Численное решение сопряженной задачи гиперзвуковой аэродинамики и термомеханики термодеструктирующих конструкций

1

УДК 519.688

Численное решение сопряженной задачи

гиперзвуковой аэродинамики

и термомеханики термодеструктирующих конструкций

1

, А.А. Захаров

1

,

М.Н. Коряков

1

, Е.К. Сыздыков

2

, В.В. Минин

1

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия.

2

ОАО «ГосМКБ „Радуга“ им. А.Я. Березняка», Дубна, Московская обл.,

141980, Россия

Сформулирована постановка сопряженной задачи аэрогазодинамики, внутреннего

тепломассопереноса и термопрочности теплозащитных конструкций гиперзвуко-

вых летательных аппаратов. Предложен метод численного решения этой задачи,

основанный на введении двух временных масштабов — «медленного» времени, со-

ответствующего характерному времени распространения тепла в конструкции

оболочки летательного аппарата, и «быстрого» времени, соответствующего ха-

рактерному времени установления внешнего аэродинамического потока. Представ-

лены примеры численного решения сопряженной задачи аэрогазодинамики и термо-

прочности элементов теплозащитных конструкций перспективного летательного

аппарата. Показано, что вследствие высоких температур аэродинамического на-

грева конструкций из полимерных композиционных материалов в них может проис-

ходить терморазрушение из-за термодеструкции полимерной фазы и образования

интенсивного внутреннего газообразования в материалах конструкции.

Ключевые слова:

аэрогазодинамика, внутренний тепломассоперенос, термопроч-

ность, гиперзвук, теплозащита, полимерные композиционные материалы, термо-

деструкция, численное моделирование.

Введение.

Освоение гиперзвуковых скоростей является перспек-

тивной комплексной проблемой высокотехнологичного развития,

в которой можно выделить такие составные части, как исследование

гиперзвуковой аэродинамики полета и теплообмена на поверхности

конструкций летательного аппарата, исследование теплофизики мате-

риалов конструкций и термопрочности конструкций, анализ и разра-

ботка материалов конструкций гиперзвуковых летательных аппаратов

(ГЛА), а также проблемы гиперзвуковой аэроупругости, управления

и др. Вопросам исследования гиперзвуковых аэродинамических ре-

жимов посвящено значительное количество работ, например [1–3].

Менее исследованы вопросы теплообмена при гиперзвуковых ско-

ростях [4], аэроупругости [5, 6]. Вопросы теплофизики материалов

и конструкций при высоких скоростях исследованы к настоящему

времени достаточно хорошо для ставших традиционными высоко-

Численное решение сопряженной задачи гиперзвуковой аэродинамики и термомеханики термодеструктирующих конструкций - page 1

Warning.