Термостойкость оболочек газоразрядных трубчатых водоохлаждаемых источников излучения при нестационарном режиме работы

Приведены результаты анализа термостойкости оболочек из кварцевого стекла и лейкосапфира (искусственного сапфира), используемых для изготовления мощных водоохлаждаемых газоразрядных источников излучения. Источники такого типа и блоки из них можно успешно использовать для решения широкого круга задач тепловых и теплопрочностных испытаний натурных элементов конструкций, в частности, гиперзвуковых летательных аппаратов. Серьезной проблемой использования таких источников излучения, особенно в условиях многократного форсирования мощности, является то, что в первые моменты времени после включения источника излучения в его оболочке возможно возникновение перепадов температуры, превышающих допустимое значение (явление "теплового удара") и вызывающих ее разрушение. В рамках принятых допущений сформулирована математическая модель задачи и выполнен анализ полученных результатов. Показано, что даже при мощности источника излучения, превышающей в 2,5 раза мощность существующих источников с оболочками из кварцевого стекла, возникающие в лейкосапфировой оболочке температуры и их перепады по толщине оболочки не ограничивают ее работоспособность по критерию термостойкости.

Литература

[1] Лукашевич В.П., Афанасьев И.Б. Космические крылья. M.: ЛенТа Странствий, 2009. 498 с.

[2] Железнякова А.Н., Суржиков С.Т. Численное моделирование гиперзвукового обтекания модели летательного аппарата X-43 // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2010. № 1. С. 3-19.

[3] Елисеев В.Н., Товстоног В.А. Теплообмен и тепловые испытания материалов и конструкций аэрокосмической техники при радиационном нагреве. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. 400 с.

[4] 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. № 1. С. 57-70.

[5] Иванов А.В. Прочность оптических материалов. Л.: Машиностроение, 1989. 144 с.

[6] Cтепаньянц Ю.Р. Радиационный метод термической обработки изделий электронной техники. М.: Высш. шк., 1986. 96 с.

[7] Елисеев В.Н., Товстоног В.А., Павлова Я.М. Анализ температурного состояния оболочки мощного газоразрядного источника излучения для тепловых испытаний конструкций // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2015. №4. С. 49-62.

[8] Оптические элементы и устройства. URL: http://www.optotl.ru/mat/Al2O3 (дата обращения 05.08.2014).

[9] Кварцевое стекло. URL: http://www.stroitelstvo-new.ru/steklo/svojstva-2.shtml (дата обращения 05.08.2014).

[10] Елисеев В.Н. К расчету температуры цилиндрической колбы охлаждаемой газоразрядной лампы // Светотехника. 1960. № 3. С. 6.

[11] Лыков А.В. Тепломассообмен. Справочник. М.: Энергия, 1972. 560 с.

[12] Кошляков Н.С., Глинер Э.Б., Смирнов М.М.У равнения в частных производных математической физики. М.: Высш. шк., 1970. 710 с.

[13] Елисеев В.Н. К расчету радиационно-кондуктивного теплообмена в системе, замкнутой частично прозрачной оболочкой // Инженерно-физический журнал. 2000. Т. 73. № 1. С. 107-112.

[14] Карташев Э.М. Аналитические методы в теплопроводности твердых тел. М.: Высш. шк., 1979. 416 с.

[15] Беляев Н.М., Рядно А.А. Методы нестационарной теплопроводности. М.: Высш. шк., 1978. 328 с.

[16] Dobrovinskaya E., Lytvynov L., Pishchik V. Sapphire. Material, Manufacturing, Applications. New York: Springer, 2009. P. 109-114.

[17] Павлушкин Н.М. Стекло. М.: Букинист, 1973. 488 с.