Исследователи Томского государственного университета подбирают оптимальные комбинации защитных материалов, которые позволят космическому аппарату эффективно функционировать в экстремальных условиях и обеспечат его сохранность при вхождении в плотные слои атмосферы Земли и во время полета, сообщает пресс-служба вуза.

«Сейчас ведутся работы по созданию новых гиперзвуковых летательных аппаратов (ГЛА) для ракетно-космической отрасли. Двигаясь по сложным траекториям в условиях интенсивного маневрирования, они испытывают огромную тепловую нагрузку. Аэродинамический нагрев приводит к разрушению поверхности аппарата, изменению его формы и ухудшению функциональных характеристик. Поэтому сегодня требования к тепловой защите ГЛА существенно возрастают», — рассказал профессор кафедры физической и вычислительной механики ММФ ТГУ Анатолий Якимов.

На их основе разработали программное обеспечение, с помощью которого протестировали ряд материалов для космической отрасли — углепластик, пористые металлы (сталь, вольфрам) в условиях, приближенных к реальному полету с гиперзвуковой скоростью. Теплозащитные материалы подвергались воздействию высоких температур и давлений.

Ученые выявили степень влияния радиационно-конвективного нагрева на теплозащитное покрытие и процессы его термохимического разрушения. При этом исследователям удалось отрегулировать тепловые нагрузки на композиционные материалы, в частности, снизить максимальную температуру поверхности на некоторых частях конструкции на 20 %.

Данная мера позволяет уменьшить негативное влияние высоких температур на защитное покрытие космических аппаратов. Расчеты ученых были подкреплены серией лабораторных экспериментов, в ходе которых покрытия ГЛА подвергали воздействию низкотемпературной плазмы.

«Наш проект был рассчитан на три года, сейчас он находится на завершающей стадии. Полученные данные о выявленных закономерностях разрушения материалов и рекомендации для разработчиков могут быть использованы в ведущих исследовательских и проектных организациях: АО «Государственный ракетный центр имени академика В.П. Макеева», Московский институт теплотехники, ОАО «Военно-промышленная корпорация «Научно-производственное объединение машиностроения» (Реутов Московской обл.) и других», — рассказал Якимов.

Разработчики новых изделий для ракетно-космической отрасли смогут использовать фундаментальные данные, полученные учеными ТГУ, для решения широкого круга задач, включая тепло- и огнезащиту объектов. Проведением подобных исследований в России занимается лишь несколько научных групп, практически все они находятся в столице и Московской области.