами і темами, наведено наукову новизну, представлено практичне значення отриманих результатів, надано інформацію щодо особистого внеску здобувача, представлено перелік публікацій за темою дисертації. У першому розділі детально описано принципи роботи обчислювального блоку безплатформенних інерціальних навігаційних систем, шлях їх розвитку та порівняння з іншими видами навігаційних систем. Наведено класифікацію існуючих алгоритмів визначення орієнтації. Перераховано джерела помилок, які виникають в таких системах та методики їх компенсації. Проаналізовано існуючі методи моделювання та тестування роботи обчислювального блоку. Обґрунтовано доцільність оптимізації безплатформенних систем навігації під характеристики руху сучасних об’єктів, приведено чисельну реалізацію моделей у вигляді траєкторій в конфігураційному просторі та залежностей від часу. У другому розділі описано принципи, за якими виконується математичне моделювання роботи обчислювального блоку безплатформенних систем навігації. Перераховано вимоги, які висуваються до таких моделей, враховуючи їх залежність від ступенів вільності об’єкта, який обертається. Сформовано основні задачі дисертаційної роботи. Побудовано нові еталонні моделі, які реалізують обертальний рух об’єкта та шляхом чисельного моделювання доведено, що кожна з них реалізує унікальні характеристики кутового руху, відмінні від класичних. Отримано розв’язки відповідних кінематичних рівнянь та системи динамічних рівнянь Ейлера. Останні грають важливу роль у задачах керування та переорієнтації об’єктів. У третьому розділі проведено оцінку точності роботи двох алгоритмів визначення орієнтації 4-го порядку точності. На основі отриманого результату, для подальшої реалізації обрано алгоритм Міллера. Знайдено нові значення параметрів цього алгоритма, за яких похибка дрейфу є меншою, ніж за класичних значень. Описано фактори, які призводять до зменшення фактичної точності алгоритма в порівнянні з математичною. Досліджено для розроблених моделей кутового руху значення модулів кутової швидкості, за яких досягається обрана точність алгоритма визначення орієнтації. У четвертому розділі сформовано чіткі характеристики високоманевреного об’єкта та доведено, що одна з розроблених моделей дозволяє відтворювати такий тип руху. Для цієї моделі знайдено ще один набір параметрів алгоритма Міллера, які у випадку високої швидкості обертання пристрою дають похибку дрейфа, меншу на 10-7 рад порівняно з класичними значенями параметрів (𝛼=3380; 𝛽=5780). Доведено, що нові чотирьохчастотні моделі враховують в собі вплив вібраційного оточення у вигляді гармонійних коливань. Для даного випадку знайдено нові, оптимізовані конкретно під такі умови параметри алгоритма Міллера. У п’ятому розділі описано програмний застосунок, розроблений для чисельної реалізації моделей. Написано програму мовою С++ з використанням елементів об’єктно-орієнтованого програмування. Вихідні дані автоматично записуються до Exel-файлу. В цьому ж файлі виконується побудова відповідних графіків залежностей. Перераховано основні вимоги для встановлення застосунку на кожному конкретному присторої. Описано характеристики та обмеження вхідних умов, необхідних для реалізації обчислень. У висновках перераховано головні результати наукової роботи, які є розв’язками сформованих теоретичних та прикладних задач дослідження. За результатами дослідження отримано такі наукові результати: 1. Розроблено сім нових еталонних кватерніонних моделей, які реалізують типи руху, відмінні від конічного обертання та регулярної прецесії. 2. Оптимізовано алгоритм визначення орієнтації Міллера, шляхом визначення трьох нових наборів параметрів та показано, за яких характеристик руху слід використовувати кожен з них. 3. Запропоновано механізм визначення реалізованого порядку точності алгоритма орієнтації. Для отриманих моделей кутового руху визначено найменше значення модуля кутової швидкості, за якого реалізована та математична точність алгоритма Міллера будуть рівними та відповідатимуть 4-му порядку. 4. Доведено, що одна з моделей реалізує рух об’єкта, який має високу кутову динаміку (обертання навколо однієї з осей більше 20 обертів в секунду). Вказано, що модуль кутової швидкості моделі при цьому має бути більший за 15 рад/сек. 5. Описано принцип роботи розробленого програмного доданку, який дозволяє проводити чисельні експерименти та отримувати візуалізацію обраного кутового руху. Результати отримуються у вигляді таблиці та відповідних графіків в Exel. Дослідження, результати яких викладені в дисертаційній роботі, виконані на кафедрі «Комп’ютерне моделювання процесів та систем» НТУ «ХПІ» відповідно до завдань держбюджетної теми МОН України (номер державної реєстрації проекту 0116U000875) за темою «Створення теоретичних основ для методів довговічності елементів конструкцій аерокосмічної техніки та точності систем управління рухом» (термін виконання 2018-2019 рр), в яких здобувач був виконавцем окремих етапів. Робота виконувалась у рамках проекту DAAD "Ukraine Digital: Studienerfolg in Krisenzeiten sichern (2022-2023)" (Німеччина). Результати дослідження підтвердили практичну та теоретичну цінність розроблених моделей та адаптацій алгоритму Міллера для складних кутових рухів, надано практичні рекомендації, щодо оптимальних значень модуля кутової швидкості, за яких реалізований порядок точністі алгоритма відповідає 4-му. The aim of the dissertation work is an improvement of the mathematical modeling of the rotational motion of a rigid body due to the generalization of the method of analytical reference models, which is based on the heuristic representation of the orientation quaternion in the form of a superposition of trigonometric functions of linear angles. The object of research is determination in strapdown inertial orientation systems. The subject of research is the simulation of the rotational motion of a rigid body using the quaternion apparatus and analytical mechanics. The introduction proves the relevance of developing models that reproduce specific types of angular movement and optimizing algorithms for determining the orientation for such movement of objects. The connection of the work with scientific programs, plans and topics is given, scientific novelty is given, the practical significance of the obtained results is presented, information is provided about the personal contribution of the recipient, a list of publications on the topic of the dissertation is presented. The first chapter describes in detail the principles of operation of the computing unit of platformless inertial navigation systems, the way of their development and comparison with other types of navigation systems. The classification of existing orientation determination algorithms is presented. Sources of errors that occur in such systems and methods of their compensation are listed. The existing methods of modeling and testing the operation of the computing unit are analyzed. The expediency of optimizing platformless navigation systems for the characteristics of the movement of modern objects is substantiated, the numerical implementation of models in the form of trajectories in the configuration space and time dependencies is given. The second chapter describes the principles by which mathematical modeling of the computing unit of platformless navigation systems is performed. The requirements for such models are listed, taking into account their dependence on the degrees of freedom of the rotating object. The main tasks of the dissertation have been formulated. New reference models have been built that realize the rotational motion of the object, and it has been proven through numerical simulation that each of them realizes unique characteristics of angular motion, different from the classical ones. The solutions of the corresponding kinematic equations and the Euler system of dynamic equations were obtained. The latter play an important role in the management and reorientation of objects. In the third section, the accuracy of two algorithms for determining the orientation of the 4th order of accuracy is evaluated. Based on the obtained result, Miller's algorithm was chosen for further implementation. New values of the parameters of this algorithm were found, for which the drift error is smaller than for classical values. The factors that lead to a decrease in the actual accuracy of the algorithm compared to the mathematical one are described. The values of the angular velocity modules, which achieve the chosen accuracy of the orientation determination algorithm, were studied for the developed angular motion models. In the fourth chapter, clear characteristics of a highly maneuverable object are formed and it is proved that one of the developed models allows to reproduce this type of movement. For this model, another set of parameters of the Miller algorithm was found, which in the case of a high rotation speed of the device give a drift error smaller by 10-7 rads compared to the classical parameter values ( 𝛼=3380; 𝛽=5780). It has been proven that the new four-frequency models take into account the influence of the vibrating environment in the form of harmonic oscillations. For this case, new parameters of the Miller algorithm were found, specifically optimized for such conditions. The fifth chapter describes the software application developed for the numerical implementation of the models. The program was written in the C++ language using elements of object-oriented programming. The output data is automatically saved to an Excel file. In the same file, construction of the corresponding graphs of dependencies is performed. The basic requirements for installing the application on each specific device are listed. The characteristics and limitations of the input conditions necessary for the implementation of calculations are described. The conclusions list the main results of the scientific work, which are solutions to the formed theoretical and applied research problems. According to the results of the research, the following scientific results were obtained: 1. Seven new reference quaternion models have been developed that implement types of motion other than conical rotation and regular precession. 2. Miller's orientation determination algorithm was optimized by defining three new sets of parameters and showing under which movement characteristics each of them should be used. 3. A mechanism for determining the implemented accuracy order of the orientation algorithm is proposed. For the received models of angular motion, the smallest value of the angular velocity module is determined, for which the implemented and mathematical accuracy of the Miller algorithm will be equal and correspond to the 4th order 4. I It has been proven that one of the models realizes the movement of an object that has high angular dynamics (rotation around one of the axes is more than 20 revolutions per second). It is indicated that the angular velocity module of the model should be greater than 15 rad/sec. 5. The principle of operation of the developed software application is described, which allows you to conduct numerical experiments and obtain a visualization of the selected angular motion. The results are obtained in the form of a table and corresponding graphs in Excel. The research, the results of which are presented in the dissertation, was carried out at the Department of "Computer Modeling of Processes and Systems" of NTU "KhPI" in accordance with the tasks of the state budget topic of the Ministry of Education and Culture of Ukraine (state registration number of the project 0116U000875) on the topic "Creation of theoretical foundations for methods of durability of structural elements of aerospace engineering and accuracy of motion control systems" (implementation period 2018-2019), in which the acquirer was the executor of individual stages. The work was carried out within the DAAD project "Ukraine Digital: Studienerfolg in Krisenzeiten sichern (2022-2023)" (Germany). The results of the study confirmed the practical and theoretical value of the developed models and adaptations of Miller's algorithm for complex angular movements, practical recommendations were given regarding the optimal values of the angular velocity module, for which the implemented order of accuracy of the algorithm corresponds to the 4th.
Керамічні матеріали радіотехнічного призначення на основі системи ZnO – ВаO – AL₂O₃ – SiO₂
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Білогубкіна, Карина Володимирівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 161 «Хімічні технології та інженерія». – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2024. Дисертаційна робота спрямована на розробку керамічних матеріалів на основі композицій системи ZnO – ВаO – AL₂O₃ – SiO₂ та технології їх формування для підвищення ефективності та надійності військово-прикладних технологій у сфері авіації та ракетобудування. Об’єкт дослідження – створення керамічних матеріалів з комплексом заданих електрофізичних властивостей та спроможністю максимального пропускання електромагнітних хвиль у радіочастотному діапазоні. Предмет дослідження – фізико-хімічні закономірності формування, властивості, фазовий склад і структура радіопрозорих керамічних матеріалів на основі композицій системи ZnO – ВаO – AL₂O₃ – SiO₂ та технологічні параметри формування носового обтічника шляхом шлікерного лиття з непластичного шлікеру. Метою дисертаційної роботи є розробка рецептурно-технологічних параметрів отримання радіопрозорої цельзіан-віллемітової кераміки із заданими радіофізичними властивостями на основі композицій системи AL₂O₃ – SiO₂ . У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації та показано зв'язок роботи з науковими темами та напрямками досліджень кафедри; сформульована мета та конкретні задачі дослідження, а також зазначені методи, що використовуються для їх вирішення; відзначається наукова новизна роботи та її практичне значення; наводиться інформація про очікувані результати та можливі області їх використання. Крім того, окреслений особистий внесок здобувача у дослідження, а також наводиться інформація про апробацію результатів та публікацію матеріалів дисертації. Також зазначено відомості про структуру та обсяг дисертаційної роботи. Дослідження проводили з використанням фізико-хімічних розрахунків у системах фазотвірних оксидів відповідно до принципів фізичної хімії і термодинаміки силікатів. При розробці сировинних композицій та визначенні структурно-фазових особливостей отриманих матеріалів застосовували комплексні дослідження, які включали хімічний, рентгенофазовий, диференційно-термічний, оптичний та електронно-мікроскопічний аналіз. Експериментальні дані обробляли з використанням математичної статистики. Для визначення раціональних умов шлікерного лиття обтічників використовували повнофакторне планування експерименту. Фізико-механічні, електрофізичні та експлуатаційні властивості розроблених матеріалів визначали з використанням обладнання кафедри технології кераміки, вогнетривів, скла та емалей НТУ «ХПІ», а також устаткування ПАТ «УкрНДІВ ім. А.С. Бережного» (м. Харків) і Інституту монокристалів НАН України (м. Харків), а також Центрів колективного користування науковим обладнанням за участю НТУ «ХПІ» «Матеріалознавство тугоплавких сполук та композитів», «Лабораторія мікро- і наносистем, новітніх матеріалів та технологій». В першому розділі висвітлено сутність явища радіопрозорості та зазначено вимоги до радіопрозорих матеріалів. Проаналізовано переваги та недоліки сучасних радіопрозорих матеріалів з позиції застосування у виробництві антенних обтічників. Надано характеристику властивостей існуючих радіопрозорих керамічних матеріалів. Визначено основні критерії при розробці радіопрозорої кераміки з урахуванням взаємозв'язку діелектричних характеристик з фазовим складом та структурою матеріалу, а також морфологією кристалічних фаз. а також визначаються напрями подальших досліджень у цьому напрямку. У розділі здійснено порівняльний аналіз технологій виготовлення керамічних матеріалів, які можуть бути використані для антенних обтічників авіаційних об’єктів. Обґрунтовується вибір базової оксидної системи ZnO – BaO – AL₂O₃ – SiO₂ для отримання кераміки цельзіан-віллемітового складу, проводиться аналіз її переваг та обмежень у контексті виготовлення радіопрозорих матеріалів, а також розглядається будова потрійних підсистем, що є основою для синтезу цільових фаз (цельзіану і віллеміту). Враховуючи жорсткі вимоги до радіопрозорих матеріалів для антенних систем та складність технології, увага приділяється дослідження зосереджені на ретельному вивченні будови шлікеру та оптимізації процесу його виготовлення. Виокремлено невирішені аспекти, які вимагають подальших досліджень. Зокрема, необхідно дослідити умови для отримання радіопрозорої цельзіан-віллемітової кераміки за знижених температур, а також вирішити питання щодо регулювання властивостей непластичного шлікеру та уточнення структури та процесів фазоутворення в залежності від температурних умов. Сформульовано напрями та визначено завдання досліджень, спрямованих на створення радіопрозорого керамічного матеріалу, який можна отримати при знижених температурах випалу. Цей матеріал має бути придатним для виготовлення захисних елементів радіотехнічних систем авіаційних об’єктів, що входять до складу озброєння літаків та керованих ракет для зенітно-ракетних комплексів. Дослідження спрямовані на підвищення ефективності та надійності військово-прикладних технологій у сфері авіації та ракетобудування. У другому розділі подано інформацію про сировинні матеріали, методи виготовлення зразків та надано характеристику методик і обладнання для теоретичних і експериментальних досліджень, які були реалізовані в рамках дисертаційної роботи. Теоретичні дослідження проведені з використанням сучасних методів аналізу, що відповідають положенням фізичної хімії та термодинаміки силікатів. Аналіз будови багатокомпонентних оксидних систем здійснювали із залученням: геометро-топологічного, термодинамічного і фізико-хімічного методів. Характеристики спікання отриманої кераміки визначали за методиками згідно ISO10545-3:2018. Фізико-механічні властивості зразків кераміки визначали за методами, регламентованими ISO14704:2006 та ДСТУ 3716-98. Вимірювання твердості керамічних матеріалів проводили за методом Роквела. Дослідження реологічних властивостей керамічних шлікерів та властивостей напівфабрикатів здійснювали піпетковим методом. Діелектричні властивості отриманих матеріалів визначали згідно методик, регламентованих стандартом. Дослідження процесів, що супроводжують нагрівання сировинних матеріалів та їх сумішей здійснювали диференційно-термічним методом на дериватографі системи Ф. Паулик, Й. Паулик, Л. Эрдей. Структурно-фазові особливості отриманих матеріалів досліджували з використанням сучасних фізико-хімічних методів дослідження. Визначення фазового складу зразків здійснювали використанням дифрактометр ДРОН-3М із CuKß-випромінюванням та нікелевим фільтром за стандартних умов його роботи. Дослідження мікроструктури проводили на скануючому електронному мікроскопі JSM-6390LV в режимі вторинних електронів. У третьому розділі проведено дослідження субсолідусної структури системи ZnO – BaO – Al2O3 – SiO2, розраховані геометро-топологічні характеристики фаз та елементарних тетраедрів, побудовано топлогічний граф їх взаємодії та розраховані температури та склади евктектик. Для модельних оксидних композицій, які належать полям кристалізації цільових фаз, проведено прогнозну оцінку фазового складу продуктів синтезу. Визначено відповідні фазові зміни та динаміку накопичення розплаву при нагріванні матеріалів в температурному інтервалі 1100 –1350 °С. На основі отриманих даних здійснено проектування хімічних і шихтових складів мас для одержання цельзіан-віллемітової кераміки за зниженої температури синтезу. З використанням термодинамічного аналізу реакцій взаємодії основних і супутніх фаз цельзіан-віллемітової кераміки з агресивними речовинами здійснено прогнозування її хімічної стійкості відносно лужного і кислого середовищ. Четвертий розділ присвячений розробці рецептурно-технологічних параметрів отримання цельзіан-віллемітової кераміки. Базуючись на результатах теоретичних досліджень, обґрунтовано вибір базової оксидної композицій, розроблено шихтові склади керамічних мас з використанням альтернативних глиноземвмісних матеріалів (металургійного глинозему Г-00, мікронізованого глинозему СТ3000 SDP і гідроксиду алюмінію ГД00). Доведена можливість одностадійного синтезу цільових фаз за температури 1150 °С та визначено вплив альтернативної глиноземвмісної сировини на фазовий склад та властивості продуктів синтезу. Також визначено вплив добавок інтенсифікаторів фазоутворення (2 мас. % Li2O i 1 мас.% евтектичної композиції Li2O‒SnO2) властивості та структурно-фазові особливості зразків кераміки та зроблено висновки щодо їх використання. Для регулювання реологічних властивостей цельзіан-віллемітової кераміки досліджено вплив розріджуючої та адгезуючої добавок (продуктів Dolapix РС 67 та ПВС 1788 відповідно). З використанням планованого експерименту (ПФЕ 22) визначено оптимальну кількість вказаних речовин у складі комплексної добавки: 0,38 % Dolapix PC 67 і 0,7 % полівінілового спирту ПВС 1788 понад 100 % на суху речовину. Використання такої добавки дозволяє отримати шлікер з вологістю 30 % з високою текучістю (τ1 = 9–11с), швидкістю набору маси (6–7 г/хв) та одночасно збільшити міцність відливки до 6–6,5 МПа. В п’ятому розділі надано рекомендації щодо використання розроблених рецептур цельзан-віллемітової і технологічних рішень при виготовленні носових обтічників. Запропоновано технологічну схему виробництва, яка передбачає одно стадійний синтез цільових сполук кераміки з двогодинною експозицією за температури 1150 °С, формування виробів методом лиття шлікерів в гіпсові форми, а також випал готових виробів за температури 1200 °С. У підсумку проведених досліджень отримано такі наукові результати: –отримано нові дані щодо субсолідусної будови системи ZnO ‒ BaO ‒ AL₂O₃ – SiO₂ : елементарних об’ємів, ступенів асиметрії та взаємозв’язку тетраедрів, що входять до областей системи, які містять фази цельзіану, вілеміт і ганіту –розраховані температури і склади евтектик елементарних тетраедрів та визначено перспективні для проектування складів цельзіан-віллемітової кераміки модельні композиції; –за результатами прогнозної оцінки фазового складу продуктів синтезу модельних композицій та аналізу динаміки накопичення розплаву в інтервалі температур 1100 – 1350 °С визначено умови низькотемпературного синтезу цільових фаз; –за результатами термодинамічного аналізу реакцій цільових і супутніх фаз з агресивними хімічними реагентами визначено умови отримання радіопрозорої кераміки, яка демонструє високу стійкість до впливу агресивних середовищ; визначено вплив різних глиноземвмісних матеріалів на властивості і фазовий склад цельзіан-віллемітової кераміки та показана доцільність використання більш дешевого металургійного глинозему марки Г-00; –показана ефективність дії добавки 1 мас. % Li2O для інтенсифікації процессу утворення цельзіану і вілеміту в умовах низькотемпературного одностадійного синтезу та визначено позитивний вплив на експлуатаційні властивості отриманих керамічних матеріалів: діелектричні характеристики (ε = 2,41 – 2,85, tg = 0,0024–0,0075), термостійкість 225–250 °С, міцність при згинанні 83–152 МПа; –встановлено технологічні параметри шлікерного лиття та склад комплексної добавки, яка дозволяє покращити текучість шлікеру на 52 %, поліпшити фільтраційні властивості на 53 % та підвищити міцність відливок в 1,10 разів; –встановлено можливість використання розробленого матеріалу для виготовлення елементів захисту радіоелектронної апаратури, яка працює у діапазоні частот при 26 – 37,5 ГГц та покращення їх експлуатаційних властивостей. Результати дисертаційної роботи впроваджені у навчальний процес кафедри технології кераміки, вогнетривів, скла та емалей Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут» при підготовці магістрів. The dissertation is aimed at developing ceramic materials based on compositions of the ZnO – ВaO – AL₂O₃ – SiO₂ system and the technology of their formation to improve the efficiency and reliability of military-applied technologies in the field of aviation and rocketry. Object of research – creation of ceramic materials with a set of specified electrophysical properties and the ability to maximize the transmission of electromagnetic waves in the radio frequency range. The subject of the research is the physical and chemical regularities of formation, properties, phase composition and structure of radiopaque ceramic materials based on compositions of the ZnO – ВaO – AL₂O₃ – SiO₂ system and technological parameters of the formation of the nose fairing by slurry casting from non-plastic slag. The aim of the dissertation is to develop the formulation and technological parameters for the production of radiotransparent celzian-willemite ceramics with specified radiophysical properties based on compositions of the ZnO – BaO –AL₂O₃ – SiO₂ system. The introduction substantiates the relevance of the dissertation topic and shows the connection of the work with the scientific topics and research areas of the department; formulates the purpose and specific objectives of the study, as well as the methods used to solve them; notes the scientific novelty of the work and its practical significance; provides information on the expected results and possible areas of their use. In addition, the personal contribution of the applicant to the research is outlined, as well as information on the testing of the results and publication of the dissertation materials. Information on the structure and scope of the dissertation is also provided. The research was conducted using physicochemical calculations in systems of phase-forming oxides in accordance with the principles of physical chemistry and thermodynamics of silicates. The development of raw material compositions and the determination of structural and phase features of the obtained materials were based on comprehensive studies that included chemical, X-ray diffraction, differential thermal, optical, and electron microscopic analysis. The experimental data were processed using mathematical statistics. To determine the rational conditions for slurry casting of airfoils, a full-factor design of the experiment was used. The physical, mechanical, electrophysical, and operational properties of the developed materials were determined using the equipment of the Department of Technology of Ceramics, Refractories, Glass, and Enamels of NTU “KhPI”, as well as the equipment of PJSC “UkrNDIV named after A.S. Berezhnyi” (Kharkiv) and the Institute of Single Crystals of the National Academy of Sciences of Ukraine (Kharkiv), as well as the Centers for collective use of scientific equipment with the participation of NTU “KhPI” “Materials Science of Refractory Compounds and Composites”, “Laboratory of Micro- and Nanosystems, New Materials and Technologies”. The first section highlights the essence of the phenomenon of radio transparency and specifies the requirements for radio-transparent materials. The advantages and disadvantages of modern radiotransparent materials are analyzed from the point of view of their application in the production of antenna fairings. The properties of existing radio-transparent ceramic materials are characterized. The main criteria for the development of radio-transparent ceramics are defined, taking into account the relationship between dielectric characteristics and the phase composition and structure of the material, as well as the morphology of crystalline phases. and the directions for further research in this area are identified. The chapter provides a comparative analysis of technologies for manufacturing ceramic materials that can be used for antenna fairings of aircraft. The choice of the basic oxide system ZnO – BaO – AL₂O₃ – SiO₂ for the production of ceramics of celzian-willemite composition is substantiated, its advantages and limitations in the context of manufacturing radio-transparent materials are analyzed, and the structure of ternary subsystems, which are the basis for the synthesis of target phases (celzian and willemite), is considered. Given the stringent requirements for radio-transparent materials for antenna systems and the complexity of the technology, attention is paid to research focused on a thorough study of the structure of the slicker and optimization of its manufacturing process. Unresolved aspects that require further research are highlighted. In particular, it is necessary to study the conditions for obtaining radiopaque celzian-willemite ceramics at low temperatures, as well as to resolve the issue of regulating the properties of non-plastic slicker and clarifying the structure and phase formation processes depending on temperature conditions. The directions and tasks of research aimed at creating a radiotransparent ceramic material that can be obtained at low firing temperatures are formulated. This material should be suitable for the manufacture of protective elements of radio engineering systems of aviation facilities that are part of aircraft armament and guided missiles for anti-aircraft missile systems. This research is aimed at improving the efficiency and reliability of military-applied technologies in the field of aviation and rocketry. The second chapter provides information on raw materials, methods of sample manufacturing, and describes the methods and equipment for theoretical and experimental studies that were implemented as part of the dissertation. The theoretical studies were carried out using modern methods of analysis that correspond to the provisions of physical chemistry and thermodynamics of silicates. The analysis of the structure of multicomponent oxide systems was carried out with the use of geometric-topological, thermodynamic, and physicochemical methods. The sintering characteristics of the resulting ceramics were determined by methods according to ISO10545-3:2018. The physical and mechanical properties of ceramic samples were determined by the methods regulated by ISO14704:2006 and DSTU 3716-98. The hardness of ceramic materials was measured using the Rockwell method. The rheological properties of ceramic grinders and the properties of semi-finished products were studied using the pipette method. The dielectric properties of the obtained materials were determined according to the methods regulated by GOST 24409-80. The processes accompanying the heating of raw materials and their mixtures were studied by the differential thermal method using a derivatograph of the F. Paulik, J. Paulik, and L. Erdey system. The structural and phase features of the obtained materials were studied using modern physicochemical methods. The phase composition of the samples was determined using a DRON-3M diffractometer with CuKß radiation and a nickel filter under standard operating conditions. The microstructure was studied using a JSM-6390LV scanning electron microscope in the secondary electron mode. In the third chapter, the subsolidus structure of the ZnO – BaO – AL₂O₃ – SiO₂ system was studied, the geometric and topological characteristics of the phases and elementary tetrahedra were calculated, a topological graph of their interaction was constructed, and the temperatures and compositions of the ejecta were calculated. For the model oxide compositions belonging to the crystallization fields of the target phases, a predictive assessment of the phase composition of the synthesis products was performed. The corresponding phase changes and the dynamics of melt accumulation during the heating of materials in the temperature range 1100 – 1350 °C were determined. On the basis of the obtained data, the design of chemical and charge compositions of masses for the production of celzian-willemite ceramics at a reduced synthesis temperature was carried out. Using the thermodynamic analysis of the reactions of interaction of the main and accompanying phases of celzian-willemite ceramics with aggressive substances, we predicted its chemical resistance to alkaline and acidic environments. The fourth chapter is devoted to the development of recipe and technological parameters for the production of celzian-willemite ceramics. Based on the results of theoretical studies, the choice of the basic oxide composition was substantiated, and charge compositions of ceramic masses were developed using alternative alumina-containing materials (metallurgical alumina G-00, micronized alumina ST3000 SDP, and aluminum hydroxide GD00). The possibility of a one-step synthesis of the target phases at a temperature of 1150 °C was proved and the effect of alternative alumina-containing raw materials on the phase composition and properties of the synthesis products was determined. The effect of additives of phase formation intensifiers (2 wt% Li2O and 1 wt% eutectic composition Li2O – SnO2) on the properties and structural and phase features of ceramic samples was also determined and conclusions were drawn regarding their use. To regulate the rheological properties of celzian-willemite ceramics, the effect of diluent and adhesive additives (Dolapix PC 67 and PVS 1788 products, respectively) was investigated. Using a planned experiment (PFE 22), the optimal amount of these substances in the composition of the complex additive was determined: 0.38 % Dolapix PC 67 and 0.7 % polyvinyl alcohol PVA 1788 above 100 % on a dry basis. The use of such an additive makes it possible to obtain a grinding agent with a moisture content of 30 % with high fluidity (τ1 = 9 –11 s), mass gain rate (6 – 7 g/min) and at the same time increase the strength of the casting to 6 – 6.5 MPa. The fifth chapter provides recommendations for the use of the developed celzan-willemite formulations and technological solutions in the manufacture of nose fairings. A technological scheme of production is proposed, which involves a one-stage synthesis of the target ceramic compounds with a two-hour exposure at a temperature of 1150 °C, the formation of products by casting slickers into gypsum molds, and firing of finished products at a temperature of 1200 °C. As a result of the research, the following scientific results were obtained: –New data on the sub-solidus structure of the BaO – ZnO – AL₂O₃ – SiO₂ system were obtained: elementary volumes, degrees of asymmetry and interconnection of tetrahedra included in the system regions containing celzian, willemite and ganite phases; temperatures and compositions of eutectics of elementary tetrahedra were calculated and model compositions promising for designing the compositions of celzian-willemite ceramics were determined; based on the results of the predictive assessment of the phase composition of the synthesis products of model compositions and the analysis of the dynamics of melt accumulation in the temperature range of 1100 – 1350 °C, the conditions for low-temperature synthesis of the target phases were determined; –Based on the results of thermodynamic analysis of the reactions of the target and accompanying phases with aggressive chemical reagents, the conditions for obtaining radiopaque ceramics with high resistance to aggressive environments were determined. The influence of different alumina-containing materials on the properties and phase composition of celzian-willemite ceramics was determined and the expediency of using cheaper metallurgical alumina of G-00 grade was shown; the effectiveness of the additive 1 wt. % Li2O to intensify the process of formation of celzian and willemite in a low-temperature one-step synthesis and a positive effect on the performance properties of the resulting ceramic materials was determined: dielectric properties (ε = 2.41 – 2.85, tgδ = 0.0024 – 0.0075), heat resistance 225 – 250 °С, bending strength 83 – 152 MPa; –The technological parameters of slag casting and the composition of a complex additive were determined, which improves slag flowability by 52%, improves filtration properties by 53%, and increases the strength of castings by 1.10 times; –The possibility of using the developed material for the manufacture of protection elements for electronic equipment operating in the frequency range of 26 - 37.5 GHz and improving their performance properties was established. The results of the research conducted within the framework of the dissertation were presented at international scientific conferences and published in well-known professional journals in Ukraine and abroad. The results of the dissertation have been implemented in the educational process of the Department of Technology of Ceramics, Refractories, Glass and Enamels of the National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute” in the preparation of masters. This indicates the significant scientific and practical value of the results obtained and their active use in the relevant fields of research and education.