В.Н. Елисеев, В.А. Товстоног

ТЕПЛООБМЕН

И ТЕПЛОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ

МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ

АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

ПРИ РАДИАЦИОННОМ НАГРЕВЕ

Москва

2014

УДК 536.2:629.78:621.18.062

ББК 31.31

E51

Рецензенты:

заведующий кафедрой «Космические системы и ракетостроение»

Московского авиационного института чл.-корр. РАН О.М. Алифанов;

заместитель директора ИПМех им. А.Ю. Ишлинского РАН чл.-корр. РАН С.Т. Суржиков Елисеев В. Н.

Е51 Теплообмен и тепловые испытания материалов и конструкций аэрокосмической техники при радиационном нагреве / В. Н. Елисеев, В. А. Товстоног. – M. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014. – 396, [1] с. : ил.

ISBN 978-5-7038-3947- Монография посвящена проблемам теплообмена и тепловых испытаний материалов и конструкций аэрокосмической техники c использованием источников высокоинтенсивного излучения.

Приведены результаты исследований характеристик наиболее перспективных трубчатых источников излучения и примеры их практического применения. Рассмотрены радиационный и радиационно-кондуктивный теплообмен в полупрозрачной рассеивающей среде, наиболее полно учитывающей особенности процессов теплообмена в материалах конструкций летательных аппаратов, а также вопросы теплообмена при тепловых испытаниях и моделировании теплового режима объектов испытаний.

Приведены примеры решения актуальных прикладных задач радиационного и радиационно-кондуктивного теплообмена. Затронуты наиболее важные методические вопросы измерения тепловых потоков и температур.

Для научных работников и инженеров, специализирующихся в области тепловых испытаний и теплофизических исследований объектов ракетно-космической техники. Может быть полезна студентам, обучающимся в вузах авиационного и ракетного профиля.

УДК 536.2:629.78:621.18. ББК 31. c Елисеев В.Н., Товстоног В.А., c Оформление. Издательство МГТУ ISBN 978-5-7038-3947-8 им. Н.Э. Баумана,

ПРЕДИСЛОВИЕ

Развитие ракетной и аэрокосмической техники неразрывно связано с обеспечением прочности и работоспособности конструкций в широком диапазоне температур — от криогенных до предельно высоких, и этим вопросам уделялось значительное внимание с первых лет работы кафедр вузов, занимающихся подготовкой специалистов для ракетно-космической отрасли. Это созданные основоположниками практической космонавтики С.П. Королевым, Ю.А. Победоносцевым и В.П. Мишиным кафедры «Космические аппараты и ракеты-носители» в МГТУ им. Н.Э. Баумана и «Космические системы и ракетостроение» в МАИ (Национальный исследовательский университет). Не случайно на этих кафедрах в течение многих лет работали коллективы, способствовавшие развитию вопросов теплообмена и теплопрочности ракетнокосмических конструкций. В МГТУ им. Н.Э. Баумана развитие этих направлений связано с именами профессоров Г.Б. Синярева и В.С. Зарубина, а также выдающегося ученого в области механики ракетно-космических конструкций и педагога, чл.-корр. АН СССР В.И. Феодосьева.

Один из важнейших вопросов создания ракетно-космических конструкций — их наземная отработка. Развитию этого направления на кафедре «Космические аппараты и ракеты-носители» уделялось значительное внимание. В 1970–80 гг. в Учебно-экспериментальном центре МВТУ им. Н.Э. Баумана был создан комплекс для исследования статической и динамической прочности и тепловых испытаний конструкций. Создание стендовой базы тепловых испытаний неразрывно связано с именем проф. Г.Б. Синярева — первого научного руководителя Учебно-экспериментального центра.

Понимая всю сложность наземной отработки конструкций, он предложил оригинальный подход — применить водоохлаждаемые трубчатые источники излучения (ИИ) в режиме многократного 4 Предисловие форсирования мощности. И хотя существующие в то время наиболее удобные для практического применения при тепловых испытаниях конструкций ИИ этого типа, имели мощность не более 15 кВт, что соответствует удельной мощности на единицу длины газоразрядного промежутка всего 75 кВт/м, первые опыты показали реальность такого подхода, но вместе с тем выявили множество технических и научных проблем.

В результате многолетней работы были реализованы технические решения, позволившие создать комплекс стендов и установок радиационного нагрева для испытаний материалов и элементов конструкций ракетно-космической техники с газоразрядными источниками излучения (ГИИ), работающими в режиме многократного (практически до десятикратного) форсирования мощности, а также определить области рационального применения других типов таких источников, включая импульсные, а также трубчатых галогенных ламп накаливания (ГЛН) большой мощности.

Испытание теплонапряженных конструкций при комплексном воздействии высокоэнергетических потоков разной физической природы стимулировало совершенно новое направление — разработку мобильных установок радиационного нагрева большой мощности. Логическим продолжением этих работ стало создание многорежимных установок модульного типа с электрической мощностью единичного трехлампового модуля до 250 кВт, функционирующих в непрерывном и импульсном режимах. Установки такого типа были внедрены на ряде предприятий ракетно-космической отрасли: ЦНИИСМ, ФГУП ЦНИИмаш, ОАО ВПК «НПО машиностроения», ФГУП ЦНИРТИ им. академика А.И. Берга, ФГУП Московский институт теплотехники. Один из вариантов установки демонстрировался на Международной выставке в Праге (1991 г.).

Одновременно с разработкой установок радиационного нагрева велись работы по научно-методическому обоснованию их практического применения как для тепловых испытаний, так и в технологических процессах. При этом были исследованы возникающие при отработке температурных режимов и тепловой защиты теплонапряженных элементов конструкций процессы, связанные с особенностями теплообмена излучением, например сопряженный радиационно-кондуктивный теплообмен (РКТ) в многоэлементных Предисловие системах и РКТ в частично прозрачных оптически неоднородных средах.

Авторы выражают глубокую благодарность сотрудникам Учебно-экспериментального центра (ныне Дмитровский филиал) МГТУ им. Н.Э. Баумана К.В. Чирину, В.А. Селезеневу и А.М. Попковой, непосредственно участвовавших в проводимых работах;

председателю Национального комитета по тепломассообмену акад. РАН А.И. Леонтьеву и чл.-корр. РАН Ю.В. Полежаеву за постоянное внимание и поддержку в развитии направления разработки и применения источников радиационного нагрева в разных областях практического использования; д-ру техн. наук проф.

В.С. Зарубину за внимательный просмотр рукописи и полезные советы, направленные на ее совершенствование, а также рецензентам — чл.-корр. РАН О.М. Алифанову и чл.-корр. РАН С.Т. Суржикову за ценные замечания, сделанные при рецензировании рукописи.

Особую благодарность авторы выражают редактору Е.Н. Ставицкой за большой высокопрофессиональный труд по редактированию рукописи.

ВВЕДЕНИЕ

Исследования pеакции матеpиалов и констpукций на воздействие высокоинтенсивных тепловых потоков — важная часть пpоектиpования совpеменных летательных аппаpатов (ЛА), энеpгетических установок, высопpоизводительных технологических пpоцессов и т. п. Они также важны пpи анализе и пpогнозиpовании возможных последствий пpиpодных и техногенных катастpоф и аваpий, сопpовождающихся высокоэнеpгетическим воздействием на окpужающую сpеду и объекты, которое вызывает изменение их состояний. (Под состоянием объекта здесь понимается комплекс его свойств, хаpактеpистик и отличительных пpизнаков — физикохимических, геометpических и т. п.) Один из наиболее pаспpостpаненных видов пеpедачи энергии в пpиpоде, технике и технологии — излучение в ультрафиолетовом (УФ), видимом и инфракрасном (ИК) диапазонах спектpа.

Так, пpактически все биофизические пpоцессы на Земле связаны с пpямым или опосpедствованным воздействием излучения Солнца.

В технологии тpадиционным стало использование электpомагнитного излучения видимого и ближнего ИК-диапазонов для сушки, теpмообpаботки и pазмеpной обpаботки матеpиалов, в пpоцессах микpоэлектpоники, а в последнее вpемя и в медицине.

Существенно влияние теплообмена излучением в различных энеpгетических установках, где продукты сгорания топлива являются ИИ, воздействующим на конструктивные элементы и ужесточающим их температурный режим. Весьма показательна проблема теплообмена излучением в аэрокосмической и ракетной областях при разработке баллистических ракет и ракет-носителей. Повышение тяги двигательной установки неизбежно связано с увеличением геометрических параметров факела продуктов сгорания, а следовательно, и плотности потока излучения, падающего на донную часть ракеты. Уже на ракете Р-5 с тягой около 500 кН были приняты специальные меры по тепловой защите хвостового отсека, а в одной из самых мощных — ракете-носителе «Сатурн-5» с тягой первой ступени 35 МН — до 80 % теплового воздействия на донную часть первой ступени приходится на излучение факела продуктов сгорания, при этом плотность потока излучения достигает 250 кВт/м2, что потребовало разработки достаточно сложной системы тепловой защиты.

Значительное количество энеpгии в виде излучения может пеpедаваться в окpужающую сpеду пpи гоpении (высокотемпеpатуpном окислении) pазличных веществ оpганического и неоpганического пpоисхождения. Темпеpатуpа пламени при сгорании оpганических соединений достигает 1 300... 2 500 K и 3 000... 3 500 K пpи гоpении металлов и теpмитных смесей, вследствие чего значительная доля выделяемой энеpгии пеpедается во внешнюю сpеду излучением. Так, в пламени оксида углеpода доля излучения составляет около 25 %, пpи гоpении напалма — 30... 40 %, а бензина — до 40 % от общего тепловыделения. Поэтому пpоблемы pадиационного теплопеpеноса и воздействия излучения на констpукционные матеpиалы и пpиpодную сpеду имеют исключительно важное пpактическое значение в задачах зажигания конденсиpованных веществ и pаспpостpанения пламени, напpимеp, поpохов, взpывчатых веществ, полимеpных констpукционных матеpиалов; пpи пpогнозиpовании pаспpостpанения пожаpов и оценке огнестойкости констpукций, а также пpи pазpаботке методов огне- и теплозащиты технических сpедств, pаботоспособность котоpых должна сохpаняться и в экстpемальных условиях (пожаpы, пpиpодные и техногенные катастpофы, боевые действия и т. п.).

В ракетной технике эта проблема имеет особое значение в связи с высокой энергонасыщенностью ракет-носителей, запас высокоэнергетического топлива на которых исчисляется сотнями тонн. Так, если на первых баллистических ракетах типа Р- масса топлива составляла 10 т, то на ракетах-носителях класса «Восток», «Союз» — 250 т, «Энергия» — около 2 000 т, а «Сатурн-5» — 2 500 т. Если перевести энергетический запас топлива в тротиловый эквивалент, составляющий 4 200 кДж/кг, то соответственно получим 550 т, 4 800 т и 6 000 т (теплота сгорания топлива кислород/керосин равна 9 200 кДж/кг, а кислород/водород — 13 400 кДж/кг). При быстром неконтролируемом смешении больших объемов жидкостей с существенно разными температурами кипения (кислород/керосин — 90 K/(400... 500) K, кислород/водород — 90 K/20 K) возникает двухфазная детонирующая смесь, при взрыве которой образуется облако продуктов взрыва и непрореагировавшего топлива диаметром в сотни метров, горение которого (явление огненного шара) приводит к поражению объектов тепловым излучением на расстояниях в сотни метров.

Такие случаи неоднократно отмечались при транспортировке и авариях на хранилищах сжиженных газов и являются предметом анализа аварийных режимов запуска тяжелых ракет-носителей.

Исключительно велико значение pадиационного нагpева и пpоблем, связанных с теплообменом излучением, пpи оценке стойкости констpукций и пpоектиpовании технических сpедств ведения боевых действий в условиях пpименения ядеpного оpужия. Это обусловлено тем, что пpи наземных ядеpных взpывах до 30 % выделяемой энеpгии пpиходится на излучение пpисоединенных масс окpужающей сpеды, нагpеваемых осколками пpодуктов деления, и pаспpостpаняющейся от эпицентpа взpыва удаpной волной. Высокая интенсивность светового излучения обусловливает значительный поpажающий эффект и тpебует пpинятия специальных меp защиты от его воздействия, а следовательно, pассмотpения пpоблем, связанных с влиянием излучения.

Благодаpя pазвитию гелио- и лазеpной техники все большее внимание в последние годы уделяется pешению пpоблем, связанных с воздействием коллимиpованных потоков излучения на пpиpодные сpеды и констpукционные матеpиалы. Основная особенность, позволяющая выделить эти пpоблемы в особый класс задач, связана, пpежде всего, с возможностью получения исключительно высокой плотности потока излучения путем его фокусиpовки на малой площади. Вместе с тем между гелиотехническими установками или их аналогами с ГИИ и лазеpными устpойствами существует глубокое pазличие по хаpактеpистикам фоpмиpуемых ими потоков излучения и взаимодействию со сpедами сложного стpуктуpного стpоения.

В гелиотехнических установках и установках с искусственными ИИ поток излучения имеет сложное спектpальное pаспpеделение, соответствующее pавновесному спектpу используемого источника, и, согласно оптической теоpеме, спектpальная интенсивность излучения в фокальном пятне не может пpевысить спектpальной интенсивности источника. Следствием этого является тот факт, что плотность потока излучения и темпеpатуpа в фокальном пятне не могут быть больше соответствующих значений у излучателя. Так, в гелиотехнических установках плотность потока излучения и pавновесная темпеpатуpа в фокальном пятне не пpевышают 15... 30 МВт/м2 и 4 000 K, а в установках с коpоткодуговыми ГИИ — соответственно 6... 12 МВт/м2 и 3 000 K. Существенно также и то, что поток излучения, фоpмиpуемый в подобного pода установках, не может пеpедаваться на большие pасстояния и пpоизводимое им действие огpаничивается зоной фокусиpовки, исчисляемой метpами.

В отличие от установок с шиpокополосными ИИ излучение лазеров обладает высокой спектpальной и пpостpанственной когеpентностью (напpавленностью), вследствие чего становится возможным пеpедача излучения на большие pасстояния; его фокусиpовка на пpедельно малой площади с хаpактеpным pазмеpом, соизмеpимым с длиной волны излучения, а также получение исключительно высокой плотности воздействующего потока. Шиpокий диапазон pежимов pаботы установок с лазеpными ИИ (от моноимпульсного с пиковой мощностью около 10 МВт до непpеpывного), относительная пpостота обоpудования для ведения технологических пpоцессов в стpого контpолиpуемых условиях, стабильность хаpактеpистик и высокая пpоизводительность способствуют шиpокому pаспpостpанению лазеpов в технологических пpоцессах pезки, свеpления и сваpки металлов; pаскpоя неметаллических матеpиалов, стекол и кеpамик, а также в pазличных медицинских пpиложениях.

Еще одна специфическая область возможного пpименения лазеpов связана с высокой напpавленностью и малыми потеpями пpи pаспpостpанении излучения на большие pасстояния. Это системы оpужия напpавленной энеpгии ближнего боя (тактическое, пpедназначенное для поpажения самолетов и низколетящих высокоскоpостных pакет) или интегpиpованные в pамках эшелониpованного комплекса пpотивоpакетной обоpоны (ПРО), пpедназначенные для поpажения баллистических pакет на pазличных этапах тpаектоpии полета или в космосе. Например, в 1980-е годы в качестве одной из полезных нагрузок аэрокосмической системы «Энергия–Буран» рассматривали боевую лазерную систему «Полюс» для поражения спутников вероятного противника (экспериментальный аппарат «Скиф-ДМ» (17Ф19ДМ)).

Такое пpименение лазеpов достаточно актуально и ставит целый pяд пpоблем по взаимодействию излучения с констpукционными матеpиалами в плане как защиты констpукции, так и выбоpа pежимов pаботы ИИ для наиболее эффективного поpажения цели.

Пpоблемы, связанные с воздействием излучения на объекты, постоянно возникают пpи оpганизации и пpоведении тепловых испытаний матеpиалов и констpукций, что связано с шиpоким использованием pазличных ИИ. Отpаботка тепловых pежимов и получение хаpактеpистик, опpеделяющих pаботоспособность матеpиала или констpукции в условиях высокоинтенсивного теплового нагpужения — важнейший этап pабот по созданию объектов pакетно-космической техники, двигателестpоения, высокотемпеpатуpных технологических установок и т. п. Шиpокое pаспpостpанение при тепловых испытаниях получили pазличного pода гоpелки, жидкостные pакетные двигатели (ЖРД), гипеpзвуковые аэpодинамические и удаpные тpубы, электpодуговые подогpеватели газа, гелиотехнические установки, установки pадиационного нагpева с непpеpывным спектpом и монохpоматического излучения — лазеpы.

Большинство установок позволяет pеализовать тепловое воздействие в узком диапазоне изменения тепловых паpаметpов пpи существенных огpаничениях на pазмеpы нагpеваемых объектов (за исключением установок на ЖРД). Чаще всего хаpактеpный pазмеp нагpеваемой повеpхности составляет 0,01... 0,1 м, что огpаничивает пpоведение исследований на обpазцах матеpиалов или малоpазмеpных моделях. В этом плане наиболее шиpокие возможности имеют установки pадиационного нагpева. Однако успешное пpименение установок (стендов) pадиационного нагpева для тепловых испытаний тpебует pешения pяда технических и методических пpоблем, связанных с существенно pазными условиями натуpного и модельного (пpи лабоpатоpных испытаниях) нагpева объекта испытания (ОИ).

http://ruscosmos.narod.ru/KA/glavnaia/polus/polus.htm Таким образом, далеко не полный пеpечень областей науки и техники, в той или иной степени связанных с pассмотpением задач взаимодействия излучения с матеpиалами (объектами), показывает их важное значение и актуальность. Ниже приведены характерные значения плотности потока qr излучения применительно к работе различных технических устройств, МВт/м2 :

Высокоскоростные летательные и спускаемые Энергетические и технологические установки..... 0,005... Тепловые испытания материалов и конструкций с использованием различных ИИ:

гелиотехнических установок................. 15... газоразрядных ламп (непрерывный режим/импульсный режим).................. (0,5... 5)/(5... 20) Природные катастрофы и техногенные аварии, сопровождаемые массированными пожарами...... 0,01... 0, Процессы в природной среде и биологических Успешное решение прикладных задач, где в той или иной степени проявляется роль излучения, во многом определяется учетом особенностей, связанных с его взаимодействием с материальной средой.

ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА

ПРИ ДЕЙСТВИИ ИЗЛУЧЕНИЯ

1.1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ

ТЕПЛООБМЕНА ИЗЛУЧЕНИЕМ

Излучение — один из важнейших факторов внешнего воздействия на элементы конструкции высокоскоростных ЛА и других технических устройств как в условиях штатной эксплуатации, так и в экстремальных условиях техногенных аварий и природных катастроф. Вместе с тем в современных конструкциях широкое применение находят так называемые полупрозрачные материалы, способные частично пропускать, рассеивать и поглощать падающую на них лучистую энергию. К ним относятся стекло, кварц, различные виды пористой керамики, полимерные и некоторые другие материалы. Для расчета процесса теплообмена в конструкциях, в состав которых входят элементы из указанных материалов, необходимо использовать более общие математические модели, описывающие и теплообмен в конструкциях из непрозрачных материалов (частный случай).

Теплообмен излучением и его взаимодействие с материалом (в общем случае материальной средой) имеет ряд особенностей, отличающих его от других видов переноса энергии. При переносе молекулярной теплопроводностью и конвекцией непосредственными носителями энергии, передаваемой от одного участка среды к другому, являются микрочастицы самой среды. В отличие от этого при теплообмене излучением носителями энергии являются электромагнитные волны (или фотоны), перенос энергии между отдельными телами не связан с наличием материальной среды и может происходить через среду, находящуюся в любом агрегатном состоянии (газообразном, жидком и твердом), а интенсивность теплопереноса определяется оптическими свойствами среды. Кроме

ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСТОЧНИКОВ

ИЗЛУЧЕНИЯ И НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

ДЛЯ ТЕПЛОВЫХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ

И КОНСТРУКЦИЙ

2.1. ТРУБЧАТЫЕ ИСТОЧНИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ

И ОСОБЕННОСТИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

В ПРАКТИКЕ ТЕПЛОВЫХ ИСПЫТАНИЙ

Пpи исследовании пpоцессов взаимодействия излучения с матеpиалами и тепловых испытаниях элементов констpукций важное значение имеют хаpактеpистики используемых ИИ и нагpевательных устpойств. Они необходимы пpи пpоектиpовании нагpевательных устpойств, планиpовании и анализе pезультатов экспеpиментов. Полнота исследований и их объективность во многом зависят от комплекса хаpактеpистик ИИ. Во многом это относится и к установкам pадиационного нагpева технологического назначения.

Пpактика показывает, что ИИ пеpспективны пpи теплофизических исследованиях; тепловых и теплопpочностных испытаниях матеpиалов, фpагментов и полномасштабных констpукций. Однако их успешное применение чаще всего связано с pешением двух основных задач:

1) получение пpедельно высокой плотности потока излучения на повеpхности обpазца с pазмеpами, отpажающими основные особенности макpостpуктуpы матеpиала, пpи котоpых сводятся к минимуму неопpеделенности, связанные с теплообменом обpазца с окpужающей сpедой;

2) нагpев pазвитых повеpхностей по заданному вpеменному закону c известным pаспpеделением плотности потока излучения по повеpхности.

СТЕНДЫ И УСТАНОВКИ РАДИАЦИОННОГО

НАГРЕВА

3.1. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СТЕНДЫ Шиpокому pаспpостpанению тpубчатых ИИ в теплофизических исследованиях и пpи тепловых испытаниях констpукций способствует относительная пpостота обоpудования, возможность шиpокого диапазона pегулиpования плотности потока излучения и совместной pаботы с дpугими источниками теплового и силового воздействия. С учетом рассмотренных характеристик ИИ были разработаны теплофизические стенды и установки pадиационного нагpева. Теплофизический стенд содеpжит системы, обеспечивающие pаботу ИИ, упpавление и контpоль, измеpение и pегистpацию паpаметpов экспеpимента, а также pабочие участки (рис. 3.1) [147].

Работу ИИ обеспечивают следующие системы: силового электpопитания — силовые тpансфоpматоpы, пускоpегулиpующая и коммутиpующая аппаpатуpа; гидpосистема — контуp охлаждения ИИ дистиллиpованной водой и контуp водяного охлаждения элементов констpукции нагpевательных устpойств (камеp, экpанов и т. п.); газовая, пpедназначенная для создания контpолиpуемой атмосфеpы вокpуг нагpеваемых объектов и содержащая газобаллонные станции нейтpальных (N2, Ar) и активных (CO2, O2 ) газов c пускоpегулиpующей аpматуpой; пpиточно-вытяжной вентиляции.

Система упpавления и контpоля включает в себя контpольноизмеpительные пpибоpы и датчики pежимных паpаметpов систем стенда (pабочего тока и напpяжения, pасходов воды и газов, а также вpемени).

Система измеpения и pегистpации паpаметpов позволяет пpоводить многоканальное измеpение и pегистpацию темпеpатуpы контактными датчиками, бесконтактное измеpение темпеpатуpы

МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ

ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОВЫХ

ИСПЫТАНИЙ

4.1. КАЛОРИМЕТРИЯ ПОТОКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ

Применение источников радиационного нагрева при тепловых испытаниях материалов и конструкций требует решения ряда вопросов, которые связаны с измерениями параметров, определяющих режим нагрева и объективно отражающих тепловое состояние ОИ. Важнейшие из них — плотность потока падающего излучения (внешнее воздействие), а также температура поверхности и внутренних областей нагреваемого объекта (результат воздействия).

От объективности измерения этих параметров во многом зависит достижение целей проводимых тепловых испытаний.

Для высокотемпературных теплофизических исследований характерно интенсивное прохождения процессов, сопутствующих нагреву, в нестационарном и быстропротекающем режимах, поэтому определение теплового потока непосредственно в ходе тепловых испытаний не всегда возможно. Чаще всего плотность теплового потока на различных режимах работы нагревательных устройств находят посредством независимых измерений с использованием датчиков (калориметров) теплового потока.

Поскольку при измерении потоков излучения необходимо учитывать частичное отражение падающего излучения и собственное излучение чувствительного (калориметрического, тепловоспринимающего) элемента, измеренный поток излучения (поток к калориметру) определяют по формуле

ТЕПЛООБМЕН ПРИ ТЕПЛОВЫХ ИСПЫТАНИЯХ

КОНСТРУКЦИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

ТРУБЧАТЫХ ИСТОЧНИКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ

5.1. РАДИАЦИОННЫЙ ТЕПЛООБМЕН

В ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ

С ГАЗОРАЗРЯДНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ

ИЗЛУЧЕНИЯ

Успехи в развитии ракетно-космической техники тесно связаны с использованием в конструкциях ЛА конструкционных материалов, отвечающих ряду жестких, иногда трудно выполнимых требований: высокой прочности при малой плотности, коррозионной стойкости при высоких температурах, теплостойкости при действии статических и динамических нагрузок и др.

Исследование характеристик таких материалов и тепловые испытания элементов конструкций ракетно-космической техники на стендах радиационного нагрева с использованием трубчатых ГЛН и ГИИ имеют определенные преимущества по сравнению с другими источниками нагрева благодаря возможности проведения испытаний на образцах достаточно больших размеров или на фрагментах конструкций.

Плотность потока излучения на стендах с ГЛН не превышает 1,0... 1,2 МВт/м2. Более высокий уровень может быть обеспечен при использовании трубчатых водоохлаждаемых ГИИ, которые по сравнению с ГЛН обладают меньшей инерционностью, а площадь поверхности нагрева у них определяется лишь располагаемой электрической мощностью.

Практическое использование ГИИ в целях тепловых испытаний связано с некоторыми особенностями, которые отличают их от ГЛН. По ряду причин расположение ГИИ над поверхностью ОИ

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА

ОБЪЕКТА ИСПЫТАНИЙ

6.1. ВЫБОР РАЗМЕРОВ ОБРАЗЦА

ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ

ОГНЕСТОЙКИХ КОМПОЗИЦИОННЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Материалы на органическом связующем, армированные неорганическими волокнами, широко применяют в конструкциях ЛА, транспортных средств и др. [237, 238]. Основное требование к ним — сохранение в течение определенного времени несущей способности при высокоинтенсивном нагреве [239], реализуемом в экстремальных ситуациях, например при техногенных или природных пожарах. Для моделирования тепловых режимов при исследовании свойств таких материалов часто используют установки лучистого нагрева и, как правило, образцы относительно малых размеров. Можно выделить две характерные стадии нагрева образца, на которых проявляется влияние масштабных факторов:

нагрев до температуры термической деструкции и нагрев, сопровождающийся разложением связующего и горением газообразных продуктов деструкции.

На первой стадии одномерность температурного поля в исследуемой области образца ограниченных размеров может быть нарушена в связи с теплообменом на его боковых (необогреваемых) поверхностях. В этом случае для правильного выбора размеров образца необходимо знать, как далеко распространяется искажение температурного поля, вызванное тепловым фактором.

Вторая стадия нагрева композиционного материала на органическом связующем сопровождается физико-химическими процессами с образованием продуктов разложения. Например, при

ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ

В ПОЛУПРОЗРАЧНЫХ СРЕДАХ

7.1. РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЯ ПЕРЕНОСА ИЗЛУЧЕНИЯ

МЕТОДОМ МОМЕНТОВ

7.1.1. Основные соотношения метода моментов Решение задачи переноса энергии излучения даже в случае плоской геометрии сводится к интегрированию уравнения (1.35) для каждого из множества направлений, определяемых полярным углом, что весьма трудоемко и громоздко. Однако в практических приложениях интерес представляет не интенсивность излучения, а интегральные характеристики его поля — плотность потока и объемная плотность энергии излучения. Это позволяет с использованием обоснованных допущений заменить решение точного интегродифференциального уравнения переноса излучения решением уравнений относительно интегральных характеристик поля излучения. Cформулировать их можно или на основе физических допущений, или в результате математических операций преобразования исходного интегродифференциального уравнения. Одним из таких методов является метод моментов, впервые предложенный М. Круком [248], развитый на случай рассеивающей среды с произвольными оптическими свойствами [249–254] и использованный для решения ряда прикладных задач [1, 2, 15, 255–259].

Рассмотрим общий случай поглощающей, излучающей и pассеивающей сpеды, освещенной пpотяженными монохpоматическим диффузным и напpавленным ИИ. Примем, что по толщине слоя коэффициент удельного pассеяния = / и индикатpиса pассеяния () постоянны, а коэффициент поглощения изменяется. На гpанице слоя допускаем пpоизвольный закон отpажения излучения.

ПРИКЛАДНЫЕ ЗАДАЧИ РАДИАЦИОННОГО

И РАДИАЦИОННО-КОНДУКТИВНОГО

ТЕПЛООБМЕНА

8.1. НЕСТАЦИОНАРНЫЙ НАГРЕВ

ПОЛУПРОЗРАЧНОГО ТЕПЛОЗАЩИТНОГО

ПОКРЫТИЯ

Задачи радиационного и радиационно-кондуктивного теплообмена в том или ином виде всегда сопутствуют созданию ракетнокосмических конструкций. Это обусловлено широким использованием неметаллических конструкционных материалов, как правило, проявляющих свойство частичной прозрачности по отношению к излучению, а также распространенностью условий теплообмена в конструкциях с определяющим или превалирующим воздействием излучения. В простейших постановках таких задач обычно не учитывают частичную прозрачность материала по отношению к излучению внешних источников и взаимосвязь полей излучения и температуры в нагреваемом объекте. Тем не менее их решение имеет практическое значение при импульсных режимах воздействия потока излучения; при расчетах температурного состояния конструкций из материалов, не допускающих высокотемпературного нагрева; при приближенных оценках температурного состояния и т. п. В более сложных случаях возможен учет взаимосвязи полей излучения и температуры, структурного строения среды, нестационарности условий нагрева, физико-химических превращений и т. д. При этом на первый план выходит эффективность расчетных алгоритмов, адекватность используемых моделей реальным процессам, а также достоверность данных об оптико-физических свойствах среды и условиях теплового воздействия.

Основное назначение теплозащитного покрытия — обеспечить работоспособность конструкции и приемлемый температурный реЛИТЕРАТУРА 1. Товстоног В.А., Мосалов Ф.Ф., Мерзликин В.Г. Постановка и решение задач радиационно-кондуктивного теплообмена в многослойных рассеивающих средах // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер.

Машиностроение. 2008. № 1. C. 12–29.

2. Елисеев В.Н., Товстоног А.В., Товстоног В.А. Разработка и сравнительный анализ огнетеплозащиты для условий экстремальных ситуаций // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2005. № 2. C. 31–57.

3. Новицкий Л.А., Степанов Б.М. Оптические свойства материалов при низких температурах. M.: Машиностроение, 1980. 224 с.

4. Гуревич М.М., Середенко М.М. Оптические свойства лакокрасочных покрытий. Л.: Химия, 1984. 120 с.

5. Выдрик Г.А. Прозрачная керамика. М.: Энергия, 1980. 96 c.

6. Мельников Ю.Ф. Светотехнические материалы. М.: Высш. шк., 7. Литовский Е.Я., Пучкелевич Н.А. Теплофизические свойства огнеупоров. М.: Металлургия, 1982. 149 c.

8. Кудинов В.В., Пузанов А.А., Замбржицкий А.П. Оптика плазменных покрытий. М.: Наука, 1981. 188 c.

9. Сперанская Т.А., Тарутина Л.И. Оптические свойства полимеров.

Л.: Химия, 1976. 136 c.

10. Золотарев В.М. Оптические постоянные природных и технических сред. Л.: Химия, 1984. 215 c.

11. Рвачев В.П. Методы оптики светорассеивающих сред в физике и биологии. Минск: Изд-во БГУ, 1978. 240 c.

12. Ильясов С.Г., Красников В.В. Физические основы инфракрасного облучения пищевых продуктов. М.: Пищевая промышленность, 1978. 359 c.

13. Хайруллина А.Я. Исследование биоклеток методами светорассеяния // Распространение света в дисперсной среде. Минск: Наука и техника, 1982. C. 275–293.

14. Иванов А.П. Физические основы гидрооптики. Минск: Наука и техника, 1975. 503 c.

15. Горский В.В., Товстоног В.А. Влияние характера теплового нагружения и оптических свойств на теплообмен в разрушающемся материале // Изв. вузов. Машиностроение. 1978. № 4. C. 87–90.

16. Сибиряков В.А. К расчету сложного теплообмена в стекломассе при варке стекла в ванной печи // Производство и исследование стекла и силикатных материалов. Ярославль: Верхневолжское издво, 1976. С. 38–42.

17. Пигальская Л.А. О температурных полях в оптических монокристаллах при высоких температурах // Кристаллография. 1969. T. 14, 18. Горяинов Л.А. Исследование процессов тепло- и массопереноса при получении монокристаллов // Массо- и теплоперенос в технологических процессах. М.: Изд-во МИИТ, 1981. 18 c.

19. Адзерихо А.А., Ноготов Е.Ф., Трофимов В.П. Радиационный теплообмен в двухфазных средах. Минск: Наука и техника, 1987.

20. Журавлев Ю.А. Радиационный теплообмен в огнетехнических устройствах. Красноярск: Изд-во Красноярского ун-та, 1983. 256 c.

21. Блох А.Г. Теплообмен в топках паровых котлов. Л.: Энергоатомиздат, 1984. 240 c.

22. Блох А.Г. Тепловое излучение в котельных установках. Л.: Энергия, 1967. 326 c.

23. Кавтарадзе Р.З. Локальный теплообмен в поршневых двигателях.

М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. 592 с.

24. Шишков А.А., Панин С.Д., Румянцев Б.В. Рабочие процессы в ракетных двигателях твердого топлива. М.: Машиностроение, 1989.

25. Суржиков С.Т. Кинетика и газодинамика горения слоевого твердого топлива // Законы горения; Под. ред. Ю.В. Полежаева. М.:

УНПЦ «Энергомаш», 2006. C. 236–275.

26. Мартин Дж. Вход в атмосферу. М.: Мир, 1969. 320 c.

27. Отработка и испытания теплозащиты космических кораблей. М.:

ЦНТИ «Поиск», 1978. 132 c.

28. Макалис С., Мэйдью Р.К. Расчет теплозащиты высокоскоростных ракет // Аэрокосмическая техника. 1985. Т. 3, № 11. C. 146–153.

29. Репринцева С.М., Федорович Н.В. Лучистый теплообмен в дисперсных средах. М.: Наука и техника, 1968. 140 c.

30. Комаровская Н.В. Экспериментальные исследования переноса тепла излучением в рыхловолокнистом теплоизоляторе // ИФЖ. 1974.

Т. 26, № 3. C. 529–532.

31. Дульнев Н.Г., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Л.: Энергия, 1974. 264 c.

32. Эрио Н.Д., Гликсман Л.Р. Экспериментальное и теоретическое исследование совместного переноса тепла излучением и теплопроводностью в расплавленном стекле // Теплопередача. 1972. № 2.

C. 109–117.

33. Сергеев О.А., Мень А.А. Теплофизические свойства полупрозрачных материалов. М.: Изд-во стандартов, 1977. 288 c.

34. Сергеев О.А., Шашков А.Г. Теплофизика оптических сред. Минск:

Наука и техника, 1983. 232 c.

35. Мень А.А. Теоретические аспекты определения теплопроводности полупрозрачных веществ // ТВТ. 1975. T. 11, № 2. C. 290–299; № 4.

C. 762–767.

36. Марченко Н.В. Задача Стефана при радиационно-кондуктивном теплообмене в плоском слое селективной полупрозрачной среды // ТВТ. 1982. Т. 20, № 5. C. 897–905.

37. Хабиб И.С. Затвердевание полупрозрачной цилиндрической среды при совместном действии теплопроводности и излучения // Теплопередача. 1973. № 1. C. 39–43.

38. Abrams M., Viskanta R. The effects of radiative heat transfer the melting and solidification of semitransparent crystals // J. Heat Transfer. 1974.

Vol. 96, no. 2. P. 184–190.

39. Mc.Mahon H.O. Thermal radiation characteristics of some glasses // J.

Am. Ceram. Soc. 1951. Vol. 34, no. 3. P. 91–96.

40. Приходько Л.В., Багдасаров Х.С. Определение коэффициента поглощения при высоких температурах // Журнал прикладной спектроскопии. 1970. Т. 12, № 2. C. 264–269.

41. Петров В.А., Марченко Н.В. Перенос энергии в частично прозрачных твердых телах. М.: Наука, 1985. 189 c.

42. Каданов Л.П. Распространение лучистой энергии внутри аблирующего тела // Теплопередача. 1961. T. 83, № 2. C. 147–160.

43. Boles M., Ozisik M.H. Semultaneous ablation and radiation in an absorbing, emitting and isotropically scattering medium // J. Quant.

Spectr. Rad. Transfer. 1972. No. 12. P. 839–847.

44. Горский В.В., Штыря А.С. Об использовании экспериментов по уносу массы для определения свойств плавленного кварца при высоких температурах // ИФЖ. 1985. T. 49, № 3. C. 374–378.

45. Алифанов О.М. Математическое моделирование сложного теплообмена в дисперсных материалах // ИФЖ. 1985. T. 49, № 5. C. 781– 46. Зигель Р., Хауэлл Дж. Теплообмен излучением. M.: Мир, 1975.

47. Суржиков С.Т. Тепловое излучение газов и плазмы. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 544 c.

48. Адрианов В.Н. Основы радиационного и сложного теплообмена.

М.: Энергия, 1972. 464 c.

49. Оцисик М.Н. Сложный теплообмен. М.: Мир, 1976. 616 c.

50. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач.

М.: Наука, 1979. 285 c.

51. Гинзбург А.С. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов. М.: Пищевая промышленность, 1973. 528 c.

52. Рабинович Г.Д., Слободкин Л.С. Терморадиационная и конвективная сушка лакокрасочных покрытий. Минск: Наука и техника, 1966. 172 c.

53. Левитин И.Б. Применение инфракрасной техники в народном хозяйстве. Л.: Энергия, 1981. 264 c.

54. Вендик О.Г. Корпускулярно-фотонная технология. М.: Высш. шк., 1984. 240 c.

55. Мачулка Г.А. Лазерная обработка стекла. М.: Сов. pадио, 1979.

56. Справочник по технологии лазерной обработки / Под ред. В.С. Коваленко. Киев: Техника, 1985. 167 c.

57. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: Справочник. М.: Машиностроение, 1985. 496 c.

58. Ларкина Л.П. Применение лучистой энергии оптического диапазона для разрушения горных пород. Киев: Наукова думка, 1976.

59. Зворыкин Д.Б., Прохоров Ю.И. Применение лучистого инфракрасного нагрева в электронной промышленности. М.: Энергия, 1980.

60. Зворыкин Д.Б., Александрова А.Т., Байкальцев Б.П. Отражательные печи инфракрасного нагрева. М.: Машиностроение, 1985. 176 c.

61. Стержанов Н.И. Расчет температурных полей в кремниевой пластине при оптическом импульсном отжиге // ИФЖ. 1982. Т. 43, № 3. C. 463–467.

62. Звелто О. Принципы лазеров. М.: Мир, 1984. 395 c.

63. Жорина Л.В., Змиевской Г.Н. Основы взаимодействия физических полей с биологическими объектами. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 238 c.

64. Григорьев Б.А. Импульсный нагрев излучениями. М.: Наука, 1974.

65. Лазеры в технологии / Под ред. М.Ф. Стельмаха. М.: Энергия, 1975.

66. Соболь Э.Н., Углов А.А. Лазерная обработка горных пород // ФХОМ. 1983. № 2. C. 3–17.

67. Рыкалин Н.Н. Лазерная обработка материалов. М.: Машиностроение, 1975. 296 c.

68. Рэди Дж. Действие мощного лазерного излучения. М.: Мир, 1974.

69. Анисимов С.И. Действие излучения большой мощности на металлы. М.: Наука, 1970. 272 c.

70. Демиденко Л.М. Высокоогнеупорные композиционные покрытия.

М.: Металлургия, 1979. 216 c.

71. Полежаев Ю.В., Юревич Ф.Б. Тепловая защита. М.: Энергия, 1976.

72. Панкратов Б.М., Полежаев Ю.В., Рудько А.К. Взаимодействие материалов с газовыми потоками. М.: Машиностроение, 1976. 224 c.

73. Панкратов Б.М. Спускаемые аппараты. М.: Машиностроение, 74. Никитин А.Т., Лошкарев В.А. Теплозащитные покрытия в динамике сплошных сред. Ростов: Изд-во Ростовского ун-та, 1982. 252 c.

75. Душин Ю.А. Работа теплозащитных материалов в горячих газовых потоках. Л.: Химия, 1968. 224 c.

76. Юдаев Б.Н., Михайлов М.С., Савин В.К. Теплообмен при взаимодействии струй с преградами. М.: Машиностроение, 1977. 248 c.

77. Горский В.В., Суржиков С.Т. Об общей методологии решения сопряженной задачи нагрева и уноса массы материалов в селективно излучающих газовых потоках // Тр. IV Всесоюз. конф. «Динамика излучающего газа». М.: Изд-во МГУ, 1981. Т. 2. C. 16–23.

78. Анфимов Н.А., Румынский А.Н. Лучисто-конвективный теплообмен и теплозащита космических аппаратов, спускаемых на поверхность Земли и других планет солнечной системы // Проблемы механики и теплообмена в космической технике. М.: Машиностроение, 1982. C. 54–81.

79. Surzhikov S., Shang J. Radiative and Convective Heating of ORION Space Vehicles at Earth Orbital Entries: 49th AIAA Aerospace Sciences Meeting, 4–7 January 2011. American Institute of Aeronautics and Astronautics. Orlando, Florida. AIAA 2011–251.

80. Бойко А.Н. Применение лучезащитных экранов на основе газовзвесей дисперсных сред для повышения радиационной теплостойкости элементов конструкций // Исследование материалов в условиях лучистого нагрева. Киев: Наукова думка, 1975. C. 65–73.

81. Юревич Ф.Б. Экранирование излучения из невязкой части сжатого слоя двухфазными продуктами разрушения графита // Использование Солнца и других источников лучистой энергии в материаловедении. Киев: Наукова думка, 1983. C. 81–91.

82. Peng T.C. An oxidative erosion study of carbon composites with highspeed photography // AIAA Papers. 1979. No. 375. P. 1–9.

83. Энджел Ц.Д. Вязкий гиперзвуковой сжатый слой при наличии излучения и абляции // Ракетная техника и космонавтика. 1973. Т. 11, № 8. С. 147–156.

84. Хошидзаки Х., Лэшер Л. Конвективный и лучистый теплообмен на поверхности тела с уносом массы // Ракетная техника и космонавтика. 1968. Т. 6, № 8. С. 3–13.

85. Ван-де-Хюльст Г. Рассеяние света малыми частицами. М.: ИЛ, 1961. 536 с.

86. Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. M.: Мир, 1996. 660 c.

87. Петерсон Д.Л., Нахтсгейм П.Р., Хоув Дж. Применение отражающих аблирующих материалов для теплозащиты аппаратов, входящих в атмосферу планет // Ракетная техника и космонавтика. 1972.

Т. 10, № 11. С. 137–145.

88. Congdon W. Investigation of reflecting heat-shield materials for outerplanet mission // AIAA Paper. 1974. No. 702. P. 1–13.

89. Фристром Р.М., Вестенберг А.А. Структура пламени. М.: Металлургия, 1969. 363 с.

90. Herman R.T. In chemical rockets and flame and explosive technology // N. Y. : M. Dekker, 1969. 390 p.

91. Блинов В.И., Худяков Г.Н. Диффузионное горение жидкостей. М.:

Изд-во АН СССР, 1961. 208 c.

92. Гришин А.М., Грузин А.Д., Зверев В.Г. Исследование структуры и пределов распространения фронта верхового лесного пожара // ФГВ. 1985. Т. 21, № 1. C. 11–21.

93. Суржиков С.Т. Радиационные тепловые потоки вблизи кислороднокеросиновых огневых шаров. // ТВТ. 1997. Т. 35, № 5. C. 778–782.

94. Вилюнов В.Н., Сидонский О.Б. К вопросу о зажигании конденсированных систем лучистой энергией // ФГВ. 1965. № 4. C. 39–43.

95. Вилюнов В.Н. Воспламенение пироксилина световым потоком высокой интенсивности // Горение и взрыв. Сб. статей. М.: Наука, 1977. C. 278–281.

96. Страковский Л.Г., Фролов Е.И. Особенности зажигания полупрозрачных летучих ВВ монохроматическим тепловым потоком // ФГВ. 1980. № 5. C. 140–147.

97. Рубцов Н.А. Некоторые вопросы комбинированного теплообмена / Cб. Теплообмен излучением: Сб. статей. Новосибирск: Изд-во СО АН СССР, 1977. C. 8–23.

98. Алешин В.В., Селезнев В.Е., Фотин С.В. Численный анализ пожарной опасности магистральных газопроводов. М.: Едиториал УРСС, 99. Фотин С.В. Численный анализ зон теплового поражения при авариях на магистральных газопроводах // Сб. тр. III конф. пользователей CFL-FEM GmbH; Под ред. А.С. Шадского. М.: Полигон-пресс, 2003. C. 382–389.

100. Ласло Т. Оптические высокотемпературные печи. М.: Мир, 1968.

101. Лопатина Г.Г., Сасоров В.П. Оптические печи. М.: Металлургия, 102. Никифоров Г.Д. Применение лучистого нагрева для сварки, пайки и плавки различных материалов // Иследования материалов в условиях лучистого нагрева: Киев: Наукова думка, 1975. С. 12–20.

103. Дверняков В.С. Кинетика высокотемпературного разрушения материалов. Киев: Наукова думка, 1981. 152 c.

104. Technical Survey. Pentagon study laser battle station in space // Aviat.

Week and Space Techn. 1980. Vol. 113, no. 4. P. 57–62.

105. Системы противоракетной обороны: средства борьбы против баллистических ракет http://www.liveinternet.ru/community/3554304/ post119741515/ (January 30, 2010).

106. Robinson C.D. Beam weapon advances emerge // Aviat. Week and Space Techn. 1983. Vol. 119, no. 3. P. 18–21.

107. US effort redirectered to high energy laser // Aviat. Week and Space Techn. 1980. Vol. 113, no. 4. P. 50–57.

108. Laser technology — development and application. US Senate Committee on Commerce, science and transportation: Subcommittee on science, technology and space // 96th Congress US GAO Printing Office.

Washington, 1980. Ser. No 96. P. 126–269.

109. Технический перевод: Материалы по проблемам разработки лучевого оружия. М.: ГОНТИ-8, 1980. 180 c.

110. Gebhardt F. High power laser propagation // Applied Optics. 1976.

Vol. 5, no. 6. P. 1479–1493.

111. Амимото С.Т. Пробой, вызываемый импульсом лазера на DF при наличии морского аэрозоля // Аэрокосмическая техника. 1985. Т. 3, 112. Ораевский А.Н. Химические лазеры: новые результаты и идеи // Известия АН СССР. Сер. Физическая. 1980. T. 44, № 8. C. 1554– 113. Зуев В.Е. Распространение лазерного излучения в атмосфере. М.:

Радио и связь, 1981. 288 c.

114. Елецкий А.В. Эксимерные лазеры // УФН. 1978. T. 125, № 2. C. 279– 115. Спрэнгл Ф., Коффи Т. Новые источники мощного когерентного излучения // УФН. 1985. T. 146, № 2. C. 303–316.

116. Зарубин В.С. Математическое моделирование в технике. М.: Издво МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. 496 c.

117. Основные данные иностранных аэродинамических труб и газодинамических установок. М.: ОНТИ ЦАГИ, 1974. 206 c.

118. Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского. Экспериментальная база. URL: http://www.

tsagi.ru/rus/base/ 119. ОАО НПО «Молния». Лабораторно-испытательная база. Лаборатория криотермовакуумных испытаний. URL: http://www.npomolniya.ru/labs/kriotermlab.php 120. Научно-испытательный центр ракетно-космической промышленности. URL: http://nic-rkp.ru/default.asp?page=about 121. ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша». Экспериментальная база. URL:

http://kerc.msk.ru/ 122. Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН. Экспериментальная база. Аэродинамические установки. URL: http://www.itam.nsc.ru/ 123. Третьяченко Г.Н., Федчук В.К. Установка для исследования элементов конструкций в сверхзвуковом потоке, содержащем контролируемое число абразивных частиц // Проблемы прочности. 1972.

124. А.c. 323707 СССР. Стенд для исследования термостойкости образцов, материалов и элементов конструкций в газовом потоке / А.П. Ворощенко, В.С. Писаренко. 1971. Бюл. № 1.

125. Аэродинамические трубы и установки НИЦ им. Эймса. М.: ОНТИ ЦАГИ, 1974. № 450. 68 c.

126. Аэродинамические трубы с электродуговыми подогревателями.

М.: БНТИ ЦАГИ, 1970. № 334. 62 c.

127. Харитонов А.М. Техника и методы аэрофизического эксперимента.

Аэродинамические трубы и газодинамические установки. Новосибирск: НГТУ, 2005. 220 с.

128. Поуп А., Гойн К. Аэродинамические трубы больших скоростей. М.:

Мир, 1968. 504 c.

129. Юревич Ф.Б., Куликов В.С. Электродуговой нагрев газа. Минск:

Наука и техника, 1973. 193 c.

130. Георгиев С. Сравнение различных экспериментальных установок с точки зрения моделирования процессов теплового разрушения материалов // Техника гиперзвуковых исследований. М.: Мир, 1964.

С. 484–522.

131. Уоррен В., Диаионис Н. Моделирование гиперзвуковых условий с помощью воздушной электрической дуги // Исследование гиперзвуковых течений. М.: Мир, 1964. С. 470–499.

132. Полежаев Ю.В., Шишков А.А. Газодинамические испытания тепловой защиты. М.: Промедэк, 1992. 248 c.

133. Пасичный В.В., Шевченко А.В., Дверняков В.С. Гелиоустановка для исследования тугоплавких окисных соединений / Гелиотехника.

1968. № 2. C. 58–61.

134. Дувез П. Использование солнечных печей при высокотемпературных исследованиях // Солнечные высокотемпературные печи. М.:

ИЛ, 1960. C. 59–70.

135. Никифоров Г.Д., Опарин М.М., Лопатина Г.Г. Применение лучистого нагрева для сварки, пайки и плавки различных материалов / Сб. Исследование материалов в условиях лучистого нагрева. Киев:

Наукова думка, 1975. С. 12–20.

136. Карпухин В.Т., Маликов М.М., Монахов Н.В. Исследование разрушения композиционных материалов лазерным излучением в вакууме и при атмосферном давлении воздуха // ФХОМ. 1991. № 3.

C. 38–43; № 6. C. 58–65.

137. Tovstonog V.A. An Experimental Study of the Thermal Decomposition of Silicon Nitride // High Temperature. 1993. Vol. 31, no. 3. P. 401–406.

138. Howe J.T., Pitts W.S., Lundell J.H. Survey of the supporting research and technology for the thermal protection of the Galileo probe // AIAA Paper. 1981. No 1068. 15 p.

139. Синярев Г.Б. Общие принципы и организация стендовых тепловых испытаний // Тр. МВТУ им. Н.Э. Баумана. 1982. № 392. C. 3–16.

140. Андрейчук О.Б., Малахов Н.Н. Тепловые испытания космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1982. 143 c.

141. Статические испытания на прочность сверхзвуковых самолетов / А.Н. Баранов, Н.Г. Белозеров, Ю.С. Ильин, В.В. Кутьинов. М.:

Машиностроение, 1974. 344 c.

142. Новицкий Л.А. Установки для имитации условий теплообмена летательных аппаратов в космосе // ТВТ. 1969. T. 7, № 5. C. 997–1005.

143. Вассеpман А.Л. Ксеноновые тpубчатые лампы и их пpименение.

М.: Энеpгоатомиздат, 1989. 88 с.

144. Газоpазpядные источники высокоинтенсивного оптического излучения // Каталог в/о «Электpоноpгтехника». М.: Внештоpгиздат, 145. Никитин П.В. Тепловая защита. М.: Изд-во МАИ, 2006. 512 с.

146. О некотоpых особенностях излучения газоpазpядных тpубчатых источников высокоинтенсивного излучения / В.Н. Елисеев, Е.К. Белоногов, В.А. Соловов, В.А. Тoвстоног // Изв. вузов. Машиностpоение. 1979. № 11. C. 152–154.

147. Теплофизический стенд для испытаний матеpиалов и констpукций пpи pадиационном нагpеве / Г.Б. Синяpев, В.Н. Елисеев, В.А. Товстоног, В.А. Селезенев // Машины, пpибоpы, стенды. Каталог. М.:

Внештоpгиздат, 1982. C. 40.

148. Установка лучистого нагpева шиpокого пpименения / В.Н. Елисеев, В.А. Товстоног, К.В. Чиpин и др. // Вести АН БССР. Сеp. Физикоэнеpгетические науки. 1990. № 2. C. 93–97.

149. Товстоног В.А., Тыpсин П.В., Щугаpев С.Н. Датчики для измеpения тепловых потоков большой плотности // Машины, пpибоpы, стенды. Каталог. М.: Внештоpгиздат, 1982. C. 30.

150. Тиpкельтауб М.В. Кваpцевые инфpакpасные лампы // Светотехника. 1962. Т. 32, № 8. C. 12–17.

151. Cиняpев Г.Б., Гpадов В.М., Товстоног В.А. Пpоблемы pадиационного и сложного теплообмена пpи тепловом моделиpовании объектов машиностpоения // Достижения в области pадиационного теплообмена: Пpоблемные доклады VI Всесоюз. конф. по pадиационному теплообмену, Каунас, 1987. М.: Минск, 1987. ИТМО АН БССР.

152. Синяpев Г.Б. Исследование теплообмена и тепловые испытания теплонапpяженных узлов машин с использованием высокоинтенсивного излучения (некотоpые итоги и песпективы pаботы) // Вопpосы теплообмена и тепловых испытаний констpукций. Тp. МВТУ. М.:

Изд-во МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1988. № 495. С. 4–14.

153. Применение низкотемпературной плазмы в процессах технологии стекла / А.В. Болотов, В.П. Прянишников, А.Л. Вассерман и др. // Физика и химия обработки материалов. 1979. № 6. C. 89–90.

154. Елисеев В.Н., Товстоног В.А. Расчет сложного теплообмена в элементах констpукций: Учеб. пособ. М.: МВТУ им. Н.Э. Баумана, 155. Елисеев В.Н., Товстоног В.А. Характеристики источников излучения и излучательных систем высокоинтенсивного нагрева // Вестник МГТУ. Сеp. Машиностpоение. 2001. № 4. C. 3–32.

156. Экспеpиментальный комплекс для исследований пpоцессов тепломассообмена и испытаний тепло- и огнезащитных матеpиалов / В.Н. Елисеев, В.Л. Стpахов, В.А. Товстоног, В.Н. Атаманов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сеp. Машиностpоение. 1999. № 3.

C. 116–120.

157. Товстоног В.А., Чирин К.В., Мерзликин В.Г. Экспериментальная установка для моделирования комбинированных тепловых воздействий // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение.

2006. № 2. C. 62–66.

158. Елисеев В.Н., Товстоног В.А. Анализ технических возможностей создания высокоэффективных установок радиационного нагрева для тепловых испытаний объектов аэрокосмической техники // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2011.

159. Экспеpиментальные исследования теpмостойкости газофазных вольфpамовых покpытий / В.А. Товстоног, Ю.П. Плотников, А.А. Столяpов и др. // Теоpия и пpактика газотеpмического нанесения покpытий: Тез. докл. VIII Всесоюзн. совещания. Рига:

Зинатне, 1980. Т. 2. C. 188–192.

160. Титов А.В., Кpуковский П.Г., Тoвстоног В.А. Опpеделение теплофизических свойств гpафитовых матеpиалов методами обpатных задач теплопpоводности с использованием pадиационного нагpева // Гагаpинские научные чтения по космонавтике и авиации, 1985.

М.: Наука, 1986. С. 164.

161. Экспеpиментально-теоpетическое исследование и моделиpование теплового и напpяженно-дефоpмиpованного состояния многослойной осесимметpичной констpукции / Г.Б. Синяpев, В.С. Заpубин, В.А. Товстоног и др. // Методы и сpедства машинной диагностики газотуpбинных двигателей. Хаpьков: ХАИ, 1983. Т. 2. C. 72–73.

162. Постановка и некотоpые pезультаты стендовых испытаний теплонапpяженных элементов констpукций / Г.Б. Синяpев, З.Г. Алпаидзе, В.А. Товстоног и дp. // Гагаpинские научные чтения по космонавтике и авиации, 1983–84 гг. М.: Наука, 1985. С. 164.

163. Завод испытательных машин. URL: www.pkczim.ru 164. «Точприбор» — производитель испытательных машин. URL:

www.tochpribor 165. Представительство MTS — производителя испытательной техники (США). URL: www.mts.com 166. Материалы для электротермических установок: Cправ: пособ. М.:

Энергоатомиздат, 1987. 295 c.

167. Экспериментальный комплекс для теплопрочностных испытаний материалов и элементов конструкций при высокоинтенсивном нагреве / В.А. Товстоног, В.И. Томак, С.В. Цветков, К.В. Чирин // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2009.

168. Лукашевич В.П., Труфакин В.А., Микоян С.А. Воздушно-орбитальная система «Спираль». URL: http://www.buran.ru 169. Microcraft/NASA X-43 Hyper-X. URL: http://airwar.ru/enc/xplane/ x43.html 170. URL: http:/www.testpilot.ru/russia/tsiam/igla/igla.htm 171. Евстафьев М.Д. Долгий путь к «Буре». М.: Вузовская книга, 1999.

172. Артемов О.А. Прямоточные воздушно-реактивные двигатели. М.:

Изд-во МАИ, 2002. 300 c.

173. URL: http:/www.testpilot.ru/russia/raduga/d2/d2.htm 174. Полежаев Ю. В. Быть или не быть гиперзвуковому самолету? // ИФЖ. 2000. Т. 73, № 1. C. 5–10.

175. Железнякова А.Л., Суржиков С.Т. Численное моделирование гиперзвукового обтекания модели летательного аппарата Х-43 // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2010.

176. Бюшгенс Г.С., Дмитриев В.Г. Аэромеханика и газовая динамика // О работах ЦАГИ. 1970–2000 годы и перспективы: Сб. статей.

2001. № 2. C. 81–98.

177. Петров В.А. Излучательная способность высокотемпературных материалов. М.: Наука, 1969. 204 c.

178. Абрамович Б.Г., Гольдштейн В.Л. Интенсификация теплообмена излучением с помощью покрытий. М.: Энергия, 1977. 256 с.

179. Исследование поглощательной способности покрытий тепловоспринимающей поверхности датчика теплового потока / В.А. Товстоног, В.А. Соловов, С.Н. Щугарев и др. // Промышленная теплотехника. 1983. Т. 5, № 1. C. 81–82.

180. Датчики для измерения тепловых потоков большой плотности / В.А. Товстоног, П.В. Тырсин, С.Н. Щугарев и др. // Каталог «Машины, приборы, стенды МВТУ». М.: Внешторгиздат, 1982. С. 30.

181. Лыков А.В. Тепломассообмен. М.: Энергия, 1972. 560 с.

182. Омельченко К.Г., Иванова К.К. Методика расшифровки показаний датчиков лучистых тепловых потоков // ТВТ. 1976. Т. 14, № 5.

C. 1122–1124.

183. Gardon R. An instrument for the direct meashurement of thermal radiation // Review of Scientific Instrument. 1953. Vol. 24, no. 5. P. 366– 184. Эш Р.Л. Характеристики датчиков теплового потока из тонкой фольги // Ракетная техника и космонавтика. 1969. Т. 7, № 12. C. 179– 185. Кирхгоф Р.Х. Характеристики датчика Гардона конечной толщины для измерения теплового потока // Теплопередача. 1972, № 2.

C. 130–131.

186. Геращенко О.А., Федоров В.Г. Тепловые и температурные измерения. Киев: Наукова думка, 1965. 304 с.

187. Коздоба Л.А., Круковский П.Г. Методы решения обратных задач теплопереноса. Киев: Наукова думка, 1982. 358 c.

188. Алифанов О.М. Идентификация процессов теплообмена летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1979. 216 c.

189. Алгоритмы диагностики тепловых нагрузок летательных аппаратов / Под ред. В.П. Мишина. М.: Машиностроение, 1983. 168 c.

190. Мацевитый Ю.М., Прокофьев В.Е., Широков В.С. Решение обратных задач теплопроводности на электрических моделях. Киев: Наукова думка, 1980. 132 c.

191. Сергеева Л.А., Сергеев В.Л. Простой метод измерения переменного теплового потока // ИФЖ. 1977. Т. 33, № 1. C. 111–115.

192. Сурков Г.А., Юревич Ф.Б., Скакун С.Д. Некоторые исследования в области определения нестационарных тепловых потоков // ИФЖ.

1977. Т. 33, № 6. C. 1078–1084.

193. Температурные измерения: Cправочник / О.А. Геращенко, А.Н. Гордов, В.И. Лах и др. Киев: Наукова думка, 1984. 494 c.

194. Линевег Ф. Измерение температур в технике: Cправочник. M.: Металлургия, 1980. 544 c.

195. Снопко В.Н. Спектральные методы оптической пирометрии нагретой поверхности. Минск: Наука и техника, 1988. 152 c.

196. Поскачей А.А., Чарихов Л.А. Пирометрия объектов с изменяющейся излучательной способностью. М.: Металлургия, 1978. 200 c.

197. Абрамович Б.Г. Термоиндикаторы. М.: Энергия, 1972. 224 с.

198. Серьезнов А.Н. Измерения при испытаниях авиационных конструкций на прочность. М.: Машиностроение, 1976. 224 с.

199. Кулаков М.В., Макаров Б.И. Измерение температуры поверхности твердых тел. М.: Энергия, 1979. 96 c.

200. Ярышев Н.А. Теоретические основы измерения нестационарной температуры. Л.: Энергоатомиздат, 1990.

201. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы.

М.: Энергия, 1978. 704 c.

202. Кузнецов Г.В., Мухаммадеев К.М. Численная оценка погрешности измерения температур в условиях локального неидеального контакта спая термопары и материала // Изв. Томского политехнического университета. 2009. Т. 314. Вып. 4. C. 15–23.

203. Методические погрешности измерения термопарами температуры тонкостенной металлической конструкции / А.Н. Баранов, В.В. Давыдова, Т.А. Попова и др. // Тр. ЦАГИ. 2004. Вып. 2658. 80 с.

204. Боровкова Т.В. Методика определения погрешности измерения температуры с помощью термопар в элементах конструкций из неметаллических функционально неразрушаемых материалов:

Дис.... канд. техн. наук. М., 2008. 178 с.

205. Бек Б. Искажающее влияние термопары на температурное поле в материалах с низкой теплопроводностью // Теплопередача. 1961.

206. Елисеев В.Н., Соловов В.А. Погрешности измерения температур термопарами в полупрозрачных материалах // Гелиотехника. 1983.

207. Оценка погрешности измерения поверхностной температуры полупрозрачного материала контактным датчиком / В.Н. Елисеев, В.И. Воротников, В.А. Товстоног, В.А. Соловов // Изв. вузов. Машиностроение. 1981. № 11. С. 77–81.

208. Боровкова Т.В., Елисеев В.Н., Лопухов И.И. Исследование искажений температурного поля конструкции, вносимых термопарными датчиками // Математическое моделирование в механике сплошных сред: cб. докладов XXI Междунар. конф. СПб., 2005. Т. 2.

С. 113–119.

209. Боровкова И.В., Елисеев В.Н., Лопухов И.И. Повышение точности измерения температуры при испытаниях на стенде радиационного нагрева элементов конструкций из низкотеплопроводных материалов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2006.

210. Identification of Radiative and Conductive Heat Transfer Parameters at Presence of Errors in Initial Data / S.V. Reznik, P.V. Prosuntsov, A.M. Mikhalev, D.Yu. Kalinin // Inverse Problems and Experimental Design in Thermal and Mechanical Engineering: Proc. Eurotherm Seminar 68. Poitiers, 2001. P. 293–300.

211. Михалев А.М., Резник С.В. Определение методической погрешности термопарных измерений в частично прозрачных рассеивающих материалах при нестационарном нагреве // Изв. вузов. Машиностроение. 1988. № 2. С. 63–67.

212. Товстоног А.В. Выбор программы тепловых испытаний объектов, обладающих спектрально-селективными свойствами на установках лучистого нагрева // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 1997. № 3. C. 54–61.

213. Товстоног В.А. Моделирование теплового режима огнестойких армированнных пластиков // ТВТ. 1993. T. 31, № 5. C. 795–800.

214. Алгоритм расчета радиационно-кондуктивного теплообмена в установках с газоразрядными источниками излучения / Мьо Тан, К.П. Баслык, В.А. Товстоног, В.Н. Елисеев // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2007. № 4. C. 33–46.

215. Мьо Тан. Разработка методического и алгоритмического обеспечения тепловых испытаний материалов и элементов конструкций в стендах с газоразрядными источниками излучения: Дис.... канд.

техн. наук. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 181 с.

216. Анализ влияния спектральных характеристик излучения на температурное состояние двухслойной пластины / Мьо Тан, Ф.Ф. Мосалов, К.П. Баслык, В.Н. Елисеев // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Машиностроение. 2006. № 3. C. 24–36.

217. Тепловые испытания элементов конструкций летательных аппаратов: Учеб. пособ. / А.В. Астрахов, И.С. Виноградов, Б.Б. Петрикевич и др. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. 52 с.

218. Water Absorption Spectrum. URL: http://www.lsbu.ac.uk/water/vibrat.html 219. Градов В.М., Щербаков А.А. Расчет излучательных характеристик дуговых криптоновых и ксеноновых разрядов // Оптика и спектроскопия. 1979. Т. 47, № 4. C. 635–642.

220. Градов В.М., Зимин А.М. Расчет предельных энергий импульсных газоразрядных ламп // Изв. СО АН СССР. Сер. Технические науки.

1981. Вып. 2. C. 134–142.

221. Градов В.М., Синярев Г.Б. Теплообмен в сильноизлучающих нестационарных дугах, стабилизированных стенками // Генерация потоков электродуговой плазмы. Новосибирск: ИТФ СО АН СССР, 1987. C. 171–183.

222. Елисеев В.Н. Расчет температурного поля колбы газоразрядной лампы // Светотехника. 1968. № 9. C. 15–18.

223. Елисеев В.Н. К определению режима охлаждения фильтра теплового излучения // Изв. вузов. Машиностроение. 1969. № 6. C. 87–90.

224. Елисеев В.Н. К расчету температуры цилиндрической колбы охлаждаемой газоразрядной лампы // Светотехника. 1969. № 3. C. 6.

225. Зарубин В.С. О работоспособности оболочки с объемным поглощением проникающего излучения // Тр. МВТУ им. Н.Э. Баумана.

1974. № 205. C. 105–109.

226. Варгафтик Н.Б. Теплофизические свойства веществ: Справочник.

М.; Л.: Энергоиздат, 1956. 175 c.

227. Сергеев О.А., Чадович Г.З. Теплофизические свойства плавленого кварца // Исследования в области тепловых измерений: Тр. метрологич. ин-та СССР. М.; Л. 1969. Вып. 111(171). C. 151–161.

228. Вугман В.М., Волков В.И. Галогенные лампы накаливания. М.:

Энергия, 1980.

229. Смирнов В.И. Физико-химические основы технологии электронных средств: Учеб. пособ. Ульяновск: УлГУ, 2005.

230. Розенберг Г.В. Оптика тонкослойных покрытий. М.: Физматгиз, 231. Кнунянц И.Л. Химическая энциклопедия: В 5 т. М.: Советская энциклопедия, 1992. Т. 2. 1333 c.

232. Яковлев Е.Б., Шандыбина Г.Д. Взаимодействие лазерного излучения с веществом (силовая оптика). Ч. I. Поглощение лазерного излучения в веществе / Под ред. В.П. Вейко. СПб.: СПб НИУ ИТМО, 2011. 146 с.

233. Брамсон M.А. Инфракрасное излучение нагретых тел. М.: Наука, 234. Излучательные свойства твердых материалов: cправочник / Под ред. А.Е. Шейндлина. М.: Энергия, 1974. 404 c.

235. Товстоног В.А., Елисеев В.Н. К расчету оптических характеристик конструкций из полупрозрачных материалов // Изв. вузов. Машиностроение. 1976. № 2. C. 102–107.

236. Свет Д.Я. Объективные методы высокотемпературной пирометрии при непрерывном спектре излучения. М.: Наука, 1968. 240 с.

237. Справочник по композиционным материалам: В 2 кн.; Под ред.

Дж. Любина. М.: Машиностроение, 1988. Кн. 1. 448 с.; Кн. 2. 584 с.

238. Михайлин Ю.А. Термоустойчивые полимеры и полимерные материалы. СПб.: Профессия, 2006. 624 с.

239. Третьяченко Г.Н., Грачева Л.И. Термическое деформирование неметаллических деструктирующих материалов. Киев: Наукова думка, 1983. 246 с.

240. Кодолов В.И. Горючесть и огнестойкость полимерных материалов.

М.: Химия, 1976. 176 c.

241. Нейман Н.Б., Голубенкова Л.И., Коварская Б.М. Термическая деструкция эпоксидных смол // Высокомолекулярные соединения.

1959. № 10. C. 1531–1536.

242. Товстоног А.В., Елисеев В.Н. Оценка масштабных факторов при моделировании тепловых режимов огнестойких композиционных материалов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 1998. № 3. C. 78–86.

243. Джалурия Й. Естественная конвекция. М.: Мир, 1983. 400 с.

244. Себеси Т., Брэдшоу П. Конвективный теплообмен. М.: Мир, 1987.

245. Layrendeau N.M. Thermal ignition of methane-air mixture by hot surfaces: a critical exemination // Combustion and Flame. 1982. Vol. 46.

246. Колтун М.М. Селективные оптические поверхности преобразователей солнечной энергии. M.: Наука, 1979. 216 с.

247. Мьо Тан. О выборе рациональной формы рефлектора для нагревателя с газоразрядными источниками излучения // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2008. № 2. C. 117–120.

248. Krook M. On solution of equation of transfer // Astrophis. J. 1955.

Vol. 122, no. 3. P. 488–497.

249. Горский В.В., Товстоног В.А. О применении метода моментов к решению уравнения лучистого переноса // Тр. МВТУ им. Н.Э. Баумана. 1976. № 205. C. 70–78.

250. Елисеев В.Н., Товстоног В.А. Теоретические основы расчета сложного теплообмена в элементах конструкций. М.: МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1982. 52 c.

251. Товстоног В.А. Об определении степени черноты полупрозрачных конструкционных материалов // Изв. вузов. Сер. Машиностроение.

1978. № 6. C. 61–66.

252. Товстоног В.А. Метод расчета теплообмена излучением в многослойных рассеивающих средах // Тр. МВТУ им. Н.Э. Баумана.

1988. № 495. C. 31–42.

253. Товстоног В.А. Анализ теплообмена в светорассеивающих материалах, нагреваемых излучением // ФХОМ. 1985. № 3. C. 35–40.

254. Товстоног В.А. Теплофизика рассеивающих материалов: Прикладные проблемы и решения // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер.

Машиностроение. 2000. № 3. C. 67–85.

255. Горский В.В., Товстоног В.А. Исследование оптических свойств стеклопластиков // Тр. МВТУ им. Н.Э. Баумана. 1976. № 205. C. 88– 256. Товстоног В.А. Об определении терморадиационных характеристик рассеивающих материалов по излучательной способности // ТВТ. 1987. Т. XXIV, № 1. C. 170–172.

257. Товстоног В.А. Метод комбинаторной статистической идентификации оптических констант светорассеивающих материалов // Тр.

МВТУ им. Н.Э. Баумана. 1982. № 392. C. 47–54.

258. Товстоног В.А. Идентификация терморадиационных характеристик светорассеивающих материалов // Изв. СО АН СССР. Сер.

Технические науки. 1987. Вып. 2. С. 16–21.

259. Горский В.В., Товстоног В.А. Теплообмен в разрушающемся материале // Изв. вузов. Сер. Машиностроение. 1977. № 1. C. 9–14.

260. Соколов А.В. Оптические свойства металлов. М.: ГИФМЛ, 1961.

261. Физическая оптика. Терминология. Сборники рекомендуемых терминов. Вып. 79. М.: Наука, 1970. 50 с.

262. Теория теплообмена. Терминология. Сборники рекомендуемых терминов. Вып. 83. М.: Наука, 1971. 80 с.

263. Грилихес В.А., Матвеев В.М., Полуэктов В.П. Солнечные высокотемпературные источники тепла для космических аппаратов. М.:

Машиностроение, 1975. 247 c.

264. Акишин А.И., Новиков Л.С. Воздействие окружающей среды на материалы космических аппаратов. М.: Знание, 1983. 64 с.

265. Сесс Э.М., Спэрроу Р.Д. Теплообмен излучением. Л.: Энергия, 266. Иванов В.П., Батраков А.С. Трехмерная компьютерная графика / Под ред. Г.М. Полищука. М.: Радио и связь, 1995. 224 с.

267. Топорец А.С. Оптика шероховатой поверхности. Л.: Машиностроение, 1988. 192 c.

268. Torrance K.E., Sparrow E.M. Theory for off-specular reflectance from roughened surfaces // J. Opt. Soc. Am. 1967. Vol. 57. P. 1105–1114.

269. Большой энциклопедический словарь. Физика. М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. 944 c.

270. Альперин В.И. Конструкционные стеклопластики. Л.: Химия, 1979.

271. Долгополов В.И. Светотехнические материалы. M.: Энергия, 1972.

272. Полунин В.Л. Пенополимеры в низкотемпературной изоляции. M.:

Энергоатомиздат, 1991. 192 c.

273. Харламов А.Г. Теплопроводность высокотемпературных теплоизоляторов. M.: Атомиздат, 1979. 100 c.

274. Товстоног В.А. Исследование характеристик лучистого теплопереноса в композиционном материале // Изв. вузов. Сер. Машиностроение. 1977. № 7. C. 50–54.

275. Пат. № 2015361 РФ, Теплоизолирующее покрытие камеры сгорания ДВС / В.Г. Мерзликин, В.А. Товстоног.

276. Красс М.С., Мерзликин В.Г. Радиационная теплофизика снега и льда. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 261 c.

277. Методика расчета радиационных и температурных полей снежных и ледяных массивов / М.С. Красс, В.Г. Мерзликин, В.А. Товстоног и др. // Материалы гляциологических исследований. 2000. № 89.

278. Тимошенко В.П., Тренев М.Г. Метод расчета тепловых режимов многослойных полупрозрачных материалов // Ученые записки ЦАГИ. 1986. T. 17, № 2. C. 83–93.

279. Рубцов Н.А., Голова Е.П. Влияние рассеяния на нестационарный радиационно-кондуктивный теплообмен в двухслойной системе // Изв. СО АН СССР. Сер. Технические науки. 1986. № 5. C. 64–72.

280. Радиационные свойства газов при высоких температурах // В.А. Каменщиков, Ю.А. Пластинин и др. М.: Машиностроение, 1971.

281. Бутковский А.Г. Структурная теория распределенных систем. М.:

Наука, 1977. 320 c.

282. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высш. шк., 1967. 600 с.

283. Справочник по специальным функциям / под. ред. М. Абрамовица, И. Стиган. M.: Наука, 1979. 830 с.

284. Справочник по инфракрасной технике: В 4 т. Т. 2: Проектирование оптических систем / Под ред. У. Вольфа, Г. Цисиса. М.: Мир, 1998.

285. Товстоног В.А. Модель высокотемпературных термических превращений политетрафторэтилена // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Сер. Машиностроение. 1997. № 1. C. 115–126.

286. Розенберг Г.В. Электродинамика статистически неоднородных сред и теория переноса // Теоретические и прикладные проблемы рассеяния света. Минск: Наука и техника, 1971. С. 159–170.

287. Иванов А.П. Оптика рассеивающих сред. Минск: Наука и техника, 288. Иванов А.П., Лойко В.А., Дик В.П. Распространение света в плотноупакованных дисперсных средах. Минск: Наука и техника, 1988.

290. Барабаненков Ю.Н., Финкельберг В.М. Метод функций Грина в теории многократного рассеяния волн // Теоретические и прикладные проблемы рассеяния света. Минск: Наука и техника, 1971.

С. 171–186.

291. Верещагин В.Г. Рассеяние излучения в средах с высокой объемной концентрацией // Распространение света в дисперсной среде.

Минск: Наука и техника, 1982. C. 135–152.

292. Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайнонеоднородных средах: В 2 т. М.: Мир, 1981. Т. 1. 280 c.

293. Барабаненков Ю.Н. Многократное рассеяние волн на ансамбле частиц и теория переноса излучения // УФН. 1975. Т. 117, № 1.

294. Барабаненков Ю.Н., Финкельберг В.М. Уравнение переноса излучения для коррелированных рассеивателей // ЖЭТФ. 1967. Т. 53, № 3(9). C. 978–986.

295. Бард Й. Нелинейное оценивание параметров. М.: Статистика, 1979.

296. Гуревич М.М. Введение в фотометрию. Л.: Энергия, 1968. 244 с.

297. Слободкин Л.С., Сотников-Южик Ю.М. Методы определения терморадиационных свойств полимерных покрытий. Минск: Наука и техника, 1977. 160 с.

298. Розенберг Г.В. Оптические свойства толстых слоев однородной рассеивающей среды // Спектроскопия светорассеивающих сред.

Минск: Изд-во АН БССР, 1963. С. 5–36.

299. Розенберг Г.В., Сахновский М.Ю., Гуминецкий С.Г. О методах абсорбционной спектроскопии плоских образцов слабо поглощающих светорассеивающих веществ // Оптика и спектроскопия. 1967.

Т. XXIII, № 5. C. 797–806.

300. Зеге Э.П., Значенок М.П., Кацев И.Л. Определение оптических характеристик рассеивающих слоев по диффузному отражению и пропусканию // Журн. прикл. спектр. 1980. Т. XXXIII, № 4. C. 735– 301. Войшвилло Н.А. Исследование среды со слабым поглощением на основе двухпараметрической теории и теории Розенберга // Оптика и спектроскопия. 1971. Т. XXXI, № 3. C. 412-417.

302. Шишловский А.А. Прикладная физическая оптика. М.: Физматгиз, 303. Горшков М.М. Эллипсометрия. М.: Cов. радио, 1974. 200 c.

304. Статистические методы обработки эмпирических данных. М.: Издво стандартов, 1978. 232 с.

305. Форсайт Дж., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений. М.: Мир, 1980. 297 с.

306. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 307. Маршалл В. Основные опасности химических производств. М.:

Мир, 1989. 678 c.

308. Фалеев М.И., Герасимов Ю.М. Руководство по определению зон воздействия опасных факторов аварий со сжиженными газами, горючими жидкостями и аварийно химически опасными веществами на объектах железнодорожного транспорта. М.: Министерство путей сообщения Российской Федерации, 1997. 66 c.

309. Гришин А.М. Математические модели лесных пожаров. Томск:

Изд-во ТГУ, 1981. 277 с.

310. Гришин А.М., Грузин А.Д., Грузина Э.Э. Аэродинамика и тепломассообмен фронта лесного пожара с приземным слоем атмосферы // ПМТФ. 1984. № 6. C. 91–96.

311. Гришин А.М., Плюхин В.В. Экспериментальное исследование структуры фронта верхового лесного пожара // ФГВ. 1985. Т. 21, 312. Гришин А.М., Зверев В.Г., Шевелев С.В. О стационарном распространении верховых лесных пожаров // ФГВ. 1986. Т. 22, № 6.

C. 101–108.

313. Гришин А.М., Грузин А.Д., Зверев В.Г. Тепломассоперенос и распространение горящих частиц в приземном слое атмосферы при верховых лесных пожарах // ФГВ. 1981. Т. 17, № 4. C. 78–84.

314. Бородай С.П., Бородай Ф.Я. Использование кварцевой керамики в качестве эталона диффузного отражения // Оптико-механическая промышленность. 1974. № 5. C. 45–47.

315. Воронкова Е.М., Воронков Е.М., Гречушников Б.Н. Оптические материалы для инфракрасной техники. М.: Наука, 1965. 335 c.

316. Орлова О.В., Фомичева Т.Н. Технология лаков и красок. М.: Химия, 317. Романенко И.Г., Левитес Ф.А. Огнезащита строительных конструкций. М.: Стройиздат, 1991. 320 c.

318. Страхов В.Л., Крутов А.М., Давыдкин Н.Ф. Огнезащита строительных конструкций. М.: Изд-во ТИМП, 2000. 435 c.

319. Исаков Г.Н., Несмелов В.В. О некоторых закономерностях теплои массопереноса во вспучивающихся огнезащитных материалах // ФГВ. 1994. Т. 30, № 2. C. 57–63.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Г л а в а 1. Особенности процессов теплообмена 1.4.3. Проблемы полупрозрачности в задачах РКТ 1.4.4. Задачи моделирования взаимодействия излучения с материалами и при тепловых испытаниях Г л а в а 2. Характеристики источников излучения и нагревательных устройств для тепловых 2.1. Трубчатые источники излучения и особенности их 2.2. Общие характеристики трубчатых источников излучения Г л а в а 3. Стенды и установки радиационного нагрева........... 3.2. Установки pадиационного нагpева на основе галогенных 3.2.1. Установка для тепловых испытаний осесимметpичных 3.2.2. Установка для испытания плоских объектов 3.3. Установки на основе газоpазpядных источников излучения....... 3.3.4. Установки импульсного и частотного 3.3.5. Применение ИИ для исследований термопрочности 3.3.6. Перспективы применения ИИ при испытаниях Г л а в а 4. Методические вопросы обеспечения измерений 4.2. Датчики для измерения потоков излучения.......................... 4.2.2. Асимптотический датчик теплового потока................... 4.2.4. Датчики теплового потока, основанные на методах 4.3. Термометрия объектов испытаний.................................... 4.3.1. Методическая погрешность и причины 4.3.2. Постановка задачи определения методической 4.3.3. Погрешность измерения температуры при установке 4.3.4. Погрешность измерения температуры при установке Г л а в а 5. Теплообмен при тепловых испытаниях конструкций с использованием трубчатых 5.1. Радиационный теплообмен в замкнутой системе поверхностей c газоразрядными источниками излучения.......................... 5.2. Радиационно-кондуктивный теплообмен в рабочем участке c газоразрядными источниками излучения.......................... 5.3. Физичеcкая модель водоохлаждаемого газоразрядного 5.4. Тепловой режим водоохлаждаемых оболочек 5.5. Тепловой режим оболочки галогенной лампы накаливания....... 5.6. Особенности теплообмена в галогенной лампе накаливания и составляющие интегрального потока ее излучения.............. 5.7. Радиационно-кондуктивный теплообмен в рабочем участке Г л а в а 6. Моделирование теплового режима объекта 6.1. Выбор размеров образца при моделировании тепловых режимов огнестойких композиционных материалов............... 6.3. Роль спектра источника излучения в моделировании 6.4. Выравнивание температурного поля на поверхности Г л а в а 7. Теплообмен излучением в полупрозрачных 7.1. Решение уравнения переноса излучения методом 7.1.1. Основные соотношения метода моментов..................... 7.1.2. Граничные условия для системы моментных уравнений.... 7.1.3. Интегральные оптические характеристики граничных 7.1.4. Аналитические решения системы моментных 7.2. Расчет фотометрических и излучательных характеристик 7.2.1. Расчет коэффициентов отражения и пропускания 7.2.2. Расчет излучательной способности плоского слоя 7.3. Метод расчета теплообмена в многослойной рассеивающей 7.4. Приближение лучистой теплопроводности.......................... 7.5. Теплообмен излучением в поглощающей и излучающей 7.6. Излучательная способность защитных покрытий................... Г л а в а 8. Прикладные задачи радиационного 8.1. Нестационарный нагрев полупрозрачного теплозащитного 8.2. Оценка влияния качественных характеристик потока излучения на температурное состояние объемно 8.3. Методы определения оптических свойств полупрозрачных 8.3.1. Основные допущения и постановка задачи идентификации оптических свойств рассеивающих 8.3.2. Определение оптических свойств рассеивающей 8.3.3. Определение оптических свойств рассеивающих материалов по произвольному набору данных............... 8.3.4. Учет угловой структуры зондирующего излучения.......... 8.3.5. Технические средства и методика определения оптических характеристик рассеивающих материалов при использовании направленного источника излучения... 8.4. Особенности теплообмена излучением в рассеивающей 8.5. Радиационно-кондуктивный теплообмен в многослойной 8.6. Моделирование характеристик огнезащитных материалов........ 8.6.1. Излучение пожаров и основные соотношения для моделирования характеристик огнезащитных 8.6.3. Оценка огнетеплозащитных характеристик композиционных рассеивающих материалов 8.6.4. Сравнительная оценка характеристик огнетеплозащитных композиционных рассеивающих материалов................. 8.6.5. Оптические хаpактеpистики диспеpсно-наполненных 8.7. Комбинированная система огнетеплозащиты........................ V.N. Eliseev, V.A. Tovstonog

HEAT TRANSFER AND HEAT

TESTING OF MATERIALS

AND AEROSPACE STRUCTURES

WITH RADIANT HEATING

UDC 536.2:629.78:621.18. BBC 31. Head of the “Space and Rocket Systems” Department, Moscow Aviation Institute, RAS Corresponding Member O.M. Alifanov;

Deputy Director Institute for Problems in Mechanics of RAS, Е51 Teploobmen i teplovye ispytaniia materialov i konstruktsii aerokosmicheskoi tekhniki pri radiatsionnom nagreve [Heat transfer and heat testing of materials and aerospace structures with radiant heating]. V. N. Eliseev, V. A. Tovstonog, Moscow, BMSTU Publ., 2014, The monograph is devoted to the problems of heat transfer and thermal testing of materials and aerospace structures using highintensity radiation sources. The research explored the characteristics of the most promising tubular radiation sources and demonstrated examples of their practical use.

The work examined radiation and radiation-conductive heat transfer in translucent scattering medium that includes all features of the heat transfer processes in materials for aircraft designs, as well as problems of heat transfer in thermal testing and modeling the thermal regime of the test objects. The findings of the research illustrate the solutions of topical applications of radiation and radiation-conduction heat transfer.

The study addressed the most important methodological issues of measuring the heat flows and temperatures.

The work is of great help to scientists and engineers, specializing in the field of thermal testing and thermal studies in the rocket and space technology. It can be of interest to students majoring in aviation ISBN 978-5-7038-3947- About authors:

Viktor Nikolaevich Eliseev, Dr. Sci. (Eng.), Professor at the Department of Spacecraft and Launch Vehicles of Bauman Moscow State Technical University (BMSTU). His research includes the studies of thermal testing of materials and aerospace structures and simulation of their thermal regimes under high-intensity radiation.

Valeriy Alekseevich Tovstonog, Dr. Sci. (Eng.), Professor, senior researcher at the Department of Spacecraft and Launch Vehicles of Bauman Moscow State Technical University (BMSTU). His interests include numerous areas of heat transfer research. Among them are methods of calculation and experimental studies of radiative and combined heat transfer in translucent materials, methodology of thermal and strength testing of aerospace materials and constructions, and thermal destruction of heat- and fire-protective materials.

This book examines a number of aspects concerning heat exchange and thermal testing of materials and aerospace structures using highintensity radiation sources. The authors mainly focus on developing methods for heating the samples and large structural elements up to 2000-2500 K. The research also explored special features of heat exchange in partially transparent materials heated by radiation.

This work presents the results of research conducted at the Department of Spacecraft and Launch Vehicles of Bauman Moscow State Technical University (BMSTU). The team was led by Professor G.B. Sinyarev, the founder of a thermophysical research school, Doctor of Science, Honoured Science Worker and Technologist of the USSR.

ТЕПЛООБМЕН И ТЕПЛОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ

И КОНСТРУКЦИЙ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

ПРИ РАДИАЦИОННОМ НАГРЕВЕ

Технический редактор Э.А. Кулакова Компьютерная графика О.С. Левашева Компьютерная верстка В.И. Товстоног в Издательстве МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Сертификат соответствия № РОСС RU.AE.51 H 16228 от 16.06. Подписано в печать 25.06.2014. Формат 6090 1/16.

Усл. печ. л. 25,0. Тираж 400 экз. Заказ № Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана.

105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1.

Отпечатано в типографии МГТУ им. Н.Э. Баумана.

105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1.