Экспериментально-теоретическое определение каталитических и излучающих характеристик антиокислительных и антиэрозионных покрытий высокоскоростных летательных аппаратов

   Экспериментально-теоретически определены коэффициент каталитической активности и степень черноты поверхности тонкостенных антиокислительных и антиэрозионных покрытий для высокоскоростных летательных аппаратов. Покрытие в виде аэрозольной смеси наносилось на подложку из углерод-углеродного композиционного материала, и полученный образец обдувался полностью диссоциированным воздухом с целью замера тепловых потоков к поверхности образца и ее энтальпии. С использованием известных зависимостей суммарных конвективно-диффузионных тепловых потоков от энтальпии торможения и коэффициента гетерогенной рекомбинации атомов кислорода и азота в молекулы определены этот коэффициент и степень черноты поверхности из закона Стефана – Больцмана при замеренной энтальпии (и температуре) стенки. Экспериментально исследованы пять типов покрытий, имеющих в своем составе кремний, титан, молибден и бор. Результаты сведены в таблицу, демонстрирующую зависимость коэффициента рекомбинации и степени черноты от тепловых потоков и температуры стенки.

1. Краснов Н.Ф. Аэродинамика тел вращения. М.: Машиностроение, 1964. 572 с.

2. Дорренс У.Х. Гиперзвуковые течения вязкого газа. Пер. с англ. М.: Мир, 1966. 440 с.

3. Никитин П.В., Сотник Е.В. Катализ и излучение в системах тепловой защиты космических аппаратов. М.: Янус-К, 2013. 435 с.

4. Borovoi V.Ya., Skuratov A.S., Surzhikov S.T. Study of convective heating of segment alconical Martian descnt vehicle in shock wind tunnel // Proc. 34^th AIAA Fluid Dynamics Conf. Portland, OR, 2004. Art. AIAA 2004–2634. doi: 10.2514/6.2004-2634.

5. Пронина П.Ф., Тушавина О.В., Шумская С.А., Егорова М.С. Аналитическое моделирование теплопереноса в элементах ЭВТИ // Тепл. проц. техн. 2022. Т. 14, № 8. С. 348–353. doi: 10.34759/tpt-2022-14-8-348-353.

6. Кузнецова Е.Л., Тушавина О.В. Экспериментальная отработка антиокислительного и антиэрозионного покрытия для углерод-углеродных и углеродно-керамических теплозащитных материалов // СТИН. 2023. № 10. С. 11–14.

7. Тушавина О.В., Пронина П.Ф., Егорова М.С. Определение тепловых потоков и температур поверхности элементов конструкций высокоскоростных летательных аппаратов при обтекании диссоциирующим потоком газа // СТИН. 2023. № 12. С. 37–40.

8. Astapov A.N., Terent’eva V.S. Review of domestic designs in the field of protecting carbonaceous materials against gas corrosion and erosion in high-speed plasma fluxes // Russ. J. Non-Ferrous Met. 2016. V. 57, No 2. P. 157–173. doi: 10.3103/S1067821216020048.

9. Astapov A.N., Zhestkov B.E., Pogozhev Yu.S., Zinovyeva M.V., Potanin A.Yu., Levashov E.A. The oxidation resistance of the heterophase ZrS2 -MoSi2 -ZrB2 powders – derived coatings // Corros. Sci. 2021. V. 189. Art. 109587. doi: 10.1016/j.corsci.2021.109587.

10. Формалев В.Ф., Колесник С.А., Кузнецова Е.Л. Тепломассоперенос на боковых поверхностях затупленных носовых частей гиперзвуковых летательных аппаратов // ТВТ. 2021. Т. 59, № 5. С. 797–800. doi: 10.31857/S0040364421050069.

11. Формалев В.Ф., Колесник С.А., Гарибян Б.А. Теплоперенос с поглощением в анизотропной тепловой защите высокотемпературных изделий // Вестн. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Ест. науки. 2019. № 5 (86). С. 35–49. doi: 10.18698/1812-3368-2019-5-35-49.

12. Формалев В.Ф., Колесник С.А., Гарибян Б.А. Математическое моделирование тепломассопереноса при аэродинамическом нагреве носовых частей гиперзвуковых летательных аппаратов // Вестн. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Ест. науки. 2022. № 1 (100). С. 107–121. doi: 10.18598/1812-3368-2022-1-107-121.

13. Формалев В.Ф., Гарибян Б.А., Колесник С.А. Моделирование тепломассопереноса на затупленных телах в условиях аэродинамического нагрева высокоскоростных летательных аппаратов // ТВТ. 2023. Т. 61, № 3. С. 398–404. doi: 10.31857/S0040364423030092.

14. Орехов А.А., Рабинский Л.Н., Федотенков Г.В. Фундаментальные решения уравнений классической и обобщенной моделей теплопроводности // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки. 2023. Т. 165, кн. 4. С. 404–414. doi: 10.26907/2541-7746.2023.4.404-414.

15. Kriven G., Kuznetsova E., Rabinskiy L. The study of the temperature field propagation in a nonlinear anisotropic space with the relaxation time of the heat flux // AIP Conf. Proc. 2023. V. 2910. Art. 020204. doi: 10.1063/5.0167863.

16. Dobryanskiy V.N., Fedotenkov G.V., Orekhov A.A., Rabinskiy L.N. Generalized unsteady thermal conductivity in a half-space // Lobachevskii J. Math. 2023. V. 44, No 10. P. 4429–4437. doi: 10.1134/S1995080223100086.

17. Fedotenkov G., Rabinskiy L., Lurie S. Conductive heat transfer in materials under intense heat flows // Symmetry. 2022. V. 14, No 9. Art. 1950. doi: 10.3390/sym14091950.

18. Dobryanskiy V.N., Fedotenkov G.V., Orekhov A.A., Rabinskiy L.N. Estimation of finite heat distribution rate in the process of intensive heating of solids // Lobachevskii J. Math. 2022. V. 43, No 7. P. 1832–1841. doi: 10.1134/S1995080222100079.