Тепло- и массообмен на каталитически активной поверхности высокоскоростного летательного аппарата планирующего класса тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.14, кандидат наук Зубко Анна Александровна

• Зубко Анна Александровна
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Зубко Анна Александровна

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение…………………………………………………………………………

1 Термогазодинамика и тепломассообмен в химически активном

пограничном слое…………………………………………………………...…

1.1 Термодинамическое и химическое состояние высокотемпературного

воздуха в химически активном пограничном слое ……………………..……

1.2 Тепло- и массообмен в пограничном слое с учётом каталитической

активности поверхности ……………………………………………………..…17

1.2.1 Анализ тепло- и массообмена в ламинарном «замороженном»

пограничном слое………………………………………………………………

1.2.2 Тепло- и массообмен в ламинарном равновесном пограничном слое

1.3. Влияние турбулентности на теплообмен в химически активном

пограничном слоe …

2 Физико-химические аспекты гетерогенного катализа на каталитически

активной поверхности ……………………………………………….……….…28

2.1 Физическо-химические факторы, определяющие интенсивность

тепломассообмена химически активном пограничном слое на каталитически

активной поверхности …………...……………………………………………

2.2 Механизм гетерогенных экзотермических химических реакций ………

2.3 Влияние поверхностной микроструктуры материалов тепловой защиты на

их каталитические свойства …………………………………………….…...…32

2.4 Влияние геометрических размеров и условий эксплуатации КЛА на

уровень теплового потока в каталитически активную поверхность………

2.4.1 Влияние геометрических размеров………………………………………37

2.4.2. Влияние высоты полёта…………………………………………………

2.4.3. Влияние скорости полёта………………………………………………

2.4.4. Влияние температуры поверхности……………………………………

3

3 Общая математическая модель тепло - и массообмена на каталитически

активной поверхности головной части КЛА…………………………………

3.1 Основные уравнения сохранения………………………………………

3.2 Уравнение состояния………………………………………………………

3.3 Вязкие напряжения, тепловые (диффузионные) потоки………………

3.4. Переносные свойства. (модель 1 и модель 2)……………………………

3.4.1 Однородный газ……………………………………………………………52

3.4.2. Газовая смесь. Расчётные соотношения………………………………

3.5 Химическая кинетика………………………………………………………

3.5.1 Общие положения…………………………………………………………58

3.5.2 Кинетика химических реакций в сжатом и пограничном слоях при

полёте КЛА в атмосфере с гиперзвуковой скоростью……………………..…

3.6 Кинетика энергообмена между степенями свободы (модами)…………

3.6.1 Источники в уравнениях энергий………………………………………

3.6.2 Поступательно-колебательные скорости передачи энергии…………

3.6.3 Колебательно-колебательные скорости передачи энергии……….……65

3.6.4 Спонтанная излучательная дезактивация колебательных мод…………66

3.7 Граничные условия на каталитически активной стенке…………………

3.8 Некоторые результаты численного расчета теплообмена на каталитически

активной поверхности конической притупленной сферой головной части

ВЛА………………………………………………………………………………

4 Математическая модель расчёта теплообмена на каталитически активной

поверхности с использованием алгебраических критериальных

соотношений……………………………………………………………………

4.1. Критический анализ критериального соотношения P. Гуларда…………82

4.2. Модификация критериального соотношения Р. Гуларда………………

4.3 Сравнительный анализ результатов исследования процессов тепло – и

массообмена на каталитически активной поверхности…………………….…91

5 Анализ возможностей улучшения каталитических свойств углеродных

композиционных материалов теплозащитного назначения…………………

4

5.1 Прогноз разработок термостойких систем тепловой защиты

высокоскоростных ЛА на основе углеродных композиционных

материалов………………………………………………………………………

5.2 Анализ влияния компонентного состава набегающего диссоциированного

потока на каталитические свойства теплозащитных

материалов…………

5.2.1 Особенности процесса рекомбинации атомов диссоциированного

воздуха на поверхностях разной каталитической активности………………102

5.3 Метод формирования на поверхности УУКМ термостойких

композиционных покрытий с необходимыми каталитическими

свойствами……………………………………………………………………

5.4 Методы исследования гетерогенного катализа…………………………

5.4.1 Теоретические основы эмпирического моделирования характеристик

гетерогенного катализа………………………………………………………

5.4.2 Анализ возможностей моделирования на газодинамических стендах

натурных условий теплообмена на каталитически активной

поверхности……………………………………………………………………

5.4.3 Особенности экспериментального моделирования процессов на

каталитически активной поверхности………………………………………

5.4.4 Формирование с использованием НТГДМ - технологии защитных

термостойких покрытий на поверхности УУКМ……………………………

5.4.5 Алгоритм постановки эксперимента по определению коэффициента

каталитической рекомбинации kw композиционного теплозащитного

покрытия………………………………………………………………………

Заключение…………………………………………………………………

Список сокращений и условных обозначений……………...…………….…

Список литературы……………………………………………………………

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Тепло- и массообмен на каталитически активной поверхности высокоскоростного летательного аппарата планирующего класса»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы и степень её разработанности.

В настоящее время огромный научный и практический интерес

вызывает проблема аэродинамического нагрева летательных аппаратов (ЛА)

при полёте в плотных слоях атмосферы планет со сверхзвуковой скоростью.

Сущность проблемы связана с изучением процессов

термогазодинамики и тепломассообмена,

сопутствующихобтеканиюдиссоциированными и ионизированными

газовыми потоками элементов конструкции,поверхности которых обладают

каталитической активностью.

Степень актуальности этой проблемы особенно велика при разработке

высокоскоростныхлетательных аппаратов (ВЛА)многоразового

использования.

Особенно остро эта проблема проявила себя при создании

международной космической станции (МКС), для функционирования

которой потребовалась реализация такихпроектов, как: «SpaceShuttle»,

«Dragon», «Falcon 9», «Х-37» (США), «Буран» (СССР), «Hermes» (союз

Европейских стран). В результате указанная проблемаприняламировой

статус.В итоге, решение проблемы в плане её

практическойреализациисвелось к проведениюширокого

спектраэкспериментальных и теоретических исследований.Результаты таких

исследований позволило создать систему данныхдля решения не только

проблемы входа спускаемого аппарата (СА) с орбиты в плотные слои

атмосферы Земли, но и реализовать научные экспедиции к другим планетам.

Кроме того, решение проблемы аэродинамического нагрева открывало

перспективук разработке гражданскихЛА на основе инновационных

6

технологий сверхзвуковой аэродинамики. То есть к созданию

принципиально новых гражданских высокоскоростных летательных

аппаратов.

Отличительная особенностьВЛАвыражается в том, что при полёте в

плотных слояхатмосферы Земли первостепенное значение начинают

игратьне только классические процессы термогазодинамики и теплообменав

пограничном слое, но и процессы химтермодинамики. Пограничный слой

становится химически активным, что обусловлено реальностью газа в его

объёме. Его термодинамическое состояние (равновесный, неравновесный,

«замороженный») и структура существенно усложняется, что коренным

образом изменяет механизм аэродинамического нагрева ЛА. Определяющую

роль в таком пограничном слое начинают выполнять процессы тепло - и

массообмена. При этом возникает необходимость совместного учёта

диссипативных процессов, обусловленных вязкостью, а так же физико-

химических процессов, реализуемых в газовой фазе и на поверхности

спускаемого летательного аппарата (СЛА) (гетерогенный катализ).Все эти

процессывызывают качественно новые эффекты, отсутствующие в

теченияхсовершенного газа.Например, на все процессытепломассообмена,

протекающие в химически активном пограничном слое, существенное

влияние оказываеткаталитичностьповерхности материала конструкции ЛА.В

связи с указанным, проблема тепломассообмена в химически активном

пограничном слоестановится многопараметрической, а это существенно

усложняет математическую модель химически активного пограничного слоя,

что, в свою очередь, требует применения трудоёмких численных методов её

решения[1].

Влияние катализаторов на химические реакции известно

давно.Однако детальное понимание механизма этого процесса, управление

его интенсивностью в переносе теплоты и массы в объёме химически

активного пограничного слоя всё ещё недостаточно исследовано. В этой

связи задача изучения гетерогенного катализа остается актуальной особенно

7

применительно к разработке высокоскоростных летательных аппаратов

нового поколения.

Глубокое изучение представленной выше задачи позволит

создатьпринципиально новыевариантытепловой защиты, в том числе

системы многофункционального назначения. Такие системы будут управлять

процессом гетерогенного катализа, а, следовательно, в значительной степени

снижать тепловые нагрузки на конструкцию высокоскоростныхЛА.

Цель диссертационной работы.

Целью данной квалификационной работы является экспериментально

теоретическое исследование процессов тепло - и массообмена на

каталитически активной поверхности высокоскоростного летательного

аппарата планирующего класса.

Основные задачи диссертационной работы.

Для достижения указанной цели в работе решены следующие задачи:

- с позиции современной химтермодинамики проведён анализ

гетерогенного катализа и его вклада в процесс тепло - и массообмена в

химически активном пограничном слое. Определены физико-химические

основы гетерогенного катализа на каталитически активной поверхности;

- составлена общая математическая модель термогазодинамики и

тепло - и массообмена химически активного пограничного слоя на

каталитически активной поверхности;

- проведён критический анализ допущений американского

исследователя Р. Гуларда, сделанных при выводе соотношения для расчёта

тепло - и массообмена на каталитически активной поверхности. Показана их

несостоятельность. На базе проведенного анализа в данной работе получено

модифицированное соотношение Р.Гуларда, достоверность которого

подтверждено экспериментально;

- проведён анализ возможностей эмпирического моделирования

характеристик гетерогенного катализа на каталитически активной

поверхности. Предложены общие положения моделирования, на базе

8

которыхразработаны и апробированы методы и средства исследования

гетерогенного катализа;

- сформулированы основные положения по улучшению каталитических

свойств композиционных материалов теплозащитного назначения.

Разработаны и апробированы методы и средства улучшения каталитических

свойств;

- составлен алгоритм определения каталитических свойств материалов по

результатам эксперимента. Проведено улучшение каталитических свойств

углерод-углеродных иметаллокерамических композиционных материалов.

Сравнение экспериментальных и расчётных данныхтепломассообмена

показало удовлетворительное соответствие.

Объектом исследования является процесс тепло- и массообмена на

поверхности космических летательных аппаратов (КЛА), обладающей

каталитически активными свойствами.

Предмет исследования – получение, анализ и обобщение результатов

исследований и экспериментов, связанные с изучением гетерогенных

каталитических процессов, происходящих при движении ЛА

сосверхзвуковой скоростью. Основное место уделяется тепло- и массообмену

на каталитически активной поверхности.

Методология исследования основана на проведении численного и

экспериментального моделирования изучения свойств гетерогенного

катализа и тепломассообмена на каталитически активной поверхностиСЛА.

Научная новизна работы:

1.В исследованиифизико-химическихпроцессов гетерогенного

катализа на каталитически активной поверхности.

2.В составлении общей математической модели термогазодинамики и

тепло - и массообмена химически активного пограничного слоя на

каталитически активной поверхности и численном методе её решения.

9

3.В модификации широко используемого уравнения Р. Гуларда при

расчёте тепло - и массообмена на каталитически активной поверхности и

обоснованности достоверности полученного модифицированного уравнения.

4.Вразработке и апробации методов и средств улучшения

каталитических свойств термостойких материалов теплозащитного

назначения.

5.В предложении и апробации метода и средств улучшения

каталитических свойств углерод-углеродных и металлокерамических

композиционных теплозащитных материалов (ТЗМ).

Теоретическая и практическая значимость работы.

Теоретическая ценность работы заключается в создании

математической модели, позволяющей с высокой точностью рассчитывать с

учётом гетерогенного катализа процессы тепломассообмена на поверхности

элементов конструкции СЛА.

Практическая значимость работы состоит в разработке метода и

средств улучшения каталитических свойств материалов тепловой защиты

(ТЗ) ВЛАразного функционального назначения.

Положения, выносимые на защиту:

1.Общая математическая модель процессов гетерогенного катализа и

тепломассообмена на поверхности высокоскоростных летательных

аппаратов.

2.Сравнительный анализ полученных результатов численного и

экспериментального моделированиятепломассообмена на каталитически

активной поверхности тепловой защиты СЛА.

3.Методы и средства улучшения каталитических свойств углерод-

углеродных и металлокерамических композиционных материалов.

Рекомендации по внедрению:

Результаты данной работы могут быть использованы в проектных

конструкторских бюро (КБ)при разработке систем тепловой защитыСЛА и в

учебном процессе высших учебных заведений соответствующего профиля.

10

Степень достоверности результатовработы подтверждается

использованием математических моделей, основанных на фундаментальных

законах механики и теплофизики, удовлетворительным совпадением

результатов численного моделирования, проведенного с использованием

предложенной модели, с данными стендовых экспериментов, расчётными

данными других авторов, полученными при прочих равных начальных

условиях.

Личный вклад авторавыражается в составлении общей

математической модели и алгоритма её численного решения; сопоставлении

теоретических и экспериментальных данных; в разработке и апробации

метода и средств улучшения каталитических свойств термостойких

композиционных материалов; в разработке алгоритма экспериментального

определения этих свойств; врасчёте тепло- и массообмена на каталитически

активной поверхности ВЛА.

Апробация работы.

Основные положения диссертации и результаты работы

докладывались на всероссийских и международных конференциях:

«Гагаринские чтения-2016», «Авиация и космонавтрика-2016»,«Авиация и

космонавтрика-2019», «Будущее авиации и космонавтики за молодой

Россией-2016», «XXL школа –семинар молодых учёных и специалистов под

руководством академика РАН А.И. Леонтива-2017», «Всероссийская

конференция молодых учёных-механиков -2017»,«Всероссийская

конференция молодых учёных-механиков - 2018», «Фундаментальная наука

и технологии –перспективные технологии-2018», «Семинар ВУЗов по

теплофизики и энергетике-2019», «Туполевские чтения-2019»,

«Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации-2019»,

"ThermophysicsandPowerEngineeringinAcademicCenters 2020".

Публикации по теме диссертации.

По теме диссертации опубликовано 19 работ, из них в рецензируемых

научных изданиях опубликовано 5 работ.

11

Структура и объём диссертации.

В представленной работе рассмотрены физико-химические основы и

методы исследования гетерогенного катализа на каталитически активной

поверхности; отмечены факторы, влияющие на его интенсивность; проведён

анализ возможностей эмпирического моделирования характеристик

гетерогенного катализа;составлена общая математическая модель

термогазодинамики и тепло - и массообмена химически активного

пограничного слоя;составлен алгоритм определения каталитических свойств

материалов по результатам экспериментапроведен анализ по улучшению

каталитических свойств композиционных материалов теплозащитного

назначения.

Диссертационная работа состоит из введения, пятиглав, заключения,

списка сокращений и условных обозначений, списка литературы. Работа

представлена на 142 страницах основного текста, включающего 30рисунков,

7 таблиц и список литературы из 85 наименований.

Решение сформулированных выше задач и критический анализ

полученных результатов представлены в соответствующих разделах работы.

Заключение диссертации по теме «Теплофизика и теоретическая теплотехника», Зубко Анна Александровна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В рамках представленного в данной работе исследования процессов

тепло-массообмена на каталитически активной поверхности

высокоскоростного летательного аппарата планирующего класса решены

следующие задачи:

1.С учетом аспектов химтермодинамики проведён анализ

гетерогенного катализа и его вклада в процесс тепло - и массообмена в

химически активном пограничном слое. Определены физико-химические

основы гетерогенного катализа на каталитически активной поверхности.

2. Составлена общая математическая модель термогазодинамики и

тепло - и массообмена химически активного пограничного слоя на

каталитически активной поверхности.

3.Проведён критический анализ допущений американского

исследователя Р. Гулларда, сделанных при выводе соотношения для расчёта

тепло - и массообмена на каталитически активной поверхности. Показана их

несостоятельность. Получено модифицированное соотношение Р. Гулларда,

достоверность которого подтверждено экспериментально.

4. Проведён анализ возможностей эмпирического моделирования

характеристик гетерогенного катализа на каталитически активной

поверхности. Предложены общие положения моделирования, на базе

которых разработаны и апробированы методы и средства исследования

гетерогенного катализа.

5. Сформулированы основные положения по улучшению

каталитических свойств УУКМ и УККМ. Разработаны и апробированы

методы и средства определения и улучшения каталитических свойств.

6. Проведена верификация разработанной математической модели

путём сопоставления экспериментальных и расчётных данных

тепломассообмена на каталитически активной поверхности.

Удовлетворительное соответствие данный указывает на достоверность

предложенной математической модели.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Зубко Анна Александровна, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Никитин П.В., Сотник Е.В. Катализ и излучение в системах тепловой

защиты космических аппаратов. Учебник высшей школы. М.: Изд-во Янус-

К, 2013.- С.335.

2. Никитин П.В., Шкуратенко (Зубко) А.А. Влияние каталитически

активной поверхности на интенсивность конвективного теплообмена //

Труды МАИ. 2016. № 88. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=70401

(дата обращения 30.09.2020)

3. Авдуевский В.С., Галицейский Б.М., Данилов Ю.И.и др. Основы

теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике. Под общ.

ред. Авдуевского В.С., Кошкина В.К.. 2-е изд. М.: Машиностроение, 1992.

528 с.

4. Шкуратенко (Зубко) А.А. Особенности термогазодинамики и

теплообмена при обтекании притупленного тела гиперзвуковым потоком //

Сборник тезисов Всероссийской конференция молодых ученых – механиков

(Сочи, сентябрь 2017). – М: Изд-во Московского университета, 2017, - С.

121 (122с.).

5. Ковалев В.Л. Гетерогенные каталитические процессы в аэродинамике.

М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002.– с.224.

6. Шкуратенко (Зубко) А.А. Теплообмен на каталитически активной

поверхности элементов конструкции гиперзвуковых летательных аппаратов

//Гагаринские чтения: Сб. тезисов XLII Международной молодежной

научной конференции (Москва, апрель 2016). – М.: Изд-во МАИ, 2016, -

Т.3.- С. 363-364.

7. Шкуратенко (Зубко) А.А. Улучшение свойств тепловой защиты

гиперзвуковых летательных аппаратов путем снижения каталитической

активности поверхности //Авиация и космонавтика:Сб. тезисов 15-й

международной конференции (Москва,ноябрь 2016). – М.: Изд-во Люксор,

135

2016, - С.246-248. URL: http://files.mai.ru/site/conf/aik/2016/abstracts.pdf(дата

обращения 09.09.2020).

8. Шкуратенко (Зубко) А.А. Влияние каталитической активности

поверхности на тепло- и массообмен в химически активном пограничном

слое // Фундаментальная наука и технологии – перспективные разработки:

Сб. тезисов Международной научно-практической конференции (Северный

Чарльстон, Ноябрь 2018). - Cary, NS: Изд-во LuluPress, 2018, - Т. 1 - С. 93-96

(147c.).

9. Шкуратенко (Зубко) А.А. Состояние и прогноз разработок

композиционных материалов на основе углеродистых и керамических

композиций // Сборник тезисов XXIV Туполевских чтений (школа молодых

учёных): международная молодежная научная конференция, (Казань, 7-8

ноября 2019). – Казань: Изд-во ИП Сагиева А.Р., 2019, - Т. 1, - С.527-533

(668с.).

10. Киперман С.Л. Основы химической кинетики в гетерогенном катализе.

М.: Химия, 1979., - с.278.

11. Никитин П.В. Тепловая защита. Учебник высшей школы. М.: Изд-во

МАИ, 2006, - с.510.

12. Лунев В.В. Гиперзвуковая аэродинамика. М.: Машиностроение, 1975.

13. ScottCD. Wallcatalyticrecombinationandboundaryconditions in

nonequilibrium hypersonic flows with applications. In: Bertin J.J., Periaux J.,

Ballmann J. (Ed.). Adveces in hypersonic. V.2. Modeling hypersonic flows.-

Boston, MA, USA: Birkhauser, 1992. P.176-250.

14. Ковалев В.Л., Крупнов А.А. Численное исследование турбулентного

течения частично ионизованного воздуха в вязком ударном слое //

Прикладная механика и техническая физика. 1994. Т. 35. № 5. С. 27-32.

15.Молчанов А.М. Численный метод расчета сверхзвуковых турбулентных

струй// Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2010.Т.10.

16. Афонина Н.Е., Громов В.Г., Ковалев В.Л. Моделирование

каталитических свойств покрытий высокотемпературных теплозащитных

136

материалов в диссоциированной смеси углекислого газа и азота //Изв. РАН:

Механика жидкости и газа. 2000. № 1. С. 106-116.

17. Афонина Н. Е., Громов В.Г. Ковалев В. Л. Влияние каталитических

свойств современных теплозащитных покрытий космических аппаратов на

теплообмен при входе в атмосферу Марса// Вестник Московского

университета. Сер. 1. Математика. Механика. 2000. № 6. С.37-44.

18. Афонина Н. Е., Громов В.Г. Ковалев В. Л. Теплообмен с

каталитическими поверхностями теплозащитных покрытий космических

аппаратов, входящих в атмосферу Марса// Математическое моделирование.

2000. Т.12. № 7. С. 79-86.

19. Афонина Н. Б., Громов В.Г. Ковалев В. Л. Анализ теплообмена с

каталитическими поверхностями теплозащитных покрытий космических

аппаратов, входящих в атмосферу Марса// Тепломассообмен. ММФ~2000.-

Минск: Изд-ние АНК ИТМО им. А.В. ЛыковаНАНВ.2000. С. 95-103.

20. КовалёвВ.Л., ПогосбекянМ.Ю.. Молекулярнодинамическое

моделирование каталитических свойств теплозащитных покрытий

космических аппаратов// Современные проблемы математики и механики. –

Т.1. из прикладные исследования. – МГУ, Москва, 2009,– С. 348-355.

21. BillingG.D., American Physical SocietyN.Y., Wiley, 2000, p.235.

22. Воронин А.И., Очеров В.И.Динамика молекулярных реакций М.: 1990, -

с.420.

23. Cacciatore M., Rutigliano M. and Billing G.D. J. Thermophys. and Heat

Transfer, 13:195-203, 1999.

24. Ковалев В.Л., Погосбекян М.Ю. Моделирование гетерогенной

рекомбинации атомов на теплозащитных покрытиях спускаемых аппаратов

методами молекулярной динамики. // Известия РАН.

Механикажидкостиигаза, 2007. № 4. С. 176-183.

25. Tersoff J. Physical Review B, 39:5566-5568, 1989.

26. Pidan S.P., Auweter-Kurtz M., Herdrich G. and Fertig M. J. Thermophys. and

Heat Transfer, 19:566-577, 2005.

137

27. Шкуратенко (Зубко) А.А. Влияние гетерогенно катализа на теплообмен в

химически активном пограничном слое // Сборник тезисов XXL школы-

семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН

А.И. Леонтьева (Санкт-Петербург, май 2017). – М.: Изд-во Издательский дом

МЭИ, 2017, – Т.2. - С. 281-282 (308с.).

28.Шкуратенко (Зубко) А.А. Теплообмен на каталитически активной

поверхности элементов конструкции гиперзвуковых летательных аппаратов

// Сборник тезисов XLII Международной молодежной научная конференций

«Гагаринские чтения» (Москва, апрель 2016). – М.: Изд-во МАИ, 2016, - Т.3.-

С. 363-364 (752с.).

29. Scalabrin L.C. Numerical Simulation of Weakly Ionized Hypersonic Flow over

Reentry Capsules //A dissertation submitted in partial fulfillment of the

requirements for the degree of Doctor of Philosophy (Aerospace Engineering) in

The University of Michigan. 2007. 182p.

30. Sutton, K., and Gnoffo, P. A. Multi-component diffusion with application to

computational aerothermodynamics. AIAA Paper 1998-2575, 1998.

31. Wilke, C. R. A viscosity equation for gas mixtures. J. of Chem. Phys. 18

(1950), p. 517–519.

32. Blottner, F. G., Johnson, M., and Ellis, M. Chemically reacting viscous flow

program for multi-component gas mixtures. SC-RR-70-754, Sandia Laboratories,

Albuquerque, New Mexico, 1971.

33.McBride B.J., Gordon S., Reno M.A., "Coefficients for Calculating

Thermodynamic and Transport Properties of Individual Species," NASA Technical

Memorandum 4513, October 1993.

34. Gupta, R. N., Yos, J. M., Thompson, R. A., and Lee, K. P. A review of reaction

rates and thermodynamic and transport properties for an 11-species air model for

chemical and thermal nonequilibrium calculations to 30,000 k. NASA-RP-1232,

1990.

35.Millikan R. C., White D. R. Systematics of vibrational relaxation. // J. of Chem.

Phys. 1963. V.39. P.3209–3213.

138

36. Blauer, J.A., Nickerson, G.R.A Survey of Vibrational Relaxation Rate Data for

Processes Important to CO2-N2-H2O Infrared Plume Radiation // Ultrasystems,

Incorporated, Technical rept. ReportNumber 0455177. 1973. 72p.

37. Ашратов Э.А., Дубинская Н.В. Исследование течений в соплах при

наличии колебательной релаксации. // Вычислительные методы и

программирование : сб. работ науч.-исслед. вычисл. центра Моск. гос. ун-та.

- М.: Изд-во Московского университета, Вып. 27: Численные методы в

механике сплошных сред / под ред. В. М. Пасконова, Г. С. Рослякова. 1977,

С.96-115.

38. Vitkin, E.A., Karelin, V.G., Kirillov, A.A., Suprun, A.S., Khadyka, Ju.V. A

physico-mathematical model of rocket exhaust plumes // Int. J. Heat Mass

Transfer. 1997. Vol. 40. No. 5, P.1227-1241.

39. Chul Park. Nonequilibrium Hypersonic Aerothermodynamics. New York, John

Wiley & Sons, 1989, 372 p.

40. Физико-химические процессы в газовой динамике. Справочник. Т.2:

Физико-химическая кинетика и термодинамика. Под ред. Г.Г.Черного и

С.А.Лосева - М.: Научно-издательский центр механики. 2002. 368 с.

41. Shkuratenko (Zubko) A. A. On experimental determination of the catalycity

coefficient of heat-proof thermal protection materials // Journal of Physics:

Conference Series. 2020. V. 1565, No. 1. Art. 012084. P.1-6. URL:

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1565/1/012084/pdf

42. Nikitin P.V., Rabinskiy L.N., Shkuratenko (Zubko) A.A., Tushavina O.V.

Condition and forecast of composite carbon development and cermet heat-

shielding materials with improved catalytic and radiative properties // Asia Life

Sciences. 2019. No. 1. P. 591–599.

43. Nikitin P.V., Tushavina O.V.,.Shkuratenko (Zubko) A.A. Calculation of

aircraft units using film cooling with regard to unsteady heat conductivity //

INCAS BULLETIN, volume 11, 2019. P.191-201.

44. Гулард Р. О влиянии скоростей каталитической рекомбинации на

теплопередачу при торможении гиперзвукового потока // Вопросы ракетной

139

техники. 1959. №5. C. 3-23. Оригинал – Jet Propulsion, 1958. 28, №11.P.737-

745.

45. Шкуратенко (Зубко) А.А. Гетерогенный катализ в химически активном

пограничном слое // Сборник тезисов XLIII Международной молодежной

научная конференций «Гагаринские чтения» (Москва, апрель 2017). – М.:

Изд-во МАИ, 2019, - Т.3. - С. 189-190.

46. Шкуратенко (Зубко) А.А. Теплообмен на каталитически активной

поверхности элементов гиперзвуковых летательных аппаратов // Сборник

тезисов Международного молодежного форума «Будущее авиации и

космонавтики за молодой Россией» (Москва, апрель 2016). – Рыбинск.: Изд-

во РГАТУ имени П.А. Соловьёва, 2016, - С. 123-127 (130с.).

47. Гиршфельдер Дж, Кертисс Ч, Берд Р. Молекулярная теория газов и

жидкостей. М.: Изд-во Иностр. Литературы, 1961. 913с.

48. Поуп Р. Конвективный теплообмен в критической точке при

замороженном течении в пограничном слое. //AIAAJournal, 1968, vol. 1, №2,

P. 53-61.

49. DorranceW.H. “Viscous hypersonic flow. Theory of reacting and

hypersonic boundary layers”. 1962. P.269.

50. Шкуратенко (Зубко) А.А. Диагностика теплообмена в гиперзвуковых

потоках с целью определения каталитических и излучательных свойств //

Сборник тезисов Всероссийской конференция молодых ученых- механиков

(Сочи, сентябрь 2018). – М.: Изд-во Московского университета, 2018, - С.

166 (172с.).

51. Гуняев Г.М., Гофин М.Я. Углерод-углерод композиционные материалы //

Авиационные материалы и технологии.2013. С.62-91.

52. EmmettT.H. Catalysis, N.Y., 1954.

53. Glick H. and Wurster W. J. Chem. Phys. Vol. 27, №5, 1957. P. 1224-1226.

54. Feldman S., Heat Transfer and Fluid Mechanics Inst. Stanford Univ. Press.

1957.

55. Reevers R, and Harteck P. AFOSR TR 57-50, 1957, p. 136-421.

140

56. РогинскийС., БубенН. иШлехтерА. ActaPhysico-chim. USSR, 1939, v. 10,

№3, p. 371-378.

57. Харламов Ю.А. Классификация видов взаимодействия частиц порошка с

подложкой при нанесении покрытий. // Порошковая металлургия. 1988. №1.

C. 18-21.

58. Баронец П.Н., Гордеев AM., Колесников А.Ф., Якушин М.М. и др.

Отработка теплозащитных материалов орбитального корабля «Буран» на

индукционных плазмотронах. // В кн: Гагаринские научные чтения по

авиации и космонавтике 1990, —М.: Наука, 1991. С. 41-52.

59. Беспалов В. Л., Залогин Г.Н., Лунев В. В. и др. Экспериментальное

определение каталитической активности материалов в высокоэнтальпийном

потоке разреженного газа. //Тезисы докл. VIII Всес. конф. по динамике

разреж. газов.-М.: Издание МАИ. 1985. Т. I. С. 7.

60. Анфимов Н.А., Залогин Г.Н., Лунев В.В. и др. Исследование

каталитической активности материалов в высокоэнтальпийных потоках. // В

кн.: Гагаринскиенаучные чтения по космонавтике и авиации, 1983.-М.:

Наука, 1985.

61. Залогин Г.Н., Итин П.Г., Кнотько В.Б. и др. Диагностика неравновесной

плазмы и определение каталитических свойств материалов вструе ВЧИ -

плазмотрона. В кн.: Плазмохимия-89. - М.: ИНХС РАН, 1989. Т.2. С. 245-

271.

62. Воинов Л.П., Залогин Т.Н., Лунев В.В., Тимошенко В.П.

Сравнительный анализ лабораторных и натурных данных о каталитичности

материалов теплозащиты летательных аппаратов «Бор» и «Буран». //

Космонавтика и ракетостроение.-М.: Издан-е ЦНИИмаш, 1994. № 2. C. 51-57.

63. Лозино-Лозинский Г.Е. Полет «Бурана». / В кн.: Гагаринские научные

чтения по космонавтике и авиации, 1989. М.: Наука. 1990. C. 6-21.

64. TongH.jMorseH.L., CurryD.M. Applicationofnonequlibrium viscous layer

computational procedure to evaluation of Space Shuttle TPS requirements and

material performance. J. Spacecraft and Rocets. 1975. v.12, № 12. P. 739-743.

141

65. Greaves J. C, Linnett J. W. Recombination of atoms at surfaces. Part 6 -

Recombination of Oxygen Atoms on Silica from 20 С to 600 0// Trans. Farad. Soc.

v. 55. 1978. P. 623-634.

66. Scott C.D. Catalytic recombination of nitrogen and oxygen on high

temperature. AIAA Paper 80-1477.

67. Stewart D.A., Rakich I.V., Lafranco M.Z. Catalytic surface effects

experiment on Space Shuttle. AIAA Paper 81-1143.

68. Rakich I.V., Stewart D.A., Lafranco M.Z. Results of flight experiment on

the catalytic efficiency of Space Shuttle heat shield. AIAA Paper 82-4944.

69. Scott CD. Wall catalytic recombination and boundary conditions in

nonequilibrium hypersonic flows with applications. In: Bertin J.J., Periaux J.,

Ballmann J. (Ed.). Adveces in hypersonic. V.2. Modeling hypersonic flows.-

Boston, MA, USA: Birkhauser, 1992. P.176-250.

70. БеркутВ.Д., КовтунВ.В., КудрявцевН.Н., НовиковС. С.

Измерениевероятностигетерогеннойрекомбинацииатомовкислородапривзаим

одействиисверхзвуковыхпотоковдиссоциированногогазасповерхностямитвер

дыхтел. // Докл. АН СССР. 1984. Т. 2835. №4. С. 889-893.

71. Беркут В.Д., Дорошенко В.М., Ковтун В.В., Кудрявцев Н.Н.

Неравновесные физико-химические процессы в гиперзвуковой

аэродинамике. М.: Энергоатомиздат, 1994. 399 с.

72. Жуков М.Ф., Смоляков В.Я., Урюков Б.А. Электродуговые нагреватели

газа (плазмотроны). –М.: Наука, 1973. 232с.

73. Коган М.Н., Макашов Н.К. Моделирование каталитических свойств

поверхностей. Ученые записки ЦАГИ. 1980. Т. 11. № 5. С. 47-52.

74.Авдуевский В.С., ГлебовГ.А. Теплообмен в передней критической точке

неразрушаемого тела, омываемого потоком частично ионизованного воздуха

// Инженерно- физический журнал. 1970. Т.18. №2. С. 8-18.

75. Агафонов В.П., Кузнецов М.М. К вопросу о полном моделировании

стационарных тепловых потоков при дозвуковом и гиперзвуковом обтекании

142

каталитических поверхностей// Численные методы механики сплошной

среды. Новосибирск: 1986. Т. 11. №7. С. 5-11.

76. Колесников А.Ф., Якушин М.И. Условия моделирования

конвективного неравновесного теплообмена тел с гиперзвуковыми потоками

на индукционных плазмотронах // Теплофизика высоких температур. 1988. Т.

26. C. 742-750.

77. Никитин П.В. Процессы катализа и излучения в системах тепловой

защиты планирующих космических летательных аппаратов // Современные

проблемы науки и образования. 2010. №1. С. 77-93.

78. Никитин П.В., Сотник Е.В. Воспроизведение конвективно-лучистого

теплообмена, сопутствующего входу космических аппаратов в атмосферы

планет со второй космической скоростью // М.: Труды МАИ. 2011. № 42. С.

3-26.

79. Никитин П.В., Сотник Е.В., Давыдов Н.Н. Экспериментальные

исследования характеристик систем тепловой защиты ЛА. Учебное пособие к

лабораторным работам. М.: Изд-во МАИ, 1998. 65с.

80. Воронкин В.Г., Яхлаков Ю.В. Экспериментальное исследование

теплообмена в окрестности критической точки при неравновесных физико-

химических превращениях и определение константы скорости рекомбинации

азота // Изв. АН СССР: Механика жидкости и газа. 1973. № 3. C. 128-135.

81. Воронкин В.Г., Залогин Г.А. О механизме рекомбинации атомарного

азота вблизи каталитической поверхности, обтекаемой диссоциированным

воздухом // Изв. АН СССР: Механика жидкости и газа. 1980. № 3. С. 156-158.

82. Колесников А.Ф., Щелин B.C. Численный анализ точности

моделирования гиперзвукового теплообмена в дозвуковых струях

диссоциированногоазота // Изв. АН СССР: Механика жидкости и газа. 1990.

№ 2. C. 135-143.

83.Шкуратенко (Зубко) А.А. Определение каталитических и излучательных

свойств теплозащитных материалов на высокотемпературных

газодинамических стендах // Сборник тезисов XII Всероссийской

143

конференции молодых ученых(Новосибирск, Март 2018). – Новосибирск:

Изд-во Параллель, 2018, - С.167-169.

84. Никитин П.В., Шкуратенко (Зубко) А.А. Алгоритм экспериментального

определения коэффициента каталитической активности для расчёта

плотности теплового потока // Сборник тезисов Семинара ВУЗов по

теплофизике и энергетике. (Санкт-Петербург, Октябрь 2019). – С.-Пб.: Изд-

во ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2019, - С.288-289 (447с.).

85.Никитин П.В., Шкуратенко (Зубко) А.А. Формирование

разнофункциональных покрытий сверхзвуковым низкотемпературным

газодинамическим потоком // Сборник тезисов 18-ой Международной

конференции «Авиация и космонавтика» (Москва. Ноябрь 2019). – М.: