К ВОПРОСУ О НЕСТАЦИОНАРНОМ ПРОГРЕВЕ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
ВЕСТНИК АКАДЕМИИ ВОЕННЫХ НАУК
№ 4(21)/2007
Е.И.АВЕРКОВ,
доктор технических наук, профессор,
почетный работник высшей школы РФ,
член-корреспондент АВН
К ВОПРОСУ О НЕСТАЦИОНАРНОМ ПРОГРЕВЕ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Проблемы взаимодействия высокоэнтальпийных газовых потоков с поверхностями различных конструкционных и теплозащитных материалов весьма многообразны. Так, при гиперзвуковом обтекании космических летательных аппаратов и изделий перед ними возникает ударная волна и кинетическая энергия набегающего газового потока переходит в тепловую энергию сжатого пограничного слоя. Температура этого слоя может оказаться столь высокой, что по направлению к омываемому телу появится мощное тепловое излучение плазмы, которое существенным образом изменяет радиационные свойства теплозащитных и конструкционных материалов [1,2]. Образованный у поверхности пограничный слой является источником конвективного теплового и диффузионного химического воздействия на материалы оболочки аппаратов и изделий. Возникающие аэродинамические напряжения - давление и трение - вызывают силовое воздействие набегающего газового потока на теплозащитные материалы. Все это приводит к их нагреванию и последующему разрушению. Газообразные и конденсированные частицы разрушенного слоя материала попадают в набегающий газовый поток, перестраивают характер его течения, уменьшают тепловые и диффузионные потоки и оттесняют ударную волну.
Решение этой задачи в общем виде представляет значительные математические трудности, связанные с многофакторными реальными условиями эксплуатации тех или иных теплозащитных материалов. Особое внимание уделяется исследованию комбинированного теплообмена в условиях интенсивного вдува газодисперсных систем, оттесняющих внешние газодинамические потоки и защищающих от теплового излучения элементы конструкций летательных аппаратов и изделий. Поэтому остановимся на кратком рассмотрении математической модели переноса тепла в твердой и газообразной фазах при наличии подвижной внешней границы.
Проанализируем тепловое состояние плоского слоя оттеснения, образованного вдувом газовзвеси через проницаемую поверхность материала в высокотемпературный пограничный слой. Движение вдуваемой газовзвеси рассматривается как равновесное течение однородного газа, обладающего плотностью и удельной теплоемкостью смеси. Краевые условия запишем в следующем виде:
В целом полученные количественные пара-метры прогрева рассмотренных теплозащитных материалов, протекания реальных процессов при нестационарном прогреве могут использоваться при решении ряда прикладных задач в сфере ракет-ного, космического, авиационного и других видов и типов современного вооружения.
В целом полученные качественные парамет-ры прогрева рассмотренных теплоизоляционных материалов, протекания реальных процессов при нестационарном прогреве могут использоваться при решении ряда прикладных задач в сфере ракет-ного, химического, авиационного и других видов и типов вооружения.
ПРИМЕЧАНИЯ
1. Рубцов Н. А., Аверков Е.И., Емельянов А.А. Свойства теплового излучения материалов в конденсированном состоянии. Новосибирск: Изд-во ИТФ, 1988.
2. Аверков Е.И. Особенности высокотемпературного окисления титана и его сплавов. Новосибирск: Изд-во НВИ, 2000.
