Статьи

Камера сгорания является одним из основных компонентов, определяющих энергомассовые характеристики двигательной установки. Дается подробное описание камер сгорания некоторых модельных двигателей, работающих на керосине. Рассматриваются результаты огневых испытаний и численных исследований камер сгорания модельных малоразмерных газотурбинных двигателей. Для качественного сравнения результатов расчетов с данными физического эксперимента используются цвета побежалости. По результатам проведенных исследований составлена карта распределения температур на стенках камеры сгорания. Внутренняя и внешняя поверхности камеры сгорания имеют неравномерную окраску цветами побежалости. Такая окраска является следствием неоднородных распределений температуры и концентрации различных компонентов продуктов сгорания, а также свидетельствует о формировании пространственного течения в камере сгорания.

Рассматриваются разветвленные ударно-волновые структуры (тройные конфигурации скачков уплотнения), возникающие в сверхзвуковых потоках совершенного газа, преимущественно при больших числах Маха течения и пониженных значениях показателя адиабаты. Аналитически и численно исследуется возможность неоднозначности решения для тройных конфигураций скачков уплотнения, формирующихся при маховском отражении, в том числе для конфигураций с отрицательным углом наклона отраженного скачка. Выведены и графически продемонстрированы условия сосуществования тройных конфигураций маховского отражения с другими ударно-волновыми структурами.

Изучаются вращательные колебания квадратной призмы, закрепленной на пружинной подвеске в рабочей части аэродинамической трубы малых скоростей. Отношение длины призмы к поперечному размеру равно 2,6. Призма может совершать колебания относительно оси, проходящей через центр призмы и перпендикулярной вектору скорости набегающего потока и продольной оси призмы. Продольная ось призмы в равновесном положении направлена вдоль вектора скорости набегающего потока либо составляет с ней малый угол. Для регистрации колебаний используется акселерометр GY-521 на основе микросхемы МPU 6050, соединенный с отечественным контроллером Piranha UNO, который является аналогом широко распространенного контроллера Arduino UNO. В отсутствие потока вращательные колебания призмы являются затухающими. Если скорость потока больше некоторой величины, возникают колебания с постоянной амплитудой. Амплитуда растет с увеличением скорости набегающего потока. Математическая модель, предложенная для описания вращательных колебаний цилиндра, удовлетворительно работает для описания колебаний призмы.

Представлены результаты спектроскопических измерений свечения плазмы микро-
волновых разрядов в экспериментах по синтезу каталитических структур микро и
наноразмеров при воздействии мощных импульсов микроволнового излучения гиро-
трона (длина волны 4 мм, длительность импульса 2–8 мс, мощность до 500 кВт),
на смесь порошков магния Mg и двуокиси титана TiO2 . Эксперименты проводились
в воздухе. Регистрация спектров свечения СВЧ-разрядов выполнялась спектромет-
рами «AvaSpec» различных типов в диапазонах длин волн от 219 нм до 920 нм. Заре-
гистрированы спектральные линии нейтральных атомов и однократно ионизован-
ных ионов магния и титана. Изучались характеристики спектральных линий во
время действия импульса микроволнового излучения и после его окончания. Анализ
полученных результатов показал, что для атомов титана хорошо выполняется
условие частичного локального термодинамического равновесия (ЛТР), что позво-
ляет сделать достаточно надежные оценки электронной температуры плазмы,
величина которой находится в интервале значений 0,2–0,4 эВ. В то же время для
ионов титана ЛТР в микроволновом разряде не выполняется. Сравнимые величины
интенсивности линий атомов и ионов титана в разрядах при электронной темпе-
ратуре 0,2–0,4 эВ, которая более чем на порядок меньше потенциала ионизации
титана, указывают на сильную неравновесность плазмы микроволнового разряда в
порошках. Зарегистрированные в разрядах полосы монооксида титана TiO указы-
вают о протекании в микроволновом разряде плазмохимических реакций.

Проведено исследование золото-рутениевых гальванопокрытий с технологически-
ми антидиффузионными подслоями из сплавов Cо-W и Ni-Mо. Опытными образца-
ми служили контакт-детали серийно выпускаемых герконов МКА-14. Оценено вли-
яние данных технологических подслоев на ряд основных характеристик покрытия,
таких как микротвердость, пористость и шероховатость. Исследовано изменение
состояния поверхности контакт-детали в процессе послойного формирования по-
крытия. Проведены коммутационные испытания партий экспериментальных маг-
нитоуправляемых контактов МКА-14 с тремя типами золото-рутениевого кон-
тактного покрытия в режимах 50 мВ, 5 мкА, 50 Гц и 12 В, 0,25 А, 50 Гц.
Проанализирована динамика изменения их контактного сопротивления в ходе
коммутаций.

Исследуется один из наиболее критичных этапов ввода парашютной системы при возвращении спускаемого аппарата, а именно процесс отделения крышки узлов подвески с вытяжным блоком перед вводом вытяжного парашюта. Представлены особенности моделирования движения элементов этой системы с использованием современных программных комплексов FlowVision, Euler, Aero Shape-3D. Разработана методика, позволяющая моделировать динамику относительного движения тел в атмосфере с учётом аэродинамической интерференции. Проанализирована динамика отделения крышки в спутном следе. Выявлена интенсивная раскрутка крышки узлов подвески, которая может привести к наматыванию уздечки и вытяжного блока на крышку и к отказу ввода вытяжного парашюта. Рассмотрены варианты доработки конструкции крышки с целью уменьшения возмущений при её отделении.

Для построения охлаждаемых фотоприемных устройств на основе CdHgTe прове-
дена оценка параметров перспективных двухслойных р+/n, трехслойных p+/ν)/n+ и
барьерных nBn архитектур. Каждая из рассмотренных архитектур является эта-
пом создания более совершенной технологии изготовления фотонных фотоприем-
ных устройств на основе CdHgTe, что обеспечивает их работу при повышенной
температуре. Показано, что уменьшение темнового тока достигается использо-
ванием архитектур с конструируемой зонной диаграммой, включающей поглоща-
ющие слои n-типа проводимости. Проведенные расчеты подтверждают возмож-
ность реализации высокотемпературного режима работы ФЧЭ на основе CdHgTe

Представлены эксперименты по теневой визуализации импульсного разряда атмосферного
давления в квазиоднородном и сильно неоднородном электрическом поле. В них исследуется
(наблюдается) ударная волна, образующаяся при импульсном пробое короткого газового
промежутка атмосферного давления, инициируемого искровым разрядом по поверхности
диэлектрика. Проведен сравнительный анализ особенностей распространения ударной
волны при её возбуждении в разрядных устройствах различной геометрии.

По излучению молекулы оксида титана (TiO) была проведена оценка газокинетиче-
ской температуры плазмы в реакции синтеза микрочастиц диоксида титана
(TiO2 ) с нанесенными на них наночастицами меди (Cu). Реакции синтеза иницииро-
вались СВЧ-излучением мощного гиротрона в смеси порошков диоксида титана и
меди. В результате были получены материалы, включающие в свой состав микро-
размерные частицы диоксида титана округлой формы размером от 10 мкм до
200 мкм с нанесенными на их поверхность наночастицами меди. Концентрация
меди в смесях порошков менялась от 0,1 % до 20 % по весу. Газокинетическая тем-
пература оценивалась по спектру излучения
-системы молекулы TiO в диапазоне
от 700 нм до 720 нм. Полосы в этом диапазоне обусловлены электронными перехо-
дами между молекулярными состояниями А3Ф–Х3
. Увеличение концентрации ме-
ди в смеси порошков не приводило к СВЧ-пробою, пробой произошел при примене-
нии инициатора. Показано, что с изменением концентрации меди синтез
осуществляется при одинаковых газокинетических температурах 5500
 500 К,
которые, таким образом, не зависят от содержания меди в смеси порошков.

Статья содержит результаты разработки математической модели динамики цифровой релейной системы управления вектором тяги жидкостного ракетного двигателя пилотируемого транспортного корабля. В основу разработки математической модели системы положены математические модели магнитоэлектрического двигателя (электродвигателя с возбуждением от постоянных магнитов) и двухприводной электромеханической рулевой машины, а также математические модели электромеханических приводов и систем. В статье проводится декомпозиция цифровой релейной электромеханической системы на составляющие функциональные элементы. Проводятся расчёты параметров составляющих функциональных элементов системы. Выполняется агрегирование нелинейной математической модели динамики цифровой релейной электромеханической системы. Приводятся результаты апробации разработанной математической модели динамики такой цифровой релейной электромеханической системы для варианта её эксплуатации с функционированием одного из магнитоэлектрических двигателей рулевой машины и нахождением второго магнитоэлектрического двигателя в «холодном» резерве и для варианта её эксплуатации с функционированием обоих двигателей.

В статье рассматривается вопрос о формировании оптимальной номинальной программы управления маршевой тягой двигательной установки (ДУ) межпланетного космического аппарата (КА), состоящей из нескольких разнотипных электр оракетных двигателей (ЭРД). Критерием оптимизации является минимум расхода рабочего тела при фиксированной длительности перелёта. Определяются: направление тяги ДУ и последовательность включения/выключения отдельных двигателей. На основе принципа максимума Понтрягина получены аналитические выражения для оптимальных программ номинального управления: определены зависимости направления тяги и функции включения/выключения отдельных двигателей от фазовых и сопряжённых координат динамической системы. В качестве примера использования разработанной методики оптимизации рассматривался гелиоцентрический участок перелёта Земля - Марс. Расчёты проводились для прототипа с параметрами, сходными с КА международного проекта «Демокритос», предполагающего использование российской ядерной энергоустановки для обеспечения электроэнергией множества разнотипных ЭРД. Проведено численное решение краевых задач и моделирование движения КА с полученной оптимальной номинальной программой управления для ДУ с двумя типами ЭРД и различной длительностью перелёта. Выполнен анализ зависимости расхода рабочего тела и моторного времени для обоих типов двигателей от требуемой длительности перелёта.

Дан обзор новых наиболее интересных результатов, представленных на LI Между-
народной Звенигородской конференции по физике плазмы и управляемому термо-
ядерному синтезу, состоявшейся с 18 по 22 марта 2024 года в г. Звенигород Москов-
ской области. Проведен анализ достижений в основных направлениях развития
исследований в области физики плазмы в России и их сравнение с работами за ру-
бежом.