Семинар по фундаментальным проблемам аэродинамики в формате видеоконференции ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского, ИТПМ СО РАН, СПбПУ, ИМех МГУ

Тема: Экспериментальная отработка гибких теплозащитных покрытий для надувных тормозных устройств спускаемых аппаратов

Авторы: Алексей Владимирович Ненарокомов, А.В. Нетелев, О.М. Алифанов, С.А. Будник (МАИ) Aleksey.nenarokomov@mai.ru

В настоящее время получило развитие направление аэрокосмической техники, связанное с использованием надувных конструкций, в частности надувных лобовых тормозных экранов спускаемых аппаратов, развертываемых солнечных батарей и отсеков. Отличительной особенностью таких конструкций является их компактность на этапе выведения. Специфика конструкции и условий эксплуатации надувных тормозных экранов требует использования гибких теплозащитных покрытий. Нагрев материалов таких покрытий приводит к их деструкции, сопровождаемой выделением большого количества пиролизного газа.

Эффективность принятых решений и выбора проектных параметров тепловой защиты спускаемых аппаратов во многом зависит от глубины и достоверности изучения явлений теплообмена и, следовательно, от адекватности математических моделей процессов теплообмена, протекающих в теплонагруженных конструкциях аппарата и на его поверхности. При проектировании таких теплонагруженных элементов большое значение придается экспериментальным исследованиям, стендовой и летной отработке тепловых режимов и, как следствие, созданию эффективных методов диагностики тепловых процессов и идентификации математических моделей по результатам испытаний. Необходимость проведения испытаний и отработки теплонагруженных систем и конструкций в условиях, максимально приближенных к натурным, приводит к резкому повышению стоимости экспериментальных работ. Кроме того, отличительной особенностью теплофизических измерений, до настоящего времени, остается их значительная трудоемкость и сравнительно низкая точность.

В докладе приведены сводные результаты по разработке алгоритмов и верификации лабораторных экспериментальных методов отработки гибких покрытий, применяемых в качестве тепловой защиты надувных лобовых тормозных экранов спускаемых аппаратов. Так же был разработан прототип датчика, способного проводить измерения в условиях реального полета и интегрируемого в теплозащиту лобового тормозного экрана.

Сложность используемых математических моделей, высокая стоимость тепловых экспериментов и испытаний, а также известные недостатки традиционных методов обработки и анализа данных теплофизических исследований делают актуальной задачу создания методов и средств извлечения максимального количества информации об анализируемой тепловой системе и ее характеристиках с использованием экспериментальных данных, обеспечения максимальной достоверности получаемых результатов и снижения необходимого объема экспериментальных работ.