6 / 13
Е.Р. Ашихмина, Т.Г. Агеева, П.В. Просунцов
6
Инженерный журнал: наука и инновации
# 12·2017
Определение теплофизических характеристик сэндвич-панели
обшивки крыла МКА ТК.
Для проведения теплового проектирова-
ния крыла необходимы данные о теплофизических характеристиках
материалов обшивки. Для экономии временных и материальных ре-
сурсов эти данные были получены расчетным путем. Следует отме-
тить, что наибольшие проблемы возникли при определении теплопро-
водности материалов, так как для расчета теплоемкости и плотности
можно было использовать правило смеси. Определение теплопровод-
ности монослоев ГПКМ проводили с помощью пакета программ
Digimat [14], в котором были построены геометрические и конечно-
элементные модели представительных объемов материалов (табл. 1).
Таблица 1
Результаты моделирования теплопроводности, Вт/(м
K), монослоев ГПКМ
на основе углеродной однонаправленной ленты и стеклоткани
Направление
Углеродная однонаправленная лента
Стеклоткань
x
7,60
0,55
y
0,63
0,55
z
0,65
0,51
Более сложной задачей являлось определение коэффициента тепло-
проводности СЗ, что связано с комбинированным характером теплооб-
мена, происходящего внутри сотовой ячейки. Теплоперенос в этом слу-
чае происходит как по стенкам сотовой ячейки, так и посредством
радиационного теплообмена внутри нее.
Модель СЗ представляла собой правильную шестигранную призму
высотой 10 мм и толщиной 0,085 мм. Граничные условия задавали
в виде температуры на противоположных гранях и радиационного
теплообмена внутри сотовой ячейки. При этом грани сотовой ячейки
принимали диффузно-отражающими и излучающими поверхностями
со степенью черноты ε = 0,9. В результате моделирования определяли
суммарный радиационно-кондуктивный поток теплоты через ячейку
и ее эффективную теплопроводность. Получены зависимости тепло-
проводности сотовой ячейки в продольном и поперечном направлени-
ях от температуры (табл. 2). Существенный рост теплопроводности
материала сотовой ячейки обусловлен эффектами радиационного теп-
лообмена.
При тепловом проектировании МКА ТК обшивку крыла пред-
ставляли в виде однослойного анизотропного материала, значения
эффективной теплопроводности которого в трех направлениях для
различных секций приведены в табл. 3.