Забыли данные входа?   Регистрация  

Диагностика теплообмена в гиперзвуковых потоках с целью определения каталитических и излучательных свойств

Автор: Анна Александровна Шкуратенко

Соавторы: -

Организация: Московский Авиационный Институт

Диагностика теплообмена в гиперзвуковых потоках с целью определения каталитических и излучательных свойств

Дальнейшее развитие ракетно-космической техники (РКТ) и, в частности, ее перспективного направления – гиперзвуковые летательные аппараты (ГЛА), тесно связано с созданием новых теплозащитных материалов (ТЗМ), способных защитить конструкцию от термохимической и механической эрозии. Для использования таких материалов в конструкции ГЛА необходимо знать спектр свойств, таких как: термостойкость, износостойкость, излучательные и каталитические свойства и др.

Каталитические и излучательные свойства материалов однозначно определяются компонентным  составом, физико-химическими характеристиками, кристаллической структурой, пористостью, напряженным состоянием, глубиной пробега излучения и другими характеристиками. При этом следует иметь в виду, что в процессе интенсивного аэродинамического нагрева эти свойства изменяются.

Все сказанное выше, предполагает проведение комплексных экспериментально-теоретических исследований с целью изучения каталитических и излучательных свойств материалов. При этом такие исследования должны проводиться в условиях реального полета как для отдельных химических элементов, так и их композиций.

Каталитические свойства поверхности ТЗМ характеризуется константой скорости поверхностной рекомбинации, kw. Для экспериментального определения этого параметра, изготовляется калориметры охлаждаемого и неохлаждаемого типа, поверхность теплоприёмного элемента которого покрывается тонким слоем (5...10 мкм) термостойкого композиционного материала, подвергающегося исследованию.

Проведенный анализ показал, что из всех возможных технологий формирования на поверхности калориметра таких покрытий, наилучшей является – низкотемпературная газодинамическая технология.

В свою очередь, излучательные свойства поверхности ТЗМ характеризуются интегральной излучательной способностью, εw. Для её определения на стенде МАИ используется автоматизированная инфракрасная тепловизионная система серии М-9200 («MIKRON infrared, INS com.»,USA, рис.1) Температурное поле поверхности теплоприёмного элемента калориметра с тонким слоем теплозащитного покрытия, представлено на рисунке.

По результатам обработки эксперимента интегральная излучательная способность покрытия на поверхности теплоприёмного элемента калориметра определялась с использованием соотношения:

εw =( Тw,R / Тw, ист )^4, где Тw,R – радиационная температура при наличии подсветки от высокотемпературного набегающего потока, Тw, ист – истинная температура поверхности образца.

 

1. Никитин П.В., Шкуратенко А.А. Влияние каталитически активной поверхности на интенсивность конвективного теплообмена // Труды МАИ. 2016. №88.

 

2. Никитин П.В., Сотник Е.В. Катализ и излучение в системах тепловой защиты космических аппаратов // Янус-К, 2013-336с.