авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 |
-- [ Страница 1 ] --

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ УДК 519:531:537:621:622

ББК 22.18+22.2+39.6

Российская академия наук

Т78

Московский физико-технический институт

(государственный университет)

Российский фонд фундаментальных исследований

Федеральная целевая программа Труды 53-й научной конференции МФТИ «Со Т78 «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» временные проблемы фундаментальных и приклад на 2009--2013 годы ных наук». Часть III. Аэрофизика и космические исследо Фонд содействия развитию малых форм предприятий вания. Том 1. — М.: МФТИ, 2010. — 179 с.

в научно-технической сфере ISBN 978-5-7417-0326- ТРУДЫ В сборнике, состоящем из двух томов, содержатся основные ре 53-й НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ МФТИ зультаты исследований, представленных в виде докладов на конфе ренции студентами, аспирантами и преподавателями кафедр факуль тета аэрофизики и космических исследований МФТИ. Представлены, Современные проблемы также, работы научных сотрудников исследовательских организаций, фундаментальных и прикладных наук тесно взаимодействующих с факультетом.

Том 1 содержит работы преимущественно по традиционной для факультета тематике: аэрофизика и прочность космических аппара Часть III тов, физические процессы в ракетных двигателях, наблюдение Земли Аэрофизика и космические исследования из космоса, теоретические и прикладные вопросы механики сплош ных сред и механики твёрдого тела, геофизика и физика моря.

Значительная часть статей отражает инновационный образова Том тельный процесс на факультете и содержит результаты, полученные студентами при выполнении дипломных работ на степень бакалавра и магистра.

УДК 519:531:537:621: ББК 22.18+22.2+39. Москва–Долгопрудный ISBN 978-5-7417-0326- МФТИ c ГОУ ВПО «Московский физико-технический институт (государственный университет)», ФАКИ-1 53-я научная конференция МФТИ Секция аэрофизической механики Программный комитет и управления Кудрявцев Н.Н., чл.-корр. РАН, ректор института — председатель Кондранин Т.В., профессор, первый проректор — зам. председателя Стрыгин Л.В., доцент — учёный секретарь конференции Алфимов М.В., академик, директор Центра фотохимии РАН Андреев А.Ф., академик РАН, директор ИФП РАН Беляев С.Т., академик РАН, зав.



кафедрой МФТИ Велихов Е.П., академик РАН, президент РНЦ «Курчатовский институт» УДК 533:519. Гуляев Ю.В., академик РАН, директор ИРЭ РАН Дмитриев В.Г., чл.-корр. РАН, зав. кафедрой МФТИ Э.Н. Александров1, А.К. Алексеев2, Иванников В.П., академик РАН, директор ИСП РАН Коротеев А.С., академик РАН, директор Центра им. М.В. Келдыша Кузнецов Н.А., академик РАН, зав. кафедрой МФТИ alexandroven@gmail.com, aleksey.k.alekseev@gmail.com Макаров В.Л., академик-секретарь Отделения ОН РАН, дир. ЦЭМИ РАН Московский физико-технический институт Петров А.А., академик РАН, заведующий отделом ВЦ РАН Фортов В.Е., академик-секретарь Отделения ЭММПУ РАН (государственный университет) Патон Б.Е., академик, президент НАН Украины Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П. Королёва Шпак А.П., академик, первый вице-президент НАН Украины Черепин В.Т., чл.-корр. НАН Украины, директор ФТЦ НАНУ Жданок С.А., академик-секретарь Отделения ФТН НАН Беларуси Расчет переноса погрешности коэффициентов Гаричев С.Н., д.т.н., декан ФРТК с помощью сопряженных уравнений Трунин М.Р., д.ф.-м.н., декан ФОПФ Негодяев С.С., к.т.н., декан ФАКИ Грознов И.Н., доцент, декан ФМБФ Погрешность параметров по известной ошибке исходных дан Тодуа П.А., профессор, декан ФФКЭ ных (начальных, граничных условий, коэффициентов) можно опре Вышинский В.В., профессор, декан ФАЛТ Шананин А.А., профессор, декан ФУПМ делить, используя метод Монте–Карло или уравнения чувствитель Леонов А.Г., профессор, декан ФПФЭ Кривцов В.Е., доцент, декан ФИВТ ности. Однако они отличаются высокими требованиями к быстродей Ковальчук М.В., чл.-корр. РАН, декан ФНБИК ствию и памяти, поэтому на практике такие расчеты встречаются до Деревнина А.Ю., д.т.н., декан ФИБС Кобзев А.И., профессор, декан ФГН статочно редко. В данной работе для расчета переноса погрешности Алёхин А.П., профессор, зав. кафедрой коэффициентов использованы сопряженные уравнения. Рассмотрен Астапенко В.А., д.ф.-м.н., зав. кафедрой расчет вариации целевого функционала по известной (статистически Белоусов Ю.М., профессор, зав. кафедрой Бугаёв А.С., академик РАН, зав. кафедрой независимой, нормально распределенной) погрешности коэффициен Щелкунов Н.Н., доцент, зав. кафедрой тов. В качестве примера здесь будет рассмотрен перенос погрешно Гуз С.А., доцент, зав. кафедрой Иванов А.П., профессор, зав. кафедрой сти коэффициентов для уравнения теплопроводности (одномерный Кваченко А.В., к.т.н., зав. кафедрой Никишкин В.А., к.ф.-м.н., зав. кафедрой случай).

Лукин Д.С., профессор, зав. кафедрой Рассматриваемый метод обладает большой вычислительной эф Максимычев А.В., д.ф.-м.н., зав. кафедрой Петров И.Б., профессор, зав. кафедрой фективностью и может служить альтернативой стандартному методу Половинкин Е.С., профессор, зав. кафедрой Монте–Карло в том случае, если основное уравнение требует больших Сон Э.Е., чл.-корр. РАН, зав. кафедрой вычислительных затрат, а случайные возмущения невелики.

Тельнова А.А., доцент, зав. кафедрой Трухан Э.М., профессор, зав. кафедрой Холодов А.С., чл.-корр. РАН, зав. кафедрой Литература Энтов Р.М., академик РАН, зав. кафедрой 1. Алексеев А.К. Об использовании сопряженных уравнений пер вого и второго порядков при оценке погрешности решения уравне ния теплопроводности // Инженерно-физический журнал. — 2002. — Т. 75, № 2.





Секция аэрофизической механики и управления 5 6 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- чи — расчета поля течения при наличии источника теплового возму 2. Марчук Г.И. Сопряжённые уравнения: курс лекций. — 2001. — щения. В расчетах воспроизведена как структура течения, соответ http://www.inm.ras.ru/library/marchuk1/marchuk1.htm .

ствующая взаимодействию IV типа, так и изменение этой структуры 3. Estep D., Neckels D. Fast and reliable methods for determining the под воздействием источника тепла в поле течения.

evolution of uncertain parameters in dierential equations // Journal on Computational Physics. — 2006. — V. 213. — P. 530--556.

Литература 4. Ghate D., Giles M.B. Inexpensive Monte Carlo Uncertainty. — 1. Боровой В.Я. Течение газа и теплообмен в зонах взаимодей SAROD-2005, Published in 2005 by Tata McGraw-Hill.

ствия ударных волн с пограничным слоем. — М.: Машиностроение, 1983. — 128 с.

2. Adelgren R.G. [et al.]. Control of Edney IV Interaction by Pulsed УДК 533: 519.6 Laser Energy Deposition//AIAA JOURNAL. — 2005. — V. 43. N. 2. — P. 256--263.

А.К. Алексеев1,2, А.А. Борич aleksey.k.alekseev@gmail.com, borich_a@mail.ru 1 УДК 533: 519. Московский физико-технический институт (государственный университет) А.К. Алексеев1,2, М.Е. Зеленцов1, Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П. Королёва aleksey.k.alekseev@gmail.com, maksimka007@list.ru К управлению взаимодействием ударных волн Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П. Королёва IV типа Московский физико-технический институт (государственный университет) При пересечении косых и прямых скачков уплотнения существует шесть различных типов взаимодействия [1]. Они сильно отличаются Расчет плотности распределения погрешности как по структуре течения, так и по величинам давления и тепло- с помощью полиномиального хаоса вых потоков на поверхности тела. Наиболее интенсивное воздействие на поверхность тела реализуется при взаимодействии IV типа. При Рассмотрено несколько методов расчета плотности распределения этом типе течения образуется узкая струйка, которая тормозится в вероятности для большой случайной погрешности исходных данных нескольких последовательных косых скачках уплотнения и достига- применительно к задачам аэротермогазодинамики. В качестве эта ет поверхности тела с малыми потерями полного давления. Это при- лонного рассмотрен метод Монте–Карло, обладающий наибольшей водит к очень высоким величинам давления и теплового потока на широтой диапазона применимости, но крайне обременительный с точ поверхности тела. В связи с этим представляет интерес возможность ки зрения потребных вычислительных ресурсов. В качестве замены активного управления течением с целью разрушения структуры тече- рассмотрены несколько метамоделей, воспроизводящих функции от ния типа IV и замены его менее опасной структурой. В ряде работ экс- клика системы. Они требуют от нескольких единиц до нескольких периментально рассмотрены возможности управление течением при сотен обращений к основной расчетной программе при построении.

взаимодействии скачков типа IV с помощью лазерного нагрева [2]. В дальнейшем обращение к метамодели требует минимальных за Применимость этой технологии определяется возможностью найти трат компьютерных ресурсов. Поэтому с использованием метамоде минимальное по величине энергозатрат управление. ли возможен расчет плотности распределения и средних методом В данной статье в рамках двумерной модели представлены чис- Монте–Карло. Здесь рассмотрены: локальная градиентная модель ленные расчеты, полученные при разработке методики поиска мини- (AMC), полиномиальный хаос (PC), распределенная градиентная мо мального возмущения. Результаты касаются решения прямой зада- дель (DAMC).

Секция аэрофизической механики и управления 7 8 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- В случае линейного функционала отклика = a · M все рассмот ренные методы дают идентичные результаты (рис. 1).

В случае нелинейной задачи = 1 + a · M + 10 · (M 4)2 (рис. 2) локальный градиентный метод не функционирует, полиномиальный хаос и метод Монте–Карло дают совпадающие результаты, распреде ленный метод чувствительности работает хуже, однако работоспосо бен.

Полиномиальный хаос (PC) демонстрирует относительно высо кую скорость счета и работоспособность в нелинейных задачах, од нако ограничен числом оцениваемых параметров и неустойчив при наличии относительно слабого шума в функции отклика. Рис. 1. Линейная задача Локальный градиентный метод (AMC) имеет высокую эффектив ность по скорости счета и приемлемую точность. Однако он не при меним в случае нелинейности функции отклика (больших ошибок).

Распределенный градиентный метод Монте–Карло, использую щий градиенты и значения функции отклика в нескольких точках (DAMC), имеет высокую эффективность по скорости счета и удо влетворительную точность при большой погрешности в случае нели нейности функции отклика. К его недостаткам относится формиро вание нефизических всплесков в плотности распределения вероятно сти, связанных с кусочно-линейной аппроксимацией функции откли ка. В дальнейшей работе представляет интерес применение сплайнов с целью сглаживания нефизических всплесков.

Литература 1. Алексеев А.К. О расчете переноса погрешности параметров те- Рис. 2. Нелинейная задача чения с помощью сопряженных уравнений // Сибирский журнал вы числительной математики. — 2007. — Т. 10, № 4. — С. 325--334.

2. Ghate D., Giles M.B. Recent Trends in Aerospace Design and Optimization. — New Delhi: Tata McGraw-Hill, 2006. — P. 203--210.

3. Hosder S., Walters R.W., Perez R. A Non–Intrusive Polynomial Chaos Method for Uncertainty Propagation in CFD Simulations // AIAA. — 2006. — P. 1--19.

4. Knio O.M. [et al.]. Uncertainty propagation in CFD using polynomial chaos decomposition // Fluid Dynamics Research. — 2006. — P. 616--640.

Секция аэрофизической механики и управления 9 10 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- УДК 531.352 Обозначим угловую скорость вокруг вектора конечного поворота через. Тогда G0 = H + Je [3], где через H обозначен суммарный Р.С. Алиев кинетический момент инерционные исполнительные органы, а через J тензор моментов инерции космического аппарата. При развороте с ARIVDI@RAMBLER.RU максимальной угловой скоростью модуль вектора H равен R. В этом Московский физико-технический институт случае получаем уравнение R2 = (G0 Je)2. Решая его, найдем [1]:

(государственный университет) 2 2 2 = (G0J e )± (G0J(J )2 e ) (G0 R ) e ) (J e Расчет продолжительноси оптимального Второй вариант — пространственный разворот (В данном спосо по времени разворота космического аппарата, бе найдем угловую скорость разворота минимизируя функцию I = при смене режимов ориентации = (e · ) при условии | H| = R) с максимальной текущей проекци ей угловой скорости на вектор конечного разворота. Данный способ В данной работе проводится сравнение двух способов разворота предложен Чертоком М.Б. (РКК «Энергия» им. С.П. Королева).

КА оптимальных по быстродействию. Сравнение проводится по ре- Решая задачу методом множителей Лагранжа, найдем компонен зультатам математического моделирования при различных наборах ты вектора H:

начальных данных.

R· ei Рассматривается система инерционных исполнительных органов, Ji Hi =, где i = 1, 2, 3.

состоящая из 4-х маховиков, оси вращения, которых перпендикуляр- e i ны разным граням правильного многогранника тетраэдра. При этом i Ji область вариации кинетического момента системы ИИО в первом ( G 0 H) приближении представляет собой шар радиуса R = 1,633 · h, где h — Далее найдем угловую скорость разворота =.

J модуль вектора кинетического момента одного маховика при его мак симальной скорости вращения.

Сравнение по продолжительности времени разворота проводится для случая разворотов относительно инерциальной системы коорди нат.

Кинематические уравнения задаются в кватернионной форме.

Применятся следующие два способа разворота.

Первый способ — плоский разворот вокруг вектора конечного по ворота с максимальной угловой скоростью (Обозначим суммарный вектор накопленного кинетического момента космического аппарата Рис. 2. Связь между связанной си и инерционных исполнительных органов через G0 ) [1]. Считаем, что стемой координат E и инерциаль за время разворота приращением вектора G0 за счет действия мо ной I, с учётом кватерниона раз ментов внешних сил можно пренебречь. Тогда вектор G0 остается ворота L неизменным (по величине и направлению) в инерциальной системе Рис. 1. Эйлерова ось вращения, координат.

определяющая поворот системы Из кватерниона рассогласования положения космического аппара- координат та найдём мгновенную ось разворота, относительно которой для оп Приводятся результаты математического моделирования двух тимальности времени будем совершать плоский разворот в простран стве: = (e1,e2,e3 ) [2].

способов разворота. Найдены области начальных параметров, при ко e e торых целесообразно использовать первый или второй способы раз Секция аэрофизической механики и управления 11 12 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- воротов. Бортовая программа в зависимости от начальных условий Алгоритм формирования оценки n+1 представим в виде использует тот или другой способ программного разворота (рис. 1, э Pn+1 = AT A(un+1 n+1 ), 2).

1T Wn+1 = 2 Bnn+1 Wn Bnn+1 + AT A, Литература 1. Kranton J. Minimum-time attitude maneuvers with control n+1 = Wn+1 Pn+1, = э +, momentum gyroscopes. — AIAA Journal. — 1970. — V. 8, N. 8. n+1 n+1 n+ 2. Бранец В.Н., Казначеев Ю.В., Черток М.Б. Оптимальный раз- где A = (E3 03 ) — матрица размерности 6 6;

un+1 — вектор состоя ворот твердого тела с одной осью симметрии // Космические иссле- э — оценка вектора орбиты КА, сформиро ния, измеренный АСН;

n+ дования. — М.: Наука, 1984. — Т. XXII, Вып. 3.

ванная в результате интегрирования уравнений движения от момента 3. Раушенбах Б.В., Токарь Е.Н. Управление ориентацией косми tn до момента tn+1 ;

Pn+1 — вектор размерности 6;

Wn+1 — матрица ческих аппаратов. — М.: Наука, 1974.

размерности 6 6;

= T /(T + 1) — коэффициент, причем T — по стоянная времени фильтра;

Bnn+1 = n+1 /n — матрица пре образования ошибок вектора состояния, рассчитанная семикратным интегрированием уравнений движения КА от момента n до момента УДК 517. n + 1 с последовательным варьированием вектора n+1 ;

n+1 — — оценка вектора состояния.

И.И. Ларьков поправка к вектору состояния;

n+ Для проведения исследования разработан математический моде larkov@ya.ru лирующий стенд с использованием разработанной в РКК «Энергия»

Московский физико-технический институт модели АСН (MODASN). Стенд моделирует движение МКС и сбли (государственный университет) жающегося с ней космического аппарата. На МКС и КА установле Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П. Королёва ны АСН. MODASN также моделирует полный бюджет ошибок АСН (рис. 1).

Решение задачи относительной навигации Установлено, что при относительной навигации погрешность век по измерениям глобальной спутниковой тора относительного положения составляет 10--15 м. Данная точность навигационной системы при сближении знания орбиты не годится для сближения и стыковки космических ап космических аппаратов паратов. Для уменьшения ошибки вектора положения был разрабо тан алгоритм динамической фильтрации. Исследование проводилось На МКС установлена аппаратура спутниковой навигации АСН-М, при трех значениях постоянной времени фильтра T — 10 с, 30 с и работающая по сигналам спутников GPS, ГЛОНАСС и формирую- 50 с. В результате точность вектора относительного положения уве щая в реальном времени векторы положения и скорости МКС. Ошиб- личилась до 2--4 м, 1--2 м и 0,5--1 м соответственно (рис. 2).

ки векторов положения составляют 20--30 м. Иногда при сильных пе Литература реотражениях сигналов навигационных спутников (НС) от элементов конструкции МКС эта ошибка достигает 60--80 м.

1. Михайлов М.В. Система спутниковой навигации МКС. Функци С целью повышения точности знания орбиты космического ап ональное назначение и прикладные эксперименты // Космонавтика парата (КА) и обеспечения непрерывности на борту информации о и ракетостроение. — 2007. — № 3(48). — С. 135--147.

текущей орбите возникает необходимость выполнения динамической 2. Михайлов М.В., Рожков С.Н. Прецизионная автономная нави фильтрации измерений АСН.

гация МКС по измерениям АСН // Вестник компьютерных и инфор мационных технологий. — 2009. — № 5.

Секция аэрофизической механики и управления 13 14 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- Рис. 2. Ошибки вектора относительного положения при постоянных времени фильтра T = 10 с, T = 30 с, T = 50 с УДК 533.6.013. А.Ю. Скороваров1,2, А.Г. Решетин1, skorovarov87@mail.ru Московский физико-технический институт (государственный университет) Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П. Королёва Оценка динамической устойчивости летательного аппарата типа несущий корпус на больших углах атаки Кроме статической устойчивости летательного аппарата типа несущий корпус в продольном канале mz () представляет интерес устойчивость по каналам крена mx (,) и рыскания my (,). Даже если летательный аппарат не обладает статической устойчивостью по каналам крена и рыскания, то и в этом случае можно обеспечить динамическую устойчивость аппарата с использованием реактивных и аэродинамических органов управления. Это возможно, когда коэф фициент my Iy mx (,) = cos + sin, Ix где Ix и Iy — моменты инерции относительно координатных осей, расположенных в центре масс летательного аппарата, меньше нуля Рис. 1. Структура математического стенда [1].

для моделирования относительной навигации с фильтрацией Секция аэрофизической механики и управления 15 16 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- Для расчетов отношение этих моментов инерции определялось с УДК 533.69.048. помощью программного комплекса SolidWorks в предположении, что В.А. Стайловский, Н.И. Сидняев летательный аппарат полностью однороден.

Расчеты проводились при помощи программного комплекса Basilisk-12@yandex.ru, Sidn_ni@mail.ru AeroShape-3D для чисел маха М = 0,6, 1,1, 4 и 10. Угол рыскания Московский государственный технический университет менялся от 0 до 10 градусов с интервалом в 1. Также были посчи им. Н.Э. Баумана таны углы = 15, 20 и 30. Так как в данной работе рассматри Исследование влияния гиперзвукового потока ваются большие углы атаки, то большинство расчетов делалось для = 60. Графики зависимостей коэффициентов момента крена, рыс- на донную область моделей летательных кания, тангажа и (,) от угла рыскания показали, что несмотря аппаратов на достаточно различное поведение моментов крена и рыскания, для разных чисел Маха коэффициент (,) оказывается отрицатель Описываются характеристики гиперзвукового потока донной ча ным при угле рыскания, лежащем в интервале от 0 до 7--11.

сти клинообразных и осесимметричных тел для различных углов ата Расчеты показывают, что для летательного аппарата типа несу ки моделей при гиперзвуковых скоростях [1--3]. Найдены теоретиче щий корпус возможно обеспечить динамическую устойчивость по ка ские решения для ламинарного режима обтекания. Получены каче налам крена и рыскания на больших углах атаки при дозвуковом, ственные и количественные результаты течения в донной области и трансзвуковом и сверхзвуковом набегающем потоке.

спутной струи клинообразных тел, расположенных под углом атаки в сверхзвуковых струях. Получены распределения давлений по всей Литература высоте донной части и их эволюция в зависимости от угла атаки.

1. Остославский И.В., Стражева И.В. Динамика полета. — М.: Результаты исследований показывают, что давление достигает мак Машиностроение, 1969. — 500 с. симума в центральной зоне донной части и уменьшается в боковом направлении при приближении к ее периферийной части. Показано, что течение в донной части и связанные с ним аэродинамические нагрузки зависят также от вязкого поперечного обтекания передней части тела [3--5]. Поперечное обтекание передней части тела вызыва ет утолщение пограничного слоя на подветренной стороне, при этом в пограничном слое возникает профиль скорости, характерный для отрывного течения. Это происходит в результате влияния низкоэнер гетического потока, стекающего с наветренной стороны. Профиль скорости в пограничном слое на наветренной стороне является более наполненным и более устойчивым по отношению к отрыву [1--3]. В ре зультате отрывного течения на подветренной стороне и затягивания отрыва на наветренной стороне возникает отрицательная компонента нормальной силы, действующей на донную часть. Изменение донного давления, обусловленное изменением угла атаки, мало по сравнению с ростом давления, связанным со скачком. Следовательно, влияние возмущений, распространяющихся вверх по потоку от области сжа тия в следе, будет мало, и главный вклад в силу, действующую на дон ную часть, будет определяться характером поперечного обтекания Секция аэрофизической механики и управления Секция геофизики сильных передней части тела. За донной частью зона рециркуляции предше ствует образованию спутной струи. Резкие периферийные расшире возмущений ния приводят к локализованному сжиманию потока, определяющему сужение, начиная с которого вихревой поток в спутной струе имеет тенденцию к восстановлению своего первоначального направления.

При угле атаки падающий скачок внутренней поверхности увеличи вает интенсивность, тогда как скачок верхней поверхности несколько уменьшается.

УДК 550.34.013. Литература С.В. Ворохобина1, С.Б. Турунтаев 1. Сидняев Н.И. Учет влияния вязкостных эффектов на обтека svetlana_sunny@rambler.ru, stur@idg.chph.ras.ru ние и аэродинамические характеристики комбинированных головных частей ракет // Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. — 2006. — Московский физико-технический институт № 2(63). — С. 17--34. (государственный университет) 2. Сидняев Н.И. Исследование влияния тепломассопереноса сфе- Институт динамики геосфер РАН рического наконечника на сверхзвуковое обтекание комбинированно Изучение триггерных сейсмических событий го тела вращения // Известия вузов. Авиационная техника. — 2006. — с помощью методов нелинейной динамики № 2. — С. 32--36.

3. Sidnyaev N.I. Studi of heat and mass transfer for hypersonic В работе рассматривается влияние мощных электрических им ow past a complex body of revolution // Thermophysics and пульсов на сейсмический режим района исследований с помощью Aeromechanics, — 2006. — V. 13, N. 1. — P. 2--16.

4. Sidnyaev N.I. Pressure distribution along the surface of combined методов нелинейной динамики. Исходными данными для выполне ния работы являются каталоги землетрясений Северного Тянь–Шаня bodies streamlined by a hypersonic ow // Technical Physics Letters. — и прилегающих территорий, произошедших за период с 1967 по 2006. — V. 32, N. 7. — P. 564–566.

5. Sidnyaev N.I. Aerodynamic Performances of Hypersonic Aircrafts 2000 гг., и каталоги мощных электрических воздействий, полученные от Научной станции РАН в г. Бишкеке, Республика Кыргызстан.

with Surface Mass Transfer // Mathematical Models and Computer В ходе работы каталог сейсмических событий разбивался на три Simulations. — 2009. — V. 1, N. 3. — P. 343--352.

периода: первый — до начала проведения электрического зондирова ния коры, второй — с начала и до конца проведения экспериментов и третий — после завершения пусков. Работы по глубинному электри ческому зондированию коры проводились на Бишкекском полигоне с 1983 по 1990 гг.

Для каждого из периодов был построен временной ряд сейсмиче ской активности в районе проведения испытаний. В качестве меры сейсмической активности в данной работе была выбрана сумма куби ческих корней из энергии событий, произошедших в течение некото рого периода времени. Для построенного таким образом временного ряда применяется алгоритм оценки размерности аттрактора, пред ложенный Грассбергером и Прокаччиа и основанный на вычислении корреляционного интеграла [1, 2].

Секция геофизики сильных возмущений 19 20 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- УДК 553. В ходе работы было показано, что в результате электромагнитно го воздействия распределение сейсмической активности становится П.В. Глечиков1, Е.В. Ковалевский более детерминированным, а после окончания экспериментов имеет тенденцию вернуться к исходному состоянию (рис. 1). Кроме того, glech@mail.ru, koval@cge.ru были проведены расчеты для каталогов, прошедших очистку от аф- Московский физико-технический институт тершоков, и выявлено, что полученные результаты остаются спра- (государственный университет) ведливыми. Рассмотрено влияние на результаты наиболее сильных Центральная геофизическая экспедиция сейсмических событий.

Моделирование ансамбля реализаций Также была исследована возможность использования в качестве характеристики сейсмического режима величину временных интер- для уточнения геологической модели нефтяного валов между землетрясениями. Полученные результаты не подтвер- пласта ждают целесообразность и правильность подобного подхода.

В настоящее время широкое распространение получило использо Литература вание геостатистических методов для построения структуры коллек 1. Малинецкий Г.Г., Потапов А.Б. Современные проблемы нели- торов и петрофизических свойств в геологической модели месторож нейной динамики. — М.: Эдиториал УРСС, 2000. — 336 с. дения.

2. Grassberger P., Procaccia I. Measuring the strangeness of strange Неопределенность основных петрофизических свойств (пористо attractors // Physica D. — 1983. — V. 9, N. 1, 2. — P. 189–208. сти и проницаемости) может быть смоделирована методом последо вательного гауссовского стохастического моделирования (ПГСМ) [1].

На основе имеющихся интерпретированных данных геофизических исследований скважин, ремасштабированных в соответствии с раз мерностью модели по вертикали, были построены реализации геоло гической модели методом ПГСМ и детерминированная геологическая модель. По построенным реализациям и детерминированной модели сравнивались вариограммы свойств с вариограммой, полученной по скважинным данным рис 1. Для определения метода ПГСМ и де терминированного метода моделирования необходимо понятие варио граммы свойств (h) [2]:

(h) = 1/2E[Z(x + h) Z(x)], здесь Z(x) — значение исследуемой переменной в точке с координа тами x, h — смещение.

Рис. 1. Зависимость корреляционной размерности от размерности Вариограммы по реализациям показали гораздо более значитель вмещающего фазового пространства для каталога с афтершоками:

ное сходство с исходной вариограммой по скважинным данным, чем 1 — до начала экспериментов по электрическому зондированию, 2 — вариограмма по детерминированной модели, что является следстви во время, 3 — после завершения ем «сглаживания» исходных данных при детерминированном подхо де. Расчет, полученный с использованием детерминированной моде ли, оказался значительно отличающимся от исторических данных притом, что данная модель удовлетворяла имеющейся информации по месторождению.

Секция геофизики сильных возмущений 21 22 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- УДК 504.3. С использованием полученных реализаций были построены и про считаны гидродинамические модели. На примере расчета дебита неф А.Н. Дубовской ти по одной из скважин (рис. 1) видно, что расчеты по реализациям образуют область значений вблизи исторических данных. dubovskoy.a@gmail.com Данный факт может быть использован для построения такой ре- Институт динамики геосфер РАН ализации, которая будет наиболее близко соответствовать историче Особенности размерно-массового распределения ским данным — это может быть произведено с применением мето дов фильтрации, учитывающих исторические данные по показателям нано- и микромасштабных частиц в атмосферных разработки, например метод фильтра Калмана. коричневых облаках Литература Атмосферные коричневые облака (Atmospheric brown clouds — 1. Дюбрул О. Использование геостатистики для включения в гео- ABC) — скопления загрязненного воздуха регионального масштаба логическую модель сейсмических данных. — М.: Европейская ассоци- в основном из антропогенных источников, которые состоят из боль ация геостатистики, 2002. шого количества нано- и микромасштабных частиц сажи, сульфатов, 2. Deutsch C.V. Geostatistical Reservoir Modeling. — Oxford: нитратов, зольной пыли и др [1].

University Press, 2005. Они влияют на распределение солнечной энергии между поверх ностью Земли и атмосферой, а также фундаментальным образом — на климат и биосферу [2].

В зависимости от химического состояния аэрозоли в АВС могут давать разные эффекты: некоторые — охлаждающий, некоторые — нагревающий [3]. Определение результирующей составляющей эф фектов требует химического, морфологического и гранулометриче ского анализа компонентов АВС.

Сбор нано- и микромасштабных частиц, составляющих АВС, про водился в Киргизии в августе 2008 года. Изучение частиц проходило на растровом электронном микроскопе JEOL 6460 LV, а подсчет осу ществлялся с помощью разработанного программного обеспечения.

Обнаруженное количество частиц наномасштабного размера неве лико по сравнению с количеством частиц микромасштабного размера и в свободном виде они практически не встречаются.

Результаты обработки изображений образцов в виде размерно Рис. 1. График дебита нефти одной из скважин месторождения по массовых распределений в диапазоне размеров от 60 нм до 700 мкм историческим данным и по различным реализациям геологической были представлены в спрямляющих координатах Розина–Раммлера модели (см. рис. 1).

На некоторых участках кривых распределения, построенного в координатах Розина–Раммлера (рис. 1), отмечается хорошая спрям ляемость. Для седьмого образца характерен сильно загнутый левый конец кривой, что может свидетельствовать о дефиците наномасштаб ных частиц. Кривая для второго образца характеризуется сильными Секция геофизики сильных возмущений 23 24 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- изломами ввиду малого количества отмеченных частиц и вследствие ярко выраженного дефицита или профицита частиц какого-либо диа этого широкой статистической ошибкой. пазона размеров.

Наличие в АВС аэрозольных частиц широкого диапазона разме ров от 60 нм до 700 мкм, зафиксированных в эксперименте, предпола гает возможность реализации различных сценариев взаимодействия системы «Солнечный свет — аэрозоли АВС». Конкретные числовые оценки по преобладанию возможных механизмов осуществимы на ос нове полученных данных о распределении частиц в аэрозолях.

Литература 1. Ramanathan V. [et al.]. Atmospheric brown clouds: Impacts on South Asian climate and hydrological cycle // Proc. Natl. Acad. Sci. — 2005. — V. 102. — P. 5326--5333.

2. Pyle J. [et al.]. The global atmospheric environment for the next generation // Environmental Science &Technology. — 2006. — V. 40. — P. 3586--3594.

3. Li Z., Yuan T. Exploring aerosol-cloud-climate interaction mechanisms using the new generation of earth observation system data // Current Problems in Atmospheric Radiation. — Hampton, VA: Deepak Publishing, 2006.

УДК 550. Н.В. Кабыченко1, А.Н. Беседина2, knv@cnt.ru, besedina.a@gmail.com Институт динамики геосфер РАН Московский физико-технический институт (государственный университет) Коррекция сейсмических сигналов в диапазоне сверхнизких частот В геофизической литературе встречаются сведения о регистрации движений земной коры с характерными периодами сотни--тысячи се Рис. 1. Распределение частиц из АВС в координатах Розина–Рамм кунд [1--3]. Однако трудности, в том числе методического характе лера: а — образец № 1, б — образец № 2, в — образец № ра, не позволяли до сих пор в должной мере исследовать этот важ Подобный характерный вид распределений частиц по размерам ный вопрос. Движения в области сверхнизких частот могут быть свидетельствует в рамках гипотезы Розина–Раммлера об отсутствии Секция геофизики сильных возмущений 25 26 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- обязаны своим появлением колебаниям блоков земной коры разме- в нижних и верхних оболочках Земли: Cборник научных трудов ИДГ рами в километры — десятки километров. Инициирован этот про- РАН в 2-х книгах. Книга 1. — М., 2003. — 276 c.

2. Соболев Г.А., Любушин А.А. Микросейсмические импульсы цесс может быть как вариациями объемных сил, связанных тем или иным образом с гравитационным полем, так и резким изменением как предвестники землетрясений // Физика Земли. — 2006. — № 9. — свойств межблоковых зон при переходе системы в метастабильное со- С. 5--17.

3. Соболев Г.А., Любушин А.А. Микросейсмические аномалии пе стояние. Эффективным способом исследования колебаний в области сверхнизких частот может оказаться использование длиннопериод- ред землетрясением 26 декабря 2004 г. на Суматре // Физика Зем ных компонент, выделенных из записей доступных датчиков (сейсмо- ли. — 2007. — № 5. — С. 3--16.

метров, уровнемеров, деформометров, измерителей температуры, ба рографов и т.д.). Для этого необходимо разработать и апробировать надежный метод программной коррекции АЧХ измерительных при боров и каналов регистрации.

Предложенный метод коррекции АЧХ представляет собой про пускание записи, полученной измерительным прибором (например, сейсмометром) через корректирующий фильтр, который описывает ся следующим разностным уравнением:

b1 b Y (n) = · Y (n 1) · Y (n 2)+ b2 b a1 a0 a · X(n 1) + · X(n 2) ·, + X(n) + a2 a2 b где Y (n) — сигнал на выходе корректирующего фильтра, X(n) — сиг нал на входе корректирующего фильтра, а коэффициенты a0, a1, a2, b0, b1 и b2 являются функциями Fs, 0, 1 и h, где 0 — собственная частота сейсмометра, 1 — новая собственная частота сейсмометра, Рис. 1. Спектр мощности: 1 — исходного сигнала, 2 — восстановлен по величине более низкая, чем 0, h — затухание сейсмометра.

ного сигнала Мы применили этот метод для коррекции сигнала, зарегистриро ванного при землетрясении, произошедшем в Чили 27 февраля года. На рис. 1 показан спектр мощности исходного сигнала и сиг нала, восстановленного до частоты 1 = 0,001 Гц при собственной частоте сейсмометра STS-20 = 0,00833 Гц. Возрастание спектраль ной плотности при частотах ниже собственной говорит о том, что в восстановленном сигнале длиннопериодные компоненты дают боль ший вклад в запись геофона, чем в исходном сигнале.

Литература 1. Кочарян Г.Г., Кабыченко Н.В. Проявление блоковых движений в длиннопериодном сейсмическом фоне. // Геофизические процессы Секция геофизики сильных возмущений 27 28 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- УДК 550.3;

550.4 трическим полями с целью выявления общих черт в их временных вариациях.

Б.М. Лукин Исследования проводились с помощью сейсмоприемников СМ-3КВ и измерителей параметров электрического и магнитного по brs@inbox.ru лей ИЭП-002. Выбранный частотный диапазон измерений 0,5--40 Гц Московский физико-технический институт позволил измерить в нем и сейсмическое и электромагнитное поля.

(государственный университет) Предварительные результаты регистрации показали, что во всех Институт динамики геосфер РАН случаях микросейсмическое и электрическое поле в грунте характери Электромагнитное поле как индикатор изменения зуются наличием коротких импульсов разной амплитуды. При этом в отличие от относительно спокойной зоны НРТС зона тектонически деформированного состояния структурных блоков активной Курайской структуры отличается большим количеством за массивов горных пород регистрированных импульсов.

Кроме того, в большинстве случаев электрические и сейсмиче Блочные структуры различного масштаба, образующие масси ские импульсы сопутствовали друг другу, причем всегда сейсмиче вы горных пород, находятся в постоянном движении друг относи ские импульсы запаздывают относительно электрических. Возмож тельно друга. Основными причинами перемещения блоков являются но, это указывает на то, что электрические и сейсмические сигналы крупные взрывы и землетрясения, космические и атмосферные явле порождаются единым источником. Одним из подтверждений данной ния, а также внутрикоровые и глубинные геодинамические процессы.

гипотезы является то, что расстояния до источника импульсов, опре Подвижки блоков вызывают не только изменения их напряженно деленные в одном случае локацией очага сейсмических импульсов деформированного состояния, но могут приводить к их разрушению, сейсмическими методами, а в другом случае — по разности времен появлению новых и раскрытию старых трещин. Кроме того, так как регистрации электрического и сейсмического сигнала, совпадают.

наибольшие деформации испытывают прибортовые части структур, естественно ожидать изменения состояния межблоковых промежут- Литература ков.

1. Lighthill J. A Critical review of VAN: earthquake prediction from Некоторыми авторами [1, 2] высказывались предположения, что seismic electrical signals — Massachusetts: World Scientic Publishing, изменения свойств блоков и межблоковых промежутков при опреде 1996. — 91 p.

ленных условиях вызывают вариации геофизических полей и, в част 2. Гохберг М.Б., Моргунов В.А., Похотелов О.А. Сейсмоэлектро ности, электромагнитного поля.

магнитные явления. — М.: Наука, 1988. — 174 с.

Существуют различные модели [3], объясняющие появление элек 3. Гульельми А.В. — Возбуждение колебаний электромагнитного тромагнитных сигналов при деформации горных пород — механиче поля упругими волнами в проводящем теле // Геомагнетизм и аэро ские (пьезоэлектричество, движение заряженных дислокаций, обра номия. — 1986. — Т. 27, № 3. — С. 467--470.

зование микротрещин) и физико-химические (электрокинетический эффект).

Целью данной работы являлась проверка предположений о связи деформационных процессов с вариациями электромагнитных полей и определение возможных механизмов осуществления этой связи. Ис следования проводились в Горном Алтае, в зоне влияния Курайской тектонической структуры и в Московской области, в зоне влияния Нелидово–Рязанской тектонической структуры. Было организовано продолжительное синхронное наблюдение за сейсмическим и элек Секция геофизики сильных возмущений 29 30 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- УДК 550. Литература А.А. Остапчук 1. Waldhauser F., Scha D.P. Large-scale relocation of two decades ostap165@gmail.com of Northern California seismicity using cross-correlation and double Московский физико-технический институт dierence methods // J. Geophys. Res. — 2008. — V. 113, N. B08311.

2. Кочарян Г.Г., Спивак А.А. Динамика деформирования блоч (государственный университет) Институт динамики геосфер РАН ных массивов горных пород. — М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. — 423 с.

Структурные особенности пространственного расположения очагов землетрясений В работе рассматривается сейсмогенная структура нескольких разломных зон, расположенных в системе разломов Сан–Андреас.

Высокая плотность расположения современных цифровых сейсмиче ских станций в этом регионе и развитие современных методов обра ботки позволяют определять относительные координаты землетрясе ний с ошибкой первые десятки метров [1], что дает возможность с вы сокой точностью установить границы области, в которой происходят активные деформационные процессы, и выявить пространственные особенности расположения сейсмических событий.

Мы использовали один из совершенных сейсмических каталогов, который включает события, произошедшие в районе Северной Кали форнии и зарегистрированные в интервале времени между январем 1984 г. и маем 2003 г.

На основе трехмерных построений продемонстрировано, что собы тия локализуются в окрестности поверхности, близкой к плоскости с Рис. 1. Соотношения между длиной разломной зоны и ее толщиной.

почти постоянным углом падения. При этом основная масса событий 1--5 расчеты по различным опубликованным зависимостям;

знач оказывается сосредоточенной именно на этой условной плоскости.

ки — осредненные значения ширины зон, в которых сосредоточено Судя по полученным результатам, область, в которой происхо- 75% землетрясений дит активное деформирование при подготовке средних землетрясе ний (M 6,5 div 7), представляет собой совокупность «полос», каж дая из которых имеет характерный размер порядка 100 м.

Осредненные по длинам разломов значения ширины зон, в кото рых сосредоточено 75% землетрясений, показаны на рис. 1 значка ми. Эти величины примерно соответствуют верхней границе оценок эффективной ширины разломной зоны, выполненных на основе дан ных о характерных параметрах шероховатости и волнистости нару шений сплошности скальных пород [2], и в диапазоне длин разломов L 10--100 км составляют примерно 0,5% от L.

32 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- • характер выгорания идентичен таковому для плоскости симмет Секция космической энергетики рии между прямолинейными стабилизаторами.

и двигателестроения Под кривой выгорания в данном случае понимается кривая зависимо сти коэффициента полноты сгорания от безразмерной длины, кото рая является в свою очередь отношением длины, отсчитанной от точ ки смыкания границ факелов, к величине lг, представляющей собой расстояние, на котором полнота сгорания для данного случая состав ляет 0,9. Величина lг определяется для заданного набора входных УДК 536. данных путем интерполяции массивов экспериментальных данных.

А.Д. Борисов В плоскости симметрии между двумя стабилизаторами по кривым выгорания определяется распределение полнот сгорания по радиу A-D-Borisov@yandex.ru су. Средние полноты по сечениям камеры получаются в результате Московский физико-технический институт осреднения с весовыми коэффициентами, равными соответствующим (государственный университет) площадям.

Исследовательский центр им. М.В. Келдыша Литература Исследование теплового состояния элементов 1. Раушенбах Б.В., Белый С.А. Физические основы рабочего про конструкции камеры сгорания (гиперзвукового) цесса в камерах сгорания воздушно-реактивных двигателей. — М.:

прямоточного воздушно-реактивного двигателя Машиностроение, 1964.

2. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. — М.: Наука, В связи с особенностями полета и конструкции одной из наибо 1976.

лее сложных задач при проектировании ГПВРД является создание тепловой защиты. В рамках данного направления работ ведется раз работка моделей для определения внешних и внутренних тепловых потоков, теплообмена посредством излучения, расчета температур ных полей. Для чего, в частности, необходимо иметь информацию о полноте сгорания топлива в камере сгорания.

В данной работе проводится расчет полноты сгорания в камере при заданной конфигурации стабилизаторов (рис. 1). Полнота сгора ния по используемой методике рассчитывается на основе эксперимен- Рис. тальных данных по выгоранию смеси между стабилизаторами.

Основные предположения:

• ноль кривой выгорания расположен в точке, которая является точкой пересечения границ факелов от соседних стабилизато ров;

• острый угол между границей факелов и осью камеры (угол рас ширения факела) принят постоянным и равным 7 ;

Секция космической энергетики и двигателестроения 33 34 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- УДК 536.422.4 Результаты исследования поверхности пластины при значениях угла, полученные с использованием растрового электронного мик Т.А. Евдокимова1, М.Н. Полянский1, С.М. Поляков2,1 роскопа (РЭМ), приведены на рис. 5. Размеры выпавших наночастиц из меди лежат в диапазоне 30--70 нм.

evdagr@gmail.com, nanocenter@kerc.msk.ru, Отметим, что основное количество наночастиц из меди не выпада stanislav.polyakov@phystech.edu ет на пластину, а находится в сверхзвуковом потоке над пластиной с Исследовательский центр им. М.В. Келдыша числом Маха М 2. Размещая на пластине различные образцы, можно Московский физико-технический институт получать нанесение на них покрытий из различных веществ, которые (государственный университет) будут помещены в плазмообразующий газ плазмотрона.

Метод получения наночастиц с использованием течения Прандтля–Майера Рассмотрим обтекание пластины, расположенной под углом к оси свободно расширяющийся струи газа, истекающей в область с по ниженным давлением (рис. 1). Передняя кромка пластины распола гается от выходного сечения сопла на оси струи на некотором рассто янии X0 (рис. 1). Перед пластиной с наветренной стороны в набегаю щем сверхзвуковом потоке возникает головной скачок уплотнения, а с подветренной стороны — веер волн разряжения с вершиной в точке С на передней кромке пластины (течение Прандтля–Майера). В этом течении поток газа разгоняется до более высоких скоростей, чем до пластины, и становится параллельным поверхности пластины.

В данной работе представлены результаты экспериментального исследования возможности образования наночастиц меди, выпадаю щих на пластину из паровой фазы, которая подается с плазмообра зующим газом (азот) в плазмотрон и затем истекает в вакуумную Рис. 1. Обтекание пластины, расположенной под углом к оси сво камеру с давлением Рн 0,5-1t орр (рис. 2). Порошок меди, подава- бодно расширяющийся струи газа емый в плазмотрон, имел размеры частиц 1--2 мкм.

Оценим параметры течения Прандтля–Майера, которые реализо Литература ваны в рассмотренном случае обтекания пластины плазмой, содержа 1. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. — М.: Наука, щей порошок меди. Результаты расчетов приведены на рис. 3.

1969.

Из рис. 3 видно, что отрицательные производные от давления и 2. Авдуевский В.С., Иванов А.В., Карпман И.М., Трасков температуры по времени в окрестности передней кромки пластины достигают величины 108 [Па/ с] и [К / с], соответственно. Графи- ский В.Д., Юделович М.Я. Течение в сверхзвуковой вязкой недорас ширенной струе // Механика жидкости и газа. — 1970. — № 3. — ки зависимости dT / d и dP / d от угла приведены на рис. 4.

С. 62.

Исходя из этих результатов, можно ожидать, что медь, находящаяся 3. Авдуевский В.С., Ашратов Э.А., Иванов А.В., Пирумов У.Г.

в паровой фазе при таких резких охлаждающих ее градиентах тем Газодинамика сверхзвуковых неизобарических струй. — М.: Машино пературы и резком падении давления, будет выпадать на пластину в строение, 1989 — 23 с.

твердой фазе в виде наночастиц.

Секция космической энергетики и двигателестроения 35 36 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- 4. Жохов В.А., Хомутский А. А, Атлас сверхзвуковых течений свободно расширяющегося идеального газа, истекающего из осесим метричного сопла. — М.: ЦАГИ, 1970. — 59 с.

Рис. 4. Графики зависимости dT / d и dP / d от угла Рис. 2. Фотография обтекание пластины плазмообразующим газом азотом, несущим частицы меди Рис. 3. Параметры течения Прандтля–Майера Рис. 5. Результаты исследования поверхности пластины при значе ниях угла, полученные с использованием растрового электронно го микроскопа (РЭМ) Секция космической энергетики и двигателестроения 37 38 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- УДК 533.17, 535.3 ном ракетном двигателе. Программа будет дополнена блоком расчета свойств частиц, поглощающих и рассеивающих излучение.

С.С. Ковалкин, А.В. Колпаков, В.В. Миронов s.s.kvl@mail.ru, andreikolpakov@hotbox.ru, s.s.kvl@mail.ru Исследовательский центр им. М.В. Келдыша УДК 533.933, 553.9.07, 629.7.036. Применение метода Монте–Карло для расчета Д.А. Кравченко переноса излучения в жидкостном ракетном dmitry1204@gmail.com двигателе с насадкой радиационного охлаждения Московский физико-технический институт (государственный университет) Разработана программа расчета переноса излучения по методу Исследовательский центр им. М.В. Келдыша Монте–Карло в жидкостном ракетном двигателе с насадкой ради ационного охлаждения. Метод Монте–Карло выбран из-за высокой Исследование процессов взаимодействия плазмы точности решения (несколько процентов), которую он позволяет по ускорителя с замкнутым дрейфом электронов лучить.

с материалом диэлектрического изолятора Рассматривалась осесимметричная постановка задачи. Предпола на основе математической модели галось, что свойства излучающей и поглощающей газовой среды в двигателе зависят от координат. Учитывалось объемное поглощение Существует целый ряд механизмов влияния пристеночных процес и излучение газа, а также излучение, поглощение и отражение излу сов на работу ускорителя с замкнутым дрейфом электронов (УЗД).

чения стенками двигателя. Использовалось планковское осреднение Структура пристеночного слоя плазмы формируется в зависимости оптических свойств по спектру (серое приближение).

от свойств материала, параметров плазмы, топологии внешних элек Выполнены тестовые расчеты, а также расчеты переноса излуче трического и магнитного полей. К примеру, высокая интенсивность ния по методу Монте–Карло для модельных постановок задачи. Про процессов вторичной электрон-электронной эмиссии (ВЭЭЭ) снижа ведено сравнение с решением, полученным в Р1-приближении метода ет величину пристеночного скачка потенциала, охлаждает электро сферических гармоник (широко используемый приближенный метод ны, сдвигает положение максимума электронной температуры ближе расчета) для случая собственного теплового излучения цилиндра с к аноду. Это в свою очередь влияет на интенсивность эрозии, иони диаметром, равным высоте. Показано, что погрешность расчета по зацию и положение ускоряющего слоя.

тока излучения на поверхности в Р1-приближении даже в рассмот В данной работе проводится исследование влияния свойств ди ренном случае, когда поле излучения близко к изотропному, может электрика на структуру пристеночного слоя плазмы и энергетическое достигать двадцати процентов.

распределение электронов. Это исследование проводится на основе Выполнены расчеты переноса излучения для геометрических па одномерной кинетической модели.

раметров, а также для пространственного распределения температу Экспериментальная зависимость коэффициента ВЭЭЭ от энергии ры, давления и концентраций газов, характерных для жидкостного первичных частиц может выть аппроксимирована двумя способами ракетного двигателя с насадкой радиационного охлаждения. Темпе [1, 2]:

ратура и давление газов, а также температура стенки считались в 0, этом случае известными из газодинамического и теплового расчетов. () = 0 + (1 0 )/1, () =, Предполагается, что разработанная программа будет использова- на в качестве составного блока в комплексе программ для численно где (0) = 0 0,5, 1 — величина первого порога размножения.

го моделирования сложного сопряженного теплообмена в жидкост Секция космической энергетики и двигателестроения 39 40 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- Аналитическая зависимость величины пристеночного падения по тенциала wall от параметров плазмы и свойств материала имеет сле дующий вид [3]:

kTe 1 mi wall = + ln(1 ), ln e2 2me где Te — температура электронов, mi — масса ионов, me — масса электронов.

На рис. 1 представлено сравнение результатов моделирования с аналитическими значениями падения потенциала.

Проводилось исследование влияние интенсивности ВЭЭЭ на структуру пристеночного слоя и возникновение режима насыщения пространственного заряда. На рис. 2 показана структура потенциала вблизи поверхности диэлектрика при переходе в этот режим.

Результаты исследования изменения функции распределения электронов по скоростям при взаимодействии с диэлектриком при различной интенсивности процесса эмиссии показаны на рис. 3. Ле- Рис. 1. Зависимость величины падения потенциала от интенсивно вые части кривых соответствуют распределению падающих частиц, сти процесса ВЭЭЭ правые — распределению в обратном потоке.

На основе моделирования показано, что влияние пристеночных процессов на локальные параметры плазмы весьма существенно, что в свою очередь влияет на работу ускорителя в целом. Исследование механизмов этого влияния является важным этапом на пути к совер шенствованию УЗД.

Литература 1. Морозов А.И. О стационарных однородных дебаевских слоях // Физика плазмы. — 1991. — Т. 17, вып. 6.

2. Roster P.S. A 1-D Time–Dependent Model of a Hall Thruster with Side Walls.

3. Jolivet L., Roussel J.-F. Eects of the Secondary Electron Emission on the Sheath Phenomenan in a Hall Thruster // 3 rd International Conference on Spacecraft Propulsion. — Noordwijk, Netherlands: ESA Publication Division, 2000.

Рис. 2. Изменение структуры пристеночного слоя при переходе в режим насыщения пространственного заряда Секция космической энергетики и двигателестроения 41 42 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- УДК 533. Д.Д. Криворучко dk666@ya.ru Московский физико-технический институт (государственный университет) Исследовательский центр им. М.В. Келдыша Ионно-оптическая система мощного ионного двигателя для пилотируемой экспедиции на Марс В настоящее время ведутся работы по созданию космического ко рабля для пилотируемой экспедиции на Марс мощностью в мегаватт, работающего на ядерной энергетической двигательной установке. На данный момент таких мощностей не достигает ни один из работаю щих ракетных двигателей. В силу того, что у ионных двигателей мощ ность N пропорциональна удельному импульсу Iуд, они как нельзя лучше подходят для задачи такого класса. Проблема состоит в том, что с увеличением мощности снижается ресурс двигателя, определя ющийся его ионно-оптической системой, который не менее важен для межпланетных перелётов по причине их временной протяженности.

Задачей данной работы является создания, небольшого модельного ионного двигателя на 5--7 отверстий с удельным импульсом 7000 се кунд и временем жизни 50 000 часов. Сложность заключается в том, что система уравнений, описывающих оптику ионных двигателей, яв ляется незамкнутой. Для ее решения прибегают к анализу соотноше ний между параметрами оптики уже существующих и хорошо рабо тающих самых мощных ионных двигателей, таких как: RIT-22, T6, NEXT. Полученные результаты проверяются на удельный импульс, а также моделируется картина предполагаемой эрозии и определяется предположительное время жизни при помощи специального пакета GASEL. Данный двигатель был аналитический рассчитан и оптими зирован.

В настоящее время ведутся работы по созданию эксперименталь ной установки, на которой опытным путем будут подтверждены или опровергнуты заявленные параметры двигателя.

Рис. 3. Функции распределения электронов по скоростям при раз личных значениях первого порога размножения Секция космической энергетики и двигателестроения 43 44 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- Модель рабочего (первого) контура включает в себя следующие узлы:

Литература реактор, турбину, теплообменник-рекуператор, теплообменник–холо дильник, компрессор, генератор, а также управляющий дроссель..

1. Goebel D.M., Katz I. Fundamentals of Electric Propulsion: Ion Второй контур (контур охлаждения) состоит из холодильника–излу and Hall Thrusters. — Jet Propulsion Laboratory California Institute of чателя и коллекторов, связывающих теплообменник–холодильник с Technology March 2008.

системами охлаждения ректора, генератора и реактора. Он связан с 2. Горшков О.А., Муравлёв В.А., Шагайда А.А. Холловские и первым контуром через реактор и теплообменник–холодильник.

ионнные плазменные двигатели для космических аппаратов. — М.:

В первоначальном варианте для численного моделирования ис Машиностроение, 2008.

пользуются приближенные зависимости для параметров агрегатов.

3. Tartz M., Hartmann E., Neumann H. Evolution of extraction grid Для каждого узла на входе и выходе рассматриваются два основных erosion with operation time, AIAA-2004--3787, 40th Joint Propulsion параметра — давление и температура. Последовательно осуществля Conference, Fort Lauderdale, FL, July 11--14, 2004.

ется решение системы уравнений для двух контуров. Кроме того, 4. Emho J.W., Shepard S.P. Numerical analysis of NEXT ion для каждого узла вводятся еще две неизвестных — расход на входе thruster optics, IEPC-3--0110.

и выходе. Эти расходы связаны тестовой релаксационной зависимо стью. Стартовой точкой для вычисления цепочки расходов в первом контуре является вход компрессора, а во втором контуре — выходы раздаточного коллектора. Для замыкания системы уравнений запи УДК 536. сывается также уравнение связи расхода газа и числа оборотов, ос Ю.М. Куликов нованное на законе сохранения массы. Для проверки корректности модели вычисляются отдельно балансы энергии для каждого конту qwertyqwer3@mail.ru ра и для всей системы.

Московский физико-технический институт Непосредственно рассчитываются мощность реактора и число обо (государственный университет) ротов ТНА.

Исследовательский центр им. М.В. Келдыша Дополнительно рассчитываются коэффициенты сопротивления и необходимые диаметры трубопроводов, а также параметры основных Разработка физико-математической модели агрегатов системы.

ядерной энергетической двигательной установки Литература В связи с развитием планов освоения дальнего космоса разработка 1. Чёрный Г.Г. Газовая динамика. — М.: Наука, 1988.

ЯЭДУ является перспективным направлением развития космических 2. Кириллов П.Л., Богословская Г.П. Тепломассообмен в ядерных силовых установок, так как может сочетать в себе относительную энергетических установках. — М.: Энергоатомиздат, 2000.

компактность, высокую мощность и длительность работы. В рамках первого этапа разработки была изучена принципиальная схема энер гетической установки, которая состоит из трёх основных блоков:

• реактора;

• рабочего контура;

• контура охлаждения.

Секция космической энергетики и двигателестроения 45 46 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- • каркасный пористый слой из оксида железа и натрия.


УДК 536. А.А. Куроедов1,2, И.В. Лаптев1,2 С течением времени поверхность горения смещается вглубь заряда, и время пребывания азота в каркасном слое увеличивается, что ведет к kaa8000@yandex.ru, igor_laptev@hotbox.ru росту температуры газа на выходе из заряда. Процесс горения заря Московский физико-технический институт да считается квазистационарным, что позволяет использовать степен (государственный университет) ную зависимость скорости горения от давления в камере сгорания.

Исследовательский центр им. М.В. Келдыша Процесс прогрева ТЗП сопровождается термической деструкцией материала с выделением газообразных продуктов и их фильтрацией Построение модели низкотемпературного через коксовый слой, вдувом в пограничный слой потока продуктов газогенератора с учётом процессов догорания сгорания и уносом коксового слоя. Стоит отметить, что термическая активной конденсированной фазы и деструкции деструкция большинства материалов происходит при 400--900 К.

теплозащитных покрытий Низкотемпературные твердотопливные газогенераторы (НТГГ) благодаря присущей им компактности, относительной простоте устройства, надёжности, малой эрозионной активности вырабатывае мого газа являются наиболее перспективными источниками высокого давления в системах бортовой автоматики, ориентации и коррекции траектории летательных аппаратов, турбинных агрегатах различно го назначения, в том числе в системе резервного питания турбины ядерной энергодвигательной установки (ЯЭДУ).

Газогенератор состоит из корпуса, соплового блока, заряда твер дого топлива и воспламенителя (рис. 1). В ходе работы твердотоп ливного газогенератора время взаимодействия высокотемпературных продуктов сгорания с теплозащитным покрытием корпуса (ТЗП) воз растает. Возникает задача оценки влияния продуктов сгорания (раз ложения) ТЗП на энергетические и внутрибаллистические характе ристики газогенератора.

В рамках задачи рассматривается заряд торцевого горения, пара Рис. 1. Схема НТГГ метры во всех точках горящей поверхности одинаковы, то есть горе ние происходит параллельными слоями. В качестве ТЗП использует- Чтобы определить тепловое состояние ТЗП, используется квази ся резиноподобный материал. Из всех видов твердых топлив выбран линейное уравнение теплопроводности в подвижной системе коорди состав на основе азида натрия и оксида железа с температурой про- нат, связанной с поверхностью ТЗП:

дуктов сгорания 800--900 К. При горении заряда выделяют три T T T T зоны:

) сvw mpcf с = (, t x x x x • разложение азида натрия с образованием жидкого натрия;

где cf — удельная теплоемкость газообразных продуктов термоде • реакции жидкого натрия и оксида железа (Fe2O3) с интенсив- струкции;

, с, — коэффициент теплопроводности, удельная тепло ным тепловыделением;

емкость и плотность ТЗП;

mp — массовый поток газообразных про Секция космической энергетики и двигателестроения 47 48 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- дуктов, фильтрующихся в порах;

vw — скорость движения системы «спица» для обоих двигателей. Режим «колокол» характеризуется координат, определяемая уносом ТЗМ. более низкими значениями тяги и КПД двигателя вследствие сниже Совместное решение уравнений теплового и массового баланса ния коэффициента использования электронного тока;

для двигателя для ТЗП и заряда позволяет определить расходные и энергетические КМ-88 в режиме «колокол» концентрация электронов за срезом раз характеристики НТГГ. рядного канала оказалась выше примерно в 3 раза, чем в режиме «спица». Электронная температура за срезом разрядного канала ни Литература же в 1,5 раза в режиме «колокол». Можно предположить, что измене ние концентрации и температуры электронов за срезом разрядного 1. Губертов А.М. [и др.]. Газодинамические и теплофизические канала вызвано перераспределением параметров плазмы в канале.

процессы в ракетных двигателях твердого топлива. — М.: Машино Локальные параметры плазмы струи исследовались при постоянной строение, 2004. — 512 С.

мощности двигателя в 5 выбранных точках.

2. Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П. Теория ракетных двигателей. — М.: Машиностроение, 1980. — 533 С.

УДК 001. М.Л. Мерецкая jar-jar@ya.ru Исследовательский центр им. М.В. Келдыша Экспериментальные исследования режимов работы холловских двигателей с различной светимостью струи Рис. 1. Режим работы «Спица» КМ- В ходе ресурсных испытаний было отмечено, что холловский дви гатель может работать в двух квазиустойчивых режимах, качествен но отличающихся друг от друга. Характерный вид этих режимов представлен на рис. 1 и 2. Перестройка из одного режима работы в другой происходила скачком, при этом значительно менялись вы ходные параметры двигателя, такие как КПД и тяга. Эти показатели выходили за пределы допустимых значений. Причина таких перехо дов пока не ясна. Поэтому задача исследования квазиустойчивых ре жимов работы ХД является актуальной. Целью этой работы является экспериментальное сравнение параметров ХД при различных квази устойчивых режимах работы ХД, а также поиск условий перехода из одного режима в другой.

Сравнение работы ХД КМ-60 мощностью 900 Вт и КМ-88 мощно стью 1600 Вт в режимах «спица» и «колокол» указывает на то, что Рис. 2. Режим работы «Колокол» КМ- по выходным характеристикам режим «колокол» хуже, чем режим Секция космической энергетики и двигателестроения 49 50 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- 7. Козлов О.В. Электрический зонд в плазме. — М.: Атомиздат, Исследование причин перехода работающего ХД из одного режи 1969. — С. 180--181.

ма в другой позволяет сделать следующие выводы.

8. Иришков С.В. Численное моделирование динамики плазмы в Для двигателя КМ-88 в экспериментах характерен переход в ре холловском двигателе: диссертация на соискание ученной степени жим «колокол» при повышенных токах на внутренней катушке. Кро кандидата физико-математических наук. — М.: 2006. — С. 54.

ме того, переход в режим «колокол» осуществляется при выработке ресурса двигателя КМ-60, что может быть связано с изменением маг нитного поля на поверхности изолятора.

Возможной причиной перехода работающего двигателя из режи УДК 536. ма «спица» в режим «колокол» может быть изменение механизма проводимости электронов в канале ХД. Для объяснения причин пе Н.Г. Мисуна рехода двигателя из одного режима работы в другой построен кри терий, являющийся косвенной характеристикой пристеночной прово- migeo@bk.ru димости и содержащий отношение магнитных полей на внутренней Московский физико-технический институт и внешней катушках, а также абсолютное значение магнитного по- (государственный университет) ля на поверхности изолятора. В режимах «колокол» этот параметр Исследовательский центр им. М.В. Келдыша оказался снижен по отношению к режиму «спица». Откуда можно Моделирование теплофизических процессов сделать вывод, что переход в режим «колокол» связан с изменением в капельной пелене в условиях космического механизма проводимости в канале ХД.

вакуума Литература 1. Michel T., Anne C., Michel D., Jean Pierre M. Recent results on Одной из принципиальных задач, связанных с созданием совре менных космических энергоустановок с мощностями от сотен кило plasma thrusters in France // Spacecraft Propulsion, Third International ватт до нескольких мегаватт, является организация отвода низкопо Conference. — Cannes, 2000.

2. Беликов М.Б., Горшков О.А., Ловцов А.С., Шагайда А.А. Эф- тенциального тепла в условиях космического вакуума. В качестве возможного технического решения предлагается концепция капельно фективность процессов образования и ускорения ионов в холловском го холодильника — излучателя (КХИ), использующего радиационно двигателе с замкнутым дрейфом электронов. — М.: 2007. — 30 с.

3. Gorshkov O.A., Ilyin A.A., Rizakhanov R.N. New Large Facility охлаждаемые потоки монодисперсных капель [1]. Главными преиму ществами таких излучателей являются неуязвимость к метеоритному for High–Power Electric Propulsion Tests // Propulsion for Space Transportation of the XXI st Century. — Versailles, France, 2002. пробою и малая масса, не превышающая в соответствии с проведен 4. Горшков О.А. Холловские ЭРД с гибридной схемой разрядного ными оценками 0,15–0,2 кг/кВт [2].

Целью данной работы были построение и анализ численной моде канала: дисертация на соискание ученой степени доктора техниче ли излучающей капельной пелены в вакууме, принимающей во вни ских наук. — 2006.

5. Бугрова А.И., Версоцкий В.С., Десятскова А.В. Зондовый ме- мание переизлучение и солнечное излучение, а также испарение, по скольку существующие методики не учитывали последнее в должной тод для определения потенциала в плазме с магнитным полем // мере.

Приборы и техника эксперимента. — 1992. — Вып. 3. — С. 162-- 6. Дышлюк Е.Н. Исследование ресурсных характеристик ускори- При тестировании модели рассматривался прямоугольный слой жидкого олова с квадратной упаковкой. Для численного расчета бы теля плазмы с замкнутым дрейфом электронов бесконтактным мето ли выбраны следующие параметры: длина слоя l = 10 м, скорость дом: диссертация на соискание ученной степени кандидата физико движения капель v = 5 м/с, межкапельное расстояние s = 0,476 мм, математических наук. — 2008.

Секция космической энергетики и двигателестроения 51 52 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- радиус капель r = 0,1 мм, начальная температура T0 = 1000 К, ин- УДК 629.7.036. тенсивность солнечного излучения q = 1400 Вт/м2, степень черноты А.С. Рощин рабочего вещества = 0,15, шаг по времени t = 108 c. На каж дом шаге решалась система алгебраических уравнений, определяв- ARoshchin@yandex.ru шая температуру и число молекул в капле данного поперечного ряда Московский физико-технический институт (слой предполагался изотермическим в поперечном сечении).

(государственный университет) В результате было получено распределение температуры в капель Исследовательский центр им. М.В. Келдыша ном слое, а также оценены потери рабочего вещества, вызванные ис Моделирования физико-химических процессов парением. Сравнение полученных значений температур с [3] показало хорошее согласование результатов. Конечная температура капель со- в прямоточном двигателе ставила Tк = 809 К, относительная потеря массы каплей за один пролет — приблизительно 1,7 · 107 %. На этапе проектирования прямоточного воздушного двигателя Таким образом, проведенное исследование показало адекватность проходит несколько этапов его моделирования: первоначальное упро построенной модели, которая может служить основой для дальней- щённое моделирование, предназначенное для параметрической опти шей работы, связанной в первую очередь с учетом неизотермичности мизации, и точное моделирование процессов при выбранных парамет слоя по всем трем координатам и зависимости оптических и теплофи- рах.

зических характеристик капель от температуры. Кроме того, было На первом этапе предлагается использование полуэмпирического установлено, что испарение рабочего вещества является существен- Q–Z метода, основанного на использовании энтальпийных диаграмм.

ным фактором, который нужно учитывать при проектировании КХИ Его основным преимуществом является скорость. Точность составля (предполагается, что он будет функционировать в течение приблизи- ет около 10%, что является вполне достаточной величиной для пара тельно 10-ти лет). метрического расчёта.

На втором этапе предлагается использовать расчётные схемы ти Литература па Годунова. В данной работе показывается способ построения двух 1. Mattick A.T., Hertzberg A. Liquid Droplet Radiators for Heat мерного варианта данной схемы, рассчитываемого на неструктуриру емой сетке, состоящей из треугольников и четырёхугольников либо Rejection in Space // Journal of Energy. — 1981. — V. 5, N. 6. — только из треугольников.

P. 387--393.

2. Feig J.R. Radiator concepts for high power systems in space // Преимуществом предложенного класса схем являются способ ность сквозного расчёта скачков уплотнения, возможность изменения Proceedings of the First Symposium «Space nuclear power systems». — порядка точности отдельных частей сетки, консервативность, воз 1984. — V. 2. — P. 483--490.

3. Конюхов Г.В., Баушев Б.Н., Коротеев А.А., Петров А.И. Ка- можность применения на подвижных сетках. Основная сложность — построение расчётной сетки, отвечающей строгим ограничениям на пельный холодильник-излучатель для космических энергетических размер ячеек, максимальные и минимальные углы между рёбрами, а установок // IV Минский международный форум ММФ-2000. «Теп также обеспечивающей сгущение ячеек в интересующих местах.

ломассообмен в энергетических установках». — 2000. — Т. 10. — В качестве алгоритмов построения сетки использутся общеизвест С. 102--104.

ный метод «Step-by-step», а также оригинальный вариант фронталь ного метода построения сетки. Для оптимизации сетки используется модифицированный алгоритм Рупперта.

Секция космической энергетики и двигателестроения 53 54 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- тов. На некоторой глубине внутрь стенки в критическом сечении Литература устанавливались термопары и впоследствии численно пересчитыва лась температура непосредственно на стенке. Вдув осуществлялся 1. Toro F. Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid через щель перед минимальным сечением, низкотемпературный за Dynamics A Practical Introduction. — Springer, 1999.

ряд горел в отдельной камере. Предварительно были произведены 2. Годунов С.К. Численное решение многомерных задач газовой численные расчеты с целью оценки эффективности пристеночной га динамики. — М.: Наука, 1978.

зовой завесы из продуктов сгорания низкотемпературного твердого 3. Нечаев Ю.Н. Силовые установки гиперзвуковых и воздушно топлива, которые показали значительное уменьшение температуры космических летательных систем. — Академия космонавтики им К.Э.

на стенке критического сечения сопла. Были проведены эксперимен Циолковсого, 1996.

ты с относительным расходом продуктов сгорания низкотемператур 4. Варшавский Г.А. К вопросу о термодинамике равновесных те ного твердого топлива в 0, 5 и 10 %. Результаты работы представлены чений газовых смесей. — M.: Бюро научной информации ЦАГИ, 1966.

на рис. 1.

Также была проведена экспериментальная работа на натурном га зогенераторе с тягой 1.5 тс. Эта серия опытов подтвердила эффек УДК 621.454.3 тивность активного метода тепловой защиты для крупногабаритных двигательных установок. На рис. 2 представлены диаграммы зависи П.А. Семенов мости температуры от времени при горении чистого высокотемпера турного топлива и с 8-процентным подмесом низкотемпературного mezhvsel_pavlo@mail.ru топлива.

Московский физико-технический институт Таким образом, добавление продуктов сгорания низкотемператур (государственный университет) ного топлива в основной поток является надежным средством тепло Исследовательский центр им. М.В. Келдыша вой защиты стенок звукового и сверхзвукового участков сопла, позво Исследование особенностей газодинамических ляющим значительно снизить температуру и уносы материала крити процессов и теплового состояния РДТТ с активной ческого сечения. При всем при этом потери, вызванные добавлением более холодного газа, незначительны.

тепловой защитой Литература Повышение удельного импульса современных РДТТ связано 1. Миронов В.В., Куранов М.Л., Борисов Д.М., Альхимович С.Н., прежде всего с использованием новых высокоэнтальпийных составов твердого топлива. Разрабатываются составы с температурой горения Давыденко Н.А. Разработка экспериментальной установки для иссле 4500 К. Это влечет за собой проблему защиты критического сече- дования до-, транс- и сверхзвуковых двухслойных течений в камерах ния двигателя от высокоэнергетических потоков. Одним из наиболее сгорания и соплах. Исследования по влиянию конструкции соплового эффективных способов тепловой защиты является организация хо- блока и состава охладителя на эффективность завесного охлаждения лодного пристеночного слоя (завесы). В камерах ЖРД такое течение // Научно-технический отчёт. — М.: ФГУП «Центр Келдыша», 2006.

2. Волчков Э.П. Пристенные газовые завесы. — Новосибирск: На осуществляется за счет форсунок, впрыскивающих топливо с избыт ком горючего вдоль стенок камеры [2]. В РДТТ подобный пристеноч- ука, 1983.

ный слой можно образовать, расположив заряд твердого топлива с меньшей температурой горения в районе критического сечения каме ры двигателя.

С целью определения эффективности газовой завесы ФГУП «Центр Келдыша» была проведена серия калориметрических опы Секция космической энергетики и двигателестроения 55 56 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- УДК 533.951. Д.А. Томилин orovim@gmail.com Московский физико-технический институт (государственный университет) Исследовательский центр им. М.В. Келдыша Экспериментальное исследование структуры высокочастотных колебаний в разрядном канале холловского двигателя В разрядном канале холловского двигателя наблюдается широкий спектр колебаний плазмы [1], в том числе высокочастотные волны, которые часто связывают с аномальным транспортом электронов.

В предлагаемой работе структура подобных волн изучалась экс Рис. 1. Зависимость температуры ( C) стенки критического сече- периментально при помощи двух магнитных зондов, каждый из кото ния от времени работы рых представлял собой катушку тока. Зонды располагались за срезом разрядного канала со смещением по азимуту на /2. Сигнал с каж дого зонда снимался при помощи осциллографа. Полученный сигнал с зонда S(t) раскладывался по базису вейвлетов Морлета:

S(t)(1/ a)m(( t)/a)dt, S(a, ) = где m(t) = exp(t2 /2) cos(5t), a — масштаб разложения. Фазовая задержка для каждой гармоники определялась при помощи корре ляционных функций. По результатам обработки было зафиксирова но развитие волн в частотном диапазоне 4--10 МГц. Была получена спектральная плотность фазовой задержки для каждой гармоники (рис. 1). Анализ результатов показал существование волн с длинами, кратными длине разрядного канала в азимутельном направлении, в основном проявляются две гармоники с = d, = d/2.

При помощи уравнений МГД было показано, что подобные волны Рис. 2. Температура на стенке ( C) для крупномасштабного обладают структурой, схожей со структурой магнитного звука [2], в двигателя частности, они обладают эллиптически поляризованным электриче ским полем с плоскостью поляризации, перпендикулярной магнитно му полю. Для таких волн справедливо соотношение Ex /Ey /c, Секция космической энергетики и двигателестроения 57 58 53-я научная конференция МФТИ ФАКИ- где с — циклотронная электронная частота, направлению OX со- ода. Это проиллюстрировано на рис. 2. Была обнаружена корреля ответствует направлению вдоль оси двигателя, OY — азимутальному ция между током разряда и усредненным по большому количеству направлению. В условиях дрейфового движения под воздействием пе- периодов модулем подобных смещений (рис. 3), которая позволяет ременного электрического поля площадь под графиком элекрическо- говорить о том, что наличие высокочастотных волн с нестабильной го поля должна равняться площади под графиком магнитного поля: амплитудой может приводить к эффективному переносу электронов в плазме ХД.

x2 t B0 (x)dx = Ey (t)dt. Литература x1 t 1. Choueiri E. An overview of plasma oscillations in hall thrusters // Proceedings of the 3d international conference on spacecraft propulsions. — Cannes, France, 2000. — P. 287--303.

2.. Франк–Каменецкий Д.А. Лекции по физике плазмы. — Дол гопрудный: «Интеллект», 2008. — 280 с.

Рис. 2. Формирование конечного смещения электрона за пе риод действия затухающей волны Рис. 1. Спектральные плотности фазовых смещений. Для каждого режима приведено по две диаграммы, соответствующие двум раз ным моментам съемки. а, б — 550 В;

в, г — 450 В;



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 

Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.