2 / 15
value (a phenomenon of ‘thermal shock ”) and causing its destruction. As part of
the assumptions, we formulated a mathematical model of the problem and analyzed
the results. The findings of the research show, that even when the power of radiation
source exceeds the capacity of existing sources with quartz glass casings in 2.5 times,
temperatures in leucosapphire casing and temperature difference along the casing
thickness do not limit its performance in heat resistance.
Keywords
:
gas-discharge radiation source, thermal testing, aircraft, thermal resistance.
Обсуждаемая в научно-технической литературе проблема созда-
ния гиперзвуковых летательных аппаратов (ГЛА) выдвигает на одно
из первых мест вопросы наземной отработки теплонапряженных уз-
лов их конструкции и определения свойств новых конструкционных
материалов, способных работать в условиях высоких температур и
силовых нагрузок [1, 2].
Необходимость обеспечения при испытаниях крупногабаритных
элементов конструкции ГЛА длительного (десятки минут) теплового
воздействия на их поверхность практически исключает возможность
применения для этой цели газодинамических установок. В такой си-
туации достаточно широкий круг задач тепловой отработки изделий
может быть решен на стендах лучистого нагрева с использовани-
ем мощных водоохлаждаемых газоразрядных источников излучения
(ГИИ). При решении сложных задач теплопрочностных испытаний
конструкций эти источники легко компонуются с блоками галоген-
ных ламп накаливания [3]. Одним из преимуществ такого способа
испытаний является бесконтактный дистанционный нагрев больших,
вплоть до натурных, элементов конструкций. В этом случае отпадают
проблемы переноса опытных данных, полученных на малоразмерных
моделях, на натурные изделия. Как показано в работе [4], форсиро-
вание мощности трубчатых водоохлаждаемых газоразрядных источ-
ников излучения позволяет реализовать режимы нагрева наиболее те-
плонапряженных элементов конструкции ГЛА при температурах до
2000. . . 2500 K. Однако форсирование мощности неизбежно приводит
к ужесточению температурного режима трубчатой колбы (оболочки)
ГИИ и как следствие — к снижению ресурса работы. Одним из путей
повышения ресурса работы ГИИ может быть использование для обо-
лочки не кварцевого стекла, а лейкосапфира, имеющего значительно
больший, чем у стекла, коэффициент теплопроводности, что приводит
к снижению уровня температур и температурного градиента в оболоч-
ке ГИИ. Однако существенный недостаток лейкосапфира — б ´ольший,
чем у кварцевого стекла, коэффициент термического расширения, спо-
собствующий увеличению термических напряжений и снижению тер-
мостойкости оболочки.
На практике термостойкость изделий из стекла и керамики опре-
деляют как способность выдерживать без разрушения определенные
46 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2016. № 2