Анализ эффективности применения функциональных покрытий в системах пассивной тепловой защиты летательного аппарата


Авторы

Норенко Н. А.*, Агишев Р. Ю., Ермолаев А. Ю.

«Государственное машиностроительное конструкторское бюро «Вымпел» им. И.И.Торопова», Волоколамское шоссе, 90, Москва, 125424, Россия

*e-mail: k.norenko28@gmail.com

Аннотация

В работе рассмотрена возможность применения функционального покрытия на основе диоксида циркония ZrO2 в качестве внешнего теплозащитного покрытия (ТЗП) высокоскоростного летательного аппарата (ЛА) с внутриатмосферной зоной применения.
А также проведен инженерный расчет, моделирующий тепловое воздействие, вызванное аэродинамическим нагревом, на аппаратный отсек ЛА с нанесенным внешним ТЗП на основе ZrO2 с разным процентом пористости. Результаты расчета позволили сделать вывод об эффективности данного метода тепловой защиты (ТЗ).

Ключевые слова:

тепловая защита летательных аппаратов, внешнее теплозащитное покрытие, диоксид циркония, высокоскоростной летательный аппарат

Библиографический список

  1. Гребенюк О.Н., Саленков В.С. Исследование окисления титановых интерметаллидов при рабочих температурах // Технология легких сплавов. 2010. № 2. С. 29–33.
  2. Ковалев В.Л. Гетерогенные каталитические процессы в аэродинамике. М.: Физматлит, 2002.
  3. Астапов А.Н., Терентьева В.С. Обзор отечественных разработок в области защиты углеродосодержащих материалов от газовой коррозии и эрозии в скоростных потоках плазмы // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2014. № 4. С. 50–70.
  4. Елизарова Ю.А., Захаров А.И. Высокотемпературные защитные покрытия функционального назначения // Новые огнеупоры. 2020. № 10. С. 52–60.
  5. Yang Y.Z., Yang J.L., Fang D.N. Research Progress on Thermal Protection Materials and Structures of Hypersonic Vehicles // Applied Mathematics and Mechanics. 2008. Vol. 29. № 1. pp. 51–60.
  6. Ермоленко И.Н., Ульянова Т.М., Витязь П.А. Волокнистые высокотемпературные керамические материалы. М.: Наука и техника, 1991. 255 с.
  7. Царева И.Н., Бердник О.Б., Кривина Л.А. и др. К вопросу о прочностных свойствах покрытия диоксида циркония повышенной толщины // Проблемы прочности и пластичности. 2021. Т. 83. № 3. С. 265–274. DOI: 10.32326/1814-9146-2021-83-3-265-275
  8. Гусейнов А.Б., Трусов В.Н., Полунин С.П. Анализ прорблем создания гиперзвуковых летательных аппаратов // Вестник Московского авиационного института. 2014. Т. 21. № 3. С. 53–62.
  9. Федоров П.П., Яроцкая Е.Г. Диоксид циркония. Обзор // Конденсированные среды и межфазные границы. 2021. № 23(2). С. 169–187. DOI: 10.17308/kcmf.2 021.23/3427
  10. Лощинин Ю.В., Будиновский С.А., Размахов М.Г. Теплопроводность теплозащитных легированных оксидами РЗМ покрытий ZrO2 – Y2O3, полученных магнетронным нанесением // Авиационные материалы и технологии. 2018. № 3. С. 42–49.
  11. Jin X.J. Martensitic transformation in zirconia containing ceramics and its applications // Current Opinion in Solid State and Materials Science. 2005. Vol. 9. pp. 313–318.
  12. Сорокин О.Ю., Гращенко Д.В., Солнцев С.Ст. и др. Керамические композиционные материалы с высокой окислительной стойкостью для перспективных летательных аппаратов (обзор) // Труды ВИАМ. 2014. № 6. С. 4–15.
  13. Kisi E.H., Howard C.J. Crystal Structures of Zirconia Phases and their inter-relation // Key Engineering Materials. 1998. Vol. 153–154. pp. 1–36.
  14. Asadikiya M. Oxygen vacancy stabilized zirconia; synthesis and properties // Ph.D. Thesis Chimie des Interactions Plasma-Surface (ChIPS), 16 March 2017, University of Mons, Belgium. 160 p.
  15. Коровин Г.В., Кулаков В.А., Зайцева М.К. и др. Включение в традиционные теплозащитные покрытия градиентных структур (Cu)+(ZrO2+7%Y2O3) для снижения температуры на корпусе спускаемых космических аппаратов // Изв. вузов. Приборостроение. 2018. Т. 61. № 8. С. 720–724.
  16. Лащенко Г.И. Плазменное упрочнение и напыление. Киев: Екотехнологiя, 2003. 64 c.
  17. Царева М.Н., Бердник О.Б., Кривина Л.А. и др. Структура и прочностные свойства плазменного покрытия, полученного из порошкового материала диоксида циркония, плакированного никелем // Проблемы прочности и пластичности. 2022 Т. 84. № 3. С. 397–407. DOI: 10.32326/1814-9146-2022-843-397-408
  18. Никитин П.В., Павлюк Е.А. Расчет тепло- и массообмена на поверхности спускаемого космического аппарата // Труды МАИ. 2014. № 72.
  19. Ильинкова Т.А., Барсукова Е.А., Тагиров А.Т. Взаимосвязь характеристик порошковых материалов и механических свойств плазменных теплозащитных покрытий // Вестник технологического университета. 2015. Т. 18. № 15. С. 116–121.
  20. Кржижановский Р.Е., Штерн З.Ю. Теплофизические свойства неметаллических материалов. Л.: Энергия, 1973. 336 с.
  21. Полежаев Ю.В., Юрьевич Ф.Б. Тепловая защита. (ред.). М.: Энергия, 1976. 392 с.
  22. Victor A.C., Douglas T.B. Physical Properties of High Temperature Materials: Part VI. Enthalpy and Heat Capacity of Magnesium Oxide, Zirconium Oxide and Zirconium Silicate from 0 to 900 °С. Washington: National Bureau of Standard, 1960. 16 p.
  23. Liebert C.H. Emittance and Absorptance of NASA Ceramic Thermal Barrier Coating System // NASA Technical Paper 1190, 1978.
  24. Матковский Н.О., Ермолаев А.Ю., Тишков В.В. Тепловая защита летательного аппарата на основе материалов нового класса // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 1. С. 107–116. DOI: 10.34759/vst-2023-1-107-116 

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2025