Радиостанции работают по принципу передачи и приема радиоволн, которые несут в себе информацию – звук, данные или иные сигналы. Микрофон улавливает голос и преобразует его в электрический сигнал, модулятор изменяет его частоту, передатчик усиливает и отправляет его через антенну в виде радиоволн, а приемник другой рации улавливает волны, декодирует сигнал и воспроизводит его через динамик. Дальность и качество связи зависит от мощности передатчика, частоты, которую использует рация, и физических препятствий (здания, деревья, рельеф), поскольку не каждая радиоволна может проходить через них. Существующие в России переносные радиостанции, как правило, работают в узкополосных каналах связи, которые очень подвержены помехам (в отличие от широкополосных). Это ограничивает их возможности: например, в лесу или в городе связь может пропадать, а возникающие помехи будут мешать обмениваться информацией.

Ученые Пермского Политеха разработали автономную переносную цифровую радиостанцию «ХИТ МАНЕТ», которая способна передавать одни и те же данные одновременно в двух частотных диапазонах (трактах). В результате такого изобретения повышается надежность и достоверность передачи данных, поскольку при отказе или наличии помех в первом тракте второй продолжит работу.

Устройство выглядит как обычная рация, но с двумя антеннами для разных частотных диапазонов, имеет экран, кнопки и разъемы. Внутри есть микропроцессор, который управляет всеми функциями: цифровая обработка голоса и данных, фильтрация звука, работа с интерфейсами Wi-Fi, Bluetooth.

В рацию встроены два трансивера – это такие устройства-микрочипы, которые объединяют и передатчик, и приемник. Один из них, низкоскоростной, работает в метровом диапазоне радиоволн – 130-1000 МГц, а другой, высокоскоростной, – в дециметровом – 2400-2500 МГц. Они обеспечивают лучшее покрытие в различных условиях: радиоволны метрового диапазона огибают природные препятствия, такие как холмы или рощи, а дециметрового – проходят сквозь бетонную стену с металлической арматурой. Это позволяет поддерживать стабильную связь даже в сложных условиях – например, в городах с плотной застройкой, в горах, шахтах.

В низкоскоростном трансивере используется метод расширения спектра сигнала связи, который повышает устойчивость к помехам. Это происходит благодаря тому, что мощность сигнала «размывается» по спектру и при наложении узкополосных помех теряется только одна часть передаваемого сигнала, так что информация может быть затем восстановлена в приемнике, причем такое возможно даже при сигнале ниже уровня шумов. Это обеспечивает увеличение дальности связи и одновременно снижение мощности передатчика.

Высокоскоростной трансивер использует современные способы модуляции сигнала (BPSK, QPSK и М-QAM), а также технологию OFDM, которая повышает помехоустойчивость. Это особенно важно для городских районов с многоэтажной застройкой, где возникают дополнительные помехи из-за многолучевого переотражения радиоволн – ситуации, когда радиоволны многократно отражаются от поверхностей (стен домов), складываются и как бы искажают сами себя, в результате чего приемник не может принять сигнал.

– Главным отличием нашей разработки от современных аналогов, таких как, например, рации Р-187-П1 Азарт производства НПО Ангстрем, AN/PRC-163 от L3HARRIS и других, является то, что мы используем не одну сеть MANET, а две, причем одновременно на двух частотных диапазонах. Это делает связь более надежной. Сеть MANET (Mobile Ad Hoc Network) – это такая технология связи, благодаря которой рации соединяются между собой напрямую, то есть без вышек или центрального управления. Ее главное преимущество – в том, что отказ одного или нескольких устройств не приведет к полной потери связи. Это делает сеть более гибкой. Использование двух блоков MANET в радиостанции повышает надежность связи в случае сбоя одного из них, а также позволяет покрывать большую территорию, улучшая качество сигнала и доступность сети, – рассказывает Сергей Тюрин, старший преподаватель кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ.

Например, если пожарные в многоэтажном здании потеряют связь с командным пунктом через сотовую сеть, то все равно сохранят ее между своими устройствами благодаря MANET.

Еще одним отличием от аналогов является применение методов «когнитивного радио»: рация может анализировать, какие частоты заняты помехами, и автоматически переходит на свободные. В устройстве также есть и дополнительные функции, отсутствующие в упомянутых выше существующих моделях: адаптивное понижение мощности передачи (для того, чтобы сигнал сложнее было перехватить), защищенный мессенджер и поддержка смартфонов через Bluetooth, две кнопки включения передачи на разных каналах, клонирование настроек и другие функциональные улучшения.

Радиостанция «ХИТ МАНЕТ» обладает и улучшенными техническими характеристиками. Среди них повышенная скорость передачи данных, энергетическая и структурная скрытность (затруднение пеленгации) за счет модуляции с расширением спектра, режим ППРЧ (когда сигнал рации много раз в секунду перепрыгивает по рабочим частотам по особым законам для повышения скрытности), а также информационная скрытность радиопереговоров за счет шифрования AES-256. Мощность передатчиков адаптивно изменяется от 10 мВт до 8 Вт, что обеспечивает дальность связи между соседними узлами сети до 5-30 км. Полного заряда аккумулятора хватит на 3 дня работы в условиях рабочего диапазона температур от -25°С до 55°С.

Новая радиостанция превосходит существующие по надежности передачи данных, повышению достоверности передаваемой информации и помехоустойчивости. Создание такой радиостанции особенно актуально в условиях отсутствия сотовой связи: во время чрезвычайных ситуаций, в спасательных операциях, при работе в удаленных районах.

Особенно перспективно применение оптоволокон в качестве встраиваемых датчиков для мониторинга состояний внутренних областей различных ответственных конструкций, например, авиационных, где превышение деформаций своих критических величин может привести к серьезным последствиям. С помощью таких датчиков, встраиваемых в конструкцию, можно на этапе производства выявить, например, технологические дефекты изготовления деталей: поры, непроклеи, смятия волокон или слоев ткани, разрывы, отслоения и растрескивания в композиционном материале или определить опасные зоны с критическими нагрузками при эксплуатации, появление микроповреждений начальной стадии разрушения, например, моста или жилого дома.

Все это возможно потому что свет, проходящий по оптоволокну датчика, взаимодействует и отражается от его чувствительного участка с учетом деформации. Система фиксирует все информативные сигналы отражения световых импульсов, которые измеряются на входе/выходе оптоволокна, и выдает данные о состоянии изделия. Современные технологии позволяют усовершенствовать такую технологию, повышая точность, чувствительность и ширину рабочего диапазона измерений.

Ученый Пермского Политеха разработал новый датчик, который позволяет диагностировать сложные деформаций внутри полимерных композитных конструкций.

Композитом называют материал, состоящий из двух или более компонентов – полимерной основы и различных укрепляющих волокон, например, стеклянных или углеродных. Из-за своей легкости и прочности полимерные композиты широко применяется авиа и судостроении.

Разработка ученого представляет собой кабель сразу из шести оптических волокон в полимерной оболочке. Особенность датчика в том, что чувствительные элементы волокон имеют различные наклоны своих отражающих поверхностей внутри световодов. Они информативно отражают падающие на них световые сигналы при деформации и позволяют полностью оценить сложное напряженное состояние материала в окрестности встроенного в него датчика.

Для сравнения, известные современные встраиваемые оптоволоконные датчики, состоящие из одиночного оптического волокна, позволяют найти лишь простые деформации, что не дает адекватно оценить прочность конструкции.

– Функционирование оптоволоконного датчика иллюстрируется разработанной математической моделью, которая описывает каждую реакцию чувствительных элементов внутри оптических волокон датчика на различные виды диагностируемых деформаций композитной окрестности датчика. На основе измерений спектров отражения всех шести оптических волокон она фиксирует, где и какого вида деформации происходят и дает оценку прочности, – объясняет Андрей Паньков, профессор кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций» ПНИПУ, доктор физико-математических наук.

Для проверки разработки эксперт провел численное моделирование на компьютере, чтобы определить характеристики – «передаточные коэффициенты» датчика, которые устанавливают функциональную зависимость между измеряемыми световыми сигналами и диагностируемыми комбинированными деформациями, включающими в себя растяжения, сжатия и сдвиги. Результаты подтвердили высокую надежность и чувствительность системы. Она способна выявлять даже незначительные деформации и микроповреждения.

Уникальный датчик ученого Пермского Политеха перспективен для применения в отраслях, где контроль за состоянием материалов особенно важен, например, для мониторинга лопаток турбин, фузеляжа, мостов, небоскребов и других ответственных и критически значимых объектов.

Один из вариантов переработки фторангидрита – это его использование в составе сухой строительной смеси, предназначенной для получения самовыравнивающихся (наливных) полов. Она представляет собой композицию из специальных вяжущих веществ, наполнителя и добавок, которые после затворения водой образуют текучий раствор, способный под действием собственного веса распределяться по поверхности и создавать идеально ровное основание. Обычно такие полы выступают в качестве финишных покрытий или промежуточного слоя под ламинат, плитку, паркет и другие напольные материалы.

Ученые Пермского Политеха разработали более эффективный состав вяжущего вещества с повышенной прочностью на основе фторангидрита для сухой строительной смеси.

— Сначала мы использовали высокопрочный гипс в качестве основного компонента, добавляя в него 15% фторангидрита. Это позволило получить смесь с улучшенными прочностными характеристиками. Для усиления ее свойств использовались специальные вещества-активаторы – зола-унос, портландцемент и сульфат марганца. В результате прочность готовой смеси повысилась на 46%, а коэффициент размягчения составил не менее 0,75 — это говорит о хорошей водостойкости готового материала, — объясняет Степан Леонтьев, доцент кафедры «Строительный инжиниринг и материаловедение» ПНИПУ, кандидат технических наук.

Для улучшения характеристик сухой смеси ученые также подобрали оптимальные добавки: суперпластификатор, который улучшает подвижность раствора и снижает водотвердое отношение, пеногаситель для предотвращения образования воздушных пузырей в растворе, замедлитель схватывания на основе лимонной кислоты, а также эфир целлюлозы, который повышает водоудерживающую способность и пластичность раствора.

— Метод математического планирования эксперимента помог определить точные пропорции добавок, которые обеспечат высокую текучесть смеси – 260 мм по Суттарду, отличная адгезия к бетонному основанию, – более 0,98 МПа, прочность на сжатие через 28 дней — до 22,7 МПа, а также отсутствие усадочных деформаций. Испытания показали, что новая сухая смесь не уступает по качественным характеристикам продуктам, имеющимся на рынке строительных материалов, — комментирует Андрей Талейко, аспирант кафедры «Строительный инжиниринг и материаловедение» ПНИПУ.

Разработка ученых Пермского Политеха открывает новые горизонты для применения техногенных отходов в строительной индустрии. Применение фторангидрита позволит снизить себестоимость выпускаемой продукции без ухудшения ее качества, а также решит вопрос утилизации образующихся отходов.

Сахарный диабет сегодня – одно из самых распространенных хронических заболеваний в мире. По данным ВОЗ, к 2050 году этот диагноз будет иметь почти полтора миллиарда человек. При сахарном диабете 2 типа большое значение имеет питание. Специализированные продукты, обогащенные полезными растительными добавками и микроорганизмами, рассматриваются как альтернатива медикаментозной терапии. Ученые Пермского Политеха создали фитокомпозицию из растений, содержащих инсулиноподобные вещества. На ее основе предложили уникальную технологию изготовления продуктов питания, а именно сыра сулугуни и комбучи, которые способствуют снижению уровня сахара в крови.

Статья с результатами опубликована в сборнике «Пищевые технологии и биотехнологии», 2025. Работа выполнена в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».

Специализированные продукты – это обычные продукты, но с добавлением полезных биологически активных веществ и пробиотических микроорганизмов в безопасном количестве. Это могут быть сыры, различные напитки, молочная продукция. Подобные фитокомпозиции все больше интегрируются в практику пищевой промышленности на ряду с фармацевтическими препаратами для улучшения и поддержания здоровья. Так, например, некоторые растительные экстракты используются в качестве вкусоароматических добавок, природных антисептиков и антиоксидантов. Также перспективно применение дикорастущего растительного сырья для получения пищевых добавок, оказывающих благотворный эффект при заболеваниях желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой и нервной систем и других органов.

– Некоторые функциональные продукты, имея в своем составе высокий уровень пробиотиков, а именно инулина, улучшают состояние кишечной микробиоты, стимулируют ее рост, что, в свою очередь, улучшает гликемические показатели, то есть нормализует уровень глюкозы в крови. Они могут быть получены не только при внесении специализированных ингредиентов, но и при изменении технологии производства, – объясняет Лариса Волкова, профессор кафедры охраны окружающей среды ПНИПУ, доктор медицинских наук.

Ученые Пермского Политеха создали фитокомпозицию из растений, которую ферментировали с использованием микроорганизмов L. plantarum (вид пробиотических бактерий) и воздействием ультразвука. В качестве основы выступили листья лопуха большого и топинамбур (растение рода Подсолнечник). Они содержат инсулиноподобные вещества, которые способствуют снижению уровня сахара в крови. Полученную добавку применили для приготовления специализированных продуктов – сыра сулугуни и напитка на основе чайного гриба.

Эксперты отмечают, что при приготовлении сыра добавлять растительную композицию в состав нужно уже в конце, на этапе формования продукта, чтобы сохранить его вкусовые и органолептические качества. Измельченную до консистенции порошка, ее вносили в сырное зерно в расчетной дозировке до требуемого содержания функционального ингредиента. Готовый сыр получился однородной консистенции, нужного кисломолочного вкуса с нотками меда.

Культивирование комбучи ученые проводили в течение 5-7 суток в среде, состоящей из кипяченой охлажденной воды, содержащей 3 грамма ферментированной фитокомпозиции. После определяли кислотность, органолептические показатели и плотность напитка. Он обладает слабовыраженной антибактериальной активностью и также может быть полезен для улучшения микрофлоры кишечника.

Для оценки качества обоих продуктов использовали ГОСТ (Р 53437-2009 и 28188-2014).

– Способность растений снижать уровень сахара в крови мы проверили в ранее проведенном исследовании. Для этого выполнили тест на глюкозотолерантность и сравнили действие фитокомпозиции с метформином, который, широко используется в лечении диабета 2 типа. Лабораторным крысам после 12-часового голодания вводили 40%-ный раствор глюкозы, а затем – либо фитокомпозицию, либо метформин. Наш состав показал коэффициент стабилизации уровня сахара в крови, сопоставимый с метформином – 1,11 против 1,08. Это доказывает возможность применения разработки в подобных специализированных продуктах питания, – поделилась Лариса Волкова.

Исследование ученых Пермского Политеха – это важный вклад в развитие функционального питания. Полученные продукты с разработанной фитокомпозицией не только обладают гликемическими свойствами, но и соответствуют стандартам качества. Они могут стать натуральной альтернативой лекарствам или дополнением к ним для людей, страдающих сахарным диабетом.