Теплообмен и термохимическое взаимодействие струй диссоциированных газов с поверхностью материалов: эксперименты на ВЧ-плазмотронах, численное моделирование и анализ поверхности

Проект направлен на решение фундаментальной проблемы моделирования аэродинамического нагрева поверхности тел при входе в атмосферу. На установках ВГУ-4 (ИПМех РАН) и ВАТ-104 (ЦАГИ) с индукционным нагревом газов будет исследован теплообмен и термохимическое взаимодействие потоков диссоциированных газов с поверхностью материалов для условий входа тел в атмосферы Земли и Марса с гиперзвуковыми скоростями. Такие установки позволяют исключить загрязнение поверхности материалов и испытывать материалы в строго контролируемых условиях. Испытания материалов необходимо сочетать с численным параметрическим моделированием обтекания образцов материала и теплообмена с их поверхностью. Параметры до- и сверхзвуковых струй диссоциированного воздуха, азота и углекислого газа будут определяться по совокупности данных экспериментальной диагностики и численного моделирования течений неравновесной химически активной плазмы в рамках уравнений Навье-Стокса для условий экспериментов. Экспериментально и численно будет исследован тепловой эффект рекомбинации атомов О, N и молекул CO на поверхностях металлов, кварца, углерода и керамики. В рамках проекта будет изучено воздействие струй диссоциированного воздуха и углекислого газа на поверхность ультравысокотемпературных керамических материалов состава HfB2-SiC, включая глубину окисления, элементный и фазовый состав, микроструктуру поверхности. Экспериментальные данные по теплообмену и поведению материалов в струйных потоках диссоциированных газов, полученные в установках ВГУ-4 и ВАТ-104, будут также экстраполированы на условия входа затупленных тел в атмосферы Земли и Марса.