Журнал «Компьютерра» № 33 от 11 сентября 2007 года - Компьютерра

HCCI расшифровывается как Homogeneous Charge Comp-ression Ignition (компрессионное воспламенение однородной смеси) и указывает на главное отличие технологии – воспламенение топливно-воздушной смеси не от искры зажигания, а от сильного сжатия в цилиндре. Однако, в отличие от дизеля, где топливо впрыскивается в разогретый сжатием воздух, в HCCI сжимают предварительно приготовленную обедненную (то есть богатую воздухом) горючую смесь, и воспламеняется она сразу во всем объеме камеры сгорания – без факела пламени.

Невысокая температура сгорания снижает теплопотери и повышает КПД двигателя: по оценкам GM, ее реализация системы HCCI уменьшает расход горючего примерно на 15 %. А воспламенение гомогенной смеси приводит к максимально полному окислению топлива и гораздо меньшему содержанию в выхлопе непременных спутников дизельных двигателей – канцерогенных частиц сажи и вредных окислов азота (последних – за счет все той же низкой температуры). Напомним, что необходимость их нейтрализации требует использования в современных «экологичных» дизелях сложных и дорогих систем очистки отработавших газов.

Собственно идея, лежащая в основе HCCI, отнюдь не нова, просто до сих пор ее не удается как следует реализовать (над аналогичными двигателями работают и другие автоконцерны, например Honda). Проблема в том, что искровое зажигание позволяет очень точно контролировать процесс, компрессионное же воспламенение – штука куда менее предсказуемая. Для того чтобы добиться приемлемых параметров работы, приходится постоянно измерять давление в каждом цилиндре, соответственно регулируя состав смеси – этот процесс выполняется компьютером. Как говорит Том Стефенс (Tom Stephens), вице-президент, возглавляющий группу корпорации GM по повышению качества силовых агрегатов: "Я помню споры об осуществимости этой технологии еще со времен обучения в колледже. Тогда это казалось несбыточной мечтой. Но сегодня, используя математические методы прогностического анализа и другие средства разработки, мы, наконец, поняли, как превратить нашу мечту в реальность".

Впрочем, Стефенс слегка лукавит. До реальности серийного производства, по разным оценкам, еще от трех до семи лет. Пока GM реализовала новинку лишь на двух концепт-карах – Saturn Aura и Opel Vectra. Оба сделаны на базе серийных машин и оснащены 2,2-литровым двигателем мощностью 180 лошадиных сил. Запускаются они с использованием обычного искрового зажигания – для выхода на режим HCCI двигатель нужно прогреть до определенной температуры. Далее компьютер задействует систему воспламенения от сжатия, но при повышении нагрузки (например, на скорости выше 90 км/час) опять переходит на «искру». Ко времени появления серийных HCCI-двигателей специалисты GM рассчитывают несколько расширить рабочий диапазон и сделать переход между двумя режимами почти незаметным для водителя. В числе немаловажных достоинств новой системы – возможность использовать доступные на рынке марки бензина (в том числе E85 на основе биоэтанола) и уже хорошо отработанные технологии вроде непосредственного впрыска топлива и регулирования фаз газораспределения. ВБ

А давайте выпустим хлор…

Sandia National Laboratories, один из крупнейших исследовательских центров США, специализирующийся на исследованиях в области безопасности и вооружений, совместно с разработчиками обучающих компьютерных игр GamePipe Laboratory из Университета Южной Калифорнии, создали симулятор, позволяющий имитировать катастрофы и несчастные случаи, потенциально возможные в городских условиях.

Разработкой руководит инженер Sandia Донна Джорджевич (Donna Djordjevich, на фото), которая является ведущим исследователем в проекте "Игровые технологии для моделирования проблем национальной безопасности". Цель проекта – создать компьютерную игру-тренажер, обучающую оперативному принятию решений руководителей спасательных операций. По мнению Джорджевич, технологии компьютерных игр прекрасно подходят для моделирования подобных ситуаций, обеспечивая приемлемый уровень реалистичности модели, являются альтернативой дорогостоящим учениям и более эффективны, чем обучающие видеокурсы. Игра должна научить оценивать степень серьезности угрозы, адекватность применения того или иного оружия, а также отточить умение работать в атмосфере жестких ограничений по времени и ресурсам.

Пока ученые представили только прототип своей "серьезной игры", которая в жанровой классификации относится к стратегиям реального времени, а визуально напоминает градостроительную стратегию SimCity. К настоящему моменту проработан лишь один сценарий чрезвычайной ситуации – авария, сопровождающаяся мощным выбросом хлора (желто-зеленое облако на фото). Для ликвидации аварии и устранения ее последствий «геймер» должен перекрыть движение и грамотно организовать соответствующие службы: медиков, полицию, пожарных. Сейчас ученые трудятся над уточнением моделей ЧС, стараясь ввести учет как можно большего количества факторов, влияющих на развитие инцидентов.

Вполне возможно, что благодаря усилиям группы Донны Джорджевич многие любители компьютерных игр найдут себя в серьезных научно-исследовательских программах по отработке тактик борьбы с катастрофами и террористическими угрозами. ЕГ

Пристанище для космических туристов

Дабы сгладить накопившийся в последнее время негатив вокруг частной космонавтики, компании New Mexico Spaceport (NMSA) и Virgin Galactic обнародовали концепцию своего будущего детища – первого коммерческого космопорта. Строительство обязался взять на себя штат Нью-Мексико (при значительном финансовом участии Virgin Galactic). В качестве подрядчиков по итогам конкурса выступят американская компания URS и британская Foster and Partners, которая, в частности, возвела высочайший в мире мост Милло через реку Тарн во Франции и экстравагантный пекинский аэропорт, напоминающий по внешнему виду дракона.

Все в порядке с дизайном и у будущего космопорта. Вместо мифического дракона за образец взят не менее мифический космический корабль Millennium Falcon из "Звездных войн". Большую часть сооружений упрячут под землю, а надземные строения будут невысокими. Кроме взлетно-посадочной полосы, терминала для пассажиров и ангара для семи аппаратов Virgin Galactic (двух самолетов-носителей и пяти суборбитальных кораблей), в космопорте предусмотрено место для тренировки будущих космонавтов-частников и площадки для проведения конкурсов X Prize Cup. Кроме того, Spaceport America послужит базой для подготовки и выполнения испытательных космических полетов.

Здание космопорта будет напичкано высокотехнологичными решениями. Так, центральную часть крыши планируется покрыть панелями с фотоэлементами, а поступающий снаружи воздух будет охлаждаться естественным путем в длинном подземном тоннеле змеевидной формы. Днем космопорт будет освещаться за счет естественного света, поступающего через отверстия изменяемого размера в крыше. Главная идея проекта заключается в том, чтобы как можно экономнее расходовать подведенную извне электроэнергию.

Космопорт займет территорию примерно в один гектар, а его постройка обойдется в 31 млн. долларов. Начало строительства намечено на следующий год, а в конце 2009-го все должно быть готово для регулярной эксплуатации. Похоже, дело только за создателями космических кораблей и ракет. АБ

…нано-чернилами нано-чертеж

Швейцарские ученые разработали метод, позволяющий «печатать» детализированные изображения с помощью наночастиц, которые в данном случае играют роль чернил. При этом полностью сохраняются характерные свойства наночастиц, такие как каталитическая активность, оптические и магнитные свойства.

Первая нанокартина, созданная в Цюрихском исследовательском центре IBM под руководством Тобиаса Крауса (Tobias Kraus), представляет собой алхимический символ золота в виде Солнца. На создание изображения по новой технологии ушло около 20 тысяч наночастиц золота (каждая размером 60 нм) и 12 минут времени. Конечно, это лишь демонстрация возможностей метода.

Технология нанопечати напоминает обычный метод печати гравюр. Вначале на подложке создаются углубления, соответствующие будущему рисунку, а затем они заполняются наночастицами, – это и есть печатная форма (или матрица). Далее к форме «прикладывается» полимерный лист, на который переносится изображение. Потом форма снова заполняется нанокраской, и процесс повторяется. По заверению авторов, новый метод позволяет добиться в тысячи раз лучшей детализации, чем та, на которую способны современные технологии печати.

Технология IBM в первую очередь может пригодиться для быстрого и дешевого «распечатывания» микроэлектронных устройств, если нанокраска будет обладать свойствами проводника или полупроводника. Прогоняя «лист» над разными печатными формами, можно создавать многослойные электронные структуры.