Исследования, направленные на повышение тепловой и экологической эффективности, наиболее развивающихся в последние годы схем создания электростанций на основе газотурбинных установок базовой энергетики в парогазовых циклах и малой энергетики в газотурбинных установках с впрыском воды и пара велись в ОИВТ. Реализация же возможности значительного снижения потерь в электрических сетях на основе сверхпроводников была показана в работах Института низких температур при Московском авиационном институте и ФТИ РАН.
Решение ряда экологических проблем при сжигании вредных отбросов и создании новых промышленных технологий получено в исследовании ИЭиЭ РАН, посвященном сильноточным дугам в газовых потоках. В связи с расширением строительства атомных электростанций ученые РАН принимали активное участие в проектировании новых типов реакторов. Большой цикл научных проблем будущей энергетики рассмотрен в исследованиях ОИТВ, посвященных изучению свойств и возможностей использования термоядерной и низкотемпературной плазмы.
Машиностроение является материальной базой научно-технического про-грессса страны, реальных секторов ее экономики и национальной безопасности. Развитие машиностроительного комплекса опирается на фундаментальные и при-кладные исследования в области машиноведения как междисциплинарной науки о машинах, машинных комплексах и сложных системах «человек – машина – среда». Машиноведение и машиностроение формируют пятый и шестой технологические уклады и призваны обеспечить технологическую независимость страны и совершенствование национальной технологической базы.
Анализ состояния машиностроительного комплекса страны и прогнозные оценки его развития до 2030 г. были выполнены в 2008 г. согласно указанию Президента Российской Федерации и распоряжению Президиума РАН. Направленность дальнейших фундаментальных и прикладных разработок по проблемам машиноведения и развитию ведущих отраслей машиностроения нашла свое отражение в материалах указанного прогноза и была обсуждена на Общем собрании РАН. Общая структура фундаментальных, поисковых и прикладных исследований междисциплинарного характера в области машиноведения и машиностроения разработана в ИМАШ РАН, ИПМАШ РАН, ИМАШ УрО РАН, ИФТПС СО РАН, ИММ КазНЦ РАН, ИВМ СО РАН, НЦНВМТ РАН во взаимодействии с ведущими отраслевыми НИИ. По мнению головного института в этой сфере – ИМАШ РАН, приоритетными направлениями исследований до 2030 г. являются: анализ и синтез машинных комплексов, развитие эргономики и биомеханики человеко-машинных систем, динамики машин и вибрационных процессов в технике, изучение перспективных материалов и технологий машиностроения, а также развитие теории техногенной безопасности.
В НЦНВМТ РАН разработана обобщенная теория нелинейной и волновой механики и технологий и созданы головные образцы новой техники для нефтегазового, строительного и оборонного машиностроения. Фундаментальные исследования ИМАШ РАН и ИПМАШ РАН вопросов прочности, ресурса, живучести и безопасности машин, являющихся объектами технического регулирования, опасными производственными объектами и критически важными для национальной безопасности объектами инфраструктур, обобщены в пяти томах серии книг «Безопасность России». В работах ИПМАШ РАН разработаны научные основы комплексных методов термомеханического и физико-химического упрочнения несущих элементов машин в условиях штатных и экстремальных воздействий. Исследования ИМАШ УрО РАН позволили рассматривать и диагностировать физико-механические состояния критических зон машин и конструкций в условиях сложных напряженных состояний.
Исследования рабочих процессов, динамики ресурса и экологии новых машин и энергоустановок, использующих нетрадиционные энергоносители (ядерные, водородные или газовые), проводились в ИМАШ РАН и его филиале. Результаты фундаментальных исследований использовались в совместных разработках институтов РАН, НИИ и КБ отраслей в атомном и тепловом энергомашиностроении, ракетостроении, авиации, на железнодорожном и автомобильном транспорте, в нефтегазовом и химическом комплексах.
Механика изучает фундаментальные законы движения и взаимодействия материальных тел и сред. Достижения механики тесно связаны с решением актуальных задач в различных областях техники, а также с изучением природных явлений и живых систем. Традиционно механику разделяли на три составные части: общую и прикладную механику; механику жидкости, газа и плазмы; механику деформируемого твердого тела. Бурное развитие науки и техники привело к выделению новых разделов механики, как правило, тесно связанных с другими областями науки. К ним можно отнести трибологию, биомеханику и геомеханику.
Механика развивается не только в институтах РАН и высших учебных заведениях, но и в исследовательских институтах наукоемких отраслей промышленности. Достижения в области методов и средств измерений физико-механических параметров, в вычислительной технике способствуют более глубокому изучению сложных механических систем в условиях действия механических нагрузок, физических полей и воздействия активных сред. Результаты, полученные в области механики в 2008 г., отличаются органичным сочетанием экспериментальных, теоретических и расчетных подходов к решению актуальных проблем создания новых материалов с многоуровневой структурой и повышенными служебными характеристиками, проектирования новых типов конструкций и сооружений, предназначенных для работы в экстремальных условиях, разработки методов и средств прогнозирования протекания природных процессов. Существенные достижения имеются в таких актуальных областях механики, тесно связанных с созданием перспективных образцов военной техники, как механика гиперзвуковых и трансзвуковых течений газа, нелинейная механика деформирования, прочности и долговечности конструкций из наполненных полимерных материалов, механики движительных комплексов. Состоявшийся в 2008 г. Международный конгресс по теоретической и прикладной механике подтвердил высокий уровень проводимых в России исследований, а также их соответствие мировому уровню.
Исследования в сфере механики проводятся по следующим основным направлениям: создание и обоснование новых математико-механических моделей и методов исследования природных объектов и явлений; моделирование и повышение эффективности и экологической безопасности технологий добычи и переработки природного сырья; теоретические и экспериментальные исследования механики неравновесных, неидеальных и многофазных сред, явлений гидромеханики; теоретические и экспериментальные исследования гиперзвуковых аэродинамических явлений как основы создания летательных аппаратов нового поколения; теоретические и экспериментальные исследования способов управления потоками жидкости, газа и плазмы; теоретические и экспериментальные исследования процессов деформирования, прочности и разрушения твердых тел на основе многоуровневого подхода с приложениями в областях создания новых материалов и технологий, включая композиционные материалы, наноматериалы и нанотехнологии, а также в области разработки методов прогнозирования и повышения ресурса, надежности, живучести и безопасности конструкций и сложных технических систем; исследования по общей механике, динамике космических тел, управляемых и неуправляемых аппаратов; теоретические и экспериментальные исследования трибологии и явлений износа; исследования по динамике и управлению движением механических систем, включая транспортные средства и робототехнические системы; решение фундаментальных и прикладных проблем механики мини- и микророботов; теоретическое и экспериментальное изучение механических явлений в экстремальных условиях вещества, исследование динамики ударно-волновых процессов, горения и детонации; исследования по биомеханике.
Как и прежде, механика и ее новейшие достижения будут широко использоваться для решения проблем повышения обороноспособности страны.
Современная теория управления представляет собой разветвленное научное направление, использующее аппарат классической теории автоматического регулирования и управления, кибернетики, методов оптимизации, исследования операций и искусственного интеллекта, теории принятия решений и охватывающее проблемы управления системами самой разнообразной природы, масштаба и назначения. В то же время более традиционные области использования теории управления – сложные технические системы, робототехника, авиация, навигация, космос, обработка изображений и многие другие – будут сохранять существенную роль стимула для развития теории и областей ее приложений. Перед теорией управления в период до 2030 г. стоят сложные и ответственные задачи. Это обусловлено не только растущей ролью управления как неотъемлемой черты инновационного развития, но и управления как средства выживания, стабильности и безопасности в современных, быстро меняющихся условиях.