ТОМ 73, №1
Быть или не быть гиперзвуковому самолету?
Приведен аналитический обзор проблем теплообмена, возникающих
при горизонтальном полете тела в атмосфере Земли с гиперзвуковой скоростью.
Показано, что, несмотря на огромный опыт, накопленный при проектировании
и отработке многоразовых транспортных космических систем ("Space Shuttle",
"Буран"), создание гиперзвукового самолета все еще остается серьезной
научно-технической проблемой, при решении которой потребуются принципиально
новые методы защиты конструкции от аэродинамического нагрева.
Автор:
Полежаев Ю. В.
Стр:
5-10
Математические модели радиационно-кондуктивного теплообмена в материалах тепловой защиты многоразовых транспортных космических систем
Рассмотрена система математических моделей радиационно-кондуктивного
теплообмена в частично прозрачных пористых материалах тепловой защиты.
Автор:
Резник С. В.
Стр:
11-25
Излучательные характеристики теплозащитных материалов орбитального корабля "Буран"
Рассмотрены особенности исследований температурной зависимости
интегральной и спектральной излучательной способности эрозионностойких
покрытий на низкотеплопроводной волокнистой теплоизоляции. Представлены
результаты для штатных "черных" и "белых" покрытий. Исследовано влияние
многократных воздействий высокотемпературного диссоциированного воздуха
на интегральную излучательную способность "черного" покрытия. Получены
данные по излучательным характеристикам этого покрытия после натурных
испытаний во время полета орбитального корабля "Буран".
Автор:
Дождиков В. С., Петров В. А.
Стр:
26-30
Двухкомпонентная радиационно-газодинамическая модель турбулентного огневого шара
Представлена двумерная вычислительная модель динамики
излучающего турбулентного огневого шара, который может образоваться
при аварийном взрыве ракеты на стартовой позиции или в полете. Модель
основана на системе уравнений Навье-Стокса, двухкомпонентной диффузии
продуктов взрыва (паров воды) в окружающем воздухе, многогрупповой
системе уравнений переноса теплового излучения. Исследована возможность
использования трех моделей турбулентного смешения: Прандтля, модели
Пеннера-Хаселмана-Эдвардса, k- модели Лаундера-Сполдинга.
Автор:
Суржиков С. Т.
Стр:
31-38
Классификация и база данных теплофизических характеристик теплозащитных материалов
Разработаны классификация, маркировка теплозащитных материалов
и база данных их теплофизических характеристик
Автор:
К. Б. Исаев , В. В. Картузов , А. К. Лаптева
Стр:
39-43
Теоретическое моделирование систем комбинированной тепловой защиты
На основе численного решения сопряженных краевых задач,
описывающих процессы тепломассопереноса в двух системах тепловой защиты
радиационно-испарительного типа, проведено сравнение эффективности
этих систем
Автор:
А. П. Курячий
Стр:
44-51
Теоретические основы проектирования многослойной вспучивающейся теплозащиты с заданными свойствами
Рассмотрены теоретические основы компьютерного проектирования
многослойных теплозащитных покрытий с использованием вспучивающихся
материалов, теплофизические и кинетические характеристики которых
определяются из решения комплекса обратных задач тепломассопереноса
и воспламенения. Проанализированы различные классы вспучивающихся
материалов (в том числе и высокопористых), их математические модели
термодеструкции, вспучивания и разрушения.
Автор:
Г. Н. Исаков
Стр:
52-60
Тепло- и массообмен при разрушении теплозащитных материалов с различным содержанием полимерного связующего в потоке высокоэнтальпийного газа
С помощью комплексной экспериментальной методики исследован
механизм термического разрушения углефенольных теплозащитных
композиций с различным массовым содержанием компонентов при
взаимодействии с высокоэнтальпийным газовым потоком.
Определены теплофизические, термокинетические, структурные
свойства теплозащитных составов. Установлено влияние скорости
нагрева на характеристики коэффициентов переноса, обусловленное
кинетическим сдвигом реакций пиролиза в область высоких температур.
Автор:
В. И. Зинченко , В. В. Несмелов , Г. Ф. Костин
Стр:
61-66
Комплексная модель взаимодействия композитов с излучением и газовым потоком
Разработана комплексная математическая модель взаимодействия
композиционных полимерных материалов (КМ) с излучениями различной
природы и газовым потоком. Модель позволяет учитывать совокупность
таких физико-химических явлений, как объемное поглощение излучения,
пиролиз органических компонентов материала; фильтрация газообразных
продуктов пиролиза в порах подповерхностного слоя; соответствующее
изменение состава и свойств материала в подповерхностном слое. На
основе модели в согласии с прогрессивными принципами объектно
ориентированного программирования создан вычислительный комплекс
для расчета параметров взаимодействия изделий из КМ с излучением
и газовым потоком.
Автор:
Страхов В. Л., Филипенко А. А., Острик А. В., Миткевич А. Б., Каледин Вл. О., Слитков М. Н.
Стр:
67-75
Тепловая защита на основе кристаллогидратов
Рассмотрена возможность использования кристаллогидратов
в качестве источника воды, на испарение которой расходуется большая
часть тепла, проходящего к защищаемой поверхности. Исследован вариант
тепловой защиты на основе кремнеземной ткани, поры которой частично
заполнены кристаллогидратом. Представлены результаты его экспериментальной
отработки. Проведен анализ опытных данных
Автор:
А. К. Алексеев , М. П. Шувалов
Стр:
75-79
Использование солнечных печей в условиях орбитального полета
Применение прямого солнечного нагрева в условиях космоса
для получения материалов с заданными свойствами имеет ряд преимуществ
по сравнению с ранее используемыми для этих целей резистивными и оптическими
нагревателями. На примерах печей СП-1.0 и СП-01-5 "Зенит", предназначенных
для международной космической станции "Альфа", проведен анализ технических
возможностей солнечных печей по сравнению с резистивными и оптическими
нагревателями в условиях космоса при получении и исследовании: дисилицидов
переходных металлов высокой чистоты; композиции на основе системы
Al-Pb, являющейся антифрикционным материалом; фотостимулированных
эпитаксиальных пленок; кристаллов теллуридов кадмия CdTe и висмута
Bi2Te3 из расплавов; силицида тантала; монокристаллов
высокотемпературных сверхпроводников и других материалов.
Автор:
Е. М. Овсянников
Стр:
80-85
Траектории неуправляемого зонда с демпфирующим тросом
Рассматривается относительное движение на орбите двух
точечных масс, соединенных гибкой нерастяжимой невесомой нитью с ударными
выходами на связь. Эта система моделирует, например, динамику спутника
и зонда, соединенных тросом. Орбита центра масс считается круговой.
Движение зонда относительно центра масс может быть представлено как
серия участков свободного движения между последовательными выходами
на связь, т. е. при удалении зонда от спутника на расстояние, равное
длине троса. В момент выхода на связь происходит ударное взаимодействие,
которое может иметь различный характер - абсолютно упругий, абсолютно
неупругий и удар с частичным поглощением энергии.
Автор:
С. А. Шаргаровский , А. Н. Темнов
Стр:
86-89
Принципы формирования алгоритмического и программного обеспечения комбинаторного моделирования теплового режима объектов космической техники
Раскрываются основное содержание и базовые принципы комбинаторного
математического моделирования теплового режима различных конструкций
и технических систем. Обращается внимание на то, что для реализации
комбинаторного моделирования теплового режима необходима разработка
специализированного алгоритмического и программного обеспечения,
допускающего гибкое трансформирование параметров и структуры исходной
математической модели в процессе исследования. Приводится краткий
анализ разработанных алгоритмов и программ.
Автор:
Хохулин В. С.
Стр:
90-100
Комбинированный метод расчета температурных полей в конструкции летательных аппаратов
Разработан метод, сочетающий преимущества экономичных
разностно-сеточных (быстродействие, высокая точность) и конечно-элементных
(произвольность геометрии) методов.
Автор:
В. М. Юдин
Стр:
100-105
К расчету радиационно-кондуктивного теплообмена в системе, замкнутой частично прозрачной оболочкой
Получено компактное аналитическое решение одномерных задач
теплопроводности для тел канонической формы с постоянными теплофизическими
свойствами и внутренними источниками (стоками) тепла, мощность которых
в общем случае зависит от координаты. Решение включает в себя как
частные случаи многочисленные известные и новые задачи стационарной
и нестационарной теплопроводности, за исключением случая одновременного
задания условий второго-второго рода на граничных поверхностях.
Автор:
Елисеев В. Н.
Стр:
107-112
Математическое моделирование тeплообмена в негерметичном приборном отсеке космических аппаратов
Представлены физические и динамические тепловые математические
модели в распределенных и сосредоточенных параметрах, вычислительные
алгоритмы, программное обеспечение и некоторые результаты численных
расчетов радиационно-кондуктивного теплообмена в несущих теплонагруженную
бортовую аппаратуру блоках и модулях негерметичного приборного отсека
перспективных долгоресурсных космических аппаратов связи с улучшенными
по сравнению с традиционными гермоотсеками массогабаритными и энергетическими
характеристиками.
Автор:
В. А. Бураков , Е. Н. Корчагин , В. П. Кожухов , А. С. Ткаченко , И. В. Щербакова
Стр:
113-124
Аналитические методы исследования теплового состояния области с движущейся границей в условиях нестационарного теплообмена с внешней средой
Разработан аналитический метод решения смешанных задач
нестационарной теплопроводности для области с движущейся по известному
закону границей и с изменяющимся во времени коэффициентом теплообмена.
Основой метода является идея расщепления ядра полученного обобщения
сингулярного интегрального преобразования Фурье по пространственной
переменной. Теоретические результаты использованы при математическом
моделировании процессов теплопереноса в области с движущейся границей
в условиях нестационарного теплообмена с внешней средой.
Автор:
А. В. Аттетков , И. К. Волков
Стр:
125-130
Применение интегральной теории пограничного слоя для решения сопряженных задач теплообмена в каналах высокоэнергетических установок
Представлено решение сопряженной задачи конвективно-кондуктивного
теплообмена в каналах энергетических установок. Решение задачи
конвективного теплопереноса в газовой фазе проведено с помощью
интегральной теории тепломассообмена. Одномерная задача кондуктивного
теплопереноса в материале стенки решена методом конечных разностей.
Относительные законы тепломассообмена и трения получены численным
интегрированием по толщине пограничного слоя. Исследовано влияние
материала и геометрии стенки на степень "сопряженности" задачи.
Автор:
Б. Б. Петрикевич , С. Д. Панин , А. В. Астрахов
Стр:
131-137
Математическое моделирование термомеханических процессов в конструкциях летательных аппаратов
Рассмотрены некоторые термомеханические модели поведения
конструкционных материалов, базирующиеся на термодинамике необратимых
процессов и анализе физических процессов в поликристаллических материалах.
Автор:
Зарубин В. С., Кувыркин Г. Н.
Стр:
138-144
Проблемы численного моделирования полей температур и напряжений в конструкциях сопловых блоков РДТТ
Рассматриваются обусловленные особенностями конструкции
и применяемых материалов подходы к численному моделированию распределения
температур и механических напряжений как в термонагруженных, так и
в силовых элементах сопловых блоков (СБ) ракетных двигателей твердого
топлива (РДТТ). Анализируется типовая конструкция СБ с точки зрения
расчетов на прочность его отдельных узлов и исследуется структура
необходимого математического обеспечения. Приводятся примеры расчетов.
Автор:
Головин Н. Н., Кувыркин Г. Н.
Стр:
145-154
Применение аппарата функций чувствительности и двухконтурного алгоритма в задачах синтеза многослойных конструкций
Предложен эффективный итерационный метод решения задачи
подбора толщин многослойной конструкции, подверженной
радиационно-конвективному нагружению, из условия
обеспечения заданных температур в контролируемых точках.
Автор:
Бушуев А. Ю., Горский В. В.
Стр:
155-159
Аномальный аэродинамический нагрев тупиковой полости в набегающем потоке
Рассматриваются проведенные экспериментальные исследования
аномального аэродинамического нагрева тупиковой полости в набегающем
потоке. С использованием результатов опытов была составлена физическая
модель протекающего процесса - вихревое течение газа внутри канала
тупиковой полости с энергопередачей от внешнего потока, а также
математическая модель и методика расчета протекающего процесса.
Автор:
В. И. Кузнецов , Д. Д. Шпаковский
Стр:
160-164
Колебания вращающейся жидкости, вытекающей из закрытого сосуда
Рассмотрена задача о собственных движениях вращающейся
жидкости, целиком заполняющей цилиндрический бак при наличии истечения
через жесткое дно. Задача решена в квазистационарной постановке в
рамках модели идеальной жидкости с учетом гидравлических потерь при
протекании жидкости через дно сосуда. Исследован спектр собственных
чисел и выявлены характеристики волновых движений жидкости, приведены
результаты расчетов волновых чисел и комплексного коэффициента затухания.
Автор:
В. В. Орлов , А. Н. Темнов
Стр:
165-173
Нестационарная радиационно-газодинамическая модель лазерно-плазменного ускорителя
На основе системы двумерных осесимметричных уравнений
неразрывности, Навье-Стокса, сохранения энергии и переноса
селективного теплового излучения построена вычислительная
модель и исследованы режимы нестационарных дозвуковых
течений в цилиндрическом канале энергетического устройства
типа лазерно-плазменного ускорителя. Расчетным путем найдены
определяющие параметры модели, при которых можно получить
численные решения, описывающие стационарное ламинарное течение
газа в окрестности области тепловыделения, нестационарные
колебательные движения, а также нестационарное вихревое движение.
Автор:
Суржиков С. Т.
Стр:
174-179
Взаимодействие ударных и детонационных волн в газовых средах с дисперсными материалами и твердыми преградами
Приведены результаты экспериментального и теоретического
исследования процесса разрушения ударными и детонационными волнами
твердого материала и последующего взаимодействия указанных волн с
образующимся облаком газовзвеси.
Автор:
Е. В. Борисов , О. Г. Мартынов , В. Н. Миронов , Е. Ф. Ноготов
Стр:
180-188
Учет взаимного влияния "горячих точек" при решении задач об очаговом тепловом взрыве
В рамках модели очагового теплового взрыва в случае реакции
нулевого порядка исследуется локальный эффект усиления разогрева
вещества в зависимости от расстояния между "горячими точками".
Установлена комбинация значений числа Аррениуса Ar, критерия Франк-Каменецкого
Fk, расстояния между "горячими точками" а и их ширины
w, при которых две ближайшие точки дают нелинейный эффект локального
усиления суммарного разогрева вещества. Метод основан на использовании
приближенного аналитического решения соответствующей задачи Коши,
представленного в виде асимптотического разложения в смысле Пуанкаре.
Автор:
А. В. Котович , Г. А. Несененко
Стр:
189-192
Параметрический анализ очаговых режимов теплового взрыва "геометро-оптическим" асимптотическим методом
Представлены асимптотические формулы, описывающие режимы
очагового теплового взрыва с произвольным начальным распределением
температуры, и результаты расчетов по этим формулам. Проведено сравнение
с данными, полученными другими авторами, и установлен эффект наличия
двух "бегущих волн".
Автор:
А. В. Котович , Г. А. Несененко
Стр:
193-197
Условия получения жидкой фазы углерода
Рассмотрены результаты исследований по плавлению углерода
в условиях нагрева электрической дугой. Реализована экспериментальная
схема, при которой графитовый образец, он же один из электродов,
нагревается снизу. Показано, что равновесное давление пара углерода,
обеспечивающее надежное плавление графитового образца в стационарных
условиях, не превышает 0.2 МПа.
Автор:
А. В. Костановский , Л. А. Жиляков
Стр:
198-201
Миниатюрные термометры сопротивления на основе пленок германия, предназначенные для работы в диапазоне температур 0.03-300 К
Разработаны и изготовлены миниатюрные (диаметр 1.2 мм x 1.0 мм)
термометры сопротивления на основе пленок германия, предназначенные
для использования в широком диапазоне температур от сверхнизких до комнатных.
Исследованы характеристики термометров в интервале температур 0.03-300 К.
Автор:
В. Ф. Митин , Н. С. Болтовец , В. В. Холевчук , Р. В. Конакова
Стр:
202