Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Высокочастотные индукционные плазмотроны и электродуговые плазмотроны позволяют моделировать конвективный нагрев поверхности высокоэнтальпийным химически активным газовым потоком. Для некоторых участков входа летательных аппаратов в атмосферу Земли или Марса радиационный тепловой поток оказывается сопоставим с конвективным [1]. Важной задачей при создании новых материалов тепловой защиты является реализация комбинированного радиационно-конвективного нагрева в лабораторных условиях для более точного моделирования всех натурных факторов термохимического воздействия на поверхность летательного аппарата [2, 3].
Возможности 100-киловаттного индукционного ВЧ-плазмотрона ВГУ-4 ИПМех РАН по моделированию аэродинамического нагрева расширены за счет интеграции установки c импульсным иттербиевым волоконным лазером YPLN-1-100-200-R (рабочая длина волны 1,064 мкм). Выполнены эксперименты по нагреву поверхности образцов из графита дозвуковыми струями плазмы азота при одновременном воздействии лазерного излучения различной мощности. Эксперименты проведены при постоянной мощности ВЧ-генератора плазмотрона 25 кВт, расходе азота 2,4 г/c и давлении в барокамере установки 0,1 атм. Температура поверхности образцов измерялась с помощью термовизора Тандем VS-415U на длине волны 0,65 мкм (применялся фильтр с узкой полосой пропускания для выбранной длины волны, чтобы исключить влияние лазерного излучения на регистрируемую температуру). Получены распределения температур на поверхности графитовых образцов для случая конвективного нагрева дозвуковой струей азотной плазмы и в режимах комбинированного нагрева. Наблюдалось пятно локального перегрева поверхности в области воздействия лазерного излучения. Максимальная достигнутая температура поверхности графитового образца в режиме комбинированного нагрева лазерным лучом и дозвуковым потоком плазмы азота превышала температуру, полученную при той же мощности ВЧ-генератора плазмотрона без воздействия лазерного излучения, на величину не менее 140 ºC.
Результаты работы представляют интерес для исследования скорости абляции углеродных материалов в высокоэнтальпийных потоках азота и углекислого газа в зависимости от температуры поверхности. К настоящему времени нашей группой не решена техническая задача измерения температуры свыше 1500 ºC — отсутствуют средства оптической пирометрии для больших температур, не подверженные влиянию помех со стороны лазерного излучения. Для регистрации сверхвысоких температур (до 3500 ºC) при комбинированном нагреве в будущем планируется использовать метод спектральной пирометрии [4] и яркостный пирометр SWIFT 350 с рабочими длинами волн от 2,0 до 2,6 мкм.
