Авторы
Худорожко М. В.*,
Просунцов П. В.**
ФГБОУ ВПО «Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана», 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, с. 1
*e-mail: khudorozko.mixa@gmail.com
**e-mail: pavel.prosuntsov@mail.ru
Аннотация
Предложен вариант установки радиационного нагрева, работающей по принципу концентрации излучения от большого количества серийных шаровых галогенных ламп. Представлено аналитическое решение задачи определения теплового потока, падающего на объект испытаний в системе с излучателем в виде тонкостенного цилиндра и зеркального отражателя. Показано хорошее соответствие аналитического решения и численного, полученного путем моделирования методом конечных элементов. Определение падающего радиационного потока на объект испытаний сводится в этом случае к задаче численного интегрирования аналитического решения, что позволяет увеличить скорость расчета приблизительно в 2000 раз. На основе решения глобальной задачи оптимизации продемонстрирована возможность достижения среднего значения уровня падающего потока излучения в 150 Вт/см2 на образце диаметром 100 мм, что соответствует радиационно-равновесной температуре в 2300 К. Общее энергопотребление установки при этом составляет 100 кВт.
Ключевые слова:
сверхвысокотемпературная керамика, обратная задача, галогенная лампа, стенд радиационного нагрева, источник концентрированного излучения, эллиптический отражатель, моделирование радиационного теплообмена
Библиографический список
- Аронов Д.И., Клягин В.А. Перспективные методы организации тепловой защиты гиперзвуковых летательных аппаратов // Вестник Концерна ВКО «Алмаз–Антей». 2021. № 1(36). C. 52–66. DOI: 10.38013/ 2542- 0542-2021-1-52-66
-
Poloni E., Bouville F., Schmid A.L. et al. Carbon ablators with porosity tailored for aerospace thermal protection during atmospheric re-entry // Carbon. 2022. Vol. 195. pp. 80–91. DOI: 10.1016/j.carbon.2022.03.062
-
Saad A.A., Martinez C., Trice R.W. Ablation performance of rare earth oxide (REO)-stabilized tetragonal and cubic zirconia coatings as a thermal protection system (TPS) for carbon/carbon composites // Journal of the European Ceramic Society. 2023. Vol. 43, № 14. pp. 6449–6460. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2023.06.028
-
Boehrk H., Weihs H., Elsaber H. Hot Structure Flight Data of a Faceted Atmospheric Reentry Thermal Protection System // International Journal of Aerospace Engineering. 2019. pp. 1–16. DOI: 10.1155/ 2019/975 4739
-
Sessim M., Shi L., Calvert T.J. et al. Phase-field model of char oxidation in ablative thermal protection system materials // Computational Materials Science. 2024. Vol. 233. DOI: 10.1016/j.commatsci.2023.112713
-
Meurisse J.B.E., Chatzigeorgis G.B., Diaz P.V. et al. Equilibrium model for the ablation response of silicone coated PICA // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2023. Vol. 201. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstra nsfer.2022.123523
-
Astapov A.N., Pogodin V.A., Sukmanov I.V. et al. Development of Cf/C-UHTC composite and study of its resistance to oxidation and ablation in high-speed highenthalpy air plasma flow // International Journal of Lightweight Materials and Manufacture. 2024. Vol. 7, № 3. P. 362–377. DOI: 10.1016/j.ijlmm.20 24.02.003
-
Соколов П.С., Аракчеев А.В., Михальчик И.Л. и др. Сверхвысокотемпературная керамика на основе ZrB2–SiC: получение и основные свойства // Новые огнеупоры. 2017. № 1. C. 33–39. DOI 10.17073/16834518-2017-1-33-39
-
Liegaut C., Bertrand P., Maille L. et al. UHTC-based matrix as protection for Cf/C composites: Original manufacturing, microstructural characterisation and oxidation behaviour at temperature above 2000 °C // Journal of the European Ceramic Society. 2022. Vol. 42, № 7. P. 3168–3182. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.20 22.02.029
-
Kumar S., Kushwaha J., Mondal S. et al. Fabrication and ablation testing of 4D C/C composite at 10 MW/m2 heat flux under a plasma arc heater // Materials Science and Engineering: A. 2013. Vol. 566. P. 102–111. DOI: 10.10 16/j.msea.2012.12.059
-
Балджиев Р.С., Просунцов П.В., Резник С.В. и др. Разработка стендов радиационного нагрева для испытания образцов керамических материалов с уровнем температур до 2000 К // Ключевые тренды в композитах: наука и технологии : cборник материалов Международной научно-практической конференции, Москва, 05–08 декабря 2018 года. 2019. C. 68–73.
-
Худорожко М.В., Просунцов П.В. Разработка установки концентрированного радиационного нагрева для испытаний высокотемпературных композиционных материалов // XLVII Академические чтения по космонавтике 2023: Сборник тезисов. 2023. T. 1. C. 101–102.
-
Колесников А.В., Сербин В.И. Моделирование условий внешнего теплообмена космических аппаратов. М.: Информация-XXI век, 1997. 170 с.
-
Колесников А.В., Палешкин А.В., Пронина П.Ф. и др. Моделирование тепловых нагрузок на поверхность космического аппарата в имитаторе с сетчатыми модулями // Теплофизика высоких температур. 2022. №2(60). С. 242–248. DOI: 10.31857/S00403644220 20260