III. Технические науки

17. Основы эффективного развития и функционирования энергетических систем на новой технологической основе в условиях глобализации, включая проблемы энергобезопасности, энергосбережения и рационального освоения природных энергоресурсов

разработка научных основ методологии и новых инструментов прогнозирования рыночного спроса на энергоносители в стране и регионах на долгосрочную перспективу, развития топливно-энергетических отраслей и систем энергоснабжения с учетом отраслевой неоднородности и территориальной неравномерности роста экономики России, усовершенствованных методов, средств и систем управления для оптимального функционирования и повышения надежности энергетических систем на базе их интеллектуализации;

исследования энергетической эффективности экономики и энергетической безопасности России и ее регионов для определения и коррекции тенденций в потреблении топлива и энергии;

создание мультиагентных моделей развития и функционирования топливно-энергетического комплекса, включая производственно-финансовые модели его отраслей, соответствующие базы данных и управляющие модули, для совершенствования хозяйственных отношений в энергетике и прогнозирования ее развития;

разработка моделей и баз данных для прогнозов развития мировой энергетики, мировых энергетических рынков, технологической структуры мировой энергетики и оценок конкурентоспособности новых энергетических технологий;

определение объемов и структуры внешнего спроса на российские энергоносители, энергетические технологии и услуги;

обоснование роли России в повышении глобальной энергетической безопасности с формированием рекомендаций по приоритетам и целевым ориентирам внешней энергетической политики России, включая технологические аспекты;

разработка основ моделирования развития энергетики при сочетании рыночных и директивных условий производства и потребления топлива и энергии;

анализ эффективности и безопасности энергетики, а также связанных с ними экономических рисков;

отработка технологий и систем сжигания смесей метана с водяным паром и активации раствором пероксида водорода для газотурбинных установок в целях повышения их эффективности и экологической безопасности;

разработка методов контроля работоспособности материалов и элементов конструкций энергетического оборудования с повышенными эксплуатационными характеристиками;

разработка научных основ и создание модельных образцов аппаратных средств и методик точного экспресс-анализа органических топлив и биомассы с повышением эффективности их использования при помощи масс-спектрометрии ультра- и сверхвысокого разрешения;

создание и исследования коммутирующих устройств для линий электропередач (до 300 кВ, 100кА), плазменных газификаторов биомассы и создание на их базе автономных энергетических систем и накопителей энергии (в синтез-газе)

18. Физико-технические и экологические проблемы энергетики, тепломассообмен, теплофизические и электрофизические свойства веществ, низкотемпературная плазма и технологии на ее основе

получение новых данных по свойствам перспективных для энергетики рабочих тел, изучение физики тепловых процессов сложного тепломассопереноса в однофазных и многофазных средах при течении вдоль однородных и пористых (в том числе диэлектрических) поверхностей;

исследование переходных процессов и динамических явлений при смене режимов кипения;

исследование физических процессов и характеристик дисперсных потоков;

расчетно-экспериментальное исследование гидродинамики и теплообмена при течении жидкометаллических теплоносителей в электрических и магнитных полях, радиационных характеристик и переноса излучения в полупрозрачных дисперсных средах применительно к термохимическим солнечным реакторам;

исследование сопряженного теплообмена в каналах при околокритических состояниях однофазного теплоносителя;

изучение механизмов генерации нестационарных свободных концентрированных тепловых вихрей и аэродинамики потока;

анализ теплофизических, электрофизических и оптических свойств и фазовых превращений веществ и конструкционных материалов при высоких давлениях и температурах, в том числе экстремальных;

исследование воздействия сверхмощного импульсного ионного, рентгеновского и электронных пучков на конденсированные и пористые наноструктурные материалы, модели динамики высокотемпературных неконгруэнтных фазовых превращений в материалах ядерной энергетики и компаундах;

разработка модели реструктуризации, дефектообразования и уменьшения прочности твердых тел при длительной бомбардировке их одиночными тяжелыми ионами;

разработка программных технологий для распределенных вычислительных систем методом молекулярной динамики;

создание модели роста углеродных наночастиц с учетом конденсации пересыщенного углеродного пара;

экспериментальное исследование оптических и теплофизических свойств сильно ионизованной плазмы, транспортных свойств и кинетических коэффициентов (диффузии, вязкости, теплопроводности) пылевой плазмы;

разработка методов диагностики пылевой плазмы и динамических свойств систем пылевых частиц в магнитных ловушках, в плазме дугового разряда в условиях микрогравитации и кристаллизации и при криогенных температурах;

анализ гидродинамики течения сильно неидеальной "плазменно-пылевой жидкости", термодинамики и кинетики частично ионизованного неидеального ридбергского газа;

разработка перспективных плазменных технологий поверхностного упрочнения, наплавки и напыления теплозащитных, износо- и коррозионностойких покрытий;

разработка теории экстремальных состояний и сверхбыстрых процессов при воздействии интенсивных фемтосекундных лазерных импульсов на газообразные, твердотельные и кластеризованные структуры и рентгеноспектральных методов диагностики их состояния;

молекулярно-динамическое моделирование неидеальной электрон-ионной плазмы на гибридных вычислительных системах с применением графических ускорителей;

разработка физики тепловых процессов сложного тепломассопереноса в однофазных и многофазных средах для поколений энергоустановок с предельно высокими температурами цикла и энерготехнологических комплексов, обеспечивающих одновременную выработку электроэнергии, тепла, товарной химической продукции с оптимизацией региональных систем электро- и теплоснабжения и жестких экологических требований;

разработка фундаментальных основ, методов и моделей анализа и прогнозирования последствий радиационных аварий;

разработка информационно-моделирующих и экспертных систем поддержки принятия решений по защите населения и окружающей среды при радиационных авариях;

изучение электрофизических процессов в конденсированном веществе и плотных газах при воздействии сверхмощного импульсного ионного, рентгеновского и электронных пучков на конденсированные и пористые наноструктурные материалы;

исследование механизмов многофакторного воздействия выбросов объектов топливно-энергетического комплекса на окружающую среду и живые системы с учетом эффектов самоочистки;

развитие современных методов измерений и обработки информации, получаемой в результате измерения полей электромагнитного рассеяния, новых методов и алгоритмов решения граничных задач радиофизики и электродинамики, теплофизики и термодинамики фазовых переходов;

изучение физических процессов при растекании токов молнии в подземных проводниках и развитие теории и методов анализа внешних и внутренних перенапряжений в электроэнергетических сетях и разработка методов повышения электромагнитной совместимости высоковольтных сетей с техносферой и биосферой;

создание научных основ использования линий электропередачи в качестве низкочастотных антенн для геофизических исследований и дальней связи;

исследование быстропротекающих тепломассообменных и физико-химических процессов в микрометаллургии при воздействии мощного лазерного излучения на многокомпонентные расплавы с высокоактивированными наноразмерными тугоплавкими частицами и гетерогенным зародышеобразованием и ростом кристаллов;

разработка теоретических основ численных методов и алгоритмов нового поколения для вычислительных комплексов экзафлопного уровня, для математического моделирования многомасштабных физических процессов, обоснования безопасности энергетических объектов, анализа и прогнозирования последствий техногенных аварий;

фундаментальные исследования физики мощных импульсных разрядов мегаамперного диапазона в сверхплотных средах, в сверхсильных электрических и магнитных полях и разработка мощных источников ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения, импульсных генераторов плазмы с энергией 10⁴ - 10⁷ Дж;

исследования физических процессов при генерации низкотемпературной плазмы в плазмотронах переменного тока мощностью до 3,0 МВт при горении сильноточных дуг (до 1,0 кА) в дозвуковых и сверхзвуковых газовых потоках и приэлектродных явлений;

создание мощных генераторов низкотемпературной плазмы различного назначения

19. Фундаментальные проблемы современной электротехники, импульсной и возобновляемой энергетики

комплексные электро- и теплофизические исследования высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) - токонесущей способности, ее однородности по длине и влияния на нее стабилизирующих и изолирующих покрытий;

определение области стабильного поведения проводников при различных тепловых и электромагнитных воздействиях как в собственном, так и во внешних магнитных полях, а также при различных условиях теплообмена;

экспериментальное исследование новых композитных ВТСП материалов, созданных на основе синтезированных полиметаллических наночастиц;

анализ новых электрических систем полупроводниковых преобразователей постоянного тока для работы с многонагрузочной схемой потребителей, питающихся от нетрадиционных источников энергии, а также токоограничивающих устройств в системах бесперебойного электроснабжения синхронной нагрузкой;

создание взрывомагнитных генераторов с энергией порядка 1 МДж, развивающих на индуктивно-резистивной нагрузке напряжение до 2МВ;

создание сверхширокополосных излучателей электромагнитных волн на базе полупроводниковых генераторов наносекундных импульсов мощностью до нескольких ГВт;

разработка и создание комплекса технических средств для инжекции высоковольтных импульсов в сети электропитания и заземления в целях исследования их устойчивости к воздействию импульсов высокого напряжения;

оптимизация излучателей мощных электромагнитных импульсов в диапазоне 0,1 - 1 ГГц наносекундных длительностей;

экспериментальное исследование спиральных взрывомагнитных генераторов с перехватом магнитного потока для импульсных плазменных нагрузок;

разработка теоретических и экспериментальных методов исследования процессов накопления электрической энергии в двойном электрическом слое Гельмгольца для накопления аномально высокого количества электрической энергии;

создание нового поколения суперконденсаторов - накопителей электрической энергии сверхвысокой емкости для применения в базовых энергосберегающих комбинированных системах электропитания;

экспериментальное и теоретическое исследование фундаментальных процессов генерации, рекомбинации и транспорта носителей заряда в органических фотовольтаических преобразователях солнечной энергии в целях повышения их эффективности и живучести, создание математической модели органической фотовольтаической солнечной ячейки;

теоретические и экспериментальные исследования новых магнитоактивных и наномагнитных материалов, сверхпроводников, магнитных полупроводников;

электродинамическое моделирование упорядоченных и частично упорядоченных сред на основе метаматериалов и плазмонных наноструктур;

создание нанодисперсных структур с особыми электрофизическими и оптическими свойствами

20. Междисциплинарные проблемы атомной, термоядерной, водородной, космической и нетрадиционной энергетики

разработка научных основ и опытно-промышленных образцов безопасных твердофазных систем хранения и очистки водорода, интегрированных с энергоустановками на основе низкотемпературных топливных элементов мощностью от 1 до 5 кВт;

экспериментальное исследование эффективности процессов генерации пара с использованием водород-кислородных парогенераторов и энергоустановок с водородным перегревом пара;

исследование эффектов масштабирования в системах водородного аккумулирования энергии, разработка и создание образцов металлогидридных реакторов с учетом тепломассообмена при сорбции и десорбции водорода, механизмов диффузионного самовоспламенения водорода, истекающего из емкости высокого давления;

разработка технологии применения биоводорода в качестве топлива для энергоустановок с твердополимерным топливным элементом;

разработка новых методов, комплексов физических и математических моделей для решения проблем безопасного использования атомной и термоядерной энергии на основе фундаментальных исследований явлений, рабочих процессов и свойств материалов;

разработка фундаментальных основ, методов и моделей анализа и прогнозирования последствий радиационных аварий;

разработка информационно-моделирующих и экспертных систем поддержки принятия решений по защите населения и окружающей среды при радиационных авариях;

многофакторный анализ и выработка оптимальной стратегии комплексной утилизации и вывода из эксплуатации ядерно и радиационно опасных объектов, реабилитации радиационно загрязненных территорий, обращения с радиоактивными отходами на основе вероятностно-детерминистических методов;

разработка инженерно-физических основ плазменного сепаратора отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) для решения задач замкнутого топливного цикла;

создание новых поколений вычислительных алгоритмов, моделей и программных средств для инновационных ядерных и термоядерных энерготехнологий и ядерного топливного цикла;

обобщенный анализ основных типов предельных докритических и закритических состояний атомных и термоядерных реакторов и ядерных космических энергоустановок;

разработка научных основ формирования и реализации новых проектов космических высокотемпературных газовых ядерных энергетических силовых установок предельно высокой мощности и ресурса;

разработка научных основ и создание прототипов энергоустановок, содержащих водородно-воздушные топливные элементы и химические генераторы водорода на основе реакции гидротермального окисления алюминия мощностью до 5 кВт;

расчетно-теоретическое и экспериментальное исследование комбинированных схем производства электроэнергии и высокотемпературного водорода на базе высокотемпературных алюмоводородных технологий;

исследование кинетики и процессов двухфазного окисления алюминия и их численное моделирование с оптимизацией состава водород-генерирующих композиций для создания маломощных портативных источников тока и катодов воздушно-алюминиевых топливных элементов и суперконденсаторов, резервных стационарных энергоустановок мощностью до 2/5 кВт;

разработка новых методов, комплексов физических и математических моделей для решения проблем безопасного использования атомной энергии, инновационных ядерных энерготехнологий и ядерного топливного цикла, комплексной утилизации и вывода из эксплуатации ядерно и радиационно опасных объектов, реабилитации радиационно загрязненных территорий, обращения с радиоактивными отходами на основе вероятностно-детерминистических методов;

исследования свойств перспективных для атомной, термоядерной, водородной и космической энергетики рабочих тел, конструкционных, композиционных и функциональных материалов, разработка новых подходов получения таких материалов

21. Общая механика, навигационные системы, динамика космических тел, транспортных средств и управляемых аппаратов, механика живых систем

исследование и разработка новых типов инерциальных навигационных систем без использования гироскопов и интеграторов кинематических уравнений;

разработка моделей и оценка результатов исследования ошибок волнового твердотельного гироскопа;

усовершенствование моделей поликомпонентного сухого трения, шимми, азимутальных автоколебаний и стабилизации вращений космических аппаратов;

развитие теории и методов анализа управляемых движений механических систем мобильных роботов с внутренними степенями свободы при изменении их конфигурации и взаимодействии с внешней средой;

создание научных основ и построение интегральных многообразий сложных механических систем, новых современных инерциальных датчиков, а также датчиков физических величин, приборов и систем в целях повышения их точности, долговечности в условиях возмущающих воздействий различной физической природы;

разработка методов диагностики патологических состояний мягких биологических тканей, живых систем с помощью видеотактильного датчика и биомеханической модели системы "конечность-ортез" с учетом физико-механических свойств элементов ортеза и живых тканей;

анализ возможности целенаправленного, индивидуально ориентированного управления основными терапевтическими функциями ортезов в режиме мониторинга;

разработка метода элиминации эндо- и экзотоксинов из биосред организма человека с помощью магнитоуправляемых наночастиц с оболочками биосовместимых полимеров и лигандов;

создание нового поколения диагностических нанокомпозитных биосенсоров для экспресс-анализа социально значимых заболеваний и аппаратов экстракорпоральной детоксикации;

разработка новых моделей объемного роста биологических материалов, в том числе раковых опухолей, дыхания человека, течения крови в сосудах и методов диагностики состояния живой ткани с помощью лазерного излучения;

исследование процессов воспламенения и горения в химическом реакторе сжатия и численного моделирования процессов горения водорода в 2D и 3D геометрии с учетом пространственной размерности и неустойчивости пламени и процессов воспламенения

22. Механика жидкости, газа и плазмы, многофазных и неидеальных сред, механика горения, детонации и взрыва

построение моделей механики жидкостей, газов и плазмы на базе тонкой и ударно-волновой структуры течений, многокомпонентности и многофазности внешних воздействий (динамических, гравитационных, акустических, электромагнитных и тепловых) и различных видов добавок (полимерных, наноматериалов);

исследования проблем перемешивания, потери устойчивости течений, турбулентности и ламинарно-турбулентного перехода;

экспериментальные испытания новых материалов с использованием мощных индукционных плазмотронов, газоплазменных реакторов и мощных технологических лазеров и решение фундаментальных задач физической и химической механики взаимодействия газов и плазмы с материалами на основе кинетики газофазных и поверхностных процессов, способов управления газовыми и плазменными потоками с использованием акустических, газодинамических, электроразрядных и плазмодинамических воздействий;

исследования аэротермодинамики и физической механики до-, сверх- и гиперзвуковых скоростей газовых и плазменных сред с учетом химических реакций, диссоциации, ионизации, неравновесного возбуждения внутренних степеней свободы атомов и молекул и радиационного переноса энергии;

развитие методов исследования и моделей процессов горения и детонации гетерогенных и многофазных сред и систем с наноразмерными компонентами с использованием отечественных суперкомпьютеров;

построение новых классов точных решений гидродинамических уравнений для анализа локализованных структур типа фронтов, струй и вихрей на различных стадиях их развития и взаимодействия диффузии, гравитационного и капиллярного механизмов тепломассопереноса при различных уровнях гравитации, структуры течений в неравновесных многофазных системах жидкостей;

построение каскадных моделей развитой турбулентности в несжимаемой непроводящей и проводящей жидкости;

изучение фундаментальных закономерностей равновесия, устойчивости и нелинейной динамики многокомпонентных и многофазных сред в вибрационных, акустических и электромагнитных полях;

разработка теории высококонцентрированных магнитных жидкостей с предельно высокой магнитной проницаемостью, диффузии и магнитофореза в них;

создание магнитожидкостных датчиков нового типа с низким дрейфом нуля с магнитоуправляемых узлов для гидравлики и микрофлюидики;

моделирование взаимодействия волн со свободно плавающими телами, потоков с противотечениями, жидкостей в наноканалах и нанотрубках с учетом капиллярных явлений в наноканалах;

исследования устойчивости плоских релятивистских ударных волн в средах с произвольным уравнением состояния;

исследования механизмов воздействия электрических разрядов на газодинамику внешних и внутренних течений, МГД-взаимодействия и плазменных структур в комбинированных электрических разрядах в высокотемпературном потоке воздуха;

исследования генерации, поглощения и рассеяния электромагнитных волн в сильноточных разрядах и в приповерхностной газоразрядной плазме, движения сферических ударных волн различной интенсивности по водородно-воздушной смеси;

разработка математических моделей для расчета теплообмена горения, детонации мультифазных составов и механизма разрядного и акустического воздействия на многостадийное воспламенение;

моделирование поведения материалов и элементов конструкций при воздействии высокоскоростных потоков частиц (от нано- до макроразмеров) в условиях околоземного космического пространства и конструкции внешних защитных экранов космических аппаратов;

исследование поведения нового поколения электро- и магнитореологических суспензий на основе высокофункциональных наноразмерных электро- и магниточувствительных частиц;

изучение фазовой динамики, агрегативной устойчивости и гидроакустических свойств микродисперсных гетерофазных сред при воздействии физических полей различной природы;

описание процессов обтекания тел набегающим гиперзвуковым воздушным и инжектируемым жидким и газообразным потоками для перспективных ГПВРД;

описание процессов поджига и стабилизации пламени "активированных пористых" топлив на основе жидких углеводородов с присадками наночастиц в дозвуковом и сверхзвуковом режимах горения при ударно-волновых, акустических и электроразрядных процессах, детонационных и ударно-волновых процессах в газовых, гетерогенных и конденсированных средах и управления ими;

создание новых технологий и новых поколений детонационных двигателей;

функциональные покрытия широкого назначения;

развитие методов моделирования природных и техногенных катастроф на водных объектах;

исследования тонкой структуры внутренних волн в глубоководных океанических течениях, управления волновой и турбулентной структурой двухфазных газожидкостных потоков (стекающие пленки жидкости, пузырьковые, снарядные и дисперсно-кольцевые потоки, газокапельные течения);

исследование новых закономерностей динамики вихревых структур в сверхтекучей турбулентности, теплообмена и ламинарно-турбулентного перехода в различных режимах гравитационно-капиллярной конвекции, аэротермодинамики высокоэнтальпийных гиперзвуковых потоков;

развитие теории нестационарных процессов в многофазных и неоднородных средах с учетом термогидродинамических и физико-химических явлений, конвективных течений полимерных жидкостей, растекания полимеров по поверхности и фильтрационных процессов высокомолекулярных соединений в пористых средах, течения эмульсий и суспензий в капиллярах и пористых структурах, микрокавитации и динамики нанопузырьков вблизи твердой поверхности;

установление закономерностей фокусировки дисперсной фазы в закрученных потоках

23. Механика деформирования и разрушения материалов, сред, изделий, конструкций, сооружений и триботехнических систем при механических нагрузках, воздействии физических полей и химически активных сред

разработка модели процессов упорядоченного деформирования и разрушения материалов различной структуры, тонких слоев и покрытий при нагрузках сжатия и сдвига;

моделирование развития структур разрушения, в том числе с учетом влияния флюидов, пористых и порошковых металлических и неметаллических материалов при больших пластических деформациях и повышенной температуре;

развитие моделей и методов расчета механизмов и процессов трения и изнашивания на различных масштабных уровнях при скольжении и качении деформируемых тел с анализом чувствительности и оптимизация формы деформируемых тел, контактирующих в статическом и динамическом режимах;

моделирование процессов проникания жестких тел в сложные среды и оценка влияния параметров среды;

развитие методов идентификации одиночных и множественных дефектов в упругом теле по недостаточным и переопределенным данным статических испытаний на внешней границе тела или ее части;

создание новых методов спекл-интерферометрии для проведения дилатометрических измерений, исследования рельефа поверхности, измерения остаточных напряжений, идентификации дефектов и трещин;

математическое и физическое моделирование механического поведения материалов с учетом моментных эффектов, химических процессов, электровязкоупругости, сингулярности напряжений, структуры и ее изменения, магнитомеханических свойств нанодисперсий и SMART-материалов;

исследования напряженно-деформируемого состояния материалов со сложными физико-механическими свойствами и блочными структурами мезо- микро- и наноразмеров, содержащими двумерные и трехмерные включения и полости, для решения технологических проблем создания новой элементной базы фотоники, электроники, в триботехнических системах, в авиации, судостроении;

разработка методов оценки прочностных свойств и управления эксплуатационными параметрами конструкций различного назначения, выполненных из активных материалов, создание методов проектирования адаптивных конструкций из SMART-материалов, сегнетоэлектрических и полупроводниковых гетероструктур;

моделирование и экспериментальные исследования многомасштабного разрушения и структурных превращений в деформируемых телах в условиях высокоинтенсивных динамических ударных и взрывных нагрузок, воздействия физических полей и активных сред;

формирование моделей и методов расчета динамики фазового превращения, локализованных в пространстве динамических процессов, перераспределения диффузионно-подвижного и связанного водорода в материалах и конструкциях при экстремальных нагружениях;

разработка основ механики материалов с наноструктурой - композитов на основе эластомерных и эпоксидных матриц и дисперсных наноразмерных частиц, гетерогенных материалов с комбинированной микро- наноструктурой;

создание теории управляемого деформирования, колебаний и устойчивости адаптивных аэрокосмических композитных конструкций, трехмерных оболочек из слоистых композитов нерегулярной структуры, проволочных конструкций сложной внутренней структуры и оптимальной конфигурации гасителей колебаний;

развитие методов механики деформирования и разрушения для оценки и прогнозирования прочности, надежности материалов и конструкций, методов оценки и продления их ресурса;

обоснование критериев трещиностойкости, долговечности, износостойкости и надежности наноструктурных материалов как сильно неравновесных систем в полях внешних воздействий различной природы (механических, тепловых, электрических, магнитных);

разработка новых подходов дискретно-континуальной гибридизации методов конечных элементов, подвижных и возбудимых клеточных автоматов, молекулярной динамики с учетом моментных напряжений для моделирования поведения сильно неравновесных материалов в экстремальных условиях нагружения;

развитие теории взаимодействия неустойчивости Эйлера и неустойчивости Рэлея-Тейлора, взаимодействия неустойчивости Лаврентьева-Ишлинского и неустойчивости Рихтмайера-Мешкова в гидроупругих системах, теории коротковолновой динамики в тонких пластинах и пленках;

установление закономерностей периодических и непериодических колебаний в трубопроводах, возбуждаемых волнами давления в транспортируемых средах и динамики трубопроводов при импульсных воздействиях на основе решения обратных задач в динамической теории упругости и гидроупругости;

математическое и физическое моделирование поведения объектов с многоуровневой структурой (нано-микро-мезо-макро) при воздействии локализованных и импульсных нагрузок;

исследование режимов многофазной фильтрации, кинетики процессов раннего повреждения и релаксации при разрушении гетерофазных сред

24. Механика технологий, обеспечивающих устойчивое инновационное развитие инфраструктур и пониженной уязвимости по отношению к возможным внешним и внутренним дестабилизирующим факторам природного и техногенного характера

построение определяющих уравнений, включая кинетические, с параметрами, характеризующими структуру материала, для процессов интенсивной пластической деформации;

оптимизация технологических процессов интенсивной пластической деформации получения объемных наноструктурных материалов с учетом образования микро-и наноразмерных дефектов в технологиях выращивания и термообработки монокристаллического кремния, экструзии композиционных материалов на основе теллурида висмута и карбида кремния;

разработка метода твердофазной эпитаксии низкодефектных пленок широкозонных полупроводников, полупроводников на кремниевых подложках для микро- и оптоэлектроники;

моделирование механического поведения полимеров, композитов на полимерной основе и полимерных нанокомпозитов с учетом различных химических и физических явлений, имеющих место в технологических процессах и при эксплуатации;

разработка магнитогидродинамических технологий для металлургии и энергетики и течений жидких металлов и прототипов МГД-устройств (МГД-насосы нового поколения для магния, алюминия, свинца, МГД-перемешиватели, МГД-сепараторы);

развитие теории, алгоритмов и методов моделирования усиления гиперупругих композитов малыми добавками дисперсных наполнителей (наночастицы углерода, графена, шунгита, углеродные нанотрубки, органоглины) на основе подходов квантовой механики, фрактального анализа, нейродинамики с учетом влияния агломерации нанонаполнителей на процессы текучести, релаксации, разрушения, образования трещин;

прогнозирование возможного ресурса перспективных материалов с минимальным весом и уязвимостью и повышенной надежностью в условиях высокоскоростного удара, прочностью при много- и гигацикловых условиях нагружения;

построение интеллектуальных систем мониторинга механического состояния инженерных и природных объектов с оценкой сейсмической уязвимости объектов застройки;

моделирование влияния медленных горизонтальных движений литосферных плит на состояние шахтных стволов и выработок;

методика, обеспечивающая снижение риска их разрушения при этих процессах;

теория, алгоритмы и результаты моделирования усиления гиперупругих композитов малыми добавками дисперсных наполнителей (наночастицы углерода, графена, шунгита, углеродные нанотрубки, органоглины) на базе современных теоретических и вычислительных подходов (квантовая механика, фрактальный анализ, нейродинамика);

оценка влияния агломерации нанонаполнителей на процессы текучести, релаксации, разрушения, образования трещин серебра;

теоретические и экспериментальные исследования формирования микро- и наноструктур при импульсном лазерном воздействии на вещество в открытом и капсулированном пространстве, осаждения тонких пленок различных материалов из высокоскоростных потоков;

исследования ресурсосберегающих технологий для формообразования элементов конструкций в режимах сверхпластичности и ползучести, взрывных технологий для создания градиентных функциональных покрытий, механизмов направленного наноструктурирования материалов при мегапластической деформации, физическом и химическом наномодифицировании, особенностей межфазного взаимодействия и процессов структурообразования при получении высокоэффективных порошковых и волокнистых композитов, механизмов и процессов формирования на поверхности материалов различных наноструктур под воздействием лазерного облучения

25. Механика природных процессов

разработка моделей деформирования сред, находящихся в состоянии непрерывного разрушения и залечивания (восстановления) применительно к крупномасштабным процессам в ледяном покрове, ледниках и блоках литосферы;

моделирование процессов геофизической гидродинамики, механики сплошных сред, квантовой механики и термодинамики с помощью асимптотических методов;

развитие механики литосферных плит как блочных структур разнотипных материалов с выявлением новых волновых, резонансных, локализационных свойств, уточненных методов прогноза сейсмических и оползневых процессов, методов оценки возможностей снижения последствий от их проявления;

создание механических моделей и методов экспериментального исследования и расчета природных процессов применительно к добыче углеводородов;

исследования деформационных процессов и процессов массопереноса в массивах горных пород, фильтрационных течений в горных породах, насыщенных кипящей жидкостью, разработка газовых гидратов (добыча, транспортировка и хранение получаемого на их основе углеводородного сырья);

механико-математическое и физическое моделирование природных процессов в коллекторах нефтяных и газовых месторождений для создания новых методов повышения нефте- и газоотдачи пластов и обеспечения безаварийной и экологически безопасной эксплуатации нефтяных и газовых месторождений

26. Волновое машиностроение и волновые технологии. Инновационные основы машиноведения и современного машиностроения. Научные основы проектирования волновых машин и аппаратов. Управление волновыми машинами и аппаратами. Нелинейная волновая механика как фундаментальная основа волновых технологий. Нелинейные колебания и волны в многофазных многокомпонентных средах. Биомеханические волновые процессы в системе "человек - машина - среда"

разработка высокоэффективных прорывных ресурсоэнергосберегающих волновых технологий для машиностроения, энергетики, материаловедения, химической промышленности, экологии, нефтегазодобычи (повышение нефте- и газоконденсатоотдачи пластов, управляемый гидроразрыв пластов), нефтепереработки и нефтехимии, строительства, пищевой промышленности и медицины;

исследования новых эффектов, обусловленных нелинейными колебаниями и волнами в течениях жидкости со взвешенными частицами;

формирование фундаментальных основ высокоэффективной энергосберегающей технологии волнового перемешивания и гомогенизации суспензий с уникально-равномерным распределением наночастиц, а также эффективного измельчения сырья для получения новых видов топлив и материалов;

разработка моделей и алгоритмов, описывающих движение и волновое смешение высоковязких жидкостей, научных основ повышения физико-механических характеристик полимерных связующих и полимерных композиционных материалов на их основе, в том числе нанокомпозитов, с помощью волновых технологий;

исследования механизмов и характеристик волновых процессов и эффектов в течениях вязких сред, обтекающих волокнистые структуры, и волновых технологий получения уникальных композитных материалов и пропитки пористых сред;

разработка фундаментальных основ нелинейных колебаний и волн в пористых насыщенных жидкостью средах, волнового управления движением жидкости в насыщенных пластах и волновой технологии разработки месторождений углеводородного сырья с увеличением нефтеотдачи продуктивных пластов за счет волновых воздействий на участки нефтяной залежи, а также прорывной волновой технологии разработки газоконденсатных месторождений с ретроградными пробками;

формирование научных принципов функционирования возбудителей волн в газоконденсатных пластах, технологий, технических средств и тампонажных композиций для качественного разобщения пластов и недопущения перетоков пластовых флюидов по заколонному пространству в процессах бурения скважин;

разработка научных основ волновой механохимии для повышения прочности строительных материалов и снижения энергоемкости их производства и принципов действия волновых строительных машин и аппаратов;

исследование новых эффектов нелинейных колебаний и волн в течениях несмешивающихся жидкостей и сыпучих средах для волновой технологии получения гомогенных мелкодисперсных эмульсий, смесей с различными структурами распределения компонентов, смазок различного назначения с уникальными трибологическими характеристиками, водотопливных эмульсий в энергетике, водонефтяных эмульсий в нефтепереработке и нефтехимии, гомогенных смесей сыпучих компонентов с добавками в фармакологии, смесей высоковязких компонентов для косметики;

исследование новых эффектов, обусловленных нелинейными колебаниями и волнами в газожидкостных течениях, и эффектов газонасыщения жидкостей для высокоэффективных процессов химических технологий;

анализ механизмов и характеристик волновых эффектов в течениях жидкости, обтекающей колеблющиеся твердые тела, фундаментальных основ функционирования волновых машин с колеблющимся рабочим органом с повышением функциональной эффективности и снижением энергозатрат волновых машин, проточных генераторов колебаний и волн;

развитие научных основ волнового машиностроения, принципов действия волновых машин и аппаратов для машиностроения, энергетики, экологии, строительства, химической промышленности, нефтехимии и нефтепереработки, пищевой промышленности, фармакологии и косметики, а также новых методов функциональной диагностики сердечно-сосудистой системы человека и процессов в сердечно-сосудистой системе человека с использованием нелинейной волновой механики и пульсовых волн;

создание методов анализа, моделирования и средств диагностики биомеханических систем в связи с проблемами оптимизации и безопасности систем "человек - машина - среда"

27. Динамика и устойчивость конструкций, взаимодействующих с жидкостью и газом. Обеспечение вибронадежности и повышение ресурса крупных современных объектов. Звукопоглощение. Механоакустика, вибромеханика, динамика транспортных потоков, научные основы проектирования оптимальных дорожных сетей

исследование динамических режимов крупных объектов (АЭС, ГЭС, объекты авиационной техники, наземного транспорта и судостроения) с обеспечением вибронадежности и безопасности, трубопроводных систем повышенной пропускной способности и надежности, защищенных от вибровоздействий и гидроударов, нелинейных резонансных механизмов неустойчивости и возникновения вибрации вертолета на земле и в полете и средств повышения устойчивости;

фундаментальные исследования упругих сред и структур с необычными волновыми свойствами звукопоглощения, создание перспективных звукопоглощающих конструкций, материалов и технологий в авиации, ракетно-космической и атомной технике, судостроении, наземном транспорте, станко- и приборостроении с использованием акустических метаматериалов, стелс-покрытий и высокоэффективных поглотителей звука;

получение нового класса динамических моделей виброзащитных систем "человек-машина", роторных систем, технологических машин и процессов с учетом внутренних взаимодействий различной физической природы;

повышение технологической и энергетической эффективности вибрационных машин и процессов за счет реализации устойчивых режимов резонансного возбуждения и твердотопливных генераторов ударных волн;

разработка моделей дискретных автомобильных потоков, максимальной пропускной способности дорожных сетей различных конфигураций для исключения блокировки движения (навигация и маршрутизация на сети, наблюдаемость и управляемость дискретными потоками);

анализ динамики мехатронных робототехнических комплексов, способных перемещаться по поверхностям произвольного наклона в условиях неполной информации о свойствах внешней среды на базе новых алгоритмов управления мехатронными робототехническими комплексами

28. Система многокритериального связного анализа, обеспечения и повышения прочности, ресурса, живучести, надежности и безопасности машин, машинных и человеко-машинных комплексов в междисциплинарных проблемах машиноведения и машиностроения, научные основы конструкционного материаловедения

разработка фундаментальных междисциплинарных принципов, моделей, критериев и методов обоснования, обеспечения и нормирования прочности, надежности и живучести машин, машинных и человеко-машинных комплексов (в энергетике, на транспорте, в авиации, космической технике, нефтегазохимии и строительстве) с повышенными параметрами рабочих процессов, ресурса и техногенной безопасности на стадиях конструирования, изготовления, доводки и эксплуатации в штатных, аварийных и катастрофических ситуациях;

физико-математическое и имитационное моделирование нелинейных процессов деформирования, повреждений и разрушения конструкционных материалов и элементов объектов машиностроения при экстремальных условиях нагружения с учетом структурных и фазовых переходов;

развитие расчетно-экспериментальных методов прямой и косвенной диагностики и мониторинга напряженных состояний элементов и узлов энергетического и транспортного машиностроения с учетом деградации их свойств на основе использования оптических, голографических, тензометрических методов, а также хрупких тензочувствительных покрытий и акустической эмиссии для оценки прочности, живучести и безопасности в условиях эксплуатации;

разработка методов прогнозирования надежности и устойчивости метастабильных систем, оценки хаотических состояний динамических систем, синергетических подходов в области управляемых катастроф;

математическое и физическое моделирование динамических процессов в гидроаэроупругих системах с использованием иерархической структурно-групповой системы моделей для задач диагностики состояний и повышения вибропрочности машин и конструкций при обтекании их турбулентными потоками однофазной среды;

развитие основ оптимального проектирования композитных элементов конструкций с использованием биотехнических рациональных криволинейных траекторий укладки волокон для обеспечения повышенных характеристик надежности, живучести и безопасности ответственных композитных конструкций;

развитие научно-технических основ обеспечения защищенности стратегически и критически важных объектов от комплексных и экстремальных угроз природного, техногенного и антропогенного характера на основе критериев прочности, живучести и ресурса, риск-анализа и техногенной безопасности;

формирование научных основ конструкционного материаловедения с учетом связи между структурой и прочностью, сопротивления деформированию и разрушению, образования и развития разрушения на базе критериев разрушения металлических, композиционных материалов и покрытий;

исследование влияния исходного и управляемого структурного состояния конструкционных металлических, композиционных материалов и покрытий на формирование их деформационных, прочностных и трибологических свойств в обеспечение безопасности, надежности, живучести и экологической безопасности машиностроительной продукции;

разработка расчетно-экспериментальных методов, математических моделей для описания предельных состояний и критерии разрушения конструкционных материалов с их экспериментальным обоснованием при статическом, длительном статическом, циклическом и контактном нагружении в условиях, приближенных к эксплуатационным, в зависимости от исходного и управляемого структурного состояния и деградации (повреждения) структуры в процессе нагружения (эксплуатации);

описание рассредоточенного повреждения и трещинообразования в связи со структурной неоднородностью конструкционных материалов;

разработка методологии расчетно-экспериментального изучения перехода в предельные состояния конструкций и их материалов при всем многообразии эксплуатационных воздействий с учетом различных уровней поликристаллической структуры материалов и их нестабильного состояния применительно к реальным объектам машиностроения;

описание поведения вязкоупругих материалов на основе наследственной механики в решении задач современного машиностроения с учетом влияния структуры полимерных нанокомпозитов на их механические свойства;

разработка научных основ выбора конструкционных материалов и методов оценки ресурса машин с учетом экстремальных эксплуатационных нагрузок, структуры и свойств материалов на основе экспериментальных данных и вероятностных подходов;

формирование новой теории создания изделий машиностроения, адаптированных к этапам жизненного цикла, нетрадиционных методов управления структурным макро-мезо-микро-нано состоянием для повышения сопротивления материалов повреждению, износу и разрушению;

развитие диагностики состояний новых специфических материалов (материалы с наноструктурами и с памятью формы, биметаллы, металлокомпозиты, металлокерамики) для критически важных элементов машин и мониторинга рисков на всех стадиях их жизненного цикла

29. Триботехника и износостойкость высоконагруженных элементов машин

развитие научных основ обеспечения трибологической надежности и долговечности сложнонагруженных трибосистем, предназначенных для функционирования в условиях агрессивного воздействия высокотемпературного металлического теплоносителя на пары трения, установленные во внутрикорпусных устройствах и тепловыделяющих сборках атомных реакторов;

разработка методов исследований и расчета конструкций топокомпозитов триботехнического назначения, остаточных напряжений, сквозной пористости в покрытии, деформационного упрочнения компонентов приповерхностного слоя топокомпозитов при сложном нормальном нагружении и трении по критериям наступления пластической деформации и возникновения поверхностных трещин;

обоснование выбора состава и способа применения металлофторопластовых и других самосмазывающихся материалов для подвижных опор крупных сооружений, работоспособных в широком диапазоне условий эксплуатационных воздействий (нагрузок, температур, внешних сред), для узлов трения при высоких и криогенных температурах в сжиженных газах и в высоком вакууме (космическом пространстве);

разработка рекомендаций по выбору легирующих элементов, повышающих трибологические свойства (износостойкость и антифрикционность) вакуумных ионно-плазменных покрытий;

развитие теории формирования модифицированных граничных слоев поверхностей трения с учетом молекулярного взаимовоздействия контактирующих материалов и смазок и получение трибологических характеристик новых алмазоподобных покрытий, магнитных смазок и присадок, создающих структурированные наноразмерные граничные смазочные пленки;

развитие технологий упрочнения приповерхностного слоя материалами на основе соединений тугоплавких элементов применительно к узлам трения в условиях экстремальных температур, давлений, нагрузок, скоростей и агрессивных сред;

разработка методов повышения триботехнических свойств машин и машинных комплексов в штатных и аварийных ситуациях и практических рекомендаций по созданию принципиально новых узлов трения

30. Методы анализа и синтеза многофункциональных механизмов и машин для перспективных технологий и новых человеко-машинных комплексов, динамические и виброакустические процессы в технике

исследования и разработки новых классов механизмов, машин и человеко-машинных комплексов для технологических систем новых поколений;

анализ, синтез и создание высокоточных многофункциональных мехатронных машин-автоматов параллельно-последовательной структуры;

разработка методологических основ диагностики технологических машин-автоматов как комплексной системы в ведущих отраслях машиностроения (авиационного, космического, энергетического, атомного);

разработка методов анализа и синтеза устройств обогрева на основе тканых нагревателей;

развитие теории многомерных и многофункциональных производственных комплексов с применением вибропроводящих и виброзадерживающих сплошных сред сложной структуры, а также сложных конструкций со многими соударяющимися элементами и вихревыми структурами авторезонансных и энергоресурсосберегающих технологий и систем;

разработка методов поиска допустимых и оптимальных решений в задачах проектирования, идентификации и доводки принципиально новых опытных образцов машин и конструкций, интеллектуального управления технологическими процессами и машинами;

создание основ структурного и параметрического синтеза энергетических блоков (силовых приводов) механических автоматически управляемых систем, физико-математических моделей и алгоритмов и программного обеспечения для исследования кинематики, динамики и вибраций в космических, воздушных, наземных и морских подвижных объектах;

разработка методов математического и компьютерного моделирования скрытных действий подвижных объектов, научных основ создания информационной управляющей системы, повышающей эффективность работы систем гидроаэроакустических, электромагнитных, диагностических и управляющих комплексов;

развитие методов проектирования турбомашин с профилями лопаток нового поколения, позволяющими снижение шума, виброактивности и повышение энергоэффективности, вибромониторинга машинного оборудования на основе дискриминантного анализа вибраций и оценки изменения спектра виброактивности в широком диапазоне частот;

разработка новых принципов анализа и структурного синтеза новых конструкций механизмов машин и человеко-машинных комплексов в штатных и нештатных ситуациях при противоречивых критериях оптимизации

31. Общая теория систем управления и информационно-управляющих систем, методы и средства коммуникационно-сетевого управления многоуровневыми и распределенными динамическими системами в условиях неполной информации

разработка комплексных методов исследования управляемых динамических сложных социально-экономических, технических, природных систем по критериям устойчивости, наблюдаемости, управляемости и инвариантности;

решение проблем структурной и параметрической идентификации систем, необходимых и достаточных условий их оптимальности для вырожденных задач управления с нелинейной динамикой;

разработка унифицированной теории робастного, адаптивного, интеллектуального и стохастического управления в многоуровневых и распределенных системах в условиях неполной информации, теории управления квантовыми системами и теории игр в задачах управления в конфликтных и кооперативных средах с учетом информационного взаимодействия в мультиагентных управляемых системах;

разработка структурного и параметрического управления сетями, управления потоками и взаимодействием в коммуникационных сетях, управления асинхронной распределенной обработкой информации в неоднородных сетях, управления поиском в сетях;

решение проблемы релевантности информации в условиях ограничений на скорость ее передачи и обработки в реальном времени, стратегии совместного управления, вычисления и связи, комплексированной обработки данных в задачах мониторинга и управления на базе технологии и программного обеспечения распределенных и высокопроизводительных вычислительных систем;

развитие методов построения отказоустойчивых информационно-управляющих систем на основе их динамической реконфигурации, новых технических средств измерения, контроля и управления, принципов построения интеллектуальных датчиков для повышения надежности функционирования многоуровневых и распределенных управляемых систем;

исследование процессов управления безопасностью, методов предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, моделей управления информационной безопасностью (кибербезопасность) в телекоммуникационных и социальных сетевых структурах;

создание новых методов и алгоритмов навигации и управления движением для транспортных, авиационных, космических и морских объектов, систем управления ракетно-космической и транспортной техникой нового поколения, интеллектуальных систем управления новыми видами транспорта с использованием встроенных и робототехнических систем управления и мехатроники;

развитие теории и методов оптимизации управления динамическими системами в условиях неполной информации об их фазовом состоянии и параметрах, при наличии неконтролируемых возмущений для гарантированного оценивания интегрального состояния динамических систем с распределенными параметрами

32. Интеллектуальные системы управления; управление знаниями и системами междисциплинарной природы, человек в контуре управления

разработка методов анализа, моделирования и синтеза систем управления, базирующихся на фундаментальных знаниях, для слабоструктурированных ситуаций на основе методов искусственного интеллекта, механизмов целеполагания и пересмотра критериев качества управления, группового стратегического принятия решений в условиях информационного противоборства и неполной информации;

развитие теории управления в мультиагентных системах, интеллектуального управления группами роботов, управления обучением в условиях ограниченности ресурсов (информации, времени, энергии);

создание интеллектуальных систем управления наземных и космических радиотелескопов миллиметрового диапазона, в том числе высокоточных систем наведения и активной виброзащиты на основе механизмов параллельной структуры, средств поддержки принятия управленческих решений на различных иерархических уровнях производственных, социальных, экономических и других систем междисциплинарной природы;

формирование моделей и методов управления комплексными проектами и программами, механизмов управления, гармонизации интересов;

методы оптимизации в математических моделях (оптимизационных, теоретико-игровых, имитационных) социальных, организационных, экономических и экологических систем;

исследования сенсоров, мониторинга и управления для биологических систем и человека как объекта управления, методов управления качеством жизни, эргатических систем, многопрофильных команд людей в контурах управления

33. Управление крупномасштабными и сетевыми производственными, транспортными, логистическими, энергетическими и другими инфраструктурными системами

разработка теории моделей, методов и средств управления сетевыми производственными структурами и расписаниями в задачах сетевого управления;

оптимизация и управление в распределенных производственно-транспортно-логистических системах, управление жизненным циклом и его системная поддержка, дискретно-событийное управление с учетом требований ускорения и удешевления создания систем управления;

развитие научных основ управления энергоэффективностью и энергосбережением, технологиями новых и возобновляемых источников энергии, в ядерной и термоядерной энергетике, технологий мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды, предотвращения и ликвидации природно-техногенных чрезвычайных ситуаций