Исследования спектров излучения продуктов разрушения аблирующих теплозащитных материалов в дозвуковом потоке низкотемпературной воздушной плазмы


Просмотр статьи
PDF, 981,9 КБ

Investigations of destruction products emission spectra of ablative thermoprotection materials, effected by subsonic flow of low-temperature air plasma

The paper presents the results of a study of the boundary layer on the two types of ablative thermal protection materials  asbotekstolit and fiberglass. The investigation was performed by emission spectroscopy methods. Samples were exposed to subsonic flow of air plasma in the induction plasmatron IPG-4 of Institute for Problems in Mechanics of RAS. From series of the boundary layer emission spectra the ablative components were identified and their dynamics in the process of the samples destruction was revealed. From the spectra of molecular ablative components the temperature characteristics of the boundary layer were estimated, while the concentration of molecular and atomic components were determined from the spectra absolute intensity. Through the relative intensities of the Ca I and Ca II lines the temperature distribution in the boundary layer was found. By the series of the boundary layer images the rate of the sample destruction at a given heat loading was defined, as well as the dynamics of injection products glowing zone.

subsonic plasma flow, boundary layer, spectral emission, vibrational and translational temperatures, ablation


Том 15, выпуск 1, 2014 год



В работе представлены результаты исследования пограничного слоя аблирующих теплозащитных материалов двух типов – асботекстолита и стеклопластика. Исследования проводилось методом эмиссионной спектроскопии. Образцы подвергались воздействию дозвукового потока воздушной плазмы в индукционном плазмотроне ВГУ-4 ИМП РАН. По временным сериям спектров излучения пограничного слоя (СИПС) определены компоненты продуктов разрушения и их динамика в процессе уноса массы образцов. По спектрам молекулярных компонентов, поступающих в пограничный слой при абляции, определены его температурные характеристики, по абсолютной интенсивности спектров  концентрации молекулярных и атомарных компонентов. По относительной интенсивности линий Ca I и Ca II получено распределение температуры в пограничном слое. По временной серии изображений пограничного слоя определена скорость разрушения образца при заданном тепловом потоке и динамика зоны свечения поступающих в него продуктов.

дозвуковой плазменный поток, пограничный слой, эмиссионные спектры, компоненты вдува, колебательная и вращательная температуры, скорость разрушения, аблирующие материалы


Том 15, выпуск 1, 2014 год



1. Власов В.И., Залогин Г.Н., Ковалев Р.В., Рудин Н.Ф., Тренев М.Г. Условия моделирования теплообмена спускаемых аппаратов при скоростях входа V = 10  11 км/с в плазменных струях ВЧ плазмотрона. // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2011. Т.12. 25 с.
2. Власов В.И., Залогин Г.Н., Пластинин Ю.А. и др. Экспериментальные исследования спектральных характеристик продуктов разрушения аблирующих теплозащитных материалов в высокочастотном плазмотроне. Тез. Докл. Научных чтений, посвященных 90-летию со дня рождения Ю.А. Мозжорина. 2010. С. 8183.
3. Гордеев А.Н., Колесников А.Ф., Якушин М.И. Исследование теплообмена на моделях в дозвуковых струях индукционного плазмотрона. Механика жидкости и газа. 1983. т.18. № 6. С. 942948.
4. Yakushin M.I., Pershin I.S., Kolesnikov A.F. An experimental study of stagnation point heat transfer from high-enthalpy reacting gas flow to surface with catalysis and gas injection. Proceeding of the 4th European Symposium on Aerothermodynamics for Space Vehicles, Capua, Italy, 2001, Pp. 473480.
5. Kolesnikov A.F., Yakushin M.I., Pershin I.S. et al. Comparative study of surface catalycity under subsonic air test conditions. Proceeding of the 4th European Symposium on Aerothermodynamics for Space Vehicles, Capua, Italy, 2001, Pp. 481488.
6. Быкова Н.Г., Кузнецова Л.А. Измерение температуры дозвуковых потоков индукционной плазмы по эмиссионным спектрам. Препринт ИПМ РАН № 682. 2001. С.45.
7. Быкова Н.Г., Кузнецова Л.А. Исследование абсорбционных характеристик молекулярного кислорода в системе Шумана  Рунге при высоких температурах. I. Расчеты спектров поглощения // Оптика и спектроскопия. 2008. Т.105. № 5. С.732737.