Системы обеспечения жизнедеятельности и спасения экипажей летательных аппаратов

Раздел: Учебники

Из анализа уравнений теплового баланса герметических кабин летательных аппаратов можно заключить, что для создания желаемых температурных условий в кабине необходимо:

—        уменьшать аэродинамический нагрев стенок кабины;

—        ограничивать влияние солнечной радиации на наружную стенку кабины;

—        удалять из кабины избыточное тепло, которое поступает от экипажа, оборудования и через стенки кабины.

Наиболее надежным способом зашиты конструкции кабины от аэродинамического нагрева и солнечной радиации является система тепловой защиты летательных аппаратов.

Системы тепловой защиты могут быть разбиты на две группы:

—        система теплозащиты путем поглощения тепла материалом, большая часть которого уносится потоком газа;

—        система теплозащиты путем рассеивания тепла излучением.

Система тепловой защиты путем поглощения тепла материалом обеспечивается за счет:

—        применения теплоизолирующих покрытий;

—        конвективного охлаждения при помощи жидкости или газа, омывающих противоположную сторону нагретой поверхности;

—        пористого охлаждения газом или жидкостью, подаваемым через пористую или перфорированную поверхность в наружный пограничный слой;

—        метода охлаждения наружной стенки кабины путем уноса массы защитного вещества (абляции).

Применение теплоизоляции позволяет увеличить термическое сопротивление стенки кабины и значительно снизить подвод тепла внутрь.

Теплообмен на стороне охлаждающей жидкости существенно зависит от ее физических свойств.

В целях повышения эффективности конвективного охлаждения в качестве теплопоглотителя могут применяться водород, вода, гелий и спиртоводяные смеси. В тех случаях, когда требуется интенсивное охлаждение только в ограниченный промежуток времени, обычно применяется вода. При применении воды существенно упрощается конструкция системы охлаждения.

Пористое охлаждение является весьма эффективным методом теплозащиты. При вдувании газа или пара в пограничный слой через пористую поверхность происходит уменьшение коэффициента теплоотдачи ан и, следовательно, подводимого теплового потока к наружной поверхности стенки кабины. Значительное уменьшение теплового потока происходит, когда в качестве охладителя используются легкие газы, такие, как гелий и водород. Однако применение водорода ограничивается возможностью его горения в пограничном слое. Существенным преимуществом пористого охлаждения является то, что 'форма поверхности летательного аппарата в полете не меняется. Это допускает многократное применение такой системы теплозащиты. Недостатком данной системы охлаждения является большой вес из-за оборудования, обеспечивающего подачу охладителя к пористой стенке.