Определение конструктивной компоновки БПЛА, обеспечивающей высокие показатели термоизоляции без применения термоизоляционных средств защиты

DOI: 10.34759/vst-2022-4-85-93

Авторы

Маскайкин В. А.

ОАО «Государственное научно-производственное предприятие «Регион», Каширское шоссе, д. 13А, Москва,115230, Россия.

e-mail: vladimir.maskaykin@mail.ru

Аннотация

Статья посвящена актуальной задаче повышения термоизоляционных свойств беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), эксплуатируемых в экстремальных температурных режимах. Исследуется теплообмен предполагаемых агрегатов БПЛА с различными диаметрами для определения конструктивной компоновки, обеспечивающей высокие показатели термоизоляции без применения термоизоляционных средств защиты. Теоретическое исследование теплообмена БПЛА проводится численным конечно-разностным методом. По результатам определены необходимые условия компоновки агрегатов, способствующие повышению термоизоляционных свойств БПЛА.

Ключевые слова:

термоизоляционные свойства БПЛА, термоизоляционные материалы, экстремальные температурные условия, конструктивная компоновка БПЛА, сопряженный теплоперенос в горизонтальном цилиндре

Библиографический список

1. Гращенков Д.В., Щетанов Б.В., Тинякова Е.В., Щеглова Т.М. О возможности использования кварцевого волокна в качестве связующего при получении легковесного теплозащитного материала на основе волокон Al2O3// Авиационные материалы и технологии. 2011. № 4. C. 8–14.
2. Ивахненко Ю.А., Бабашов В.Г., Зимичев А.М., Тинякова Е.В. Высокотемпературные теплоизоляционные и теплозащитные материалы на основе волокон тугоплавких соединений // Авиационные материалы и технологии. 2012. № S. C. 380–385.
3. Букичев Ю.С., Богданова Л.М., Спирин М.Г., Шершнев В.А., Шилов Г.В., Джардималиева Г.И. Композиционные материалы на основе эпоксидной матрицы и наночастиц диоксида титана (IV): получение, микроструктура и свойства // Вестник Московского авиационного института. 2021. Т. 28. № 2. С. 224-237. DOI: 10.34759/vst-2021-2-224-237
4. Ramamurthi S., Ramamurthi M. Aerogel matrix composites. Patent US 5306555 A, 26.04.1994.
5. Frank D., Zimmermann A. Aerogel composites, process for producing the same and their use. Patent US 5789075 A, 04.08.1998.
6. Ryu J. Flexible aerogel superinsulation and its manufacture. Patent US 6068882, 30.05.2000.
7. Stepanian C.J., Gould G.L., Begag R. Aerogel composite with fibrous batting. Patent US 7078359, 18.07.2006.
8. Lee K.P., Gould G.L., Gronemeyer W., Stepanian C.J. Advanced gel sheet production. Patent US 7780890 B2, 24.08.2010.
9. Evans O.R., deKrafft K.E., Zafiropoulos N.A. et al. Hydrophobic Аerogel Мaterials. Patent US 9868843 B2, 16.01.2018.
10. Теплоизоляция с аэрогелями. Компания Aspen Aerogels. URL: www.aerogel.com
11. Heng V., DiChiara R.A., Chu E., Zorger D. Thermal insulation assemblies and methods the fabrication the same. Patent US 8357258 B2, 22.01.2013.
12. Maheshwari M., Fang X. Laminate Thermal Insulation Blanket for Aircraft Applications and Process therefor. Patent US 20120308369 A1, 06.12.2012.
13. Shen X., Wu X., Cui S., Shao F. Preparation method of mullite-fibrofelt-reinforced SiO2-Al2O3 aerogel composite heat-insulating material. Patent CN 104844149 A, 19.08.2015.
14. Маскайкин В.А., Махров В.П. Исследование конвективного теплообмена структурированного, неоднородного элемента, служащего как теплоизоляционный слой обшивки авиационных изделий // Тепловые процессы в технике. 2021. Т. 13. № 5. С. 230-237. DOI: 10.34759/tpt-2021-13-5-230-237
15. Маскайкин В.А., Махров В.П. Исследование теплопроводности многослойной теплоизоляционной обшивки летательных аппаратов в условии полета // Вестник Московского авиационного института. 2021. Т. 28. № 4. С. 118-130. DOI: 10.34759/vst-2021-4-118-130
16. Прокофьев М.В., Журавлев С.Ю. Исследование влияния размера и формы нанодисперсных частиц графита на электрическую проводимость и термостойкость углеродных покрытий // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т. 23. № 2. С. 167-174.
17. Абашев В.М., Демидов А.С., Ерёмкин И.В., Кик-тев С.И., Хомовский Я.Н. Температурные напряжения в цилиндрической оболочке из углеродных волокон и контактная задача теплообмена // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24. № 4. С. 7-13.
18. Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н., Савельева И.Ю. Теплопроводность композита, армированного волокнами // Новые материалы и технологии. 2013. № 5. С. 75-81.
19. Томак В.И., Бурков А.С., Рыцарев А.М., Товстоног В.А. Экспериментальная оценка теплофизических характеристик высокотемпературных теплоизоляционных материалов // Вестник МГТУ им.
    Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2020. Т. 89. № 2. С. 99-116. DOI: 10.18698/1812-3368-2020-2-99-116
20. Шеремет М.А. Нестационарная сопряженная задача термогравитационной конвекции в горизонтальном цилиндре // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2010. № 2(10). С. 102-111.
21. Шеремет М.А. Взаимодействие двумерных тепловых «факелов» от локальных источников энергии в условиях сопряженной естественной конвекции в горизонтальном цилиндре // Прикладная механика и техническая физика. 2012. Т. 53. № 4(314). С. 112-123.
22. Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Разностные методы решения задач теплопроводности: Учеб. пособие. — Томск: Изд-во ТПУ, 2007. — 172 с.
23. Крайнов А.Ю., Миньков Л.Л. Численные методы решения задач тепло- и массопереноса: Учеб. пособие.— Томск : STT, 2016.— 92 с.
24. Самарский А.А., Вабищевич П.Н. Вычислительная теплопередача. — М.: Едиториал УРСС, 2003. — 785 с.
25. Самарский А.А. Теория разностных схем: Учеб. пособие. — 3-е изд., испр. — М.: Наука, 1989. — 616 с.