В основе многих способов тепловой защиты лежит принцип активного воздействия на подходящий к телу поток тепла. Это воздействие достигается за счет вдува относительно холодных газов через поверхность тела в пограничный слой набегающего потока. На схеме представлен разрез соплового блока энергетической установки, в которой использованы три различных способа охлаждения поверхности. В камере сгорания (дозвуковая часть) применяется завесное охлаждение, когда дискретные струи газа подаются по касательной к поверхности, оттесняя внешний высокотемпературный поток. Далее, в окрестности критического сечения сопла выгоднее использовать пористую вставку, через которую равномерно выталкивается (вдувается) газообразный или жидкий охладитель. И, наконец, сверхзвуковой раструб сопла, где интенсивность теплопередачи намного ниже, позволяет применить внутреннее охлаждение. Граница перехода от второго способа охлаждения к третьему сглаживается с помощью завесы.
В действительности, как это и учитывается в постановке задачи, постоянная температура устанавливается на поверхности не мгновенно, а по истечении времени. Поэтому к моменту тело успевает прогреться на определенную глубину. Другими словами координата изотермы оказывается отличной от нуля и требуется определенный отрезок времени, в течение которого произойдет сглаживание начального возмущения и режим прогрева станет близким к автомодельному. Параметр т однозначно определяет темп увеличения толщины унесенного слоя со временем. Поэтому для последующего анализа можно считать величину т эквивалентной скорости уноса массы.
Даже небольшой унос массы с внешней поверхности приводит к перестройке температурного поля и отклонению его от автомодельного. Особенно сильно этот фактор проявляется в области высоких температур и при достаточно больших значениях безразмерного времени. При отсутствии уноса температура в любой точке внутри покрытия асимптотически стремится к температуре внешней поверхности. Появление уноса массы, т. е. перемещение внешней поверхности, приводит к тому, что любая точка, ранее находившаяся в толще покрытия, в конце концов оказывается на внешней поверхности и соответствующая температурная кривая пересекается с прямой. Тем не менее всегда можно указать такой отрезок времени нестационарного прогрева и такой интервал температур, в котором все зависимости совпадают друг с другом, каков бы ни был унос массы.
11 июля 2012
