Влияние продуктов уноса массы на ионизации течения в гиперзвуковом следе


Авторы

Сидняев Н. И.*, Баттулга Э. , Скляринский Л. С.

ФГБОУ ВПО «Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана», 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, с. 1

*e-mail: sidn_ni@mail.ru

Аннотация

В работе представлены исследования влияние продуктов уноса массы на ионизацию течения в следе путем расчета вносимых ими возмущений в аэротермохимические свойства поля течения следа при типичных условиях полета летательного аппарата. Основная часть продуктов уноса массы большинства известных теплозащитных материалов состоит из углерод- или водородсо-держащих компонентов. Важнейшими примесями, которые часто входят в составы теплоза-щитных материалов и влияют на уровень ионизации следа, являются щелочные металлы, ти-пичным представителем которых служит натрий. Характеристики поля течения в следе для хи-мических систем, включающих в себя эти продукты уноса массы в смеси с чистым воздухом, рассчитаны с помощью точного (конечноразностного) метода, разработанного для расчетов течения в химически неравновесном следе вниз по потоку от горла. В частности, проведены расчеты для конического тела с полууглом раствора 9° и диаметром донной части 0,305 м, ле-тящего с нулевым углом атаки на высоте 38,1 км со скоростью 7,44 км/сек.

Ключевые слова:

модели, газодинамика, химическая реакция, летательный аппарат, след, уравнение, обтекание, сверхзвук

Список источников

  1. Сидняев Н.И. Обзор методик исследования обтекания гиперзвуковым потоком газа тел с разрушающим покрытием // Теплофизика и аэромеханика. 2004, Т. 11, № 4, С. 501–522.
  2. Зинченко В.И., Гольдин В.Д. Способы снижения максимальных температур поверхности тел из комбинированных материалов при их гиперзвуковом обтекании // Инженерно-физический журнал. Т. 97, № 4. С. 1012.
  3. Полежаев Ю.В., Юревич Ф.Б. Тепловая защита. М.: Энергия, 1976. 392 с.
  4. Сидняев Н.И. Обтекание гиперзвуковых летательных аппаратов в условиях поверхностного разрушения. М.: Физматлит, 2017. 302 с.
  5. Сидняев Н.И. Исследование влияния тепломассопереноса сферического наконечника на сверхзвуковое обтекание комбинированного тела вращения // Известия вузов. Авиационная техника. 2006, № 2, С. 32–36.
  6. Суржиков С.Т. Радиационная газовая динамика спускаемых космических аппаратов. Многотемпературные модели. 2013. М.: ИПМехРАН. 2013. 706 с.
  7. Суржиков С.Т. Расчет обтекания модели космического аппарата MSRO с использованием кодов NERAT-2D и NERAT-3D // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2010 Т. 98 c.
  8. Суржиков С.Т. Ионизация сжатого слоя в летном эксперименте RAM-C-II // Доклады Академии наук. 2014 Т. 456. № 1. С. 42−48.
  9. Суржиков С.Т. Двумерный численный анализ ионизации потока в летном эксперименте RAM-C-II // Химическая физика. 2015, Т. 34, № 2, С. 24−42.
  10. Суржиков С.Т. Пространственные эффекты ионизация сжатого слоя в летном эксперименте RAM-C-II // Доклады Академии наук. 2015 Т. 460, № 6, С. 660−665.
  11. Сидняев Н.И., Баттулга Э. Анализ результатов исследования тепловых потоков на поверхности моделей летательного аппарата при обтекании сверхзвуковым потоком // Тепловые процессы в технике. 2025. Т. 17. № 9. С. 407–418. 
  12. Grantham W.L. Flight Results of 25000 Foot per Second Blunt Body Reentry Experiment Using Microwave Reflectometrs to Measure Plasma Electron Density and Standoff Distance. NASA TN D-6062 December, 1970.
  13. Jones W.L. Jr., Cross A.E. Electrostatic Probe Measurements of Plasma Parameters for Two Reentry Flight Experiments at 25000 Feet per Second. NASA TN D-6617. 1972.
  14. Candler G.V., MacCormack R.W. Computation of Weakly Ionized Hypersonic Flows in Thermochemical Nonequilibrium // J. of Thermophysics. 1991, Vol. 5. № 3. pp. 266−273.
  15. Treanor C.E., Marrone P.V. Effect of Dissociation on the Rate of Vibrational Relaxation // The Physics of Fluids. 1962, Vol. 5., № 9, pp.1022−1026.
  16. Marrone P.V., Treanor C.E. Chemical Relaxation with Preferential Dissociation from Excited Vibrational Levels // The Physics of Fluids. 1963, Vol. 6, № 9, pp. 1215−1221.
  17. Сидняев Н.И. Исследование теплообмена в пограничном слое при обтекании азотом каталитической графитовой стенки // Теплофизика и аэромеханика. 2020. Т. 27, № 2(122). С. 201–212.
  18. Hill L.L., Gastrock R.R. Electron density in the wake of ablating spheres // Anti-Missile Research Advisory Council Proc. XI, 1964, pp. 797–818.
  19. Сидняев Н.И., Баттулга Э. Анализ экспериментальных исследований по изучению перехода течения в пограничном слое на сублимирующих конусах при сверхзвуковых скоростях с использованием композиционных планов // Инженерно-физический журнал. 2026. Т. 99, № 2. С. 82–98.
  20. Padley P.J., Sugden Т.М. Some observations on the production and recombination of ions and electrons irom metallic additives in hydrogen and hydrocarbon flames // Eighth Symposium (Int.) on Combustion (Williams and Wilkins, Baltimore, Md. 1962). pp. 164–179.
  21. Friedman H.L. The pyrolysis of plastics in a high vacuum arc image furnace II // General Electric Technical Information Series Rept. R62SD57. 1962.
  22. Ionization in flames // Seventh Symposium (Int.) on Combustion (Butterworths Scientific Publications, Ltd., London, 1959). pp. 247–286.
  23. Langan W.Т., Cresswell J.D., Browne W.G. Effects of ablation products on ionization in hypersonic wakes // AIAA Preprint 65-54 (January 1965); General Electric Technical Information Series Rept. 65SD208 (January, 1965).
  24. Zeiberg S.L., Bleich, G.D. Finite difference calculation of hypersonic wakes // AIAA Preprint 63-448 (August 1963); AIAA J. 2, 1396–1402 (1964).
  25. Lees L. Hromas, L.A. Turbulent diffusion in the wake of a blunt nosed body at hypersonic speeds // J. Aerospace Sci. 1962, Vol. 29, pp. 976–993.
  26. Kaskan W.E. The reaction of alkali atoms in lean flames // Tenth Symposium (Int.) on Combustion (The Combustion Institute, Pittsburgh, Pa., 1965), pp. 41–46.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2026