Применение ионизированного газа в задачах ориентации и обтекания летательных аппаратов

• Автор: Скворцов, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 341 с. : ил.

ФОРМИРОВАНИЕ И ПРИМЕРЕНИЕ РЯДА ТЕЧЕНИЙ ИОНИЗОВАННОГО ГАЗА В АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ И АЭРОКОСМИЧЕСКИХ ПРИЛОЖЕНИЯХ
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Основные направления работы
Актуальность темы
Цель и задачи исследований
Научные положения, выносимые на защиту
Достоверность полученных результатов
Научная новизна и значимость результатов
Практическая значимость
Апробация работы, объем и структура работы
Содержание работы
Глава I АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
(Краткий обзор литературных данных)
1.1 Формирование течений ионизованного газа для моделирования и воспроизведения условий орбитального полета и течений разреженного нейтрального газа
1.2. Исследования вопросов формирования разрядов в сверхзвуковых потоках воздуха и влияния разрядов на газодинамику
1.3. Экспериментальные и теоретические исследования влияния энергоподвода в поток воздуха на величину волнового сопротивления
Глава II РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ СОЗДАНИЯ РАЗРЕЖЕННЫХ ПОТОКОВ ИОНИЗОВАННОГО И НЕЙТРАЛЬНОГО ГАЗОВ, ПАРАМЕТРЫ КОТОРЫХ ВОСПРОИЗВОДЯТ УСЛОВИЯ ПОЛЕТА IIA ВЫСОТАХ 200 И БОЛЕЕ КМ ПО СКОРОСТИ ПОТОКА, КОНЦЕНТРАЦИИ ЧАСТИЦ,
ИХ ТЕМПЕРАТУРЕ, РЯДА ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕТОДОВ
11.1. Методика и результаты исследований параметров потока плазмы с натурными значениями скорости и концентрации заряженных
частиц
11.2. Реализация эффектов ускорения ионов в зонах с замкнутым дрейфом электронов в плазменных ускорителях
II.3 Результаты разработки источника потока разреженного нейтрального газа с регулируемой скоростью в диапазоне 7-15 км/с на основе ускорителя с замкнутым дрейфом электронов

ІІ.4. Методика и результаты исследований параметров нейтрального потока, разработанного на основе УЗДП
И.5. Дополнительные методики, применявшиеся в ионосферной трубе при исследовании особенностей характеристик ионных датчиков ориентации
ВЫВОДЫ (Главы II)
Глава III ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ ОСОБЕННОСТЕЙ ХАРАКТЕРИСТИК ИОННЫХ ДАТЧИКОВ ОРИЕНТАЦИИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
IIL1. Классификация нарушений угловых характеристик ионных датчиков ориентации
Ш.2. Исследование возможного влияния потенциала корпуса летатетель-ного аппарата на угловые характеристики ионных датчиков ориентации..
Ш.З. Формирование особенностей ионного потока в датчике ориентации под действием мелкомасштабных неоднородностей полей его сеток и их
роль в макроскопических нелинейных искажениях угловых характеристик
Ш.4. Исследование эффектов, определявших потерю угловой чувствительности и резкого увеличения крутизны угловых характеристик датчиков ориентации
ВЫВОДЫ (Главы III)
Глава IV СОВМЕСТНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ПО СОСТАВУ И ЭНЕРГИИ ИОНОВ ПОТОКОВ СИНТЕЗИРОВАННОЙ ПЛАЗМЫ ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЭФФЕКТА АНОМАЛЬНОГО УВЕЛИЧЕНИЯ КРУТИЗНЫ УГЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ИОННЫХ ДАТЧИКОВ ОРИЕНТАЦИИ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА УВЕЛИЧЕНИЯ
КРУТИЗНЫ, НЕ СВЯЗАННОГО С ВТОРИЧНЫМИ ЭЛЕКТРОНАМИ
ІУЛ. Воспроизведение в лабораторных условиях эффекта аномального увеличения крутизны угловых характеристик при штатном распределении потенциалов на электродах
чувствительного элемента датчика
ІУ.2. Исследование причин возникновения эффекта увеличения крутизны угловой характеристики ионного датчика

ориентации, не связанного с вторичными электронами.
Результаты эксперимента
IV.3. Численные исследования эффектов формирования
модулированных потоков ионов в сеточных системах при
малой амплитуде модулирующего напряжения
IV.4. Результаты исследований в ионосферной трубе ЦАГИ ионного датчика ориентации НПО «Энергия» с повышенной помехозащищенностью
ВЫВОДЫ (Главы IV)
ГЛАВА V. МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ АЭРОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОТОКА МОЛЕКУЛ АЗОТА ПРИ СКОРОСТИ 7-14 КМ/С С ОБРАЗЦАМИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ВКЛЮЧАЯ МАТЕРИАЛЫ, МОДИФИЦИРОВАННЫЕ МЕТОДОМ ИОННОАТОМНОГО ОСАЖДЕНИЯ
V.1 Применение разработанного источника в экспериментах
по измерению коэффициента аккомодации нормального импульса молекул азота
V.2. Разработка и исследование метода снижения коэффициента аккомодации кинетической энергии молекул
при орбитальных скоростях полета, основанного на использовании ионных технологий
ВЫВОДЫ (Главы V)
Глава VI ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО РЕАЛИЗАЦИИ ПРОДОЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ В СВЕРХЗВУКОВЫХ
ПОТОКАХ ВОЗДУХА
VI. 1. Постановка задачи. Экспериментальная установка и методика измерений. Изучение свойств поперечных разрядов с точки зрения их применения в аэродинамических исследованиях по обтеканию моделей потоками воздуха, подвергнутыми воздействию электрических разрядов
VI.2. Исследование возможности создания продольного разряда с минимальным уровнем пульсаций разрядного тока
VI.3 Исследование параметров течения в следе за продольным
разрядом

характеристиках возникали особенности, которые затрудняли процесс построения ориентации аппарата. Причины возникновения этих особенностей по той информации, которая поступала по каналам телеметрии, выяснить не удалось. Поэтому не могли быть всесторонне разработаны и методы устранения недостатков в работе датчиков. Причины возникновения особенностей в работе датчиков были выяснены благодаря разноплановым исследованиям, проведенным в ионосферной трубе ИАТ - 2 ЦАГИ (они рассматриваются и анализируются в главах III и IV диссертации). Это позволило разработать датчик ориентации, использующий ионные потоки на аппарат, с существенно более высокой помехозащищенностью и увеличенной зоной обзора (НПО «Энергия»),
Вопросы течений разреженного газа и их взаимодействия с модельными элементами конструкции летательных аппаратов с учетом коэффициентов аккомодации импульса и энергии анализировались в монографиях [45 - 50]. Там же, а также в [51, 172], дан анализ экспериментальных средств для исследования этого взаимодействия в лабораторных условиях. Можно отметить, что методика создания молекулярных пучков на основе ионных источников, как правило, позволяет получать значения скорости, более высокие, чем скорости орбитального полета. Газодинамические способы создания потоков разреженного газа позволяют получать скорости на уровне 4-6 км/с. Разработанные установки позволяют проводить важные исследования взаимодействия разреженных потоков с поверхностью конструкционных материалов [212, 213] при соответствующем уровне