Оптимизация тепловой защиты гиперзвуковых космических летательных аппаратов путем вариации каталитических и излучательных свойств

• Автор: Купрюхин, Александр Александрович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 189 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1.0собенности тепло - масссообмена на поверхности космических летательных аппаратов планирующего класса
1.1. Тепло - массообмен и химическое состояние высокотемпературного воздуха у поверхности аппарата
1.2 Каталитическая активность поверхности и тепло — массообмен в пограничном слое
1.5. Анализ влияния каталитических свойств поверхности на теплообмен в «замороженном» пограничном слое
1.6. Анализ.влияния каталитических свойств поверхности на теплообмен в ламинарном равновесном пограничном слое
Глава 2. Расчет теплообмена на каталитически активной поверхности при гиперзвуковой скорости полета КЛА
2.1. Математическая модель теплообмена в области передней критической точки и ее окрестности с учетом каталитических свойств поверхности
2.1.1 Некоторые общие положения теории тепло- и массообмена в химически активном пограничном слое
2.1.2. Математическая модель Гуларда для расчета теплообмена на каталитически активной поверхности
2.1.3. Вывод уравнения суммарного теплового потока в стенку с различной каталитической активностью
2.1.4. Сравнительный анализ результатов исследования процессов тепло - и массообмена на каталитически активной поверхности
2.2. Оценка скорости каталитической рекомбинации атомов
на поверхности КЛА

2.3. Анализ физических факторов и их влияние на снижение тепловых потоков в конструкцию КЛА
2.4. Рекомендации по оптимальному использованию каталитических свойств материалов при проектировании тепловой защиты КЛА
2.4.1. Рекомбинация атомов кислорода на поверхностях материалов разной каталитической активности
2.4.2. Рекомбинация атомов азота на поверхностях материалов разной каталитической активности
2.4.3. Особенности рекомбинация атомов диссоциированного воздуха на поверхностях материалов разной каталитической активности
Глава З.Улучшение каталитических и излучательных свойств углерод-углеродных композиционных материалов теплозащитного назначения.
3.1. Анализ состояния и прогноз разработок систем тепловой
защиты на основе УУКМ
3.2. Алгоритм определения каталитических свойств ТЗМ
3.3. Алгоритм определения излучательных свойств теплозащитных материалов при интенсивном нагреве
3.3.1. Экспериментальное определение излучательных свойств ТЗП методом оптической пирометрии
3.3.2. Экспериментальное определение излучательных свойств ТЗП на специальной установке
Глава 4. Физические основы низкотемпературного газодинамического метода и диагностика сверхзвуковых параметров гетерогенных потоков.
4.1. Физические основы низкотемпературного газодинамического метода.
4.2.Принципиальная схема реализации низкотемпературного газодинамического метода

4.3. Описание типичного лабораторного оборудования для реализации НТГДМ - технологии
4.4. Производственные и технологические возможности
НТГДМ технологии
4.5. Формирование с использованием НТГДМ - технологии защитных
термостойких покрытий на поверхности УУКМ ■
4.6. Сверхзвуковой вакуумный высокотемпературный стенд ГВП-
4.6.1.Описание конструкции электродугового нагревателя газа
4.6.2. Описание функциональных систем стенда
4.6.3. Описание измерительного комплекса стенда ГВП-
4.6.4. Автоматизированная контрольно-измерительная система теплофизических исследований на газодинамическом стенде
Глава 5. Методы и средства диагностики параметров высокотемпературных газовых потоков
5.1. Методы и средства измерения плотности теплового потока
5.1.1. Калориметр охлаждаемого типа
5.1.2. Неохлаждаемые калориметры регулярного режима
5.2. Определение энтальпии торможения газового потока
5.2.1. Экспериментальное определение энтальпии торможения
5.2.2. Определение энтальпии и температуры торможения набегающего потока экспериментально - расчетным методом
5.2.3. Расчет касательных напряжений на поверхности исследуемых моделей
5.3. Определение давления торможения газового потока
Глава 6. Результаты экспериментального определения «е„ -&„» свойств
защитных покрытий на поверхности УУКМ

Поскольку значения р' и р определяются с использованием выражения (1.41), которое справедливо как для равновесного, так и «замороженного» пограничных слоев, то, очевидно:
(1.43).

Тогда из (1.42) следует, что:
(1.44).
(<7о)
го/ замор
Итак, на основании проведенного выше сравнительного анализа можно сделать вывод о том, что в двух предельных случаях «замороженного» и равновесного пограничных слоев тепловой поток в абсолютно каталитическую стенку одинаков. Это значит, что при абсолютной каталитической активности поверхности КЛА тепловой поток в стенку, обтекаемую диссоциированным газом, практически не зависит от степени неравновесности пограничного слоя.
Итак, обобщая результаты анализа, проведенного в данной главе можно отметить, что процессы тепло — и массообмена на поверхности КЛА планирующего класса в сильной степени определяется химическим сродством материалов теплозащитного назначения к реакции поверхностной рекомбинации атомов набегающего потока. Это выдвигает определенные научно обоснованные требования, которые необходимо выполнять при проектировании тепловой защиты для аппаратов такого класса.