- •Введение
- •1. Основные этапы и особенности теплового проектирования ка
- •2. Факторы космического полета, оказывающие влияние на тепловое состояние ка.
- •2.1. Условия космического пространства, оказывающие прямое и косвенное влияние на тепловое состояние ка
- •2.1.1 Космический вакуум
- •2.1.2. Невесомость.
- •2.1.3. Электромагнитное и корпускулярное излучение Солнца.
- •2.1.4. Исходящее от планет излучение
- •2.1.5. Микрометеорные потоки и собственные выделения ка
- •2.2. Условия на участке торможение и спуск ка или его части (ca) в атмосфере планет.
- •2.2.1. Возможные траектории спуска и их особенности.
- •2.2.2. Газодинамическая картина обтекания спускаемого аппарата высокоскоростным потоком газа.
- •2.2.3. Физико-химические процессы в сжатом слое.
- •Зависимость подводимой к поверхности са тепловой энергии от геометрической формы его поверхности.
- •2.2.5. Оценочные формулы для определения конвективного и радиационного тепловых потоков к поверхности са в окрестности точки торможения и по поверхности аппарата.
- •3. Системы обеспечения тепловых режимов
- •3.1. Общие сведения о системах обеспечения тепловых режимов
- •3.2 Характеристика некоторых средств обеспечения теплового режима, входящих в сотр
- •3.2.1. Экранно-вакуумной теплоизоляции (эвти) и ее свойства.
- •3.2.2 Тепловые трубы и принципы их работы
- •3.2.3.Радиационно-оптические покрытия поверхности ка и их реакция на воздействие коротковолнового электромагнитного и корпускулярного излучения Солнца.
- •3.2.4.Особенности систем обеспечения теплового режима криогенных емкостей ка.
- •3.3. Методы тепловой защиты са
- •3.3.1. Краткая характеристика методов тепловой защиты
- •3.3.2. Механизм разрушения различных теплозащитных материалов.
- •3.3.3. Эффективная энтальпия разрушения.
- •4. Математическое моделирование теплового режима ка
- •4.1.Общая характеристика математических моделей,применяемых на различных этапах проектирования ка.
- •4.2. Описание математической модели теплового режима негерметичных ка в частности, крупногабаритных.
- •4.2.1. Численно-аналитический метод определения угловых коэффициентов
- •4.2.2. Методический подход к расчету распределения плотности поглощаемого элементами ка потока излучения.
- •4.3. Математическое моделирование внешнего теплообмена ка.
- •4.3.1. Расчет плотности падающего на невогнутые поверхности ка потока солнечного излучения
- •4.3.2. Расчет плотности падающего на поверхность ка потока исходящего от планет излучения
- •5. Экспериментальная тепловая отработка ка
- •5.1 Значение экспериментальной тепловой отработки ка.
- •5.2. Краткая характеристика структуры тепловых испытаний ка и методических подходов к экспериментальной отработке сотр ка.
- •5.3. Методы экспериментального исследования теплозащитных материалов.
- •6. Применение обратных задач при исследовании процессов теплообмена и проектировании технических объектов
- •6.1. Особенности задач теплового проектирования, приводящие к постановке обратных задач теплообмена
- •6.2. Классификация обратных задач теплообмена.
- •Список использованных источников
3.3.3. Эффективная энтальпия разрушения.
В связи со сложностью и многообразием механизмов разрушения теплозащитных материалов весьма важным становится вопрос о критериях сравнения теплозащитных материалов. Весьма наглядной характеристикой для сравнения различных теплозащитных материалов является так называемая эффективная энтальпия разрушения
,
где , - расход массы с единицы площади поверхности.
Эффективная энтальпия определяет количество тепла, которое может быть “ блокировано” при разрушении единицы массы покрытия, поверхность которого имеет температуру , в результате действия всех сопутствующих этому разрушению физико-химических процессов. Говоря другими словами, - характеристика энергоемкости уноса массы с поверхности разрущающихся теплозащитных покрытий, которая включает в себя не только количество тепла, поглощенное при нагреве, термических и фазовых превращениях единицы массы материала, но и тепловой эффект блокирования подводимого конвективного теплового потока при вдуве газообразных продуктов разрушения в пограничный слой.
Эффективная энтальпия является весьма наглядной характеристикой для сравнения различных теплозащитных материалов. Чем выше эффективная энтальпия материала, тем он лучше. Следует обратить внимание на известную независимость от геометрических размеров тела. Действительно, в отличии от теплового потока, величина которого при заданных параметрах набегающего газового потока ( и ) обратно пропорциональна , где - размер тела, эффективная энтальпия ни от формы, ни от размера тела в явном виде не зависит. Это позволяет использовать ее как параметр соответствия условий стендовых экспериментальных исследований ситуации натурного разрушения.
Если обозначить через параметр, характеризующий способность охладителя снижать тепловой поток и обычно называемый коэффициентом вдува, а через массу газообразных продуктов разложения с тепловым эффектом , то выражение для эффективной энтальпии можно записать в виде
,
где .
Следует заметить, коэффициент зависит от отношения молекулярных масс вдуваемых продуктов и набегающего газового потока, но прежде всего он является функцией режима течения в пограничном слое. В инженерной практике принимается приблизительно равным 0,6 для ламинарного и 0,2 - для турбулентного пограничных слоев.
Из определения эффективной энтальпии и приведенного выше выражения для нее следует, что во всех случаях, когда , она должна существенно увеличиваться с ростом энтальпии заторможенного потока. Параметры набегающего потока могут влиять на также через изменение температуры разрушающейся поверхности , доли уноса в газообразном виде (параметр ) и суммарного теплового эффекта поверхностных процессов (величина ).