Цели и задачи проекта

Основная цель проекта состоит в получении и обобщении экспериментальных данных по радиационным характеристикам газов и различных газовых смесей в условиях движения высокоскоростных летальных аппаратов в атмосфере Земли и других планет солнечной системы, разработка физической и вычислительной модели рассматриваемых процессов с учетом полученных экспериментальных данных.

Процесс исследования

До настоящего времени достоверность предсказания нагрева поверхности летательных аппаратов в условиях неравновесного тепломассообмена остается весьма низкой. Необходимость учета радиационной составляющей при расчете суммарного теплового потока на поверхность объекта неоднократно отмечалась в литературе. Например, известно, что при входе объекта в атмосферу Земли со скоростями более 10км/с радиационный нагрев становится сравним с конвективным при этом около 90% радиационного теплового потока связано с излучением атомарных линий, а около 60% радиационного потока составляет излучение из области вакуумного ультрафиолета. Исследование излучения в ударно-нагретых газах позволит получить информацию о величинах радиационных тепловых потоков, представляющих большой интерес при проектировании гиперзвукового летательного аппарата. Полученные данные могут быть использованы для прогностических расчетов термостойкости летательных аппаратов при полете в условиях неравновесного тепло- и массообмена.

Основным источником информации при разработке и построении расчетно-теоретических моделей неравновесного излучения является эксперимент. Известные лётные эксперименты, в которых удалось в какой-то степени получить информацию о величинах лучистых тепловых потоков крайне скудны. В настоящее время основным инструментом получения нагретых газов высокой температуры служат ударные трубы различной конструкции.

Современное развитие экспериментальной техники измерений на ударных трубах (в первую очередь – средств спектральной диагностики) позволяет решать задачи физико-химической газовой динамики и тепломассообмена (в том числе неравновесного) на новом уровне в широком диапазоне температур и давлений. 

Исследование, совмещающее проведение экспериментов по излучению высокотемпературных газов в широком диапазоне спектра (от вакуумного ультрафиолета до инфракрасного) и параметров ударной волны (скорость ударной волны, начальное давление газа), а также последующие разработки моделей физико-химических процессов в газовой плазме с участием нейтральных и заряженных частиц является новым проектным направлением. 

Экспериментальные исследования излучения атмосферных газов за фронтом ударной волны осуществляются на базе экспериментального комплекса "Ударная труба" лаборатории кинетических процессов в газах НИИ механики МГУ, состоящего из трех разноформатных ударных труб. 

Результаты проекта

Результаты проекта составят базу новых данных по физико-химическим процессам, происходящим за фронтом ударной волны, необходимых для моделирования всех процессов, происходящих непосредственно вблизи поверхности спускаемого аппарата, для выработки достоверных предсказаний нагрева поверхности аппаратов, движущихся в атмосфере планет с высокими скоростями.