ТОМ 77, №3
МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА В ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛАХ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ МНОГОРАЗОВЫХ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Рассмотрены особенности аэрокосмических систем как транспортных средств освоения околоземного космического пространства и скоростных межконтинентальных перевозок. Сформулированы задачи комплексных исследований процессов теплообмена в пористых материалах тепловой защиты перспективных многоразовых аэрокосмических систем.
Автор:
Резник С. В., Фишер В. П., Мартинес Д., Падерин Л. Я., Павлюкевич Н. В., Петит Д., Просунцов П. В.
Стр:
3
РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ПОДХОД К ПРОГНОЗИРОВАНИЮ МАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ И РЕСУРСА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ ЛОПАТОК ГАЗОВЫХ ТУРБИН
Изложен расчетно-экспериментальный подход к долгосрочному анализу массообменных процессов алюминия и прогнозированию ресурса металлических покрытий типа MCrAlY для лопаток газовых турбин на основе математической модели, описывающей окислительные и диффузионные процессы в покрытии и сплаве лопатки, и на основе идентификации параметров этих моделей по данным краткосрочных экспериментов. Представлены результаты расчетных и экспериментальных распределений концентрации алюминия в покрытии и основном сплаве, а также результаты определения ресурса покрытия. Показано, что применение такого подхода позволяет проводить долгосрочный анализ массообменных процессов и прогнозирование ресурса металлических покрытий лопаток газовых турбин с большей точностью.
Автор:
Круковcкий П. Г., Тадля К. А., Рыбников А. И., Можайская Н. В., Крюков И. И., Коларик В.
Стр:
9
ИССЛЕДОВАНИЕ СВЕТОВОДОВ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ИЗ ФОКАЛЬНОГО ОБЪЕМА ГЕЛИОКОНЦЕНТРАТОРА К ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЗОНЕ
Проведены исследования эффективности световодов, изготовленных в Государственном оптическом институте, при воздействии на входной торец концентрированного солнечного излучения в условиях установки СГУ-2 с концентратором 1.5 м. Установлено, что все световоды 2 мм имели устойчивость к концентрированному солнечному излучению порядка 600 Вт/см2 , порог разрушения многожильных световодов 8 мм составил около 450 Вт/см2 . Показано, что наиболее устойчивы к воздействию потоков 1500–1800 Вт/см2 тяжелые кроны ТК1, ТК3, ТК23. Подтверждена возможность восстановления пропускания световодов, подвергшихся воздействию ионизирующих излучений, путем применения концентрированного солнечного излучения.
Автор:
В. В. Пасичный, Г. Ф. Горностаев
Стр:
16
КОНСТАНТА ТЕПЛОВОГО РАЗРУШЕНИЯ И ЕЕ РОЛЬ В ПРОЦЕССАХ ПРОГРЕВА И УНОСА МАССЫ МАТЕРИАЛА
На основе анализа и обобщения расчетно-экспериментальных и литературных данных предложена модель прогрева и теплового разрушения материала. Показано фундаментальное значение константы теплового разрушения в нестационарных процессах прогрева и уноса массы и ее взаимосвязь с теплотой испарения материала. Установлен механизм поглощения тепла в поверхностном слое разрушающегося материала, определяющий время достижения квазистационарного режима прогрева и уноса массы. Рассмотрена предельная энергоемкость внутренних и поверхностных процессов поглощения тепла теплозащитным материалом.
Автор:
Г. А. Фролов
Стр:
19
ОСНОВНЫЕ СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ КОНСТАНТАМИ В МОДЕЛЯХ ПРОГРЕВА И ТЕПЛОВОГО РАЗРУШЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ МАТЕРИАЛА
Установлена взаимосвязь между константами, определяющими составляющие теплового баланса при переходе материала из твердого в жидкое и газообразное состояния в условиях теплового разрушения поверхности материала. Показано, что соотношения между ними удовлетворяют "золотой пропорции". Предложена энергетическая диаграмма теплового разрушения материала. Дана оценка количества тепла, необходимого для установления стационарного режима прогрева и уноса массы.
Автор:
Г. А. Фролов, В. Л. Баранов
Стр:
47
ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗЛУЧАТЕЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУПРОЗРАЧНЫХ ТКАНЕЙ И ПЛЕНОК
Представлены метод, экспериментальная установка и результаты исследований интегральных излучательной, пропускательной и отражательной способностей полупрозрачных тканей и пленок.
Автор:
Л. Я. Падерин
Стр:
56
ИССЛЕДОВАНИЕ СВЕТОВОДОВ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ИЗ ФОКАЛЬНОГО ОБЪЕМА ГЕЛИОКОНЦЕНТРАТОРА К ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЗОНЕ
Проведены исследования эффективности световодов, изготовленных в Государственном оптическом институте, при воздействии на входной торец концентрированного солнечного излучения в условиях установки СГУ-2 с концентратором диаметром 1.5 м. Установлено, что все световоды диаметром 2 мм имели устойчивость к концентрированному солнечному излучению порядка 600 Вт/см2, порог разрушения многожильных световодов диаметром 8 мм составил около 450 Вт/см2. Показано, что наиболее устойчивы к воздействию потоков 1500-1800 Вт/см2 тяжелые кроны ТК1, ТК3, ТК23. Подтверждена возможность восстановления пропускания световодов, подвергшихся воздействию ионизирующих излучений, путем применения концентрированного солнечного излучения.
Автор:
В. В. Пасичный, Г. Ф. Горностаев
Стр:
60
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ БОКОВОМ ОСВЕЩЕНИИ СВЕТОВОДА
Предложена конструкция оптоволоконного датчика распределенного типа для обнаружения источников излучения, произвольно расположенных в зоне технологического контроля. Разработан метод регистрации рассеянного и направленного потоков излучения, подводимых к боковой поверхности световода, на основе измерения светового потока, диффузно рассеянного на технологических микродефектах световода. Установлено, что рассеянный поток концентрируется в основном в оболочке световода. Исследована чувствительность датчика к излучению газового пламени, лазерного диода и фоновых источников.
Автор:
Г. Ф. Горностаев, Г. А. Фролов, М. В. Трикула
Стр:
64
ВЛИЯНИЕ ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ СРЕД НА СВОЙСТВА ВОЛОКНИСТЫХ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ЗАЩИТНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ
Исследовано влияние окислительных сред (воздушной и смеси водяного пара с гелием) при нагревании на структуру и термоокислительную устойчивость углеродных волокнистых материалов с нанесенными на поверхность волокон покрытиями оксидов алюминия, кремния и карбида кремния. Установлено, что определяющими факторами при получении защитных пленок являются адгезионное взаимодействие реагентов с поверхностью волокон и режим их термообработки. Показано, что сформированные защитные пленки увеличивали термоокислительную стойкость углеродных волокнистых материалов в 1.5-2 раза.
Автор:
Т. М. Ульянова, Н. П. Крутько
Стр:
69
КОМПЛЕКС ПРОГРАММ ДЛЯ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ РАЗГОНА, НАГРЕВА И ПЛАВЛЕНИЯ ЧАСТИЦ В ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ТРАКТАХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
Приводится описание интерактивного комплекса программ, предназначенного для исследования процессов разгона, нагрева и плавления частиц в газодинамических трактах горелочных устройств. Эффективность этого комплекса иллюстрируется на примере исследования возможности плавления частиц вольфрама при их разгоне и нагреве продуктами сгорания углеводородного горючего в газодинамическом тракте горелочного устройства с расходным способом воздействия на поток.
Автор:
В. И. Тимошенко, И. С. Белоцерковец, В. П. Галинский, В. В. Загний
Стр:
72
КРИТЕРИИ ПОДОБИЯ ПОРОШКОВОГО РАСПЫЛЕНИЯ ПЛАСТИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Предложены система критериев подобия и критериальные формулы, позволившие обобщить известные экспериментальные данные по эрозии пластичных материалов (металлов) при нормальном ударе частиц о мишень со среднеквадратичной погрешностью D 30%. В использованных экспериментах скорость частиц изменялась от 10 до 300 м/c, температура мишени - от комнатной до 0.8 Тт, отношение плотностей частиц и мишени - от 0.3 до 3, диаметр частиц - от 40 до 3000 мкм. Получена формула, обобщающая экспериментальные данные по эрозии при различных углах атаки частиц.
Автор:
Б. А. Урюков, Ю. И. Евдокименко, В. М. Кисель, Г. В. Ткаченко
Стр:
77
ВЛИЯНИЕ СЛУЧАЙНОЙ СТРУКТУРЫ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА НА СВС-ПРОЦЕССЫ В ТОНКИХ ПЛЕНКАХ
Проведено численное моделирование процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в двумерных системах, физическим прототипом которых являются тонкие пленки. Основное внимание уделено учету гетерогенности системы и случайности в расположении ее различных компонентов в пространстве. Обнаружено, что при прочих равных условиях учет фактора случайности приводит к значительному изменению основных характеристик как процесса горения (например, скорости волны), так и конечного продукта синтеза. Продемонстрировано, что, во-первых, критический уровень внешних теплопотерь значительно снижается по сравнению со случаем равномерного распределения реагентов, и, во-вторых, данная характеристика претерпевает скачкообразное увеличение в окрестности концентрации реагентов, соответствующей порогу перколяции для решетки, использованной при моделировании. Проведено качественное сопоставление результатов моделирования с экспериментальными работами.
Автор:
П. С. Гринчук, О. С. Рабинович, Н. В. Павлюкевич
Стр:
82
АНАЛИЗ ТЕПЛОНАПРЯЖЕННОСТИ ДЕТАЛЕЙ ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ С ТЕПЛОЗАЩИТНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ ПРИ РАБОТЕ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Исследован процесс теплообмена в цилиндре двигателя внутреннего сгорания и сделан анализ тепловой напряженности рабочих поверхностей поршня и головки цилиндра. Разработана методика для расчета теплового сопротивления, прочности и толщины теплозащитных покрытий. Приведены результаты термоциклических испытаний поршня с теплостойкими покрытиями, свойства которых рассчитаны по разработанной методике.
Автор:
Н. М. Чигринова, О. О. Кузнечик, В. В. Чигринов
Стр:
93
К ВОПРОСУ НАНЕСЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ И ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ДЕТАЛИ МАШИН
Исследованы в покрытиях, полученных методом электродуговой металлизации, содержание легирующих элементов в зависимости от расхода рабочего газа (давления), износостойкость (присадочный материал - порошковая проволока), а также теплопроводность, твердость, термостойкость и структура (присадочный материал - алюминиевая и нихромовая проволоки).
Автор:
М. С. Третьяк, В. В. Чупрасов
Стр:
103
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА МОДУЛЯ ПОЛЕЗНОЙ НАГРУЗКИ ГЕОСТАЦИОНАРНЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НЕГЕРМЕТИЧНОГО ИСПОЛНЕНИЯ
Представлены динамические тепловые математические модели в сосредоточенных и распределенно-сосредоточенных параметрах, вычислительные алгоритмы, программное обеспечение и результаты сравнительных численных расчетов процессов радиационно-кондуктивного теплообмена модуля полезной нагрузки перспективных долгоресурсных геостационарных космических аппаратов негерметичного блочно-модульного исполнения в условиях орбитальной эксплуатации.
Автор:
В. А. Бураков, В. В. Елизаров, В. П. Кожухов, Е. Н. Корчагин, А. С. Ткаченко, И. В. Щербакова
Стр:
108
ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ РАДИАЦИОННО-КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН НА ПОВЕРХНОСТИ СТЕКЛОПЛАСТИКОВ
Представлены результаты экспериментальных исследований теплообмена на поверхности теплозащитного материала стеклопластика в потоках высокотемпературных газов. Установлено, что в диапазоне изменения температур газа 300-2000 К и чисел Рейнольдса 350-9800 влияние вдува на величину теплового потока не превышает 10%.
Автор:
Г. Я. Мамонтов
Стр:
117
ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ ПРОКОКСОВАННЫХ СТЕКЛОПЛАСТИКОВ
Представлены результаты экспериментальных исследований пористой структуры четырех стеклопластиков после взаимодействия их с высокотемпературными газовыми потоками. Получены зависимости величины открытой пористости от времени теплового воздействия. Определены значения начальной (исходной) пористости стеклопластиков. Рассчитаны значения эффективных радиусов микро- и макропор при различных временах высокотемпературного нагрева стеклопластиков.
Автор:
Г. Я. Мамонтов
Стр:
124
ТЕПЛОВОЕ СОСТОЯНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ АКТИВНОЙ И КОМБИНИРОВАННОЙ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ПРИ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЯХ
Приведена комплексная экспериментально-расчетная методика исследования теплообмена на внешней поверхности пористого элемента активной тепловой защиты и вдоль разрушающейся поверхности элемента комбинированной тепловой защиты, основанная на обработке результатов термогазодинамических испытаний методами обратных задачи теплопроводности. Представлены результаты исследования влияния параметров пористого охлаждения на эффективность тепловой защиты нагреваемой поверхности. Приведены результаты исследования интенсивности теплообмена на поверхности пластины из стеклопластика в завесной зоне при различных параметрах вдува и сделаны выводы об эффективности пористого охлаждения в зависимости от интенсивности вдува охладителя.
Автор:
И. К. Жарова
Стр:
129
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОГО СПЕКАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ
Рассмотрен процесс электроимпульсного спекания (ЭИС) порошковой насыпки при пропускании через нее электрического тока. Получены зависимости для расчетов тепловыделения, коэффициента полезного действия установки ЭИС, сопротивления порошковой насыпки и температуры в контактной зоне. Приведен алгоритм расчета технологических параметров процесса ЭИС.
Автор:
К. Е. Белявин, Д. В. Минько, О. О. Кузнечик
Стр:
136
О СВЕРХГЛУБОКОМ ПРОНИКАНИИ ПОТОКА МИКРОЧАСТИЦ И ПОВРЕЖДЕНИИ ЭЛЕКТРОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, РАСПОЛОЖЕННЫХ ЗА ПРЕГРАДОЙ
Приведены следы взаимодействия материала микрочастиц с металлической преградой и детектором, расположенным за преградой, а также экспериментальные данные, показывающие, что степень поражения микросхем, расположенных за преградой, зависит от материала частиц.
Автор:
А. И. Белоус, О. А. Дыбов, Г. С. Романов, С. М. Ушеренко, С. В. Шведов
Стр:
144
ОЦЕНКА ЗАТРАТ ЭНЕРГИИ ПРИ СВЕРХГЛУБОКОМ ПРОНИКАНИИ
Явление сверхглубокого проникания микрочастиц в металлические преграды заключается в проникании потока частиц на глубины в десятки и сотни миллиметров. Предпринята попытка комплексного подхода к рамочной оценке вводимой и затрачиваемой энергий при нагружении в режиме сверхглубокого проникания микрочастиц в металлическую заготовку. Полученный дисбаланс между ними (2-9 раз) предлагается объяснить проявлением дополнительного источника энергии в условиях динамического схлопывания микрополостей при реализации сверхглубокого проникания.
Автор:
С. М. Ушеренко, О. И. Коваль, Ю. С. Ушеренко
Стр:
147
ПОЛУЧЕНИЕ НАНОЧАСТИЦ УГЛЕРОДА С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОДУГОВОГО РАЗРЯДА МЕЖДУ КОАКСИАЛЬНЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ
Представлены конструкция установки и результаты экспериментов по получению наноструктур углерода с помощью дугового разряда постоянного тока между коаксиальными электродами из графита. Стабилизация разряда осуществлялась магнитным полем. Исследования конденсированного углерода проводились методом атомно-силовой микроскопии.
Автор:
В. В. Чупрасов, М. С. Третьяк, В. В. Торопов, С. А. Чижик, А. П. Солнцев
Стр:
152
ВЛИЯНИЕ УГЛОВ ОТКЛОНЕНИЯ ПОТОКА В ДИФФУЗОРЕ ГИПЕРЗВУКОВОГО ПРЯМОТОЧНОГО ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ НА ФОРМИРОВАНИЕ УДАРНО-ВОЛНОВОЙ СТРУКТУРЫ ТЕЧЕНИЯ РЕАЛЬНОГО ГАЗА
Проведено исследование ударно-волновых структур, возникающих на входе в тракт двигателя гиперзвукового летательного аппарата, и влияния на процесс их формирования углов отклонения потока за фронтами косых скачков уплотнения, падающих внутрь диффузора, с различным типом взаимодействия (маховского или регулярного). Для учета реальных свойств атмосферы применялась методология эффективного показателя адиабаты, позволяющая определять топологию ударно-волновых картин и расчет газо- и термодинамических параметров в различных зонах течения между фронтами скачков в широком диапазоне определяющих параметров для земной атмосферы.
Автор:
Г. А. Тарнавский
Стр:
155
ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ СВЕРХЗВУКОВОМ ПРОСТРАНСТВЕННОМ ОБТЕКАНИИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
Численно решены трехмерные прямая и обратная задачи теплообмена при сверхзвуковом пространственном обтекании головной части летательного аппарата в форме затупленного по сфере конуса. Показана перспективность применения высокотеплопроводных материалов и вдува газа-охладителя для снижения максимальных температур на поверхности обтекаемого тела. Проведено сравнение решений прямой и обратной задач в одно-, двух- и трехмерных постановках для различных материалов оболочки. Оценена погрешность восстановления теплового потока с помощью метода тонкой стенки.
Автор:
А. Я. Кузин
Стр:
165
МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ
Построено приближенное аналитическое решение задачи нелинейной теплопроводности в цилиндрической оболочке с учетом термического разрушения и уноса материала с поверхности оболочки в результате воздействия на нее высокотемпературным тепловым потоком. Приведен пример численного расчета.
Автор:
О. Ю. Чигирёва
Стр:
174