Анализ температурного состояния оболочки мощного газоразрядного источника излучения для тепловых испытаний конструкций

Приведены результаты исследования температурного состояния трубчатых оболочек из лейкосапфира (искусственного сапфира), используемых для изготовления водоохлаждаемых газоразрядных источников излучения. Потребность в создании таких излучателей диктуется, в частности, необходимостью совершенствования экспериментальной базы для наземной отработки конструкций гиперзвуковых летательных аппаратов. Суть рассматриваемой проблемы -исследование связи температурного состояния оболочки газоразрядных источников излучения с его мощностью с учетом достаточно сложного характера зависимости теплофизических и оптических свойств лейкосапфира от длины волны излучения и температуры. Выполнен обзор и систематизация этих сведений, содержащихся в технической литературе и электронном ресурсе. Обоснованы основные допущения и сформулирована математическая модель решаемой задачи. Показана возможность использования трубок из лейкосапфира для создания эффективных водоохлаждаемых газоразрядных источников излучения, удельная мощность которых (мощность на единицу длины разрядного промежутка) может быть в 2-2,5 раза выше, чем у существующих источников с оболочками из кварцевого стекла.

Литература

[1] Научные основы технологий XXI века / под ред. А.И. Леонтьева, Н.Н. Пилюгина, Ю.В. Полежаева, В.М. Поляева. М.: УНПЦ "Энергомаш", 2000. 136 с.

[2] Лукашевич В.П., Труфакин В.А., Микоян С.А. Воздушно-орбитальная система "Спираль". Режим доступа: http://www.buran.ru (дата обращения 05.08.2014).

[3] Microcraft/NASA X-43 Hyper-X. Режим доступа: http://www.airwar.ru/enc/xpla-ne/x43.html (дата обращения 05.08.2014).

[4] 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.

[5] 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.

[6] Железнякова А.Л., Суржиков С.Т. На пути к созданию модели виртуального ГЛА. М.: ИПМех РАН, 2013. 160 c.

[7] Аринчев С.В., Мензульский С.Ю. Колебания гиперзвукового летательного аппарата внутри области динамической устойчивости // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2010. № 2. С. 47-58.

[8] 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.

[9] Излучатель тепловой энергии / В.А. Товстоног, В.Г. Мерзликин, К.В. Чирин, Ю.В. Максимов, Н.П. Мерзликина. Патент на изобретение № 2529894 по заявке № 2013123324 с приоритетом от 22.05.2013. Зарегистрировано 11.08.2014.

[10] Елисеев В.Н., Товстоног В.А., Боровкова Т.В. Об эффективности оребрения охлаждаемой поверхности ребрами с внутренними источниками теплоты // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2014. № 2. С. 28-43.

[11] Елисеев В.Н., Товстоног В.А., Павлова Я.М.К проблеме повышения мощности газоразрядных источников излучения для тепловых испытаний конструкций летательных аппаратов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2014. №4. С. 131-135.

[12] Производственная компания ООО "ЭЛЕКТРОСТЕКЛО". Режим доступа: http://www.elektrosteklo.ru/Al2O3_rus.htm (дата обращения 05.08.2014).

[13] North America. Products. Industrial Ceramics. Режим доступа http://americas.kyocera.com/kicc/pdf/kyocera%20sapphire.pdf (дата обращения 05.08.2014).

[14] Виды и свойства стекла. Режим доступа: http://www.dia-m.ru/page.php7page-id=30 (дата обращения 05.08.2014).

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

[16] Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. М.: Машиностроение, 1990. 528 с.

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

[18] Стекло кварцевое оптическое. Режим доступа: http://techsteklo.ru/Optic.html (дата обращения 05.08.2014).

[19] Лунин Б.С., Торбин С.Н. О температурной зависимости модуля Юнга чистых кварцевых стекол // Вестник Московского университета. Сер. 2. Химия. 2000. Т.41. № 3. С. 172-173.

[20] Кухлинг Х. Справочник по физике / пер. с нем. М.: Мир. 1985. 250 с.

[21] Добровинская Е.В., Литвинов Л.А., Пищик В.В. Энциклопедия сапфира. Институт кристаллографии. 2004. 508 с.

[22] ГОСТ 25535-82. Изделия из стекла. Методы определения термической стойкости. Введен в действие 01.07.1983.

[23] Кингери У.Д.Введение в керамику. М.: Стройиздат. 1969. 456 с.

[24] Елисеев В.Н., Товстоног В.А. Характеристики источников излучения и излучательных систем высокоинтенсивного нагрева // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2001. № 4. C. 3-32.

[25] Елисеев В.Н. К расчету температуры цилиндрической колбы охлаждаемой газоразрядной лампы // Светотехника. 1969. № 3. С. 6.

[26] Мьо Тан. Разработка методического и алгоритмического обеспечения тепловых испытаний материалов и элементов конструкции в стендах с газоразрядными источниками излучения. Дисс. ... канд. техн. наук. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008.183 c.

[27] Сергеев О.А., Мень А.А. Теплофизические свойства полупрозрачных материалов. М.: Изд-во Стандартов. 1977. 288 с.

[28] Sapphire Products Properties and Benefits. Режим доступа: http://www.crys-tals.saint-gobain.com/uploadedFiles/SG-Crystals/Documents/sapphire-material-pro-ducts-properties.pdf (дата обращения 05.08.2014).