Разработка методологии исследований процессов теплопереноса и термического разрушения композиционных и полупрозрачных материалов при действии излучения тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

па правах рукописи

Товстоиог Валерий Алексеевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИИ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОПЕРЕНОСА И ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ И ПОЛУПРОЗРАЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ДЕЙСТВИИ ИЗЛУЧЕНИЯ

01.04.14 — Теплофизика и теоретическая теплотехника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

1 7 ДЕК 2009

Москва - 2009

003489186

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете имени Н.Э. Баумана

Официальные оппоненты, член-корреспондент РАН,

доктор технических наук, профессор Ю.В. Полежаев член-корреспондент РАН,

доктор физ.-мат. наук, профессор С.Т. Суржиков доктор технических наук Л.И. Волкова

Ведущая организация — ОАО «Центральный НИИ специального

Защита состоится 17 февраля 2010 г. в 14.00 на заседании диссертационного совета Д212.141.08 при Московском государственном техническом университете имени Н.Э.Баумана по адресу: 105005, Москва, Лефортовская наб., д. 1, корп. «Энергомашиностроение» МГТУ им. Н.Э. Баумана.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просьба направлять по адресу: 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, МГТУ им. Н.Э. Баумана. Ученому секретарю диссертационного совета Д212.141.08.

Автореферат разослан "_"__ 200 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

машиностроения»

кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Исследования реакции материалов и конструкций на воздействие высокоинтенсивных тепловых потоков — важная часть проектирования современных летательных аппаратов, энергетических установок, высокопроизводительных технологических процессов и т.п.; они важны также при анализе и прогнозировании возможных последствий природных и техногенных катастроф и аварий, сопровождающихся высокоэнергетическим воздействием на окружающую среду и объекты, вызывающим изменение состояния объекта (иод состоянием понимается комплекс свойств, характеристик и отличительных признаков объекта — физико-химических, геометрической формы и т.п.). Один из наиболее распространенных видов энергопередачи в природе, технике и технологии — передача энергии излучением УФ-, видимого и ИК-диапазонов спектра, а диапазон возможных значений плотности потока излучения при работе некоторых технических устройств и в процессах в природной среде исключительно широк и характеризуется следующими величинами:

Высокоскоростные летательные и спускаемые аппараты.............................. ~ 103 ... 105 кВт/м2

Энергетические и технологические

установки..................................................................уд ~ 5... 104 кВт/м2

Тепловые испытания материалов и конструкций с использованием источников излучения

гелиоустановки..................................................дя ~ (1,5... 3) • 104 кВт/м2

лампы накаливания..........................................дк ~ (0,1... 1) • 103 кВт/м2

газоразрядные лампы (непрерывный

режим)......................................................дд ~ (0,5 ... 5) ■ 103 кВт/м2

газоразрядные лампы (импульсный

режим)..................................................................дД ~ (0,5... 2) • 104 кВт/м2

квантовые генераторы....................................дц > 106 кВт/м2

Природные катастрофы и техногенные аварии, сопровождаемые массированными

пожарами..............................................................дя ~ (1... 15) ■ 10 кВт/м2

Процессы в природной среде

и биологических объектах....................................дц ~ 0,1 кВт/м2

Основная особенность — дальнодействующий характер воздействия излучения — имеет как положительные (например, в технологических процессах обработки материалов или в медицине, когда необходимо локализовать тепловое воздействие на малой площади), так и отрицательные стороны. Так при массированном пожаре уже на расстоянии в несколько сотен метров достигается болевой порог биообъекта [1], а на некотором удалении от фронта пожара — предел огнестойкости многих конструкционных материалов [2]

и их термическое разрушение. Другая особенность, которую необходимо учитывать при рассмотрении процессов, связанных с излучением, — это частичная прозрачность (полупрозрачность) многих (по своей природе диэлектриков) конструкционных материалов и сред. Полупрозрачность среды обусловливает исключительное своеобразие процессов тепло- и сопряженного с ними массопереноса. При действии внешпих источников излучения нагреву подвергается не столько поверхность (в области непрозрачности), сколько прилежащий к поверхности слой конечной толщины. В то же время любой элементарный объем нагретой полупрозрачной среды сам является источником излучения, вследствие чего в такой среде помимо теплопере-носа путем фононной или молекулярной проводимости происходит обмен энергией в виде излучения между элементами среды, не находящимися в непосредственном тепловом контакте. Эта особенность "дальнодействия" переноса энергии излучением способствует интенсификации теплообмен-ных и сопутствующих им процессов. Так например, воздействие излучения на абляционную тепловую защиту спускаемых аппаратов, выполненную из композиционного материала, армированного тугоплавкими оксидными волокнами, при абляции которой поверхность покрыта пленкой расплава, теплозащитные характеристики (эффективная энтальпия абляции) существенно ухудшаются с ростом радиационной составляющей в воздействующем тепловом потоке [3]. Более того, в некоторых случаях неучет явления полупрозрачности может привести и к ложным выводам. Например, при воздействии излучения на хлопчатобумажную ткань время воспламенения сухой ткани меньше, чем промасленной [2], что может быть объяснено только с привлечением к анализу явления полупрозрачности оптически неоднородной (рассеивающей) среды.

Имея в виду распространенность процессов теплопереноса излучением, широкий диапазон реализуемых на практике потоков излучения, когда в ряде случаев происходит не только нагрев, но и физико-химические превращения структурно-неоднородной и в общем случае полупрозрачной среды, проблема исследования теплопереноса, процессов термического разрушения и выявление основных закономерностей при действии излучения на композиционные и полупрозрачные материалы является актуальной. Многоплановость проблемы и влияние большого числа факторов на процессы теплопереноса и физико-химических превращений в структурно-неоднородной среде определяет необходимость проведения экспериментальных исследований с целью создания адекватных моделей, описывающих процессы теплопереноса и термического разрушения. Различные аспекты этой проблемы имеют практически важное значение как при оценке реакции различных объектов на воздействие излучения, так и при анализе эффективности и разработке средств тепловой защиты.

Цель работы — создание методологии организации и проведения тепловых испытаний материалов и элементов теплонагруженных конструкций

на установках радиационного нагрева в приложении к исследованию процессов и разработке адекватных моделей теплопереноса и термического разрушения материалов сложного структурного строения, оценке их теплозащитных характеристик и созданию высокоэффективных средств тепло- и огнезащиты объектов, подвергаемых воздействию электромагнитного излучения.

В соответствии с поставленной целью сформулированы основные задачи диссертации:

1. Разработка расчетно-теоретических методов анализа процессов радиационного и сложного теплообмена в структурно-неоднородных (композиционных) и полупрозрачных конденсированных средах и характеристик радиационного теплопереноса.

2. Разработка технических средств тепловых испытаний материалов и элементов теплонапряженных конструкций, методик моделирования и экспериментального исследования процессов теплопереноса и термического разрушения композиционных и полупрозрачных материалов при воздействии излучения.

3. Экспериментально-теоретические исследования, разработка моделей, выявление определяющих факторов и оценка параметров процессов теплопереноса и термического разрушения композиционных и полупрозрачных материалов применительно к проблеме создания эффективных средств тепло- и огнезащиты объектов, подвергаемых высокоинтенсивному нагреву.

4. Разработка и обоснование предложений по совершенствованию и созданию высокоэффективных средств тепло- и огнезащиты объектов для условий воздействия интенсивных потоков излучения.

Научная новизна диссертации состоит в том, что в ней систематизированы и обобщены материалы выполненных автором разработок технических средств и методик испытаний тепло- и огнезащитных материалов и элементов теплонапряженных конструкций, а также результаты комплексных экспериментальных и теоретических исследований процессов теплопереноса и термического разрушения композиционных и полупрозрачных материалов при радиационном нагреве, позволившие выявить ряд новых явлений и существенно расширить понимание механизмов термического разрушения широкого круга неметаллических материалов (рис. 1), сформулировать и обосновать адекватные расчетные модели и предложения по повышению эффективности средств защиты объектов, потенциально подверженных воздействию высокоинтенсивного излучения.

К принципиально новым результатам относятся:

1) разработка приближенного аналитического метода решения уравнения переноса излучения в полупрозрачной среде с произвольной индикатрисой рассеяния и комплексная оценка точности решений для многослойной поглощающей, излучающей и рассеивающей среды;

КОМПОЗИЦИОННЫЕ

УНИТАРНЫЕ СВЕТОРАССЕИВАЮЩИБ

ПРОЯВЛЯЮЩИЕ СВОЙСТВО ПОДУПРОЗРАЧНОСТИ

НЕ ПРОЯВЛЯЮЩИЕ СВОЙСТВО ПШУПРОЗРАЧНОСТИ

ОРГАНИЧЕСКИЕ

СОРГАНИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ С НЕОРГАНИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ

С ОРГАНИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ

С НЕОРГАНИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ

Рис. 1. Схема классификации исследуемых материалов

2) комплекс методик определения оптических свойств полупрозрачных рассеивающих сред (материалов) по доступному набору экспериментальных данных о фотометрических и излучательных характеристиках образцов;

3) методики и результаты экспериментальных исследований с обобщением данных об эксплуатационных характеристиках трубчатых источников излучения на форсированных и нерасчетных режимах работы и излучательных систем на их основе.

4) разработка комплекса стационарных и мобильных установок радиационного нагрева большой мощности для испытаний тепло- и огнезащитных материалов и элементов конструкций в широком диапазоне изменения временных и энергетических параметров нагрева, а также соответствующих методик тепловых испытаний;

5) оценка влияния радиационного теплопереноса на параметры аэротермохимического разрушения аблирующего композиционного теплозащитного покрытйя с учетом его частичной прозрачности;

6) методики и результата экспериментальных исследований механизмов термического разрушения композицио1шых армированных материалов на органическом связующем в широком диапазоне изменения состава, струиурпых свойств материала и внешних условий радиационного теплового Воздействия, позволившие выявить основные особенности и параметры процессов разрушения и получить данные о теплозащитных характеристиках исследованных материалов;

7) результаты экспериментальных исследований и обобщающие выводы по механизму термического разрушения и теплозащитным характеристикам материалов на основе термостойких неорганических соединений с конденсатным характером диссоциации;

8) результаты экспериментальных исследований по оценке стабильности свойств термостойких отражающих теплозащитпых материалов при действии коротковолнового электромагнитного излучения;

9) физическое обоснование, постановка и решение задачи о температурном состоянии объектов из полупрозрачных рассеивающих материалов, нагреваемых потоком коллимированного излучения; теоретическое выявление основных особенностей процесса нагрева и их экспериментальное подтверждение;

10) выявление определяющего влияния структурно-релаксационных процессов в полупрозрачных полимерных материалах на механизм их термического разрушения; обоснование методик экспериментов и первая в мировой практике реализация контролируемой реакции термического распада политетрафторэтилена до конечных термодинамически устойчивых продуктов с экспериментальным определением критических параметров ее инициирования; создание адекватной модели высокотемпературных термических превращений политетрафторэтилена, используемой при анализе систем тепловой защиты и эффективности боеприпасов стрелково-пушечного вооружения, содержащих конструктивные элементы из фторушеродпых материалов;

11) разработка предложений по созданию высокоэффективных средств огнетеплозащиты технических устройств, потенциально подверженных воздействию высокоинтенсивного излучения на основе полученных автором результатов экспериментальных исследований и моделирования процессов теплопереноса в огнетеплозащнтных композиционных полупрозрачных материалах.

На защиту выносятся:

1) методы расчетно-теоретического анализа теплопереноса и термического разрушения комппозициошшх и полупрозрачных рассеивающих теплозащитных материалов при радиационном нагреве;

2) методики комплексной оценки оптических свойств рассеивающих материалов по доступному набору экспериментальных данных о фотометрических и излучательных характеристиках образцов;

3) результаты комплексных экспериментальных исследований характеристик трубчатых источников излучения на форсированных и нерасчетных режимах работы, технические средства тепловых испытаний материалов и элементов теплонагруженных конструкций при высокоинтенсивном радиационом нагреве;

4) результаты комплексных теоретических и экспериментальных исследований процессов теплопереноса и термического разрушения структурно-неоднородных, в том числе частично прозрачных для излучения материалов на основе неорганических и органических соединений; предложения по созданию средств огнетеплозащиты технических устройств, потенциально подверженных воздействию излучения.

Научная и практическая значимость диссертационной работы состоит том, что:

• разработана методология экспериментально-теоретических исследований процессов теплопереноса и термического разрушения тепло- и

• огнезащитных материалов, в том числе проявляющих свойство полупрозрачности, в условиях радиационного нагрева;

• разработан комплекс технических средств для проведения теплофи-зических исследований и тепловых испытаний материалов и элементов конструкций при радиационном нагреве; технически реализована концепция мобильных установок радиационного нагрева большой мощности, позволившая расширить возможности экспериментальных комплексов в плане реализации условий комбинированного теплового воздействия источниками нагрева различной физической природы и таким образом повысить информативность стендовых испытаний теплозащитных материалов и покрытий теплонапряженных конструкций;

• разработаны и обоснованы в плане объективной оценки точности методики расчета сложного теплообмена в полупрозрачных многослойных элементах конструкций при произвольных условиях облучения и теплового воздействия, методики расчета интегральных оптических характеристик элементов из полупрозрачных рассеивающих материалов. Получен теоретически и подтвержден экспериментально принципиально важный вывод о возможности существенного перегрева внутренней области нагреваемого объекта (среды) из полупрозрачного рассеивающего материала при воздействии коллимированного излучения, что расширило понимание возможных механизмов термического разрушения сильнорассеивающих теплозащитных материалов и покрытий;

• разработана и апробирована совокупность способов и технических средств для экспериментального определения оптических свойств полупрозрачных рассеивающих материалов по доступному набору экспериментальных данных о фотометрических и излучательных характеристиках образцов и даны оценки методических погрешностей;

• проведено теоретическое исследование аэротермохимического разрушения композиционного теплозащитного материала на органическом связующем и получены практически важные выводы о роли полупрозрачности в механизме термического разрушения и ее влиянии на теплозащитные характеристики; экспериментально исследованы механизмы термического разрушения одно- и многокомпонентных композиционных теплозащитных материалов в условиях радиационного нагрева на всех стадиях — от момента инициирования до режима квази-сгационарного разрушения, показана возможность использования простых зонных моделей теплопередачи и термического разрушения композиционных материалов при действии пространственно ограниченного пучка излучения и обоснованы модели для оценки тепловых ха-

рактеристик термически разрушаемого слоя. По результатам экспериментальных исследований механизма термического разрушения композиционных теплозащитных материалов на органическом связующем с различной структурой и составом композиции показана определяющая роль механического уноса углерода в процессе разрушения при радиационном пагреве; получена оценка параметров радиационного нагрева, определяющих режимы разрушения (объемная деструкция; поверхностное разрушение, абляция). Разработана модель термического разрушения широкого класса термостойких теплозащитных материалов на основе неорганических соединений с конденсатным характером диссоциации и выявлена причина теплозащитного эффекта по отношению к воздействию излучения;

• экспериментально показано, что спектральный состав воздействующего излучения играет существенную роль в отношении стабильности теплозащитных свойств высокоотражащих термостойких материалов. На основе экспериментальных исследований выявлены принципиальные особенности механизма термического разрушения полимерных материалов. Показана важность учета структурно-релаксационных переходов в полимере при анализе тепловых, оптико-физических и теплозащитных характеристик и получены соответствующие количественные оценки. Установлен факт и условия существования режима однородной релаксации объема полимера при нагреве излучением и показано, что с этим непосредственно связана возможность реализации режима квазистационарного разрушения; этот вывод играет существенную роль при оценке теплозащитных характеристик полимерных материалов по данным тепловых испытаний;

• впервые реализована контролируемая реакция термического распада ПТФЭ, играющая определяющую роль в механизме разрушения при действии излучения, определены критические условия ее инициирования и разработана модель термического разрушения ПТФЭ с оценкой характерных времен всех стадий процесса, используемая при анализе систем теплозащиты и эффективности боеприпасов, содержащих конструктивные элементы из фторугиеродных материалов;

• теоретически обоснован подход и экспериментально продемонстрирована его применимость к решению проблемы создания высокоэффективной огнетеплозащиты объектов для условий преимущественного воздействия излучения.

Результаты разработок внедрены на предприятиях ФГУП "НПО машиностроения" (г. Реутов, М.О.), ФГУП "ЦНИИМАШ" (г.Королев, МО.), ОАО "НПО Композит" (г. Королев, М.О.), ЗЦНИИ МО РФ (г. Москва).

Достоверность полученных результатов определяется обоснованностью допущений теоретических моделей путем сравнения с результатами методических экспериментов и сопоставлением с данными литературных

источников, а данных экспериментальных исследований — воспроизводимостью при многократном повторении экспериментов и непротиворечивостью физическим законам.

Личный вклад автора состоит в разработке методов и алгоритмов расчета процессов теплопереноса в полупрозрачных средах и характеристик светорассеивающих материалов; разработке и практической реализации методов экспериментальных исследований процессов теплопереноса и термического разрушения тепло- и огнезащитных материалов; в эскизной разработке лабораторных экспериментальных установок радиационного нагрева большой мощности и методов тепловых испытаний элементов теплонагру-жетгах конструкций; в анализе, теоретической интерпретации и обобщении результатов экспериментов. Автором впервые установлена определяющая роль структурно-релаксационных процессов в механизме термического разрушения полимерных материалов, выявлена существенная особенность в механизме воздействия коллимированного излучения на светорассеива-ющие материалы, подтвержденная экспериментально; впервые реализована контролируемая реакция распада политетрафторэтилена на конечпые устойчивые продукты со значительным экзотермическим эффектом, определены критические условия ее инициирования и разработана теоретическая модель высокотемпературных термических превращений; впервые обобщены результаты комплексных экспериментальных и теоретических исследований процессов теплопереноса и термического разрушения композиционных и полупрозрачных материалов и разработапы предложения по созданию высокоэффективных средств тепловой защиты объектов от действия излучения.

Апробация результатов, изложенных в диссертации, проводилась на IV-VI Всесоюзных конференциях по радиационному теплообмену (Киев, 1978 г.; Ставрополь, 1982 г.; Каунас, 1987 г.), Всесоюзной конференции "Тепломассообмен и моделирование в энергетических установках" (Тула, 1979 г.), межотраслевых научно-технических конференциях "Методы и средства машинной диагностики ГТД" (Харьков, 1983 г., 1990 г.), V Всесоюзном семинаре по обратным задачам теплопроводности (Уфа, 1984 г.), Всесоюзных совещаниях по газотермическому нанесению покрытий (Дмитров, 1976 г.; Дмитров, 1980 г.; Рига, 1982 г., Дмитров, 1985 г.), Международной конференции "Тепломассообмен-ММФ" (Минск, 1988 г.), Гагаринских научных чтениях по авиации и космонавтике (Москва, 1980 г., 1981 г., 1983 г., 1984 г., 1985 г., 1987 г., 1989 г.), Международной конференции "Ракетно-космическая техника. Фундаментальные и прикладные проблемы механики" (Москва, 2006 г.), XXXI Академических чтениях по космонавтике (Москва, 2007 г).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано более 100 научных работ, в том числе 52 статьи, из них 32 в ведущих рецензируемых

научных журналах, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискапие ученой степени доктора наук согласно Перечня ВАК, получено 2 патента на изобретение (2004 г., 2008 г.).

Структура и объем диссертации. Диссертация содержит введение, 8 глав, общие выводы, заключение. Содержит 471 страницу текста, 235 рисунков, 21 таблицу. Список литературы включает 460 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведены основные сведения о работе, обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследования, отмечены научная новизна результатов и их практическая значимость, приведено краткое содержание работы.

В первой главе дан обзор основных проблем и постановка задач исследования теплопереноса в диэлектрических средах и процессов термического разрушения при воздействии интенсивных потоков излучения и высоких температурах применительно к тепловым испытаниям и оценке свойств термостойких и огнетеплозащитных материалов с широким спектром тепло- и оптико-физических свойств. Основу решения таких задач составляет система уравнений сопряженного радиациопно-кондуктивного теплообмена для конденсированных сред, содержащая

— уравнение сохранения энергии

Суд^дГ + + ^'МЮ Т П(М) - 0;

Г(М)| =/0(Л/), МеУ

с граничными условиями, определяющими характер теплообмена с внешней средой. Здесь Т — температура; t — время; П(Л/) — объемная мощность

внутренних источников (стоков) теплоты; дк(М) = — Л(М)—— вск-

аху

оо

тор кондуктивиого теплового потока; дц(М) = / ¿V f 1и(М, 1)(1 ¿и) —

0 4гг

вектор радиационного (лучистого) теплового потока (и — частота излучения);

— уравнение переноса излучения для рассеивающей среды

с11 7Г 47Г У

4тг

1и(М, I) — спектральная интенсивность излучения на луче I; В0и{Т(М)} — функция излучения Планка; ни, о„, — спектральные коэффициенты поглощения и рассеяния, ри{1,1') — спектральная индикатриса рассеяния — феноменологические характеристики (оптические свойства) рассеивающей среды.

Особое внимание акцентировано на учете явления частичной прозрачности материалов рассматриваемого класса по отношению к электромагнитному излучению и проблеме определения оптических свойств рассеивающей среды как важнейшим составляющим методологии исследований процессов теплоперепоса и термического разрушения структурно- и оптически неоднородных материалов.

Во второй главе рассмотрены методы расчета теплообмена излучением в полупрозрачных рассеивающих средах и интегральных оптических характеристик объектов из полупрозрачных материалов — коэффициентов отражения, пропускания и излучения. Имея в виду решение прикладных задач сложного радиационно-кондуктивного теплообмена в средах с возможными физико-химическими превращениями (нелинейных по своей сути), когда необходимо использовать итерационную процедуру между полями температуры и излучения, выбор метода решения интегро-дифференциального уравпения переноса излучения важен как с точки зрения скорости вычислений, так и обеспечения достаточной точности расчетов.

В настоящей работе для решения уравнения переноса излучения использован метод моментов, в отличие от предшествующих работ развитый на случай многослойной поглощающей, излучающей и рассеивающей среды с произвольной индикатрисой рассеяния, на которую воздействует направленный ми диффузный поток излучения внешнего источника [4-10].

Получены и проанализированы решения уравнения переноса излучения в различных приближениях метода моментов, а комплексные оценки точности показали [4-6], что двухчленное приближение обеспечивает точность расчетов е~5... 10% при 7=а/н>Ъ... 10, а четырехчленное — при 7>0.

В третьей главе рассмотрены методы определения оптических свойств полупрозрачных рассеивающих материалов, относящиеся к области обратных задач светорассеяния. В основу положены соотношения, связывающие фотометрические и излучательные характеристики плоских образцов толщиной h (коэффициенты пропускания Т, отражения 71 (или 7lx = TZ^—Ti), излучения е) с оптическими свойствами среды, полученные на основе решения уравнения переноса излучения методом моментов [9, 11, 12-15].

В традиционной постановке задача сводится к решению парных систем разрешающих уравнений (г* = яН) относительно искомых оптических характеристик среды:

Г Пием = hl),

т)1тм — измеренное значение фотометрической или излучательной характеристики образца (71, 71ж, Т, е).

т?2,иш = О, h2)

или

Для разрешающих систем

при 7 > 5

погрешность оценок оптических характеристик по результатам проведенных исследований составляет А < 20 %.

Существенно новыми являются разработанные методики статистической идентификации оптических свойств рассеивающих материалов по произвольному (экспериментально доступному) набору данных о фотометрических и излучательных характеристиках образцов [13-15]. Их суть состоит во введении новых переменных /3 — ан |а = ^3(1 + 7(1 — ,

у = (0,5а - 1)/(0,5а + 1), связанных с экспериментально определяемыми величинами соотношениями ¡3^ = ^ (Ле; у), /Зт- = <Рт{Т; у), ¡Зс = уз£(е; у), — У), которые могут быть записаны в общем виде как

Вид функции ipk,Tj{y, Vk) определяется фотометрической характеристикой (измеряемой величиной) щ, к которой она относится: утт = 0, если Щ = Т,ИХ, cs и ymi„ = 7Ze, если щ =

При N измерениях щ, к — 1, N имеем (7у парных систем уравпений

относительно двух неизвестных величин Д7 = Д = Р3 и у13, которые связаны с оптическими свойствами материала соотношениями а^ =

= 2((1 + ?/■_,)/(1 - г/у)); Щ = ¡Зц/ац; те,у = 7У(1 ~ 0,5Г1,о) = afj/3 - 1.

Система уравнений (2) сводится к нелинейному алгебраическому уравнению относительно у

= 1?},ц(У1 щ), У £ Утт, 1,

имеющему единственное решение. В табл. 1 приведены методические погрешности оценок оптических характеристик рассеивающего материала при использовании различных исходных данных и коэффициенты чувствительности к1} по отношению к погрешностям исходных данных = кц£^.).

Рассмотрены два варианта методики статистической идентификации.

1. При N измерениях г/г имеем С'^ парных систем уравнений (2), порождающих набор искомых величин хр (это 7Р, хр), р = 1, Сд,, что дает оцешеу

1% = (у, %), 2/ е У mini 1.

(1)

(2)

с невязкой 5Г/ =

/

Таблица 1

7е = 20, ие = 0,95 Те = 40, ше = 0,975 7е = 200, ше = 0,995

Ч

V] пе Г пе Т пе Г

0,04... 0,15 0,02... 0,08 0,04... 0,1 0,01... 0,06 0,01... 0,2 0,002... 0,01

£7 0,03... 0,1 0,05... 0,1 0,01... 0,15 0,01... 0,08 0,01... 0,15 0,01... 0,07

пе кх 15 3 10 7 51 10

/¡¡--у 5 5 8 8 13 13

0,07... 0,15 0,07... 0,2 0,02... 0,1

Ч 0,1... 0,2 0,1... 0,2 0,01... 0,15

т кх 3 2 4

кгу 6 5 5

2. При N измерениях щ имеем N соотношений (1) с неизвестными (3, у. Их оценки

1 *

( N „ 1 2/2

где ЗД - | £ [¡8 - Ш] /(Лг - 1) | •

Существенная особенность разработанных методов — учет угловой структуры (направленности) зондирующего излучения, что увеличивает достоверность получаемых данных об оптических свойствах рассеивающих материалов и расширяет возможности использования различных экспериментальных схем. В частности, это позволило определить свойства сильнорассеивающего материала — пористого политетрафторэтилена по данным о коэффициентах пропускания набора образцов разных толщин при использовании направленного зондирующего пучка излучения (табл. 2).

Таблица 2

/)-10"3,кг/м3 2,13 1,55 1,16 1,13 1,07 0,74 0,72

(Те-Ю"3, м-1 лг-10-3, м-1 7е 1,25 11,35 11,96 9,66 9,94 7,84 7,29

0,013 350 0,86 0,37 0,0015 7500 0,967 0,27 0,001 23000 0,981 0,21 0,002 4700 0,959 0,29 0,0013 13500 0,976 0,19 0,0016 5400 0,962 0,34 0,003 2300 0,942 0,37

Примечание. — коэффициент отражения полубесконечного слоя; ¿так — координата максимума тепловыделения.

Комплексная оценка корректности изложенных методик и достоверности данных об оптических характеристиках материалов получена при проведении целевых экспериментальных исследований [16, 17].

В четвертой главе приведены результаты комплексных экспериментальных исследований характеристик трубчатых источников излучения па форсированных и нерасчетных режимах работы, позволяющих достичь предельно высоких плотностей потоков излучения на поверхности пагреваемо-w объекта [18, 19]. Необходимость проведения таких исследований связана с тем обстоятельством, что трубчатые источники излучения в ряде случаев наиболее перспективны при проведении тепловых и теплопрочностных испытаниях материалов, элементов и полномасштабных конструкций. Однако их эффективное использование связано с решением двух основных проблем: 1) получении предельно высокой плотности потока излучения на поверхности образца с размерами, отражающими основные особенности макроструктуры материала, и при которых сводятся к минимуму неопределенности, связанные с теплообменом образца с окружающей средой; 2) нагревом развитых (в том числе сложной формы) поверхностей по заданным временному закону и распределением плотности потока излучения по поверхности.

Исследования проведены для выпускаемых промышленностью наиболее мощных источников излучения с нитью накала (галогенные лампы (ГЛН) КГ220-1000, КГ220-2000, КГТ0220-2500, КГ220-5000, КГ220-10000), газоразрядных водоохлаждаемых источников непрерывного (ДТП 10-200, ДКсТВ-6000) и импульсного (ИНП 16-120, ИНП 16-250) режимов работы. При этом получены и систематизированы [19] данные по спектральным (7д(А)), вольтамперным (I(U), I, U — соответственно ток и напряжение), энергетическим (quiUj), пространственным (Яп(г), координатный вектор) и инерционным (динамическим, qn(t) = U(t)) характеристикам. Кроме того, получены данные по важнейшей эксплуатационной характеристике — ресурсу работы. Так для водоохлаждаемого источника ДТП 10-200 среднестатистическое время работы при 250 < U < 360 В определяется зависимостью y/t, (мин) = 27,52 — 0,0717(7, а для импульсных источников в квазинепрерывном (нерасчетном) режиме работы с длительностью At < 1,0 с критична величина срабатываемой энергии — АЕ ~ 80... 100 кДж.

Результаты проведенных исследований позволили спроектировать, изготовить и использовать для проведения серийных тепловых испытаний материалов, элементов конструкций и теплофизических исследований ряд экспериментальных установок, описание и эксплуатационные характеристики которых, а также некоторые примеры применения [9, 20-25] приведены в главе 5. Там же дано описание и характеристики установки радиационного нагрева на базе блока квантовых генераторов [26], описание разработанных, изготовленных и использованных при проведении экспериментальных исследований датчиков теплового потока [27, 28], а также методика определения параметров пространственно ограниченного пучка излучения большой

мощности [29]. Некоторые методические вопросы, связанные и измерением температуры контактными датчиками (термопарами) в полупрозрачных материалах, рассмотрены в работах [30, 31].

В главе 6 рассмотрены вопросы, связанные с теплообменом в полупрозрачной рассеивающей среде при воздействии пространственно ограниченного пучка излучения [32-35]. Экспериментально показано, что этот случай имеет характерную особенность, обусловленную оптическими свойствами среды: если среда оптически однородна (полиметилметакрилат), то объемному нагреву за счет поглощения излучения подвержена только область в зоне воздействия пучка излучения; если же среда оптически неоднородна — рассеивающая (политетрафторэтилен), то нагреву подвержена и область вне зоны непосредственного воздействия излучения. В этом случае корректный анализ процессов теплопереноса может быть выполнен только на основе модели, учитывающей как кондуктивный, так и радиационный теплопере-нос с учетом рассеяния излучения. Применительно к этому случаю рассмотрен процесс теплопереноса для плоского цилиндрического слоя толщиной Н и радиусом Я, облучаемого пространственно ограниченным пучком излучения радиусом с произвольным распределением плотности потока излучения по сечению, который описан уравнением теплопроводности с внутренним источником, обусловленным переносом энергии излучением, с соответствующими краевыми условиями и уравнением переноса излучения в диффузионном приближении.

Комплексная оценка корректности используемой модели и расчетной методики [33, 34] проведена при сопоставлении расчетных и экспериментальных данных по времени достижения температуры интенсивной термодеструкции (инвариантной по отношению к условиям нагрева) модельного композиционного рассеивающего материала на основе связующего (эпоксидная смола ЭД-20) с мелкодисперсным наполнителем (частицы оксида алюминия) [35]. При этом исходные данные для расчетов (теплофизические, оптические, характеристики пучка излучения) получены экспериментально на основе разработанных методик. Полученные результаты использованы при анализе и обобщении закономерностей теплопереноса в рассеивающей среде в широком диапазоне изменения оптических характеристик среды и пучка воздействующего излучения, оценке условий применимости простых локально-одномерных расчетных схем [32-34], а также служат составной частью методики определения лучевой прочности отражающих теплозащитных материалов по результатам лабораторных испытаний.

Результаты и выводы, изложенные в главах 2-6, являются основой методологии исследований процессов теплопереноса и термического разрушения композиционных и полупрозрачных материалов при действии излучения.

В главе 7 приведены результаты исследования процессов теплопереноса и термического разрушения композиционных материалов (КМ) в широком диапазоне условий нагрева и изменения характеристик материала.

Одна из наиболее важных прикладных задач — определение параметров уноса массы (абляции) композиционного стеклонаполнепного ТЗМ в вы-сокоэнтальпийном газовом потоке — в развитие предшествующих работ Ю.В.Полежаева и В.В.Горского рассмотрена с учетом частичной прозрачности аблирующего ТЗМ [36]. Основанием для этого служит тот факт, что при абляции поверхность таких материалов в наиболее общем случае покрыта плепкой расплава наполнителя. В связи с этим физическая модель представлена многослойной схемой, содержащей полупрозрачный слой расплава, непрозрачный слой с прококсованным органическим связующим и слой исходного (в общем случае полупрозрачного) КМ. Предполагается, что полное разложение (коксование) связующего происходит во фронте при температуре Т/, газообразные продукты разложения связующего и реакции гетерогенного взаимодействия наполнителя (БЮг) с углеродом кокса (СО, Нг, БЮ) вдуваются в пограничный слой, реагируя с компонентами набегающего потока воздуха. Часть расплава наполнителя испаряется и диссоциирует, а другая под действием сил трения уносится в жидком виде. Углерод кокса, кроме гетерогенного взаимодействия с наполнителем, может уноситься механически или реагировать с испарившимися молекулами оксида кремния и химически активными компонентами набегающего потока.

При анализе процессов термохимического разрушения стеклонаполнен-ных КМ в высокоэнтальпийном газовом потоке основные процессы, определяющие теплозащитный эффект, связывают с наполнителем, что дает основание использовать наиболее простую модель аблирующего ТЗМ как однородного стеклообразного материала (модель I), для учета реальных процессов переходя к более сложным моделям, включающим механический унос углерода кокса (модель II), поверхностное выгорание углерода (модель III) и его гетерогенное взаимодействие с наполнителем (модель IV).

Проведенные исследования показали, что в условиях аэродинамического (конвективного) нагрева усложните модели (механизма) термического разрушения ТЗМ приводит к снижению роли полупрозрачности (рис. 2) и для сложных схем разрушения этот фактор может не приниматься во внимание. В случае же радиационно-конвективного нагрева увеличение радиационной составляющей во внешнем тепловом потоке приводит к существенному ухудшению абляционных характеристик ТЗМ (рис. 3), проявляющих свойство полупрозрачности, и этот фактор должен всегда приниматься во внимание.

Однако в условиях преимущественно (или только) радиационного нагрева рассмотренная схема неадекватна реальному процессу (качественный анализ результатов испытаний на установке с газоразрядными источниками

у

/цц__ ''iVv. ч

О 0,25 0,5 CW

Рис.2. Зависимости степени отклонения энтальпии абляции от эффективной степени черноты относительно непрозрачного материала для моделей однородного материала (I), поверхностной газификации (III) и гетерогенного выгорания (IV) углерода

Рис.3. Зависимость эффективной энтальпии Ъц (—в—

- кх = 104ы\ --

щ — 103 м-1) и безразмерной скорости разрушения

(--X! = 104м Л

-----щ = 103 м *) от величины безразмерного теплового потока при суммарном тепловом потоке д>;)И = 30000 (/) и 50000 кВт/м2 (2)

излучения показал (рис. 4, 5), что поверхность покрыта не пленкой, а каплями расплава). Проведенные экспериментальные исследования позволили установить три характерных режима разрушения композиционных ТЗМ, определяемых как условиями нагрева (плотностью потока излучения), так и свойствами основных компонентов ТЗМ — коксовым числом связующего и типом наполнителя, выявить основные закономерности и разработать соответствующие модели процесса термического разрушения композиционных ТЗМ [26, 29, 37, 38].

Режим объемной деструкции (см. рис. 4, б) описан двухслойной моделью, включающей внешний слой с прококсовапным органическим связующим, и слой исходного материала, разделенных фронтом коксования связующего. Продукты деструкции связующего, фильтруясь через прококсованный слой, вдуваются в пристеночное пространство, где, при наличии кислорода, сгорают [38], выделяя при этом теплоту. Этот режим разрушения реализуется при относительно небольшой плотности потока излучения (< 500 Вт/см2) и характерен, Например, для огнестойких армированных пластиков или пено-генных огнетеплозащитных материалов в условиях воздействия излучения пожаров.

При плотности потока излучения > 500 Вт/см2 реализуется режим поверхностного разрушения, характерный тем, что расплав (в виде капель) на 16

Рис.4. Иллюстрация различий механизмов термического разрушения: поверхность стеклотекстолита после воздействия высокоэнтальпийного газового потока (а) (разрушение с образованием пленки расплава) и потока излучения плотностью ~0,2-104кВт/м2 (б) (пленка расплава отсутствует — режим объемной деструкции)

Рис.5. Фрагмент киносъемки процесса радиационного нагрева стеклопластика при плотности потока излучения ~ 0,2-104 кВт/м2: а - начальная стадия; б — стадия термического разрушения с плавлением наполнителя

Рис.6. Срезы образцов стеклотекстолита для ряда экспозиций (сек) действующего излучения со средней плотностью потока 0,58-104 кВт/м2 (числитель — общее время воздействия, зиаче-натель — время разрушения): а - 8,98/6,61; б - 11,77/8,86; е -17,73/14,78; г - 20,73/20,14 (режим поверхностного разрушения)

в

Рис.7. Срезы образцов стеклотекстолита для ряда экспозиций (сек) действующего излучения со средней плотностью потока 2,75-104 кВт/м2: а - 5,7 с; б -15,6 с; в — 19,4 с; г — 28,2 с (режим развитого разрушения — абляции)

поверхности отсутствует и унос массы происходит за счет гетерогенного взаимодействия углерода кокса с наполнителем и его сублимации; толщина прогрева невелика, а коксование связующего и унос массы происходят в пределах 1... 2 слоев композиционного материала (рис. 6).

Третий режим — развитого разрушения (абляции) характерен тем, что по истечении некоторого времени с момента воздействия излучения устанавливается квазистационарная суммарная скорость разрушения материала как единого целого, а зона разрушения (см. рис. 7) приобретает стационарную форму, описываемую ограниченным числом параметров [37, 39]. При этом временные и массовые характеристики уноса, также как и предельно минимальная плотность потока излучения днт[п, при которой реализуется

режим абляции, определяются типом связующего (его коксовым числом) и наполнителя.

Установлено, что определяющую роль в процессе термического разрушения играет структура материала, формирующаяся при деструкции связующего. Если образуется плотная структура кокса, что характерно для связующих с большими коксовыми числами (например, фенольных), то для КМ, армированных волокнами оксидных соединений, механизм термического разрушения и теплозащитные характеристики определяются реакциями гетерогенного взаимодействия наполнителя и углеродной матрицы, а для КМ, армированных углеродными волокнами, — сублимацией углерода. Если же выход кокса при деструкции связующего мал (например, эпоксидных с к » 0,2), то реализуется механизм преимущественно механического уноса углерода кокса. В соответствие с этим изменяются и теплозащитные характеристики. Так получено, что эффективная теплота абляции (функционал состояния материала и внешних условий нагрева, по которой обычно проводят сравнительную оценку эффективности ТЗМ) для стеклотекстолита на эпоксифепольномсвязующем (к и 0,2) составляет Icjj и 11,1±0,7МДж/кг (<7яшт ~ 0,5-104 кВт/м2), на фенолъном связующем (к sa 0,6) — Iejj ~ « 15,2 ± 0,7МДж/кг (ддццц « 1,0-104 кВт/м2) и углепластика на феноль-ном связующем, армированном углеродными волокнами — Ic/j « 25,5 ± ±1,0 МДж/кг (qRra^ « 4,0-104 кВт/м2).

В результате проведенных исследований предложена методика экспериментального определения такой важной характеристики аблирующих ТЗМ, как коэффициент теплопроводности разрушающегося слоя [39]. Установлено, что эта величина непосредственно связана с механизмом разрушения и может быть представлена в виде функции обобщенной переменной — скорости уноса массы, отражающей весь комплекс процессов (в том числе релаксационных процессов формирования углеродной структуры кокса), протекающих при термическом разрушении. Получены конкретные результаты: для стеклотекстолита на эпоксидном связующем Хс = 0,11<3Е ,2Вт/(м-К), на фенолъном — Ас —- 0,346(?£'68 Вт/(м-К).

Процесс термического разрушепия неорганических ТЗМ исследован на примере нитрида кремния (SisN^ [40] и отражает основные закономерности для целого класса ТЗМ с конденсатным характером диссоциации (например, нитридов A1N, ВазЫ2, карбидов ТаС, WC, SiC, NbC, силицидов NbSi2, ZrSÎ2, боридов ТаВ2, TiB, W2B5 и др.). Показано, что процесс термического разрушения может быть описан двухслойной моделью — исходный материал, покрытый пленкой расплава (кремния), сублимирующего с поверхности. По экспериментальным данным получены данные об основных параметрах разрушения (температуре поверхности и термодинамической теплоте абляции) в функции плотности потока излучения, а также эффективной теплоте абляции: /е// « 31... 35 МДж/кг, величина которой существенно превышает термодинамическую теплоту абляции. Установлено, что этот факт (т.е.

теплозащитный эффект) связан с рассеянием излучения на частицах кремния, конденсированного в потоке из газовой фазы [40].

В главе 8 рассмотрены процессы теплообмена и термического разрушения полупрозрачных теплозащитных материалов. Основной теплозащитный эффект этого класса материалов связан с объемным отражением излучения, однако физико-химические процессы, происходящие при воздействии излучения, существенным образом могут повлиять па теплозащитные характеристики. Так показано [9], что даже для термостойких отражающих ТЗМ (особочистая кварцевая керамика) существенную роль в плане стабильности оптических свойств (и отражательной способности) играет спектральный состав воздействующего излучения, а увеличение ультрафиолетовой составляющей приводит к необратимому ухудшению оптических свойств.

Установлено, что кроме спектрального состава в процессах взаимодействия излучения с рассеивающими ТЗМ существенна роль и пространственных характеристик воздействующего пучка излучения [8, 9]. Теоретически [8] (рис.8) (а позднее и экспериментально [41]) показано, что при воздействии коллимированного пучка излучения максимум Тепловыделения локализован не на поверхности, как в случае диффузного излучения, а на глубине

, 1 , -ф + А)

- - a)1U «4°, '

7Г

где е7 = 1 + 7; а = ,/3(1 + 7(1 - Г^о); Гг,0 = / p(ß) sin ¡3 cos ß dß;

о

D] и S^ — параметры светорассеяния [8, 9]. Это приводит к тому, что в поверхностном слое реализуется большой градиент температуры (рис. 9) и в зависимости от физико-механических свойств ТЗМ может измениться механизм термического разрушения — абляция сменяется на диспергирование, т.е. чисто механический унос, что существенно ухудшает теплозащитные характеристики. В случае же органических рассеивающих материалов перегрев внутреннего слоя может привести к тому, что в этой области образутся своебразный микрореактор, и если условия в нем таковы, что цепь химических реакций приводит к образованию поглощающих излучение веществ, то разрушение приобретает лавипообразный характер в волне поглощения, что впервые установлено [41,44] при анализе процесса термического разрушения политетрафторэтилена (ПТФЭ) — одного из наиболее термостойких и перспективных к применению в системах тепловой защиты полимерных материалов.

В результате проведенных исследований впервые установлена [42, 43] определяющая роль релаксационных процессов на всех стадиях термического разрушения ПТФЭ.

В начальной стадии — деполимеризации, протекающей по радикально-цепному механизму, это связано с тем, что кинетика одной из стадий

-Чк ----^/Л ч "ч Ч ~ч

X ч \ \ !

\\ \ ч Л ч N V ч

" XV Ч --- Ч —.

Рис. 8. Поток излучения и объемное тепловыделение в слое свето-рассеившощего материала в функции оптической координаты: 1., .4 — изотропное рассеяние; 1, 2, 3 — направленное освещение при 7 = = 40, 200 и 1000; 4 - диффузное освещение при 7 = 1000; 5 — анизотропное рассеяние при 7 = 200 и Г10 = 1,6

Г_____,,»1

25« \

2ИЮ т_

/ \

1000 ч!"— -т. X

1,5 2,5 3,5 4,5

Рис.9. Зависимости координаты хшах максимума температуры, температуры Тгоах в максимуме и разности температур в максимуме и на поверхности Тшах — Т.ш от коэффициента удельного рассеяния

кинетической цепи, а именно, обрыв цепи в результате рекомбинации радикалов, есть функция физического состояния (частично кристаллическое ига аморфное) полимера. Плавление кристаллической фазы — процесс с характерным временем тт < 1с, в связи с чем при определенных условиях нагрева характерное время плавления превышает характерное время деполимеризации и термическое разрушение будет происходить без образования расплава, а отношение скоростей уноса массы в кристаллическом (¿?е) и аморфном (расплавленном) (Оу,) состояниях существенно различны: ¿'¿/¿к ~ 103'3ехр(-8500/ЙТш). Условие существования расплава 1Тп — (Тш — Т,„)/(<1Т/<И) > тгп, где Тт, Тт — температура на поверхности и плавления (аморфизации) кристаллической фазы, и абляция ПТФЭ без плавления (аналог сублимации) реализуется при Ь = = {(1Т/д,1) ^ 400 К/с, что для условий аэродинамического нагрева соответствует Су, > 0,5кг/(м2с) и плотности теплового потока <},„ > 106 Вт/м2 [42].

Для условий радиационного нагрева выделено два характерных режима начальной стадии разрушения. В случае больших темпов нагрева (импульсное воздействие) разрушение без плавления кристаллической фазы имеет место при Ь > 104...105К/с (например, для плотного ПТФЭ это имеет

6'у. кг/м'х

О'у, к;.'м:'

(г) л - поверхность расплава

_ ДО - унос массы

'575 Щ0 15Д) 20Д) Те Рис.10. Зависимость скорости уиоса массы от времени в режиме неоднородной релаксации объема (Ь > 5 К/с)

90 120 150 /, с Рис.11. Зависимость суммарного уноса массы в режиме однородной релаксации (Ь < <5 К/с)

место при ддо ~ Юш Вт/м2), а при Ь < 104 К/с реализуется режим разрушения с плавлением. Проведенные исследования [43] показали, что в этом случае может быть выделен специфический для условий радиационного нагрева режим разрушения однородной релаксации нагреваемого объекта, суть которого состоит в выполнении условия равномерной разгрузки образца от теплового давления, вызванного объемным поглощением излучения, по всему сечению; в этом случае фронт плавления — плоский и, например, для плотного ПТФЭ имеет место при скорости нагрева Ь < 5 К/с. Установлено, что только в этом случае может быть реализован квазистационарный режим разрушения, в то время как при больших скоростях нагрева квазистационарный режим разрушения недостижим (рис. 10, 11).

Специфика стадии высокотемпературных термических превращений ПТФЭ определяется его термодинамическими свойствами и условиями нагрева. Общепринятый механизм термического разрушения ПТФЭ — радикальная деполимеризация (эндотермическая реакция)

-СР2-СЬ>

СР2==СР2 + ДЯГ° АН° = 182 кДж/моль.

Однако ПТФЭ — термодинамически неустойчивое соединение, при распаде которого до термодинамически устойчивых соединений выделяется значительное количество энергии:

~СР2 - СР2--О, + СР4 + ДЯГ°; ДЯ° = - 99,7 кДж/моль. (3)

Вместе с тем известно, что ПТФЭ при обычных условиях — один из наиболее стабильных полимеров. В результате проведенных исследований впервые реализована контролируемая реакция (3) и установлено, что она протекает в газовой фазе и критические условия ее инициирования таковы: температура Т и 2500 К и давление р > 0,35... 0,5 МПа [44].

На основе полученных экспериментальных данных разработана кинетическая модель высокотемпературных термических превращений ПТФЭ [41], включающая следующие стадии

Деполи- Реакции в газовой Обпачование Накопление

мериза- фазе, достижение Рост час- углерода за

ция критического да-' ^ ^ А 1 тиц, tgr ~ время наб-

ПТФЭ вления, кг людения, 1„

описанные соответствующими кинетическими уравнениями.

Результаты проведенных комплексных теоретических и экспериментальных исследований позволили установить важную особенность процесса термического разрушения рассеивающих полимерных ТЗМ (ПТФЭ) при действии коллимированного излучения — локализация максимума тепловыделения в подповерхностном слое и совокупная кинетика протекающих процессов может привести к резкому ухудшению теплозащитных характеристик ТЗМ в связи с возможностью их карбонизации, как следствия термодинамической неустойчивости, и лавинообразному разрушению в волне поглощения (рис. 12).

Таким образом термодинамическая неустойчивость рассеивающих полимерных ТЗМ может наложить существенные ограничения на допустимую область их эксплуатации при высокоэнергетических воздействиях. В этом смысле большую перспективу в ряде случаев имеют высокоотражающие ТЗМ неорганического происхождения, такие как светорассеивающие керамики и композиционные материалы на неорганической основе.

Проведенные оценки отражающих характеристик КМ на силикатном связующем с разными типами дисперсных наполнителей [45] показывают, что в качестве отражающих ТЗМ для широкополосного излучения с эквивалентной яркостной температурой 1500... 3000 К, характерной для процессов горения различных веществ, наиболее эффективны покрытия с наполнителем

15000 ¡5000

Рис. 12. График зависимости безразмерной координаты максимума энерговыделения тшах = эз/1тах от величины показателя удельного рассеяния (а) и зона термического разрушения ПТФЭ (б) при действии потока коллимированного излучения

из алюмомалшевой шпинели. Суммарный теплозащитный эффект покрытий такого типа экспериментально исследовал при воздействии излучения с плотностью потока ддо ~ ЮО кВт/м2, что может рассматриваться как наиболее жесткие условия при пожаре, на стальную подложку с покрытием (рис. 13). Как следует из результатов экспериментов, наиболее эффективно покрытие с 50 %-й концентрацией шпинели.

Существенный недостаток силикатных связующих — гигроскопичность и хрупкость — стимулировали проведение комплексных исследований других композиций, а также системы комбинированной огнетеплозащиты [2], представляющую собой двухслойный пакет из вспучивающегося огнезащитного материала СГК-1 на основе хлорсульфурированного полиэтилена и терморасширяющегося графита и внешнего отражающего слоя. Его роль могут выполнять чехлы из волокнистых или тканых материалов (рассмати-вались материалы на основе волокон полиакрилопитрила и стекловолокна) или дисперснонаполненные покрытия. При этом внешний слой в максимальной степени должен обеспечить защиту от излучения, а слой вспучивающегося материала выполняет роль предохранителя, срабатывающего при непосредственном контакте с пламенем, или при длительном пребывании защищаемого объекта в зоне пожара. Проведенные исследования показа-

500г

400 300 200 100

г; к

Рис. 13. Температура металлической подложки с покрытиями при нагреве потоком излучения пожара: I... 4 — покрытие с наполнителем из алюмомалшевой шпинели при концентрации 20% — (/), 40% - (2), 50% - (5), 80% — (4); 5 — с наполнителем из оксида магния с концентрацией 20... 40 %; б — с наполнителем из оксида алюминия с концентрацией 20... 40%; 7 —подложка без покрытия

400

зоо

/

и 50 с

Рис. 14. Изменение температуры в трехслойной системе стальная подложка(2мм)-слой СГК-1(2мм)-дисперснонаполненный полиэтилен(2 и 3 мм): 1 — внешняя поверхность; 2, 3 — стык с СГК-1; 4 — подложка

ли (рис. 14), что наиболее эффективным для огнетеплозащиты объектов по ряду показателей (в том числе эксплуатационных) является двухслойное покрытие из материала СГК-1 с толщиной слоя не менее 2 мм и внешним слоем из дисперснонаполненнош алюмомагниевой шпинелью полиэтилена или стеклоткани толщиной не менее 2 мм. Погонная масса первого составляет 4,6кг/м2, а второго — 3,3 кг/м2. Однако использование чехлов из стеклоткани сопряжено с рядом проблем, таких как загрязнение и влаго-насыщение (уменьшают отражательную способность), возможность механических повреждений, сложность надежного крепления на конструкции и т.п. Поэтому для защиты объектов, потенциально подверженных тепловому воздействию в условиях массированных пожаров, наиболее приемлемо покрытие на основе материала СГК-1 с внешним объемно отражающим слоем из дисперснонаполненнош полиэтилена.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

В диссертации решена научная проблема организации и проведения тепловых испытаний материалов и элементов теплонагруженных конструкций на установках радиационного нагрева на основе созданной методологии, содержащей взаимосвязанную совокупность технических средств проведения испытаний, методик расчетно-теоретических и экспериментальных исследований процессов радиационно-кондуктивнош теплообмена, механизмов термического разрушения широкого круга тепло- и огнезащитных материалов, в том числе проявляющих свойство полупрозрачности. Указанная методология использована при разработке адекватных моделей процессов тепло-переноса и термического разрушения теплозащитных материалов сложного структурного строения, оценке их теплозащитных характеристик и разработке высокоэффективных средств тепло- и огнезащиты конструкций, подвергаемых воздействию излучения, и обеспечивает решение важных задач в области создания высокоэффективных средств тепловой защиты при создании объектов новой техники, подвергаемых высокоинтенсивному нагреву, а также при анализе возможных последствий воздействия излучения в условиях экстремальных ситуаций природных катастроф и техногенных аварий, сопровождающихся интенсивным тепловыделением.

1. Разработан комплекс технических средств для проведения теплофи-зических исследований и тепловых испытаний материалов и фрагаентов конструкций при высокоинтенсивном радиационном нагреве; технически реализована концепция мобильных установок радиационного нагрева большой мощности, позволившая расширить возможности экспериментальных комплексов в плане реализации условий комбинированного теплового воздействия источниками нагрева различной физической природы и таким образом повысить информативность стендовых испытаний теплозащитных материалов и покрытий теплонапряженных конструкций.

2. Разработаны и обоснованы в смысле объективной оценки точности методики расчета радиационно-кондукгивного теплообмена в полупрозрачных и многослойных фрагментах конструкций при произвольных условиях облучения и теплового воздействия, а также интегральных оптических характеристик элементов из полупрозрачных рассеивающих материалов. Получен теоретически и подтвержден экспериментально принципиально важный вывод о возможности существенного перегрева внутренней области нагреваемого объекта (среды) из полупрозрачного рассеивающего материала при воздействии направленного излучения.

3. Разработана и апробирована совокупность способов и технических средств для экспериментального определения объемных оптических свойств полупрозрачных рассеивающих материалов по произвольному набору дан-пых о фотометрических и излучателышх характеристиках образцов и даны оценки методических погрешностей.

4. Проведено теоретическое исследование аэротермохимического разрушения композиционного теплозащитного материала на органическом связующем и экспериментальное исследование механизмов термического разрушения одно- и многокомпонентных композиционных теплозащитных материалов в условиях высокоинтенсивного радиационного нагрева на всех стадиях — от момента инициирования разрушения до режима квазистационарного разрушения. Предложена экспериментальная методика и выявлены условия объективной оценки лучевой прочности композиционного материала по результатам лабораторных испытаний. На основе результатов экспериментальных исследований доказана возможность использования простых зонных моделей теплопередачи и термического разрушения композиционных материалов при действии пространственно ограниченного пучка излучения и обоснована модель для оценки тепловых характеристик термически разрушаемого слоя. По результатам экспериментальных исследований процессов и механизмов термического разрушения композиционных теплозащитных материалов на органическом связующем с различной структурой и составом композиции показана определяющая роль механического уноса углерода в процессе разрушения при высокоинтенсивном радиационном нагреве. Разработана модель термического разрушения широкого класса термостойких теплозащитных материалов на основе неорганических соединений.

5. Проведено экспериментальное и теоретическое исследование процессов теплопереноса и термического разрушения полупрозрачных полимерных и композиционных материалов. Экспериментально показано, что спектральный состав воздействующего излучения играет существенную роль в отношении стабильности теплозащитных свойств высокоотражащих термостойких материалов. На основе экспериментальных исследований выявлены принципиальные особенности механизма термического разрушения полимерных материалов. Показана важность учета структурно-релаксационных

переходов в полимере при анализе тепловых, оптико-физических и теплозащитных характеристик и получены соответствующие количественные оценки.

Установлен факт и условия существования режима однородной релаксации объема полимера при нагреве излучением и показано, что с этим непосредственно связана возможность реализации режима квазистационарного разрушения, что непосредственно играет существенную роль при оценке теплозащитных характеристик материалов по данным лабораторных испытаний. Экспериментально исследованы характеристики различных модификаций политетрафторэтилена (ПТФЭ) — наиболее термостойкого полимерного материала, перспективного для использования в системах тепловой защиты. Впервые реализована контролируемая реакция термического распада ПТФЭ, играющая определяющую роль в механизме разрушения при действии излучения, определены критические условия ее инициирования и разработана модель термического разрушения ПТФЭ с оценкой характерных времен всех стадий процесса.

6. Сформулирован и обоснован подход к решению проблемы создания высокоэффективной огнетеплозащиты объектов для условий экстремальных ситуаций, сопровождающихся горением больших масс вещества и воздействием излучения пламени. Предложен ряд композиций, приведены результаты экспериментальных исследований и сравнительного анализа параметров, характеризующих их теплозащитные свойства. На основе расчетно-теоретического анализа обоснована возможность создания высокоэффективной системы комбинированной огнетеплозащиты и сформулированы рекомендации по ее реализации.

Основное содержание диссертации отражено в опубликованных

работах:

1. Товстоног В.А., Мосалов Ф.Ф., Мерзликин В.Г. Постановка и решение задач радиационно-кондуктивного теплообмена в многослойных рассеивающих средах // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение.

- 2008. - № 1.-С. 12-29.

2. Елисеев В.Н., Товстоног A.B., Товстоног В.А. Разработка и сравнительный анализ огнетеплозащиты для условий экстремальных ситуаций // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. - 2005. - № 2. -С. 31-57.

3. Горский В.В., Товстоног В.А. Влияние характера теплового иагружения и оптических свойств на теплообмен в разрушающемся материале // Известия вузов. Машиностроение. - 1978. - № 4. - С. 87-90.

4. Горский В.В., Товстоног В.А. О применении метода моментов к решению уравнения лучистого переноса // Труды МВТУ им. Н.Э. Баумана. - № 205.

- 1976. - С. 70-78.

5. Товстоног В.А. Об определении степени черноты полупрозрачных конструкционных материалов // Известия вузов. Машиностроение. - 1978.

- № 6. - С. 61-66.

6. Товстоног В.А., Елисеев В.Н. К расчету оптических характеристик конструкций из полупрозрачных материалов // Известия вузов. Машиностроение. - 1976. - № 2. - С. 102-107.

7. Товстоног В.А. Метод расчета теплообмена излучением в многослойных рассеивающих средах // Труды МВТУ им. Н.Э. Баумана. - № 495. - 1988. -С. 31-42.

8. Товстоног В.А. Анализ теплообмена в светорассеивающих материалах, нагреваемых излучением // Физика и химия обработки материалов.

- 1985. -№3. -С. 35-40.

9. Товстоног В.А. Теплофизика рассеивающих материалов: прикладные проблемы и решения // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. - 2000. - № 3. - С. 67-85.

10. Елисеев В.Н., Товстоног В.А. Теоретические основы расчета сложного теплообмена в элементах конструкций. - М.: МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1982. - 52 с.

11. Горский В.В., Товстоног В.А. Исследование оптических свойств стеклопластиков // Труды МВТУ им. Н.Э. Баумана. - № 205. -1976. - С. 88-93.

12. Товстоног В.А. Об определении терморадиационных характеристик рассеивающих материалов по излучателыюй способности // Теплофизика высоких температур. - 1987. - Т. XXIV, № 1. - С. 170-172.

13. Товстоног В.А. Метод комбинаторной статистической идентификации оптических констант светорассеивающих материалов // Труды МВТУ им. Н.Э. Баумана. - № 392. - 1982. - С. 47-54.

14. Товстоног В.А. Идентификация терморадиационных характеристик светорассеивающих материалов // Изв. СО АН СССР. Технические науки.

- 1987.-Вып. 2.-С. 16-21.

15. Товстоног В.А. Об идентификации терморадиационных характеристик полупрозрачных светорассеивающих материалов // Использование Солнца и других источников энергии в материаловедении. - Киев: Наукова думка, 1983.-С.91-97.

16. Товстоног В.А. Исследование характеристик лучистого теплопереноса в композиционном материале // Известия вузов. Машиностроение. - 1977.

- № 7. - С. 50-54.

17. Товстоног В.А. Оценка корректности расчетной модели теплопередачи в полупрозрачном светорассеивающем материале при нестационарном радиационном нагреве // Известия вузов. Машиностроение. - 1983. -№ 11. -С. 42-44.

18. О некоторых особенностях излучения газоразрядных трубчатых источников высокоинтенсивного излучения / В.Н.Елисеев, Е.К.Белоношв, В.А. Товстоног и др. // Известия вузов. Машиностроение. - 1979. -№11. -С. 152-154.

19. Елисеев В.Н., ТовстоногВ.А. Характеристики источников излучения и излучательных систем высокоинтенсивного нагрева // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. - 2001. - № 4. - С. 3-32.

20. Теплофизический стенд для испытапий материалов и конструкций при радиационном нагреве / Г.Б. Синярев, В.Н. Елисеев, В.А. Товстоног и др. // Машины, приборы, стенды. Каталог МВТУ им. Н.Э. Баумана. - М.: Внешторгиздат, 1982. - С. 40.

21. Установка лучистого нагрева широкого применения / В.Н. Елисеев, В.А. Товстоног, К.В.Чирин и др. // Вести АН БССР. Физико-энергетические науки. - 1990. - № 2. - С. 93-97.

22. Экспериментальный комплекс для исследований процессов тепломассообмена и испытаний тепло- и огнезащитных материалов / В.Н. Елисеев, B.JI. Страхов, В.А. Товстоног и др. // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. - 1999. - № 3. - С. 116-120.

23. Товстоног В.А., Чирин К.В., Мерзликин В.Г. Экспериментальная установка для моделирования комбинированных тепловых воздействий // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. - 2006. - № 2.

- С. 62-66.

24. Проблемы радиационного и сложного теплообмена при тепловом моделировании объектов машиностроения / Г.Б. Синярев, В.М Градов, В.А. Товстоног и др. // Достижения в области радиационного теплообмена. - Минск: ИТМО АН БССР, 1987. - С. 84-94.

25. Экспериментальные исследования термостойкости газофазных вольфрамовых покрытий / В.А.Товстоног, Ю.П.Плотников, А.А.Столяров и др. // Теория и практика газотермического нанесения покрытий. Т. 2. - Рига: Зинатне, 1980. - С. 188-192.

26. Товстоног В.А. Экспериментальные исследования и анализ механизмов термического разрушения армированных пластиков при нагреве излучением // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. - 2007. - Ks 2. -С. 15-34.

27. Датчики для измерения тепловых потоков большой плотности / В.А. Товстоног, П.В. Тырсин, С.Н. Щугарев и др. // Машины, приборы, стенды. Каталог МВТУ им. Н.Э. Баумана. - М.: Внешторгиздат, 1982. - С. 30.

28. Исследование поглощательной способности покрытий тепловоспри-нимающей поверхности датчика теплового потока / В.А. Товстоног, В.А. Соловов, С.Н. Щугарев и др. Ч Промышленная теплотехника. -1983.

- Т. 5, № 1:- С. 81-82.

29. Товстоног В.А. Оценка начальной энергии термического разрушения армированных пластиков при действии излучения // Вестник МГТУ им.Н.Э.Баумана. Машиностроение. - 1997. - №3. - С. 104-115.

30. Оценка погрешности измерения поверхностной температуры полупрозрачного материала контактным датчиком / В.Н.Елисеев, В.И.Воротников, В.А. Товстоног и др. // Известия вузов. Машиностроение. -1981.-№11.-С. 77-81.

31. Исследование методической погрешности измерения температуры в полупрозрачных материалах с низкой теплопроводностью / В.Н. Елисеев, В.И. Воротников, В.А. Товстоног и др. // Известия вузов. Машиностроение. - 1982. - № 1. - С. 156-160.

32. Попков И.Н., Товстоног В.А. Анализ теплоперепоса в светорассеиваю-щем материале при действии ограниченного источника коллимированно-го излучения // Изв. СО АН СССР. Технические науки. - 1989. - Вып. 2. -С. 3-8.

33. Попков И.Н., Товстоног В.А. Об определении характеристик поля излучения в светорассеивающем материале при действии ограниченного источника коллимированного излучения // Сибирский физико-технический журнал. - 1991. - Вып. 1. - С. 45-50.

34. Попков И.Н., Селезенев В.А., Товстоног В.А. Радиационно-кондук-тивный теплоперенос в рассеивающем материале при действии ограниченного пучка коллимированного излучения. I. Математическая модель и анализ основных закономерностей // Сибирский физико-технический журнал. - 1991. - Вып. 6. - С. 19-23.

35. Товстоног В.А., Попков И.Н., Попкова A.M. Радиационно-кондуктивный теплоперенос в рассеивающем материале при действии ограниченного пучка коллимированного излучения. II. Экспериментальная оценка корректпости математической модели // Сибирский физико-технический журнал. - 1992. - Вып. 1. - С. 24-27.

36. Горский В.В., Товстоног В.А. Теплообмен в разрушающемся материале // Известия вузов. Машиностроение. - 1977. - № 1. - С. 9-14.

37. Товстоног В.А. Механизм термического разрушения армированного пластика при высокоинтенсивном пагреве излучением // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. - 1998. - № 4. - С. 43-67.

38. Товстоног В.А. Моделирование теплового режима огнестойких армиро-вашшх пластиков // Теплофизика высоких температур. - 1993. - Т. 31, № 5. - С. 795-800.

39. Товстоног В.А. Оценка коэффициента теплопроводности разлагающихся материалов при высоких температурах // Теплофизика высоких температур. - 1990. - Т.28. - № 3. - С. 494-500.

40. Товстоног В.А. Экспериментальное исследование термическою разрушения нитрида кремния // Теплофизика высоких температур. - 1993. - Т. 31, №3,-С.444-449.

41. Товстоног В.А. Модель высокотемпературных термических превращений политетрафторэтилена // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. - 1997. - № 1. - С. 115-126.

42. Товстоног В.А. Оценка влияния релаксационных процессов на оптические характеристики политетрафторэтилена // Теплофизика высоких температур. - 1988. - Т. 26, № 4. - С. 733-736.

43. Елисеев В.Н., Товстоног В.А. Механизм разрушения и термические превращения полупрозрачных полимеров при нагреве излучением и акустических воздействиях // Тепломассообмен-ММФ. Тепломассообмен в химически реагирующих системах. - Минск: ИТМО, 1988. - С. 53-72.

44. Товстоног В.А. Экспериментальное исследование термических превращений политетрафторэтилена // Теплофизика высоких температур.

- 1991. - Т. 29, № 2. - С. 268-274.

45. Товстоног В.А. Оценка огнезащитных свойств светорассеивающих покрытий // Теплофизика высоких температур. - 1993. - Т. 31, № 4.

- С. 682-684.

Подписано к печати 03.11.09. Заказ № 665 Объем 1,875 печ.л. Тираж 100 экз. Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д.5 (499) 263-62-01

Введение.

Глава 1. Основные проблемы и постановка задач радиационно-кон-дуктнвного теплообмена и термического разрушения теплозащитных материалов.

1.1.0 роли полупрозрачности в задачах внутреннего радиационно-кондуктивного теплообмена.

1.2. Проблемы полу прозрачности в задачах радиационно-кондуктивного теплообмена при действии внешних источников излучения.

1.3.Задачи моделирования взаимодействия излучения с материалами

Выводы к главе 1.

Глава 2. Методы расчета теплообмена излучением и интегральных оптических характеристик объектов из полупрозрачных рассекающих материалов

2. 1. Основные соотношения и решения уравнения переноса излучения методом моментов

2. 1.1. Граничные условия.

2. 1.2. Интегральные оптические характеристики граничных поверхностей.

2. 1.3. Аналитические решения системы моментных уравнений и предельные оценки точности.

2. 2. Расчет интегральных оптических характеристик светорас-сеивающих объектов и оценки точности приближенных решений для рассеивающих сред.

2. 2.1. Расчет коэффициентов отражения и пропускания плоского слоя рассеивающей среды

2. 2.2. Расчет излучательной способности плоского слоя рассеивающей среды.

2. 2.3. Модифицированное приближенное решение уравнения переноса излучения.

2. 3.Метод расчета теплообмена излучением в многослойной рассеивающей среде.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Методы определения оптических свойств полупрозрачных рассеивающих сред.

3. 1. Определение оптических свойств по результатам парных измерений.

3. 2. Определение оптических свойств рассеивающих материалов по поизвольному набору данных

3. З.Об учете угловой структуры зондирующего излучения. 107 3. 4.Технические средства и методика определения оптических характеристик рассеивающих материалов при использовании точечного источника излучения

3. 5.Комплексная оценка корректности методики определения оптических свойств рассеивающих материалов.

Выводы к главе 3.

Глава 4. Технические средства для исследования процессов взаимодействия излучения с материалами и тепловых испытаний элементов конструкций.

4. 1.Характеристики трубчатых источников излучения и излучательных систем.

4. 2. Характеристики галогенных ламп накаливания.

4. 3. Характеристики газоразрядных источников излучения . 133 4.4. Характеристики излучательных систем.

4.4.1. Плоский блок ГЛН.

4.4.2.Плоский блок газоразрядных источников излучения.

4.4.3. Излучательная система с единичным газоразрядным источником излучения

Выводы к главе 4.

Глава 5. Стенды и установки радиационного нагрева.

5. 1. Теплофизические стенды

5.2. Установки радиационного нагрева на основе галогенных ламп накаливания.

5. 2.1. Установка для тепловых испытаний осесимметричных объектов при комбинированном воздействии.

5. 2.2. Установка СИН-1 для испытаний плоских образцов и фрагментов конструкций.

5. 3.Установки радиационного нагрева на основе газоразрядных источников излучения.

5.3.1. Одноламповые установки.

5. 3.2. Многоламповые установки.

5. 3.3. Мобильные установки большой мощности на газоразрядных источниках излучения.

5. 3.4. Установки импульсного и импульсно-периодического режимов нагрева.

5. 4. Установка радиационного нагрева на основе квантовых генераторов.

5. 5.Калориметрия потоков излучения

5. 5.1. Экспоненциальный датчик теплового потока.

5. 5.2. Асимптотический датчик теплового потока.

5. 5.3. Водоохлаждаемый радиометр.

5.5.4. Датчики теплового потока, основанные на методах обратных задач теплопроводности

5.6. Определение параметров пучка излучения большой мощности

Выводы к главе 5.

Глава 6. Исследование процессов теплообмена при нагреве полупрозрачных материалов пространственно ограниченным пучком коллимированного излучения.

6. 1. Физическая и математическая модели теплопереноса в полупрозрачной рассеивающей среде при воздействии пространственно ограниченного пучка излучения.

6. 2. Комплексная проверка модели теплопереноса в рассеивающей среде при воздействии коллимированного пучка излучения.

6. 2.1. Оптико- и теплофизические характеристики модельной среды.

6. 2.2. Условия экспериментов и параметры воздействующего излучения.

6. 2.3. Техника эксперимента и анализ результатов.

6.3.Анализ теплопереноса в рассеивающей среде при воздействии пространственно ограниченного пучка колли-мированного излучения и некоторые прикладные задачи теплообмена излучением.

6.3.1.0 предельных параметрах нагрева и применимости локально-одномерной схемы теплопереноса.

6.3.2.06 экспериментальном определении лучевой прочности полупрозрачных материалов.

Выводы к главе 6.

Глава 7. Исследование процессов теплообмена и термического разрушения композиционных теплозащитных материалов.

7. 1. Термохимическое разрушение композиционного материала в высокоэнтальпийном газовом потоке.

7. 1.1. Физическая модель термического разрушения стеклопластика.

7. 1.2. Математическая модель термического разрушения композиционного материала в газовом потоке.

7. 1.3. Теоретический анализ термохимического разрушения композиционных ТЗМ в высокоэнтальпийном газовом потоке.

7. 2. Исследование процессов теплообмена и термического разрушения композиционных материалов в условиях радиационного нагрева

7. 2.1. Деструкция и карбонизация органического связующего 248 7. 2.2. Кинетика и термодинамика процессов пиролиза органических смол.

7.2.3. Оценка характеристик модельного композиционного

7. 2.4. Моделирование и исследование процесса термического разрушения композиционных материалов при радиационном нагреве в режиме абляции.

7. 3.Исследование процессов теплообмена в композиционном материале применительно к моделированию тепловых режимов огнестойких армированных пластиков.

7.4. Исследование процесса термического разрушения термостойких неорганических композиционных материалов

Выводы к главе 7.

Глава 8. Исследование процессов теплообмена и механизмов термического разрушения полупрозрачных теплозащитных материалов

8. 1. Исследование влияния характеристик излучения внешнего источника на теплообмен в рассеивающей среде . 335 8. 1.1. Исследование влияния угловой структуры излучения внешнего источника.

8. 1.2. Оценка стабильности оптических свойств термостойких отражающих теплозащитных материалов

8. 2. Исследование процессов термических превращений термостойких термопластичных полимеров применительно к системам тепловой защиты для условий радиационного нагрева

8.2.1. Макроструктура и свойства полимерных материалов. 350 8. 2.2. Оценка влияния кинетики структурно-релаксационных переходов на тепловые характеристики термопластичных полимеров.

8. 2.3. Оценка влияния кинетики структурно-релаксационных переходов на оптические характеристики политетрафторэтилена

8. 2.4. Анализ процессов теплопереноса и начальной стадии термических превращений политетрафторэтилена.

8. 2.5. Экспериментальное исследование высокотемпературных термических превращений политетрафторэтилена 379 8. 2.6. Модель высокотемпературных термических превращений политетрафторэтилена.

8. 3. Оценка теплозащитных характеристик композиционных рассеивающих материалов и многослойных покрытий

8. 3.1. Оценка огнетеплозащитных характеристик композиционных рассеивающих материалов на неорганической основе.

8. 3.2. Сравнительная оценка характеристик огнетеплозащитных композиционных рассеивающих материалов.

8. 3.3. Комбинированная система огнетеплозащиты.

Выводы к главе 8.

Актуальность темы. Исследования реакции материалов и конструкций на воздействие высокоинтенсивных тепловых потоков — важная часть проектирования современных летательных аппаратов, энергетических установок, высопроизводительных технологических процессов и т.п.; они важны также при анализе и прогнозировании возможных последствий природных и техногенных катастроф и аварий, сопровождающихся высокоэнергетическим воздействием на окружающую среду и объекты, вызывающим изменение состояния объекта (под состоянием понимается комплекс свойств, характеристик и отличительных признаков объекта — физико-химических, геометрической формы и т.п.). Один из наиболее распространенных видов энергопередачи в природе, технике и технологии — передача энергии излучением УФ-, видимого и ИК-диапазонов спектра. Так практически все биофизические процессы на Земле связаны с прямым или опосредствованным воздействием излучения Солнца. Если обратиться к технологии, то здесь традиционным стало использование электромагнитного излучения видимого и ближнего ИК-диапазонов для целей сушки, термообработки и размерной обработки материалов, в технологических процессах микроэлектроники, а в последнее время, используя такое важное качество излучения, как возможность его концентрации на малой площади, и в медицине.

В технологии используются самые разнообразные источники излучения — галогенные лампы накаливания, газоразрядные источники излучения непрерывного и импульсного режимов работы, оптические квантовые генераторы. Плотность тепловых потоков, реализуемых в технологических установках различного назначения, лежат в диапазоне от нескольких кВт/м2 в случае источников с непрерывным спектром излучения, до ^ Ю10 кВт/м2 при использовании оптических квантовых генераторов.

Существенна роль теплообмена излучением в энергетических установках. Основной тенденцией современного энергомашиностроения, является повышение уровня рабочих температур и давлений в камерах сгорания, .т.к. для любой тепловой машины ее энергетический КПД пропорционален температуре рабочего тела. Конечные продукты сгорания наиболее распространенных углеводородных топлив — диоксид углерода и вода излучают в ИК-областях спектра и поток излучения этих компонентов значителен (в установках с рабочей температурой ^ 2000 К) при относительно большой толщине излучающего слоя (десятки сантиметров). Однако, если продукты сгорания содержат и дисперсную фазу (сажистые частицы), то поток излучения становится существенным и при малой толщине излучающего слоя.

Исключительно велико число примеров определяющей роли излучения применительно к теплозащитным покрытиям летательных аппаратов (ЛА), совершающих вход в атмосферу; накоплен достаточно большой опыт по вопросам теплообмена и теплозащиты ЛА, возвращаемых на Землю с орбитальной и суборбитальной скоростями. Однако дальнейшее развитие техники космических полетов выдвигает все более высокие требования к конструкциям ЛА и ставит новые проблемы по вопросам теплообмена и тепловой защиты, например, для летательных аппаратов, возвращаемых на Землю с гиперболическими скоростями, превышающими величину 12 км/с. Основная особенность связана с тем, что меняется определяющий механизм передачи энергии к теплозащитному покрытию ЛА, а именно, доминирующим становится радиационный теплообмен. Так, при входе в атмосферу Земли со скоростью ~ 13 км/с плотность радиационного теплового потока достигает ~ 40МВт/м2, что в 4. 5 раз превышает плотность конвективного теплового потока. Но особенную остроту вопросы радиационного теплового воздействия на теплозащиту ЛА приобретают применительно к летательным аппаратам, предназначенным для зондирования атмосфер планет-гигантов: здесь плотность потока излучения значительно выше реализуемой при входе в атмосферы планет земной группы и достигает 250 . 300мВт/м2.

Значительное количество энергии в виде излучения может передаваться в окружающую среду при горении (высокотемпературном окислении) различных веществ органического и неорганического происхождения. Температура пламени органических соединений достигает 1300 . 2500 К и существенно более высоких значений при горении металлов и термитных смесей — до 3000. .'3500 К, вследствие чего значительная доля выделяемой энергии передается во внешнюю среду излучением. Так в пламени оксида углерода доля излучения составляет ~ 25 % от общей выделяемой энергии; при горении напалма — 30 . 40 %, а бензина — до 40 % от общего тепловыделения. Вследствие этого проблемы проблемы радиационного теплопере-носа и воздействия излучения на конструкционные материалы и природную среду имеют исключительно важное практическое значение в задачах зажигания конденсированных веществ и распространения пламени, например, порохов, взрывчатых веществ, полимерных конструкционных материалов [96-98], при прогнозировании распространения пожаров, оценке огнестойкости конструкций, а также при разработке методов огне- и теплозащиты технических средств, работоспособность которых должна сохраняться и в экстремальных условиях (пожары, природные и техногенные катастрофы, боевые действия и т.п.), характеризуемых высокой интенсивностью процессов.

Исключительно велико значение радиационного нагрева и проблем, связанных с теплообменом излучением, при оценке стойкости конструкций и проектировании технических средств ведения боевых действий в условиях применения ядерного оружия. Это обусловлено тем, что при приземных ядерных взрывах до 30% выделяемой энергии приходится на излучение присоединенных масс окружающей среды, нагреваемых осколками продуктов деления и ударной волной, распространяющейся от эпицентра взрыва. Высокая интенсивность светового излучения обуславливает значительный поражающий эффект и требует принятия специальных мер защиты от воздействия этого поражающего фактора, а следовательно, рассмотрения проблем, связанных с воздействием излучения.

Благодаря развитию гелио- и лазерной техники все большее внимание в последние годы уделяется решению проблем, связанных с воздействием кол-лимированных потоков излучения на природные среды и конструкционные материалы. Основная особенность, позволяющая выделить эти проблемы в особый класс задач связана прежде всего с возможностью получения исключительно высокой плотности потока излучения за счет его фокусировки на малой площади. Вместе с тем, между гелиоустановками или их аналогами с газоразрядными источниками излучения и лазерными устройствами существует глубокое различие по характеристикам формируемых ими потоков излучения и взаимодействию со средами сложного структурного строения.

В гелиотехнических и установках с искусственными источниками излучения поток излучения имеет сложное спектральное распределение, соответствующее равновесному спектру излучения используемого источника и, согласно оптической теореме, спектральная интенсивность излучения в фокальном пятне не может превысить спектральной интенсивности источника. Следствием этого является тот факт, что плотность потока излучения и температура в фокальном пятне не могут превышать соответствующих значений для излучателя. Так в гелиоустановках плотность потока излучения и равновесная температура в фокальном пятне не превышают 1, 5. 3) • 104кВт/м2 иГ~ 4000 К, а для установок с короткодуговыми газоразрядными источниками излучения эти величины соответственно составляют (0, 6 . 1,2) • 104кВт/м2 иТ~ 3000 К. Существенно также и то, что поток излучения, формируемый в подобного рода установках, не может передаваться на большие расстояния и производимое им действие ограничивается зоной фокусировки, исчисляемой метрами. Типичная область применения указанных установок, имеющая прямое отношение к воздействию излучения на конденсированные среды, ограничивается технологией получения и переработки материалов в контролируемых условиях (давление и химический состав среды) и тепловыми испытаниями материалов.

Излучение лазеров, в отличие от' установок с широкополосными источниками излучения, обладает высокой спектральной и пространственной когерентностью (направленностью), за счет чего достигается возможность передачи излучения на большие расстояния, его фокусировки на предельно малой площади с характерным размером, соизмеримым с длиной волны излучения, и получением исключительно высокой плотности воздействующего потока излучения. Широкий диапазон режимов работы установок с лазерными источниками излучения — от моноимпульсного с высокой пиковой мощностью 10° Вт) до непрерывного, относительная простота оборудования для ведения технологических процессов в строго контролируемых условиях, стабильность характеристик, высокая производительность способствуют широкому распространению лазеров в технологических процессах резки, сверления и сварки металлов, раскроя неметаллических материалов, стекол и керамик и в различных медицинских приложениях.

Другая специфическая область возможного применения лазеров, связана с высокой направленностью и малыми потерями при распространении излучения на большие расстояния — это системы оружия направленной энергии близкого боя (тактическое, предназначенное для поражения самолетов и низколетящих высокоскоростных ракет) или интегрированное в рамках эшелонированной системы противоракетной обороны (ПРО), предназначенное для поражения баллистических ракет на различных этапах траектории полета. Такое применение лазерных источников излучения достаточно актуально и ставит целый ряд проблем по взаимодействию излучения с конструкционными материалами как в плане защиты конструкции, так и выбора режимов работы лазерных источников излучения для наиболее эффективного поражения цели.

Проблемы, связанные с воздействием излучения на объекты, постоянно возникают при организации и проведении тепловых испытаний материалов и конструкций, что связано с широким использованием различных источников излучения для этих целей. Отработка тепловых режимов и получение характеристик, определяющих работоспособность материала или конструкции в условиях высокоинтенсивного теплового нагружения — важнейший этап работ по созданию объектов ракетно-космической техники, двигате-лестроения, высокотемпературных технологических установок и г.п. Широкое распространение для целей тепловых испытаний получили различного рода горелки, ракетные двигатели на жидком топливе (ЖРД), гиперзвуковые аэродинамические и ударные трубы, электродуговые подогреватели газа (ЭДПГ), гелиоустановки, установки радиационного нагрева с непрерывным спектром излучения и монохроматического излучения — оптические квантовые генераторы (лазеры).

Большинство из указанных типов установок позволяет реализовать тепловое воздействие в узком диапазоне изменения тепловых параметров при существенных ограничениях по размерам нагреваемых объектов (может быть за исключением установок на ЖРД). Чаще всего характерный размер нагреваемой поверхности составляет 0, 01. 0,1 м, что ограничивает проведение исследований на образцах материалов или малоразмерных моделях. В этом плане наиболее широкие возможности имеют установки радиационного нагрева. Кроме того, использование трубчатых источников излучения (галогенных ламп накаливания — ГЛН, или газоразрядных источников высокоинтенсивного излучения — ИВИ), у которых продольные размеры излучающего элемента намного больше поперечных, при наборе их в блоки нагревателей позволяют реализовать нагрев крупных полноразмерных конструкций или их фрагментов при тепловых потоках (0, 5 . 5) • 103 кВт/м2. Однако успешное применение установок (стендов) радиационного нагрева для тепловых испытаний требует решения ряда специфических технических и, что самое важное, методических проблем, связанных с существенно разными условиями натурного и модельного (при лабораторных испытаниях) нагрева испытываемого объекта.

Этот, далеко не полный, перечень областей науки и техники, в той или иной степени связанных с рассмотрением задач взаимодействия излучения с материалами (объектами), показывает их непреходящее значение и актуальность.

При взаимодействии излучения с материальной средой происходит его полное или частичное превращение в другие формы энергии; этот процесс и сопутствующие ему явления составляют суть механизма взаимодействия; он устанавливает причинно-следственную связь между первичным воздействием и последовательностью вторичных процессов и явлений в исследуемой системе. Содержательное описание этой цепи представляет собой физическую модель процесса взаимодействия, или структуру модели, а абстрактное (формализованное) ее описание в виде математических соотношений, в конечном счете устанавливающее количественные связи в системе, — математическую модель. Согласно принятой терминологии построение таких моделей по опытным данным можно определить как процедуру идентификации механизма взаимодействия (в теории систем управления эта процедура именуется как идентификация систем).

В одних случаях, как, например, в технологических приложениях, знание механизма взаимодействия позволяет управлять процессом взаимодействия, в том числе и оптимальным по некоторому критерию способом. В других же, как например, при промышленных авариях или природных катастрофических явлениях, процесс взаимодействия выделяемой при этом энергии (излучения) с окружающей средой и объектами неуправляем, однако знание механизма позволяет спрогнозировать результаты воздействия и последствия и выработать рекомендации по снижению возможного ущерба.

Идентификация механизма взаимодействия предполагает детальное исследование элементарных процессов в рассматриваемой системе, в том числе и на микроскопическом уровне, что позволяет отнести эту проблему к категории фундаментальных. Ее широта и многоплановость требует определенной конкретизации, поэтому в настоящей работе будут рассмотрены только вопросы взаимодействия излучения с конденсированными средами.

По отношению к излучению многие природные и технические среды (материалы) проявляют свойство частичной прозрачности в некотором спектральном интервале. Такие среды относятся к классу частично прозрачных, или, по иному, полупрозрачных. Это, например, водная и воздушая среды, большое количество веществ неорганического и органического происхождения — стекла, керамики, полимеры, органические смолы, материалы и покрытия на их основе. Свойством полупрозрачности обладают и многие природные конденсированные вещества — снег, древесина, листья растений, биологические ткани и пищевые продукты, причем протекание физико-химических процессов в них под воздействием излучения Солнца или искусственных источников, чаще всего определяется именно свойством полупрозрачностп.

Полупрозрачность среды обуславливает исключительное своеобразие процессов тепло- и сопряженного с ними массобмепа. При действии внешних источников излучения нагреву подвергается не столько поверхность (в области непрозрачности), сколько прилежащий к поверхности слой конечной толщины. В то же время любой элементарный объем нагретой полупрозрачной среды сам является источником излучения, вследствие чего в такой среде помимо теплопереноса путем фононной или молекулярной проводимости происходит обмен энергией в виде излучения между элементами среды, не находящимися в непосредственном тепловом контакте. Эта особенность "дальнодействия" переноса энергии излучением способствует интенсификации теплообменных и сопутствующих им процессов. Так, например, если нагрев среды сопровождается химической реакцией, то более быстрое перераспределение энергии между слоями полупрозрачной среды по сравнению с непрозрачной, приводит к активации химической реакции в большем объеме.

Имея в виду широкую распространенность полупрозрачных сред и существенную роль свойства полупрозрачности, исследование механизмов теплопереноса в полупрозрачных средах и их взаимодействия с излучением весьма актуальны.

Цель работы — разработка методологии организации и проведения тепловых испытаний материалов и элементов теплонагруженных конструкций на установках радиационного нагрева в приложении к исследованию процессов и созданию адекватных моделей теплопереноса и термического разрушения материалов сложного структурного строения, оценке их теплозащитных характеристик и созданию высокоэффективных средств тепло- и огнезащиты объектов, подвергаемых воздействию электромагнитного излучения излучения.

В соответствии с поставленной целью сформулированы основные задачи диссертации:

1. Разработка расчетно-теоретических методов анализа процессов радиационного и сложного теплообмена в структурно-неоднородных (композиционных) и полупрозрачных конденсированных средах и характеристик радиационного теплопереноса.

2. Разработка технических средств тепловых испытаний материалов и элементов теплонапряженных конструкций, методик моделирования и экспериментального исследования процессов теплопереноса и термического разрушения композиционных и полупрозрачных материалов при воздействии излучения.

3. Экспериментально-теоретические исследования, разработка моделей, выявление определяющих факторов и оценка параметров процессов теплопереноса и термического разрушения композиционных и полупрозрачных материалов применительно к проблемам создания высокоэффективных средств тепло- и огнезащиты объектов, подвергаемых высокоинтенсивному нагреву.

4. Разработка и обоснование предложений по совершенствованию и созданию высокоэффективных средств тепло- и огнезащиты объектов, подвергаемых воздействию высокоинтенсивных потоков излучения.

Научная новизна диссертации состоит в том, что в ней обобщены и изложены материалы технических разработок средств тепловых испытаний тепло- и огнезащитных материалов и элементов теплонапряженных конструкций, а также впервые обобщены результаты комплексных экспериментальных и теоретических исследований процессов теплопереноса и термического разрушения композиционных и полупрозрачных материалов при радиационном нагреве, позволившие выявить ряд новых явлений и существенно расширить понимание механизмов термического разрушения широкого круга тепло- и огнезащитных материалов, сформулировать и обосновать адекватные расчетные модели и предложения по повышению эффективности средств тепло- и огнезащиты объектов, потенциально подверженных воздействию высокоинтенсивного излучения. С целью систематизации и

ТЕПЛО- ОГНЕЗАЩИТНЫЕ МАТЕРИАЧЫ И ПОКРЫТИЯ

КОМПОЗИЦИОННЫЕ

ПРОЯВЛЯЮЩИЕ свойство ПОЛУПРОЗРАЧНОСТИ

НЕ ПРОЯВЛЯЮЩИЕ СВОЙСТВО ПОЛУПРОЗРАЧНОСТИ

УНИТАРНЫЕ СВЕТОРАССЕИВАЮЩИЕ

ОР1АНИЧЕСКИЬ

С ОРГАНИЧЕСКОЙ \1 ЧГРИЦЕИ

С НЕОРГАНИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ

С ОРГАНИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ

С НЕОРГАНИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ

Рис. В.1. Схема классификации исследуемых материалов обобщения результатов исследования проведены в соответствии с классификацией, приведенной на рис.В.1.

К принципиально новым результатам относятся:

1) разработка приближенного аналитического метода решения уравнения переноса излучения в полупрозрачной среде с произвольной индикатрисой рассеяния и комплексная оценка точности решений для многослойной поглощающей, излучающей и рассеивающей среды;

2) комплекс методик определения оптических свойств полупрозрачных рассеивающих сред (материалов) по доступному набору экспериментальных данных о фотометрических и излучательных характеристиках образцов;

3) методики и результаты экспериментальных исследований с обобщением данных об эксплуатационных характеристиках трубчатых источников излучения на форсированных и нерасчетных режимах работы и излучательных систем на их основе, разработка стационарных (комплекса экспериментальных установок) и мобильных испытательных установок радиационного нагрева большой мощности для испытаний тепло- и огнезащитных материалов и элементов конструкций в широком диапазоне изменения временных и энергетических параметров высокоинтенсивного нагрева и соответствующих методик тепловых испытаний;

4) оценка влияния радиационного теплопереноса на параметры аэротермохимического разрушения аблирующего композиционного теплозащитного покрытия с учетом его частичной прозрачности в широком диапазоне изменения условий радиационно-конвективного нагрева;

5) результаты экспериментальных исследований и моделирование механизмов термического разрушения композиционных армированных материалов на органическом связующем в широком диапазоне изменения состава, структурных характеристик материала и внешних условий радиационного теплового воздействия, позволившие выявить основные особенности и получить данные о параметрах процесса термического разрушения и теплозащитных характеристиках;

6) результаты экспериментальных исследований и обобщающие выводы по механизму термического разрушения и теплозащитным характеристикам материалов на основе термостойких неорганических соединений с конденсатным характером диссоциации;

7) результаты экспериментальных исследований по оценке стабильности свойств термостойких отражающих теплозащитных материалов при действии коротковолнового электромагнитного излучения;

8) физическое обоснование, постановка и решение задачи о температурном состоянии объектов из полупрозрачных рассеивающих материалов, нагреваемых потоком коллимированного излучения; теоретическое выявление основных особенностей процесса нагрева и их экспериментальное подтверждение;

9) выявление определяющего влияния структурно-релаксационных процессов в полупрозрачных полимерных материалах на механизм их термического разрушения; обоснование методики эксперимента и первая в мировой практике реализация контролируемой реакции термического распада политетрафторэтилена до конечных термодинамически устойчивых продуктов с экспериментальным определением критических параметров ее инициирования; создание адекватной модели высокотемпературных термических превращений политетрафторэтилена, используемой при анализе систем тепловой защиты и эффективности боеприпасов стрелково-пушечного вооружения;

10) разработка предложений по созданию высокоэффективных средств огнетеплозащиты технических устройств, потенциально подверженных воздействию высокоинтенсивного излучения на основе результатов экспериментальных исследований и моделирования процессов теплопереноса в огнетеплозащитных композиционных полупрозрачных материалах.

На защиту выносятся:

1) методы расчетно-теоретического анализа теплопереноса и термического разрушения комипозиционных и полупрозрачных рассеивающих теплозащитных материалов при радиационном нагреве;

2) методики комплексной оценки оптических свойств полупрозрачных рассеивающих материалов по доступному набору экспериментальных данных о фотометрических и излучательных характеристиках образцов;

3) результаты комплексных экспериментальных исследований характеристик трубчатых источников излучения на форсированных и нерасчетных режимах работы, технические средства тепловых испытаний материалов и элементов теплонагруженных конструкций при высокоинтенсивном радиационом нагреве;

4) результаты комплексных теоретических и экспериментальных исследований процессов теплопереноса и термического разрушения структурно-неоднородных, в том числе частично прозрачных для излучения материалов на основе неорганических и органических соединений; предложения по созданию средств огнетеплозащиты технических устройств, потенциально подверженных воздействию высокоинтенсивного излучения.

Научная и практическая значимость диссертационной работы состоит в том, что: разработана методология экспериментально-теоретических исследований процессов теплопереноса и термического разрушения тепло- и огнезащитных материалов, в том числе проявляющих свойство полупрозрачности, в условиях радиационного нагрева; разработан комплекс технических средств для проведения теплофи-зических исследований и тепловых испытаний материалов и элементов конструкций при радиационном нагреве; технически реализована концепция мобильных установок радиационного нагрева большой мощности, позволившая расширить возможности экспериментальных комплексов в плане реализации условий комбинированного теплового воздействия источниками нагрева различной физической природы и таким образом повысить информативность стендовых испытаний теплозащитных материалов и покрытий теплонапряженных конструкций; разработаны и обоснованы в плане объективной оценки точности методики расчета сложного теплообмена в полупрозрачных многослойных элементах конструкций при произвольных условиях облучения и теплового воздействия, методики расчета интегральных оптических характеристик элементов из полупрозрачных рассеивающих материалов. Получен теоретически и подтвержден экспериментально принципиально важный вывод о возможности существенного перегрева внутренней области нагреваемого объекта (среды) из полупрозрачного рассеивающего материала при воздействии коллимированного излучения, что расширило понимание возможных механизмов термического разрушения сильнорассеивающих теплозащитных материалов и покрытий; разработана и апробирована совокупность способов и технических средств для экспериментального определения оптических свойств полупрозрачных рассеивающих материалов по доступному набору экспериментальных данных о фотометрических и излучательных характеристиках образцов и даны оценки методических погрешностей; проведено теоретическое исследование аэротермохимического разрушения композиционного теплозащитного материала на органическом связующем и получены практически важные выводы о роли полупрозрачности в механизме термического разрушения и ее влиянии на теплозащитные характеристики; экспериментально исследованы механизмы термического разрушения одно- и многокомпонентных композиционных теплозащитных материалов в условиях радиационного нагрева на всех стадиях — от момента инициирования до режима квазистационарного разрушения, показана возможность использования простых зонных моделей теплопередачи и термического разрушения композиционных материалов при действии пространственно ограниченного пучка излучения и обоснованы модели для оценки тепловых характеристик термически разрушаемого слоя. По результатам экспериментальных исследований механизма термического разрушения композиционных теплозащитных материалов на органическом связующем с различной структурой и составом композиции показана определяющая роль механического уноса углерода в процессе разрушения при высокоинтенсивном радиационном нагреве; получена оценка параметров радиационного нагрева, определяющих режимы разрушения (объемная деструкция, поверхностное разрушение, абляция). Разработана модель термического разрушения широкого класса термостойких теплозащитных материалов на основе неорганических соединений с конденсатным характером диссоциации и выявлена причина теплозащитного эффекта по отношению к воздействию излучения; экспериментально показано, что спектральный состав воздействующего излучения играет существенную роль в отношении стабильности теплозащитных свойств высокоотражащих термостойких материалов. На основе экспериментальных исследований выявлены принципиальные особенности механизма термического разрушения полимерных материалов. Показана важность учета структурно-релаксационных переходов в полимере при анализе тепловых, оптико-физических и 1еплоза-щитных характеристик и получены соотвегсгвующие количественные оценки. Установлен факт и условия существования режима однородной релаксации объема полимера при нагреве излучением и показано, что с этим непосредственно связана возможность реализации режима квазистационарного разрушения; этот вывод играет существенную роль при оценке теплозащитных характеристик полимерных материалов по данным тепловых испытаний; впервые реализована контролируемая реакция термического распада ПТФЭ, играющая определяющую роль в механизме разрушения при действии излучения, определены критические условия ее инициирования и разработана модель термического разрушения ПТФЭ с оценкой характерных времен всех стадий процесса, используемая при анализе систем теплозащиты и эффективности боеприпасов, содержащих конструктивные элементы из фгоруглеродных материалов; теоретически обоснован подход и экспериментально продемонстрирована его применимость при решении проблемы создания высокоэффективной огнетеплозащиты для условий преимущественного воздействия излучения.

Результаты разработок внедрены на предприятиях ФГУП "НПО машиностроения" (г. Реутов, М.О.), ФГУП "ЦНИИМАШ" (г. Королев, М.О.), ОАО "НПО Композит" (г.Королев, М.О.), ЗЦНИИ МО РФ (г.Москва).

Достоверность полученных результатов определяется обоснованностью допущений теоретических моделей путем сравнения с результатами методических экспериментов и сопоставлением с данными литературных источников, а данных экспериментальных исследований — воспроизводимостью при многократном повторении экспериментов и непротиворечивостью физическим законам.

Личный вклад автора состоит в разработке методов и алгоритмов расчета процессов теплопереноса в полупрозрачных средах и характеристик свето-рассеивающих материалов; разработке и практической реализации методов экспериментальных исследований процессов теплопереноса и термического разрушения тепло- и огнезащитных материалов; в эскизной разработке лабораторных экспериментальных установок радиационного нагрева большой мощности и методов тепловых испытаний элементов теплонагружен-ных конструкций; в анализе, теоретической интерпретации и обобщении результатов экспериментов. Автором впервые установлена определяющая роль структурно-релаксационных процессов в механизме термического разрушения полимерных материалов, выявлена существенная особенность в механизме воздействия коллимированного излучения на светорассеиваю-щие материалы, подтвержденная экспериментально; впервые реализована контролируемая реакция распада политетрафторэтилена на конечные устойчивые продукты со значительным экзотермическим эффектом, определены критические условия ее инициирования и разработана теоретическая модель высокотемпературных термических превращений; впервые обобщены результаты комплексных экспериментальных и теоретических исследований процессов теплопереноса и термического разрушения композиционных и полупрозрачных материалов и разработаны предложения по созданию высокоэффективных средств тепловой защиты объектов от действия излучения.

Апробация результатов, изложенных в диссертации, проводилась на 1У-У1 Всесоюзных конференциях по радиационному теплообмену (Киев, 1978 г.; Ставрополь, 1982 г.; Каунас, 1987 г.), Всесоюзной конференции "Тепломассообмен и моделирование в энергетических установках" (Тула, 1979 г.), межотраслевой научно-технической конференции "Методы и средства машинной диагностики ГТД" (Харьков, 1983 г., 1990 г.), У Всесоюзном семинаре по обратным задачам теплопроводности (Уфа,1984 г.), Всесоюзных совещаниях по газотермическому нанесению покрытий (Дмитров, 1976 г.; Дмитров, 1980г.; Рига, 1982 г., Дмитров, 1985 г.), Международной конференции "Тепломаееообмен-ММФ" (Минск, 1988 г.), Гагаринских научных чтениях по авиации и космонавтике (Москва, 1980 г., 1981 г., 1983 г., 1984 г., 1985 г., 1987 г., 1989 г.), Международной конференции "Ракетно-космическая техника. Фундаментальные и прикладные проблемы механики" (Москва, 2006 г.), XXXI Академических чтениях по космонавтике (Москва, 2007 г).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано более 100 научных работ, из них 52 статьи, в том числе 36 — в ведущих рецензируемых научных журналах, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени доктора наук согласно списку ВАК, получено 2 патента на изобретение (2004 г., 2008 г.).

В первой главе проведен детальный анализ проблем и дана постановка задач радиационно-кондуктивного теплообмена; особое внимание акцентировано на свойстве полупрозрачности, присущее многим техническим и природным материалам и средам. Во второй главе изложен приближенный аналитический метод расчета радиационного теплообмена для общего случая поглощающей, излучающей и рассеивающей среды с произвольной индикатрисой рассеяния, приведены аналитические решения для характеристик поля излучения и интегральных оптических характеристик светора-ссеивающих объектов (плоских элементов конструкций из полупрозрачных рассеивающих материалов); даны оценки точности полученных решений. В третьей главе изложена оригинальная методика определения оптических свойств полупрозрачных рассеивающих материалов по произвольному набору экспериментальных данных об интегральных оптических и излуча-тельных характеристиках образцов, в основу которой положены полученные аналитические решения уравнения переноса излучения; даны оценки точности величины искомых оптических свойств и приведена комплексная оценка корретности излагаемой методики. В четвертой главе приведены результаты всесторонних экспериментальных исследований характеристик трубчатых источников излучения разных типов — галогенных ламп накаливания и газоразрядных источников излучения в широком диапазоне изменения режимных параметров — от номинальных до предельно форсированных, что позволило обоснованно решить вопросы проектирования экспериментальных установок радиационного нагрева для исследований процессов теплообмена в условиях воздействия мощных потоков излучения на материалы разных типов и тепловых испытаний фрагментов и узлов теплонапряженных конструкций. В главе 5 приведено описание установок радиационного нагрева, разработанных и созданных под руководством и при непосредственном участии автора, рассмотрены вопросы калориметрии мощных потоков излучения. Глава 6 посвящена актуальной проблеме оценки теплопереноса в полупрозрачных рассеивающих средах при воздействии пространственно ограниченного (коллимированного) пучка излучения и оценки лучевой прочности полупрозрачных материалов по данным лабораторных испытаний. Сформулированы физическая и математическая модели и экспериментально подтверждена их адекватность реальным процессам. Теоретически обоснован и подтвержден экспериментально факт существенного влияния диффузии излучения из ядра пучка в периферийные области за счет рассеяния и роль этого явления в температурном состоянии нагреваемого объекта. В главе 7 проведены результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов теплообмена и термического разрушения композиционных теплозащитных материалов разных типов. Установлено определяющее влияние механического уноса материала в условиях преимущественно радиационного нагрева на теплозащитные характеристики. Здесь же сформулированы и экспериментально обоснованы предложения по применению неорганических рассеивающих материалов в системах тепловой защиты от действия мощного излучения. В главе 8 на примере политетрафторэтилена (ПТФЭ) проведено всесторонее исследование процессов термических превращений термостойких термопластичных полимеров, обладающих свойством сильного рассеяния излучения, в условиях высокоинтенсивного радиационного нагрева. В ходе исследований впервые реализована контролируемая реакция термического распада ПТФЭ до конечных устойчивых продуктов и определены критические условия ее инициирования, а также предложена кинетическая модель термического разрушения ПТФЭ. Здесь же на основе разработанных теоретических моделей и результатов экспериментов сформулирован подход к созданию высокоэффективной системы комбинированной огнетеплозащиты для условий экстремальных ситуаций, сопровождающихся горением больших масс вещества. В заключении сформулированы общие выводы по работе.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработана методология экспериментально-теоретических исследований процессов теплопереноса и термического разрушения тепло- и огнезащитных материалов, включая композиционные материалы, в том числе проявляющие свойство полупрозрачности, в условиях радиационного и радиационно-конвективного нагрева.

2. Разработан комплекс технических средств для проведения теплофи-зических исследований и тепловых испытаний материалов и фрагментов конструкций при радиационном нагреве; технически реализована концепция мобильных установок радиационного нагрева большой мощности, позволившая расширить возможности экспериментальных комплексов в плане реализации условий комбинированного теплового воздействия источниками нагрева различной физической природы и таким образом повысить информативность стендовых испытаний теплозащитных материалов и покрытий теплонапряженных конструкций.

3. Разработаны и обоснованы в плане объективной оценки точности методики расчета радиационно-кондуктивного теплообмена в полупрозрачных и многослойных фрагментах конструкций при произвольных условиях облучения и теплового воздействия, а также интегральных оптических характеристик элементов из полупрозрачных рассеивающих материалов. Получен теоретически и подтвержден экспериментально принципиально важный вывод о возможности существенного перегрева внутренней области нагреваемого объекта (среды) из полупрозрачного рассеивающего материала при воздействии направленного излучения.

4. Разработана и апробирована совокупность способов и технических средств для экспериментального определения объемных оптических свойств полупрозрачных рассеивающих материалов по произвольному набору данных о фотометрических и излучательных характеристиках образцов и даны оценки методических погрешностей.

5. Проведено теоретическое исследование аэротермохимического разрушения композиционного теплозащитного материала на органическом связующем и экспериментальное исследование механизмов термического разрушения одно- и многокомпонентных композиционных теплозащитных материалов в условиях высокоинтенсивного радиационного нагрева на всех стадиях — от момента инициирования разрушения до режима квазистационарного разрушения. Предложена экспериментальная методика и выявлены условия объективной оценки лучевой прочности композиционного материала по результатам лабораторных испытаний. На основе результатов экспериментальных исследований доказана возможность использования простых зонных моделей теплопередачи и термического разрушения композиционных материалов при действии пространственно ограниченного пучка излучения и обоснована модель для оценки тепловых характеристик термически разрушаемого слоя. По результатам экспериментальных исследований процессов и механизмов термического разрушения композиционных теплозащитных материалов на органическом связующем с различной структурой и составом композиции показана определяющая роль механического уноса углерода в процессе разрушения при высокоинтенсивном радиационном нагреве. Разработана модель термического разрушения широкого класса термостойких теплозащитных материалов на основе неорганических соединений.

6. Проведено экспериментальное и теоретическое исследование процессов теплопереноса и термического разрушения полупрозрачных полимерных и композиционных материалов. Экпериментально показано, что спектральный состав воздействующего излучения играет существенную роль в отношении стабильности теплозащитных свойств высокоотражащих термостойких материалов. На основе экспериментальных исследований выявлены принципиальные особенности механизма термического разрушения полимерных материалов. Показана важность учета структурно-релаксационных переходов в полимере при анализе тепловых, оптико-физических и теплозащитных характеристик о получены соответствующие количественные оценки. Установлен факт и условия существования режима однородной релаксации объема полимера при нагреве излучением и показано, что с этим непосредственно связана возможность реализации режима квазистационарного разрушения, что непосредственно играет существенную роль при оценке теплозащитных характеристик материалов по данным лабораторных испытаний. Экспериментально исследованы характеристики различных модификаций политетрафторэтилена (ПТФЭ) — наиболее термостойкого полимерного материала, перспективного для использования в системах тепловой защиты. Впервые реализована контролируемая реакция термического распада ПТФЭ, играющая определяющую роль в механизме разрушения при действии излучения, определены критические условия ее инициирования и разработана модель термического разрушения ПТФЭ с оценкой характерных времен всех стадий процесса.

7. Сформулирован и обоснован подход к решению проблемы создания высокоэффективной огнетеплозащиты объектов для условий экстремальных ситуаций, сопровождающихся горением больших масс вещества и воздействием излучения пламени. Предложен ряд композиций, приведены результаты экспериментальных исследований и сравнительного анализа параметров, характеризующих их теплозащитные свойства. На основе расчетно-теоретического анализа обоснована возможность создания высокоэффективной системы комбинированной огнетеплозащиты и сформулированы рекомендации по ее реализации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В выполненной диссертационной работе обобщены результаты расчетно-теоретических и экспериментальных исследований процессов радиационно-кондуктивного теплообмена и механизмов термического разрушения термостойких и теплозащитных материалов на основе органических и неорганических соединений, организации и проведении тепловых испытаний материалов и фрагментов конструкций на установках радиационного нагрева. Разработанные технические средства, методики экспериментальных и расчетно-теоретических исследований всесторонне проанализированы и обоснованы по части объективности полученных результатов, широко использованы на практике при решении ряда прикладных задач и служат основой развития и совершенствования экспериментальной базы, экспериментальных исследований новых теплозащитных материалов и покрытий и моделирования теплового состояния теплонапряженных конструкций.

Основной итог работы — создание методологии организации и проведения тепловых испытаний материалов и элементов теплонагруженных конструкций на установках высокоинтенсивного радиационного нагрева. Она содержит органически взаимосвязанную совокупность технических средств, методик расчетно-теоретических и экспериментальных исследований процессов радиационно-кондуктивного теплообмена и механизмов термического разрушения широкого круга теплозащитных материалов на основе органических и неорганических соединений. Эта методология использована при разработке адекватных моделей процессов теплопереноса и термического разрушения теплозащитных материалов сложного структурного строения, оценке их теплозащитных характеристик и разработке высокоэффективных средств тепло- и огнезащиты конструкций, подвергаемых воздействию излучения, и имеет важное народно-хозяйственное и научное значение при создании объектов новой техники, подвергаемых высокоинтенсивному нагреву, анализе возможных последствий воздействия излучения в условиях экстремальных ситуаций природных катастроф и техногенных аварий.

1. Новицкий Л.А., Степанов Б.М. Оптические свойства материалов при низких температурах. М.: Машиностроение, 1980. - 224 с.

2. Гуревич М.М., Середенко М.М. Оптические свойства лакокрасочных покрытий. Л.: Химия, 1984. - 120 с.

3. Альперин В.И. Конструкционные стеклопластики. Л.: Химия, 1979.- 358 с.

4. Мельников Ю.Ф. Светотехнические материалы. М.: Высшая школа, 1976. - 151с.

5. Выдрик Г.А. Прозрачная керамика. М.: Энергия, 1980. - 96 с.

6. Литовский Е.Я., Пучкелевич H.A. Теплофизические свойства огнеупоров. М.: Металлургия, 1982. - 149 с.

7. Кудинов В.В., Пузанов A.A., Замбржицкий А.П. Оптика плазменных покрытий. М.: Наука, 1981. - 188 с.

8. Сперанская Т.А., Тарутина Л.И. Оптические свойства полимеров. Л.: Химия, 1976. - 136 с.

9. Золотарев В.М. Оптические постоянные природных и технических сред. -Л.: Химия, 1984. 215 с.

10. Рвачев В.П. Методы оптики светорассеивающих сред в физике и биологии. Минск: Изд-во БГУ, 1978. - 240 с.

11. П.Ильясов С.Г., Красников В.В. Физические основы инфракрасного облучения пищевых продуктов. М.: Пищевая промышленность, 1978.- 359 с.

12. Хайруллина А.Я. Исследование биоклеток методами светорассеяния // Распространение света в дисперсной среде. Минск: Наука и техника, 1982. - С. 275-293.

13. Иванов А.П. Физические основы гидрооптики. Минск: Наука и техника, 1975. - 503 с.

14. Красс М.С., Мерзликин В.Г. Теория радиационно-кондуктивного механизма подповерхностного нагрева и плавления снега и льда // Материалы гляциологических исследований. 1986. - № 56. - С. 27-38.

15. Оцисик М.Н. Сложный теплообмен. М.: Мир, 1976. - 616 с.

16. Сибиряков В.А. К расчету сложного теплообмена в стекломассе при варке стекла в ванной печи // Производство и исследование стекла и силикатных материалов. Ярославль: Верхневолжское изд-во, 1976.- С. 38^42.

17. Пигальская JI.А. О температурных полях в оптических монокристаллах при высоких температурах // Кристаллография. 1969. - Т. 14, № 2. - С. 347-348.

18. Марченко Н.В. Задача Стефана при радиационно-кондуктивном тепло-переносе в плоском слое селективно прозрачной среды // Теплофизика высоких температур. 1982. - Т. 20, № 5. - С. 897-905.

19. Горяинов JI.A. Исследование процессов тепло- и массопереноса при получении монокристаллов // Массо- и теплоперенос в технологических процессах. М.: Изд-во МИИТ, 1981. - 18 с.

20. Журавлев Ю.А. Радиационный теплообмен в огнетехнических устройствах. Красноярск: Изд-во Красноярского ун-та, 1983. - 256 с.

21. Блох А.Г. Теплообмен в топках паровых котлов. Л.: Энергоатомиздат, 1984. -240 с.

22. Блох А.Г. Тепловое излучение в котельных установках. Л.: Энергия, 1967.-326 с.

23. Кавтарадзе Р.З. Локальный теплообмен в поршневых двигателях. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. - 592 с.

24. Шишков A.A., Панин С.Д., Румянцев Б.В. Рабочие процессы в ракетных двигателях твердого топлива. М.: Машиностроение, 1989. - 240 с.

25. Суржиков С.Т. Кинетика и газодинамика горения слоевого твердого топлива // Законы горения. М.: Энергомаш, 2006. - С. 236-275.

26. Мартин Дж. Вход в атмосферу. М.: Мир, 1969. - 320 с.

27. Отработка и испытания теплозащиты космических кораблей. М.: ЦНТИ "Поиск", 1978. - 132 с.

28. Макалис С., Мэйдью Р.К. Расчет теплозащиты высокоскоростных ракет // Аэрокосмическая техника. 1985. - Т. 3, № 11. - С. 146-153.

29. Репринцева С.М., Федорович Н.В. Лучистый теплообмен в дисперсных средах. Минск: Наука и техника, 1968. - 140 с.

30. Комаровская Н.В. Экспериментальные исследования переноса тепла излучением в рыхловолокнистом теплоизоляторе // Инженерно-физический журнал. 1974. - Т. 26, № 3. - С. 529-532.

31. Дульнев Н.Г., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Л.: Энергия, 1974. - 264с.

32. Эрио Н.Д., Гликсман JI.P. Экспериментальное и теоретическое исследование совместного переноса тепла излучением и теплопроводностью в расплавленном стекле // Теплопередача. 1972. - № 2. - С. 109-117.

33. Сергеев О.А., Мень А.А. Теплофизические свойства полупрозрачных материалов. М.: Изд-во стандартов, 1977. - 288 с.

34. Сергеев О.А., Шашков А.Г. Теплофизика оптических сред. Минск: Наука и техника, 1983. - 232 с.

35. Мень А.А. Теоретические аспекты определения теплопроводности полупрозрачных веществ // Теплофизика высоких температур. 1975.- Т. 11, № 2. С. 290-299; № 4. - С. 762-767.

36. Марченко Н.В. Задача Стефана при радиационно-кондуктивном теплообмене в плоском слое селективной полупрозрачной среды // Теплофизика высоких температур. 1982. - Т. 20, № 5. - С. 897-905.

37. Хабиб И.С. Затвердевание полупрозрачной цилиндрической среды при совместном действии теплопроводности и излучения // Теплопередача.- 1973. -№ 1. С. 39-43.

38. Abrams М., Viskanta R. The effects of radiative heat transfer the melting and solidification of semitransparent crystals // J. Heat Transfer. 1974. - V. 96, No 2. - P. 184-190.

39. Mc.Mahon H.O. Thermal radiation characteristics of some glasses // J. Am. Ceram. Soc. 1951. - V. 34, No 3. - P. 91-96.

40. Приходько Л.В., Багдасаров Х.С. Определение коэффициента поглощения при высоких температурах // Журнал прикладной спектроскопии.- 1970. Т. 12, № 2. - С. 264-269.

41. Петров В.А., Марченко Н.В. Перенос энергии в частично прозрачных твердых телах. М.: Наука, 1985. - 189 с.

42. Каданов Л.П. Распространение лучистой энергии внутри аблирующего тела // Теплопередача. 1961. - Т. 83, № 2. - Р. 147-160.

43. Boles М., Ozisik М.Н. Semultaneous ablation and radiation in an absorbing, emitting and isotropically scattering medium // J. Quant. Spectr. Ra. Transfer.- 1972.-No 12.-P. 839-847.

44. Горский B.B., Штыря A.C. Об использовании экспериментов по уносу массы для определения свойств плавленного кварца при высоких температурах // Инженерно-физический журнал. 1985. - Т. 49, № 3. - С. 374378.

45. Алифанов О.М. Математическое моделирование сложного теплообмена в дисперсных материалах // Инженерно-физический журнал. -1985.- Т. 49, № 5. С. 781-791.

46. Зигель Р., Хауэлл Дж. Теплообмен излучением. М.: Мир, 1975. - 934 с.

47. Суржиков С.Т. Тепловое излучение газов и плазмы. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. - 544 с.

48. Адрианов В.Н. Основы радиационного и сложного теплообмена. М.: Энергия, 1972. -464 с.

49. Тихонов А.Н., Арсении В.Я. Методы решения некорректных задач. М.: Наука, 1979. -285 с.

50. Румшиский JI.3. Математическая обработка результатов эксперимента. -М.: Наука, 1971. 192 с.

51. Гинзбург A.C. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов.- М.: Пищевая промышленность, 1973. 528 с.

52. Рабинович Г.Д., Слободкин JI.C. Терморадиационная и конвективная сушка лакокрасочных покрытий. Минск: Наука и техника, 1966. - 172 с.

53. Левитин И.Б. Применение инфракрасной техники в народном хозяйстве. -Л.: Энергия, 1981. -264 с.

54. Вендик О.Г. Корпускулярно-фотонная технология. М.: Высш. школа, 1984.-240 с.

55. Мачулка Г.А. Лазерная обработка стекла. М.: Сов. радио, 1979. - 134с.

56. Справочник по технологии лазерной обработки / Под ред. В.С.Коваленко. Киев: Техника, 1985. - 167 с.

57. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: Справочник.- М.: Машиностроение, 1985. 496 с.

58. Ларкина Л.П. Применение лучистой энергии оптического диапазона для разрушения горных пород. Киев: Наукова думка, 1976. - 108 с.

59. Зворыкин Д.Б., Прохоров Ю.И. Применение лучистого инфракрасного нагрева в электронной промышленности. М.: Энергия, 1980. - 176 с.

60. Зворыкин Д.Б., Александрова А.Т., Байкальцев Б.П. Отражательные печи инфракрасного нагрева. М.: Машиностроение, 1985. - 176 с.

61. Стержанов Н.И. Расчет температурных полей в кремниевой пластине при оптическом импульсном отжиге // Инженерно-физический журнал.- 1982. Т. 43, № 3. - С. 463-467.

62. Звелто О. Принципы лазеров. М.: Мир, 1984. - 395 с.

63. Жорина Л.В., Змиевской Г.Н. Основы взаимодействия физических полей с биологическими объектами. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006.- 238 с.

64. Григорьев Б.А. Импульсный нагрев излучениями. М.: Наука, 1974. -319с.

65. Лазеры в технологии / Под ред. М.Ф. Стельмаха. М.: Энергия, 1975. -216с.

66. Соболь Э.Н., Углов A.A. Лазерная обработка горных пород // Физико-химия обработки материалов. 1983. - № 2. - С. 3-17.

67. Рыкалин H.H. Лазерная обработка материалов. М.: Машиностроение, 1975. -296с.

68. Рэди Дж. Действие мощного лазерного излучения. М.: Мир, 1974. -468 с.

69. Анисимов С.И. Действие излучения большой мощности на металлы. -М.: Наука, 1970. -272 с.

70. Демиденко Л.М. Высокоогнеупорные композиционные покрытия. М.: Металлургия, 1979. - 216 с.

71. Полежаев Ю.В., Юревич Ф.Б. Тепловая защита. М.: Энергия, 1976.- 392 с.

72. Панкратов Б.М., Полежаев Ю.В., Рудько А.К. Взаимодействие материалов с газовыми потоками. М.: Машиностроение, 1976. - 224 с.

73. Панкратов Б.М. Спускаемые аппараты. М.: Машиностроение, 1984. -232 с.

74. Никитин А.Т., Лошкарев В.А. Теплозащитные покрытия в динамике сплошных сред. Ростов: Изд-во Ростовского университета, 1982. - 252 с.

75. Душин Ю.А. Работа теплозащитных материалов в горячих газовых потоках. Л.: Химия, 1968. - 224 с.

76. Юдаев Б.Н., Михайлов М.С., Савин В.К. Теплообмен при взаимодействии струй с преградами. М.: Машиностроение, 1977. - 248 с.

77. Горский В.В., Суржиков С.Т. Об общей методологии решения сопряженной задачи нагрева и уноса массы материалов в селективно излучающих газовых потоках // Динамика излучающего газа. Т. 2. - М.: Изд-во МГУ, 1981. - С. 16-23.

78. Бойко А.Н. Применение лучезащитных экранов на основе газовзвесей дисперсных сред для повышения радиационной теплостойкости элементов конструкций // Исследование материалов в условиях лучистого нагрева. Киев: Наукова думка, 1975. - С. 65-73.

79. Юревич Ф.Б. Экранирование излучения из невязкой части сжатого слоя двухфазными продуктами разрушения графита // Использование Солнца и других источников лучистой энергии в материаловедении. Киев: Наукова думка, 1983. - С. 81-91.

80. Ролин М.Н., Юревич Ф.Б. Радиационно-кондуктивный теплообмен при вдуве в гиперзвуковой сжатый слой продуктов разрушения графита // Тепломассообмен-VI. Т. 2. - Минск: ИТМО АН БССР, 1980. - С. 1223.

81. Peng Т.С. An oxidative erosion study of carbon composites with high-speed photography // AIAA Papers. 1979. - No 375. - P. 1-9.

82. Энджел Ц.Д. Вязкий гиперзвуковой сжатый слой при наличии излучения и абляции // Ракетная техника и космонавтика. 1973. - Т. 11, № 8. -С. 147-156.

83. Хошидзаки X., Лэшер Л. Конвективный и лучистый теплообмент на поверхности тела с уносом массы // Ракетная техника и космонавтика.- 1968.-Т. 6, №8.-С. 3-13.

84. Ван-де-Хюльст Г. Рассеяние света малыми частицами. М.: ИЛ, 1961.- 536 с.

85. Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. -М.: Мир, 1896.-660 с.

86. Петерсон Д.Л., Нахтсгейм П.Р., Хоув Дж. Применение отражающих аблирующих материалов для теплозащиты аппаратов, входящих в атмосферу планет // Ракетная техника и космонавтика. 1972. - Т. 10, № 11. -С. 137-145.

87. Congdon W. Investigation of reflecting heat-shield materials for outer-planet mission // AIAA Paper. 1974. - No 702. - C. 1-13.

88. Фристром P.M., Вестенберг А.А. Структура пламени. M.: Металлургия, 1969. -363 с.

89. Herman R.T. In chemical rockets and flame and explosive technology. New York: M.Dekker, 1969. - 390 c.

90. Блинов В.И., Худяков Г.Н. Диффузионное горение жидкостей. М.: Изд-во АН СССР, 1961.-208 с.

91. Гришин A.M. Грузин А.Д. Зверев В.Г. Исследование структуры и пределов распространения фронта верхового лесного пожара // Физика горения и взрыва. 1985.-Т.21,№ 1.-С. 11-21.

92. Суржиков С.Т. Тепловое излучение крупномасштабных кислородно-водородных огневых шаров. Анализ проблемы и основные результаты // Теплофизика высоких температур. 1997. - № 3. - С. 416-423.

93. Вилюнов В.Н., Сидонский О.Б. К вопросу о зажигании конденсированных систем лучистой энергией // Физика горения и взрыва. 1965. - № 4. -С. 39-43.

94. Вилюнов В.Н. Воспламенение пироксилина световым потоком высокой интенсивности // Горение и взрыв. М.: Наука, 1977. - С. 278-281.

95. Страковский Л.Г., Фролов Е.И. Особенности зажигания полупрозрачных летучих ВВ монохроматическим тепловым потоком // Физика горения и взрыва. 1980. - № 5. - С. 140-147.

96. Рубцов H.A. Некоторые вопросы комбинированного теплообмена / Теплообмен излучением. Новосибирск: Изд-во СО АН СССР, 1977. -С. 8-23.

97. Алешин В.В., Селезнев В.Е., Фотин C.B. Численный анализ пожарной опасности магистральных газопроводов. М.: Едиториал УРСС, 2004. - 327 с.

98. Фотин C.B. Численный анализ зон теплового поражения при авариях на магистральных газопроводах // Труды III конференции пользователей CFL-FEM GmbH; Под ред. ШадскогоА.С. М.: Полигон-пресс, 2003. -С. 382-389.

99. Ласло Т. Оптические высокотемпературные печи. М.: Мир, 1968. -380 с.

100. ЛопатинаГ.Г., Сасоров В.П. Оптические печи. -М.: Металлургия, 1969. -215с.

101. Никифоров Г.Д. Применение лучистого нагрева для сварки, пайки и плавки различных материалов // Иследования материалов в условиях лучистого нагрева. Киев: Наукова думка, 1975. - С. 12-20.

102. Дверняков B.C. Кинетика высокотемпературного разрушения материалов. Киев: Наукова думка, 1981. - 152 с.

103. Technical Survey. Pentagon study laser battle station in space // Aviat. Week and Space Techn. 1980. - V. 113, No 4. - P. 57-62.

104. GAO pushing accelerated laser // Aviat. Week and Space Techn. 1982. -V. 116, No 15. - P. 16-19.

105. Robinson C.D. Beam weapon advances emerge // Aviat. Week and Space Techn. 1983. -V. 119, No 3. - P. 18-21.

106. US effort redirectered to high energy laser // Aviat. Week and Space Techn.- 1980. -V. 113, No 4. P. 50-57.

107. Laser technology — development and application. US Senate Committee on Commerce, science and transportation: Subcommittee on science, technology and space // 96th Congress US GAO Printing Office. Washington, 1980.- Ser. A. No 96. - P. 126-269.

108. Материалы по проблемам разработки лучевого оружия. М.: ГОНТИ-8, 1980. - 180с.

109. Gebhardt F. High power laser propagation // Applied Optics. 1976. - V. 5, No 6. - P. 1479-1493.

110. Амимото C.T. Пробой, вызываемый импульсом лазера на DF при наличии морского аэрозоля // Аэрокосмическая техника, 1985. Т. 3, № 9. -С. 8-15.

111. Басов Н.Г. Электроионизационные лазеры на сжатом углекислом газе // Успехи физических наук. 1974. - Т. 114, № 2. - С. 213-247.

112. Ораевский А.Н. Химические лазеры: новые результаты и идеи // Известия АН СССР. Серия физическая. -1980. Т. 44, № 8. - С. 1554-1565.

113. Зуев В.Е. Распространение лазерного излучения в атмосфере. М.: Радио и связь, 1981.- 288 с.

114. Елецкий А.В. Эксимерные лазеры // Успехи физических наук. 1978. -Т. 125, №2. -С.279-314.

115. Спрэнгл Ф. Коффи Т. Новые источники мощного когерентного излучения // Успехи физических наук. 1985. - Т. 146, № 2. - С. 303-316.

116. Аблеков В.К., Денисов Ю.Н., Любченко Ф.Н. Справочник по газодинамическим лазерам. М.: Машиностроение, 1982. - 168 с.

117. Рыкалин Н.Н., Углов А.А. Теплофизические процессы при взаимодействии лазерного излучения с поглощающими средами // Известия АН СССР. Серия физическая. 1982. - Т. 46, № 6. - С. 1018-1025.

118. Миркин Л.И. Физические основы обработки материалов лучами лазера. М.: Изд-во МГУ, 1975. - 383 с.

119. Нечитайло B.C. Механизмы лазерного разрушения прозрачных полимерных материалов // Известия АН СССР. Серия физическая. 1982. -Т.46, №6. -С. 1194-1199.

120. Novikov N.P. Meckanism of destruction of transparent dielectrics such as organic glass by laser radiation // Laser and Unconvent Opt. J. 1978. -No 77. - P. 3-13.

121. Новиков Н.П. Экспериментальное изучение особенностей разрушения прозрачных диэлектриков при лазерном воздействии // Механика полимеров. 1969. - № 5. - С. 827-835.

122. Басов Н.Г. Объемный и поверхностный эффекты, возникающие при воздействии излучения лазера на оптическое стекло // Прикладная механика и техническая физика. 1971. - № 6. - С. 44-49.

123. Маненков А.А. Лазерное разрушение и рассеяние света в твердых телах // Труды ФИАН. 1978. - № 101. - С. 3-8.

124. Данилейко Ю.К. Исследование объемного лазерного разрушения и рассеяния света в кристаллах и стеклах // Труды ФИАН. 1978. - № 101.- С. 9-74.

125. Каск И.Е., Корниенко Л.С. Оптический разряд в конденсированной среде // Известия АН СССР. Серия физическая. 1982. - Т. 46, № 6. -С. 1010-1017.

126. Агранат М.Б. Разрушение прозрачных диэлектриков под воздействием лазерного излучения // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1971. - Т. 60, № 5. - С. 1747-1756.

127. Ковалев А.А. Эффекты накопления и временная зависимость порога оптического пробоя твердых прозрачных диэлектриков под воздействием когерентного излучения // Квантовая электроника. 1980. - Т. 7, № 6.- С. 1287-1293.

128. Андреев В.Г., Уляков П.И. Термоупругое разрушение прозрачных сред излучением ОКГ // Инженерно-физический журнал. 1968. - Т. 15, № 6.- С.1093-1099.

129. Анисимов С.И., Макшанцев Б.И. Роль поглощающих неоднородностей в оптическом пробое прозрачных сред // Физика твердого тела. 1973. -Т. 15, №4. -С. 1090-1095.

130. Макшанцев Б.И. Роль поглощающих неоднородиостей в развитии лавинной ионизации // Физика твердого тела. 1974. - Т. 1 б, № 1. - С. 173179.

131. Орлов А.А., Уляков П.И. Механизм образования высокотемпературного очага при лазерном разрушении прозрачных полимеров // Прикладная механика и техническая физика. 1976. - № 1. - С. 127-134.

132. Лысиков Ю.И. К расчету кинетики распространения мощного светового потока в прозрачном диэлектрике с примесями // Прикладная механика и техническая физика. 1978. - № 60. - С. 60-65.

133. Орлов А.А., Уляков П.И. Развитие объемного разрушения в силикатных стеклах и полимерах под действием излучения ОКГ // Прикладная механика и техническая физика. 1972. - № 4. - С. 138-145.

134. Анисимов С.И. Пороги и динамика развития оптического пробоя диэлектриков с поглощающимим неоднородностями. М., 1980. - 24 с. (Препринт ИВТАН № 1-52).

135. Либерман М.А., Трибельский П.Я. Роль химических реакций в лазерном разрушении прозрачных полимеров // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1978. - Т. 74, № 1. - С. 194-201.

136. Артемьев В.А. Химические реакции при оптическом пробое диэлектрических покрытий // Известия АН СССР. Серия физическая. 1980. -Т.44, № 10. - С.2108-2112.

137. Артемьев В.А. Статистика микронеоднородностей прозрачных сред и их лучевая прочность // Журнал технической физики. 1977. - Т. 47, № 1. -С 183-188.

138. Данилейко Ю.К. Статистические закономерности лазерного разрушения // Известия АН СССР. Серия физическая. 1982. - Т. 46, № 6. -С. 1119-1126.

139. Ву П.К., Рут Р.Г. Облучение стеклопластика моноимпульсом лазерного излучения // Ракетная техника и космонавтика. 1978. - Т. 16, № 10. - С. 296-298.

140. Рассоха А.А. Лазерное разрушение композитных материалов // Механика композиционных материалов. 1984. - № 3. - С. 462^465.

141. Ballantyne A. Modeling of the Interaction of 10,2дш laser radiation with reinforced plastic materials // AIAA Fluid and Plasma Dynamics Conférence. 13th, Showmass, 1980. P. 1-9.

142. Карпухин В.Т., Маликов М.М., Монахов Н.В. Исследование разрушения композиционных материалов лазерным излучением в вакууме и при атмосферном давлении воздуха // Физика и химия обработки материалов.- 1991. № 3. - С. 38-43; - № 6. - С. 58-65.

143. Длугунович В.А. Отражение излучения материалами в процессе их нагревания С02-лазером. Минск, 1980. - 44 с. (Препринт ин-та физики АН БССР № 230).

144. Минько Л.Я. Исследование отражения лазерного излучения при его разрушающем действии на непрозрачные диэлектрики // Физика и химия обработки материалов. 1979. - № 1. - С. 31-36.

145. Гавриков В.К., Ковтун И.И. Динамика теплового разрушения композиционных материалов по действием мощного оптического излучения // Применение лазеров в технологии машиностроения. М.: Наука, 1982.- С. 77-79.

146. Гавриков В.К. Пульсирующий режим испарения материалов в поле мощного оптического излучения // Физика и химия обработки материалов. 1985. -№ 3. - С. 9-12.

147. Гончаров В.К. Исследование оптических свойств лазерных эрозионных плазменных факелов // Оптика и спектроскопия. 1982. - № 3. - С. 18-24.

148. Розенберг В.И. Рассеяние и ослабление электромагнитного излучения атмосферными частицами. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. - 348 с.

149. Пришивалко А.П. Оптические и тепловые поля внутри светорассеива-ющих частиц. Минск: Наука и техника, 1983. - 190 с.

150. Howe J.T., Pitts W.S., Lundell J.H. Survey of the supporting research and technology for the thermal protection of the Galileo probe // AIAA Paper.- 1981.-No 1068. 15p.

151. Синярев Г.Б. Общие принципы и организация стендовых тепловых испытаний // Труды МВТУ им. Н.Э. Баумана, № 392. М.: МВТУ, 1982. -С. 3-16.

152. Андрейчук О.Б., Малахов H.H. Тепловые испытания космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1982. - 143 с.

153. Основные данные иностранных аэродинамических труб и газодинамических установок. М.: ОНТИ ЦАГИ, 1974. - 206 с.

154. Третьяченко Г.Н., Федчук В.К. Установка для исследования элементов конструкций в сверхзвуковом потоке, содержащем контролируемое число абразивных частиц // Проблемы прочности. 1972. - № 5. - С. 112-113.

155. A.C. 323707 (СССР). Стенд для исследования термостойкости образцов, материалов и элементов конструкций в газовом потоке / B.C. Писаренко, А.П. Ворощенко // БИ, 1971. № 1.

156. Аэродинамические трубы и установки НИЦ им. Эймса. М.: ОНТИ ЦАГИ, 1974. - № 450. - 68 с.

157. Аэродинамические трубы с электродуговыми подогревателями. М.: БНТИ ЦАГИ, 1970. - № 334. - 62 с.

158. Поуп А., Гойн К. Аэродинамические трубы больших скоростей. М.: Мир, 1968. - 504 с.

159. Юревич Ф.Б., Куликов B.C. Электродуговой нагрев газа. Минск: Наука и техника, 1973. - 193 с.

160. Георгиев С. Сравнение различных экспериментальных установок с точки зрения моделирования процессов теплового разрушения материалов // Техника гиперзвуковых исследований. М.: Мир, 1964. - С. 484-522.

161. Уоррен В., Диаионис Н. Моделирование гиперзвуковых условий с помощью воздушной электрической дуги // Исследование гиперзвуковых течений. М.: Мир, 1964. - С. 470-499.

162. Полежаев Ю.В., Шишков A.A. Газодинамические испытания тепловой защиты. М.: Промедэк, 1992. - 248 с.

163. Дувез П. Использование солнечных печей при высокотемпературных исследованиях // Солнечные высокотемпературные печи. М.: ИЛ, 1960. - С.59-70.

164. Новицкий Л.А. Установки для имитации условий теплообмена летательных аппаратов в космосе // Теплофизика высоких температур. 1969. -Т.7, № 5. - С.997-1005.

165. Баранов А.Н. Статические испытания на прочность сверхзвуковых самолетов. М.: Машиностроение, 1974. -344 с.

166. Панкратов Б.М. Тепловое проектирование агрегатов летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1981. - 175 с.

167. Моделирование тепловых режимов космического аппарата и окружающей его среды; Под ред. Г.А.Петрова. М.: Машиностроение, 1971. -380 с.

168. Космическое оружие: дилемма безопасности / Под ред. Е.П. Велихова, Р.З. Сагдеева, A.A. Кокошина. М.: Мир, 1986. - 182 с.

169. Широкомасштабная ракетная система и международная безопасность // Климатические и биологические последствия ядерной войны; Под. ред. Е.П. Велихова. М.: Наука, 1987. - 288 с.

170. Спэрроу Э.М., Сесс Р.Д. Теплообмен излучением. М.: Энергия, 1971.- 294 с.

171. Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах. Т. 1. М.: Мир, 1981. - 280 с.

172. Krook M. The Moment Method for Radiative Transfer Problem // Astrophisic J., 1955. No 3. - P. 488-497.

173. Горский B.B., Товстоног B.A. О применении метода моментов к решению уравнения лучистого переноса // Труды МВТУ им. Н.Э. Баумана.- № 205. 1976. - С. 70-78.

174. Горский В.В., Товстоног В.А. Оценка точности расчета лучистого те-плопереноса в полубесконечном плоском слое методом моментов // Рук. деп. ВИНИТИ, 1977. 30 с. - №1952-77.

175. Товстоног В.А. Об определении степени черноты полупрозрачных конструкционных материалов // Известия вузов. Машиностроение. 1978. -№ 6. - С. 61-66.

176. Товстоног В.А., Елисеев В.Н. К расчету оптических характеристик конструкций из полупрозрачных материалов // Известия вузов. Машиностроение. 1976. - № 2. - С. 102-107.

177. Товстоног В.А. Метод расчета теплообмена излучением в многослойных рассеивающих средах // Труды МВТУ им. Н.Э. Баумана. № 495.- 1988. С. 31^12.

178. Товстоног В.А. Анализ теплообмена в светорассеивающих материалах, нагреваемых излучением // Физика и химия обработки материалов.- 1985. -№3. С. 35-40.

179. Товстоног В.А. Теплофизика рассеивающих материалов: прикладные проблемы и решения // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2000. - № 3. - С. 67-85.

180. Соболев В. Рассеяние света в атмосферах планет. М.: Наука, 1972.- 335 с.

181. Елисеев В.Н., Товстоног В.А. Теоретические основы расчета сложного теплообмена в элементах конструкций. М.: МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1982.-52 с.

182. Излучатсльные свойства твердых материалов: Справочник / Л.Н. Ла-тыев, В.А.Петров, В.Я.Чеховской и др. Л.: Энергия, 1974. - 404. с.

183. Войшвилло H.A. Исследование среды со слабым поглощением на основе двухпараметрической теории и теории Розенберга // Оптика и спектроскопия. 1971. - T. XXXI, № з. с. 88-94.

184. Armaly B.F. et. al. Emittance of Semi-Infinite Absorbieng and Isotropically Scattering Midium with Refractive Index Greater than Unity // AIAA Journal.- 1973.-V. II, No 11.- P. 155-168.

185. Товстоног В.А. Оценка влияния характеристик потока излучения и оптических свойств на нестационарный теплообмен в светорассеиваю-щих материалах // Известия вузов. Машиностроение. 1984. - № 2.- С. 65-69.

186. Топорец A.C. Оптика шероховатой поверхности. Л.: Машиностроение, 1988. - 192 с.

187. Адзерихо К.С. Лекции по теории переноса лучистой энергии. Минск: Изд-во БГУ им. В.И. Ленина, 1975. -192 с.

188. Товстоног В.А. Исследование характеристик лучистого теплопереноса в композиционном материале//Известия вузов. Машиностроение. 1977.- № 7. С. 50-54.

189. Долгополов В.И. Светотехнические материалы. М.: Энергия, 1972.- 167 с.

190. Полунин В.Л. Пенополимеры в низкотемпературной изоляции. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 192 с.

191. Харламов А.Г. Теплопроводность высокотемпературных теплоизолято-ров. М.: Атомиздат, 1979. - 100 с.

192. Елисеев В.Н., Товстоног A.B., Товстоног В.А. Разработка и сравнительный анализ огнетеплозащиты для условий экстремальных ситуаций // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2005. - № 2. -С. 31-57.

193. Congdon W. Investigation of Reflecting Heat-Shield Materials for OuterPlanet Mission // AIAA Paper, 1974. No 702. - P. 1-13.

194. Горский B.B., Товстоног В.А. Теплообмен в разрушающемся материале // Известия вузов. Машиностроение. 1977. - № 1. - С. 9-14.

195. Горский В.В., Товстоног В.А. Влияние характера теплового нагруже-ния и оптических свойств на теплообмен в разрушающемся материале // Известия вузов. Машиностроение. 1978. - № 4. - С. 87-90.

196. Патент РФ № 2015361. Теплоизолирующее покрытие камеры сгорания ДВС / В.Г. Мерзликин, В.А. Товстоног. 2004.

197. Красе М.С., Мерзликин В.Г. Радиационная теплофизика снега и льда.- JL: Гидрометеоиздат, 1990. 261 с.

198. Методика расчета радиационных и температурных полей снежных и ледяных массивов / М.С. Красс, В.Г. Мерзликин, В.А. Товстоног и др. // Материалы гляциологических исследований. 2000. -№ 89. - С. 1-9.

199. Тимошенко В.П., Тренев М.Г. Метод расчета тепловых режимов многослойных полупрозрачных материалов // Учены записки ЦАГИ. 1986. -Т. 17, №2.-С. 83-93.

200. Рубцов H.A., Голова Е.П. Влияние рассеяния на нестационарный радиационно-кондуктивный теплообмен в двухслойной системе // Изв. СО АН СССР. Технические науки. 1986. - № 5. - С. 64-72.

201. Розенберг Г.В. Электродинамика статистически неоднородных сред и теория переноса // Теоретические и прикладные проблемы рассеяния света. Минск: Наука и техника, 1971. - С. 159-170.

202. Иванов А.П. Оптика рассеивающих сред. Минск: Наука и техника, 1969. - 592 с.

203. Иванов А.П., Лойко В.А., Дик В.П. Распространение света в плот-ноупакованных дисперсных средах. Минск: Наука и техника, 1988.- 191с.

204. Барабаненков Ю.Н., Финкельберг В.М. Метод функций Грина в теории многократного рассеяния волн // Теоретические и прикладные проблемы рассеяния света. Минск: Наука и техника, 1971. - С. 171-186.

205. Барабаненков Ю.Н. Многократное рассеяние волн на ансамбле частиц и теория переноса излучения // Успехи физических наук. 1975. - Т. 117, № 1.-С. 49-78.

206. Барабаненков Ю.Н., Финкельберг В.М. Уравнение переноса излучения для коррелированных рассеивателей // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1967. - Т. 53, № 3. - С. 978-986.

207. Верещагин В.Г. Рассеяние излучения в средах с высокой объемной концентрацией // Распространение света в дисперсной среде. Минск: Наука и техника, 1982. - С. 135-152.

208. Бард И. Нелинейное оценивание параметров. М.: Статистика, 1979.- 349 с.

209. Гершун A.A. Прохождение света через плоский слой светорассеиваю-щей среды // Гершун A.A. Избранные труды по фотометрии и светотехнике. М.: ГИФМЛ, 1958. - С. 68-103.

210. Гуревич М.М. Введение в фотометрию. Л.: Энергия, 1968. - 244 с.

211. Слободкин Л.С., Сотников-Южик Ю.М. Методы определения терморадиационных свойств полимерных покрытий. Минск: Наука и техника, 1977.- 160с.

212. Розенберг Г.В. Оптические свойства толстых слоев однородной рассеивающей среды // Спектроскопия светорассеивающих сред. Минск: Изд-во АН БССР, 1963. - С. 5-36.

213. Розенберг Г.В., Сахновский М.Ю., Гуминецкий С.Г. О методах абсорбционной спектроскопии плоских образцов слабо поглощающих светорассеивающих веществ // Оптика и спектроскопия. 1967. - Т. XXIII, № 5.- С. 797-806.

214. Зеге Э.П., Значенок М.П., Кацев И.Л. Определение оптических характеристик рассеивающих слоев по диффузному отражению и пропусканию // Журнал прикладной спектроскопии. 1980. - Т. XXXIII, № 4. -С. 735-741.

215. Войшвилло H.A. Исследование среды со слабым поглощением на основе двухпараметрической теории и теории Розенберга // Оптика и спектроскопия. 1971. - Т. XXXI, № 3. - С. 412-417.

216. Горский В.В., Товстоног В.А. Исследование оптических свойств стеклопластиков // Труды МВТУ им. Н.Э. Баумана. № 205. - 1976. - С. 8893.

217. Товстоног В.А. Определение оптических свойств полупрозрачных светорассеивающих материалов // Инженерно-физический журнал. 1979.- Т. XXXVI, № 4. С. 747-748.

218. Товстоног В.А. Об определении терморадиационных характеристик рассеивающих материалов по излучательной способности // Теплофизика высоких температур. 1987. - Т. XXIV, № 1. - С. 170-172.

219. Товстоног В.А. Метод комбинаторной статистической идентификации оптических констант светорассеивающих материалов // Труды МВТУ им. Н.Э. Баумана. № 392. - 1982. - С. 47-54.

220. Товстоног В.А. Идентификация терморадиационных характеристик светорассеивающих материалов // Изв. СО АН СССР. Технические науки.- 1987. Вып. 2. - С. 16-21.

221. Шишловский A.A. Прикладная физическая оптика. М.: Физматгиз, 1961.-822 с.

222. Горшков М.М. Эллипсометрия. М.: Сов. радио, 1974. - 200 с.

223. Статистические методы обработки эмпирических данных. М.: Изд-во стандартов, 1978. - 232 с.

224. Войшвилло H.A. Экспериментальное исследование многократного рассеяния в среде с кооперативным характером однократного рассеяния // Оптика и спектроскопия. 1981. - Т. 51, № 2. - С. 342-346.

225. Петров В.А., Степанов C.B. Обратные задачи переноса излучения в сильнорассеивающих слабопоглощающих твердых материалах // Изв. СО АН СССР. Технические науки. 1987. - Вып. 2. - С. 21-28.

226. Товстоног В.А. Об идентификации терморадиационных характеристик полупрозрачных светорассеивающих материалов // Использование Солнца и других источников энергии в материаловедении. Киев: Наукова думка, 1983.-С.91-97.

227. Товстоног В.А. Оценка влияния характеристик облучающего пучка на перепое излучения в рассеивающих материалах применительно к решению обратных задач светорассеяния // Обратные задачи и идентификация процессов теплообмена. Уфа, 1984. - С. 164-165.

228. Форсайт Дж., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений. М.: Мир, 1980. - 297 с.

229. Товстоног В.А. Оценка корректности расчетной модели теплопередачи в полупрозрачном светорассеивающем материале при нестационарном радиационном нагреве // Известия вузов. Машиностроение. 1983. -№ 11. - С. 42-44.

230. Товстоног В.А. О нестационарном нагреве частично прозрачных для излучения материалов // Известия вузов. Машиностроение. 1982. -№ И. - С. 58-62.

231. Юревич Ф.Б., Ролин М.Н. Методика расчета уноса массы тефлона при разрушении его в газовом потоке // Инженерно-физический журнал. 1971.-Т.20, № 1.-70-76.

232. Тепловые установки для использования солнечной энергии. М.: Наука, 1966. - 344 с.

233. Резник C.B., Титов A.B., ТоветоногВ.А. Исследование теплофизиче-ских свойств материалов, работающих при высоких температурах // Га-гаринские научные чтения по космонавтике и авиации, 1981. М.: Наука, 1983. - С. 146.

234. ТоветоногВ.А. Оценка коэффициента теплопроводности разлагающихся материалов при высоких температурах // Теплофизика высоких температур. 1990. - Т. 28, № 3. - С. 494-500.

235. Проблемы радиационного и сложного теплообмена при тепловом моделировании объектов машиностроения / Г.Б. Синярев, В.М. Градов, В.А. Товстоног и др. // Достижения в области радиационного теплообмена. Минск: ИТМО АН БССР, 1987. - С. 84-94.

236. Вассерман A.J1. Ксеноновые трубчатые лампы и их применение. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 88 с.

237. Газоразрядные источники высокоинтенсивного оптического излучения // Каталог в/о Электроноргтехника. М.: Внешторгиздат, 1989. - 65 с.

238. ЕлисеевВ.Н., БелоноговЕ.К., ТоветоногВ.А. О некоторых особенностях излучения газоразрядных трубчатых источников высокоинтенсивного излучения. Известия вузов. Машиностроение. 1979. - № 11. -С. 152-154.

239. Теплофизический стенд для испытаний материалов и конструкций при радиационном нагреве / Г.Б. Синярев, В.Н. Елисеев, В.А. Товстоног и др. // Машины, приборы, стенды. Каталог МВТУ. М.: Внешторгиздат, 1982.- С. 40.

240. Установка лучистого, нагрева широкого применения / В.Н. Елисеев, В.А. Товстоног, К.В.Чирин и др. // Вести АН БССР. Физико-энергетические науки. 1990. - № 2. - С. 93-97.

241. ТоветоногВ.А., ТырсинП.В., ЩугаревС.Н. Датчики для измерения тепловых потоков большой плотности // Машины, приборы, стенды. Каталог МВТУ. М.: Внешторгиздат, 1982. - С. 30.

242. Белова Д.А., Кузин Р.Я. Применение ЭВМ для анализа и синтеза автоматических систем управления. М.: Энергия, 1979. - 264 с.

243. Тиркельтауб М.В. Кварцевые инфракрасные лампы // Светотехника.- 1962. Т. 32, № 8. - С. 12-17.

244. СиняревГ.Б. Исследование теплообмена и тепловые испытания тепло-напряженных узлов машин с использованием высокоинтенсивного излучения // Труды МВТУ № 495. М.: Изд-во МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1988.- С. 4-14.

245. Постановка и некоторые результаты стендовых испытаний тепло-напряженных элементов конструкций / Г.Б. Синярев, З.Г. Алпаидзе, В.А. Товстоног и др. // Гагаринские научные чтения по космонавтике и авиации, 1983-84гг. М.: Наука, 1985. - С. 164.

246. Экспериментальные исследования термостойкости газофазных вольфрамовых покрытий / В.А. Товстоног, Ю.П. Плотников,

247. A.А.Столяров и др. // Теория и практика газотермического нанесения покрытий. Т. 2. - Рига: Зинатне, 1980. - С. 188-192.

248. Экспериментальный комплекс для исследований процессов тепломассообмена и испытаний тепло- и огнезащитных материалов / В.Н. Елисеев,

249. B.Л.Страхов, В.А.Товстоног и др. // Вестник МГТУ. Машиностроение.- 1999. -№3. С. 116-120.

250. ЕлисеевВ.Н., ТовстоногВ.А. Расчет сложного теплообмена в элементах конструкций // Учеб. пособ. по курсу "Теплопрочностной расчет конструкций". М.: МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1984. - 48 с.

251. ЕлисеевВ.Н., ТовстоногВ.А. Характеристики источников излучения и излучательных систем высокоинтенсивного нагрева // Вестник МГТУ. Машиностроение. 2001. - № 4. - С. 3-32.

252. Елисеев В.Н. Теплофизика конструкций // М-1: 50 лет после старта.- М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1998. С. 25-34.

253. Елисеев В.Н., Товстоног В.А. Тепловые режимы конструкций в условиях радиационного нагрева. Учеб. пособ. по курсу "Тепловые режимы космических объектов". М.: Изд-во МВТУ им. Н.Э.Баумана, 1986. -68 с.

254. Товстоног В.А., Чирин К.В., Мерзликин В.Г. Экспериментальная установка для моделирования комбинированных тепловых воздействий // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2006. - № 2.- С. 62-66.

255. Товстоног A.B. Модели и моделирование тепловых нагрузок применительно к условиям экстремальных ситуаций // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2000. - № 1. - С. 48-69.

256. Об одном расчетно-экспериментальном исследовании теплообмена в полупрозрачном пористом материале / C.B. Резник, В.А. Товстоног, Г.Л. Чернышева и др. // Производство и исследование стекла и силикатных материалов. Вып. 5. Ярославль, 1976. - С. 196-200.

257. Елисеев В.Н., Ткачев С.А., Товстоног В.А. Решение обратной задачи теплопроводности по определению контактных термических сопротивлений в многослойных трубах // Обратные задачи и идентификация процессов теплообмена. М.: ГКНТ, 1988. - С. 155-156.

258. Мармер Э.Н. Углеграфитовые материалы. М.: Металлургия, 1973. -135 с.

259. ТовстоногВ.А. Экспериментальные исследования и анализ механизмов термического разрушения армированных пластиков при нагреве излучением // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2007. - № 2.- С.15-34.

260. Товстоног В.А. Оценка начальной энергии термического разрушения армированных пластиков при действии излучения // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 1997. - №3. - С. 104-115.

261. Абрамович Б.Г., Гольдштейи B.JI. Интенсификация теплообмена излучением с помощью покрытий. М.: Энергия, 1977. - 256 с.

262. Исследование поглощателыюй способности покрытий тепловоспри-нимающей поверхности датчика теплового потока / В.А. Товстоног, В.А. Соловов, С.Н. Щугарев и др. // Промышленная теплотехника. 1983. -Т. 5, № 1. - С. 81-82.

263. Вролик И. Приемник теплового потока для ракетного двигателя // Измерение нестационарных температур и тепловых потоков. М.: Мир, 1966. - С. 116-126.

264. Лыков A.B. Тепломассообмен. М.: Энергия, 1972. - 560 с.

265. Омельченко К.Г., Иванова К.К. Методика расшифровки показаний датчиков лучистых тепловых потоков // Теплофизика высоких температур.- 1976. Т. 14, № 5. - С. 1122-1124.

266. Gardon R. An instrument for the direct meashurement of thermal radiation // Review of Scientific Instrument. 1953. - V. 24, No 5. - P. 366-370.

267. Эш Р.Л. Характеристики датчиков теплового потока из тонкой фольги // Ракетная техника и космонавтика. 1969. - Т. 7, № 12. - С. 179-182.

268. Кирхгоф Р.Х. Характеристики датчика Гардона конечной толщины для измерения теплового потока//Теплопередача. 1972. -№ 2. - С. 130-131.

269. Геращенко O.A., Федоров В.Г. Тепловые и температурные измерения.- Киев: Наукова думка, 1965. 304 с.

270. Коздоба Л.А., Круковский П.Г. Методы решения обратных задач тепло-переноса. Киев: Наукова думка, 1982. - 358 с.

271. Алифанов О.М. Идентификация процессов теплообмена летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1979. - 216 с.

272. Алгоритмы диагностики тепловых нагрузок летательных аппаратов / Под ред. В.П. Мишина. М.: Машиностроение, 1983. - 168 с.

273. Мацевитый Ю.М., Прокофьев В.Е., Широков B.C. Решение обратных задач теплопроводности на электрических моделях. Киев.: Наукова думка, 1980. - 132 с.

274. Сергеева Л.А., Сергеев В.Л. Простой метод измерения переменного теплового потока // Инженерно-физический журнал. 1977. - Т. 33, № 1.- С.111-115.

275. Сурков Г.А., Юревич Ф.Б., Скакун С.Д. Некоторые исследования в области определения нестационарных тепловых потоков // Инженерно-физический журнал. 1977. - Т. 33, № 6. - С. 1078-1084.

276. Товстоног В.А. Экспериментальное исследование термического разрушения нитрида кремния // Теплофизика высоких температур. 1993. -Т.31, № 3. - С.444-449.

277. Карлслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. М.: Наука, 1964,- 596 с.

278. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука, 1966. - 688 с.

279. Четверушкин Б.Н. Математическое моделирование задач динамики излучающего газа. М.: Наука, 1985. - 304 с.

280. Попков H.H., Товстоног В.А. Об определении характеристик поля излучения в светорассеивающсм материале при действии ограниченного источника коллимированного излучения // Сибирский физико-технический журнал. 1991. - Вып. 1. - С. 45-50.

281. Оценка погрешности измерения поверхностной температуры полупрозрачного материала контактным датчиком / В.Н.Елисеев, В.И.Воротников, В.А.Товстоног и др. // Известия вузов. Машиностроение. 1981. -№ 11. - С. 77-81.

282. Исследование методической погрешности измерения температуры в полупрозрачных материалах с низкой теплопроводностью / В.Н. Елисеев, В.И.Воротников, В.А.Товстоног и др. // Известия вузов. Машиностроение. 1982. -№ 1. - С. 156-160.

283. Попков И.Н., Товстоног В.А. Анализ теплопереноса в светорассеиваю-щем материале при действии ограниченного источника коллимированного излучения // Изв. СО АН СССР. Технические науки. 1989. - Вып. 2.- С. 3-8.

284. Иванов A.B. Прочность оптических материалов. Л.: Машиностроение, 1989. - 144 с.

285. Гришин A.M., Фомин В.М. Сопряженные и нестационарные задачи механики реагирующих сред. Новосибирск: Наука, 1984. - 319 с.

286. Adams М., Povers Е., Georgiev S. An Experimental and Theoretical Study of Quartz Ablation at the Stagnation Point // JASS, 1960. No 7. - P. 535-538.

287. Шленский О.Ф. Тепловые свойства стеклопластиков. М.: Химия, 1973. -220 с.

288. Елютин В. П., Павлов Ю.А. Взаимодействие кремнезема с графитом при высоких температурах // Высокотемпературные материалы. М.: Металлургия, 1968. - С. 196-208.

289. Полежаев Ю.В. Расчет нестационарного плавления вязкого стеклообразного материала // Известия АН СССР. ОТН. Механика и машиностроение. 1963. - № 3. - С. 9-15.

290. Полежаев Ю.В. Влияние неравновесности испарения и диссоциации паров на параметры уноса массы стеклообразных теплозащитных материалов // Теплофизика высоких температур. 1964. - Т. 2, № 1. - С. 32-38.

291. Горский В.В., Полежаев Ю.В. О некоторых особенностях, связанных с течением жидкой пленки расплава // Теплофизика высоких температур.- 1966. Т. 4, № 2. - 218-227.

292. Горский В.В., Полежаев Ю.В. Тепло- и массообмен на поверхности стеклографитовых материалов в высокотемпературном газовом потоке // Механика жидкости и газа. 1972. - № 6. - С. 71-87.

293. Горский В.В., Полежаев Ю.В. Тепло- и массообмен на поверхности стеклопластика в высокотемпературном потоке воздуха // Инженерно-физический журнал. 1973. - Т. XXIV, № 3. - С. 407-413.

294. Горский В.В., Савченко И.Я. Исследование разрушения стеклопластика при дифференцированном выгорании углерода // Инженерно-физический журнал. 1973. - Т. XXIV, № 4. - С. 601-607.

295. Горский В.В., Полежаев Ю.В., Савченко И.Я. Аналитическое решение задачи о тепло- и массообмене на поверхности стеклографитовых материалов в газовом потоке сложного состава // Механика жидкости и газа.- 1974.-№ 6.-С. 139-148.

296. Bailie J.A. Development and Fabrication of Graphite Pjlimide Launch Vehicle Structures // Fibrouse Composite in Structural Design. New York-London, 1980. P. 195-214.

297. Бувар Ж., Гринье И. Композитные материалы и характеристики космической техники // Перевод NE-07548. М.: ВЦП, 1983. - 82 с.

298. Сье Ц.И., Сидер Дж. Абляция на поверхности армированного кварцем композиционного материала // Ракетная техника и космонавтика. 1973. -Т. 11, №8.-С. 157-165.

299. Шашков А.Г., Тюкаев В.И. Теплофизические свойства разлагающихся материалов при высоких температурах. Минск.: Наука и техника, 1975. -77 с.

300. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т. 2. М.: Наука, 1975. - 551 с.

301. Коршак В.В. Химическое строение и температурные характеристики полимеров. М.: Наука, 1970. - 420 с.

302. Фрейзер А.Г. Высокотермостойкие полимеры. М.: Химия, 1971. -289 с.

303. Коварская В.М. Термическая стабильность гетероцепных полимеров.- М.: Химия, 1977. -263 с.

304. Петрова О.М., Комарова Т.В. Общие закономерности процесса пиролиза термореактивных олигомеров и полимеров // Пластмассы. 1982.- № 9. С. 8-12.

305. Асеева P.M., Смуткина З.С. О термических превращениях карбо- и гетероцепных полимеров // Структурная химия углерода и углей; Под. ред. В.И. Касаточкина. М.: Наука, 1969. - С. 161-200.

306. Баер А.Д., Хеджес Дж. Пиролиз полимеров в широком интервале скоростей нагревания // Ракетная техника и космонавтика. 1977. - Т. 15, № 10. - С. 30-38.

307. Колесников С.А. Термостабилизация и карбонизация пластиков // Термоустойчивость пластиков конструкционного назначения. М.: Химия, 1980. - С. 213-240.

308. Конкин A.A. Углеродные и другие жаростойкие волокнистые материалы. М.: Химия, 1974. - 375 с.

309. Термо-, жаростойкие и негорючие волокна / Под ред. A.A. Конкина. -М.: Химия, 1978. -424 с.

310. Грасси Н. Химия процессов деструкции полимеров. М.: ИЛ, 1959. -251с.

311. Алексеева К.В. Пиролитическая газовая хроматография. М.: Химия, 1985. -255 с.

312. Мадорский С. Термическое разложение органических полимеров. М.: Мир, 1967. -328 с.

313. Полежаев Ю.В. О взаимном влиянии процессов испарения, горения и коксования при разрушении в высокотемпературном потоке газа // Теплофизика высоких температур. 1965. - Т. 3, № 5. - С. 731-739.

314. Ланделл Дж. X., Дикки P.P. Характеристики коксующихся аблирующих материалов в процессе горения на поверхности в диффузионном режиме // Ракетная техника и космонавтика. 1968. - Т. 6, № 6. - С. 155-165.

315. Эприл Г.Ц., Пайк Р.В., Балле Е.Г. Моделирование течения реагирующего газа в слое кокса теплозащитного покрытия // Ракетная техника и космонавтика. 1971. - Т. 9, № 6. - С. 148-156.

316. Плаченов Т.Г. Формирование микропористой структуры углеродных адсорбентов с молекулярно-ситовыми свойствами // Журнал прикладной химии. 1969. - Т. 42, № 9. - С. 2020-2025.

317. Котосонов A.C. Электронный парамагнитный резонанс в графитиру-ющихся и неграфитирующихся углеродных материалах // Доклады АН СССР. 1971. - Т. 196, № 3. - С. 637-640.

318. Петрова О.М. Влияние скорости подъема температуры на состав и свойства карбонизованных продуктов // Химия твердого топлива. 1981. -№ 4. - С. 98-101.

319. Касаточкин В.И., Галиакбаров М.Ф. Энтальпия переходных форм углерода // Структурная химия углерода и углей; Под ред. В.И. Касаточкина. М.: Наука, 1969. - С. 27-34.

320. Свойства конструкционных материалов на основе углерода: Справочник / Под ред. В.П. Соседова. М.: Металлургия, 1975. - 335 с.

321. Северов A.A. Изменения тонкой и пористой структур фенолоформаль-дегидной смолы при скоростном кратковременном высокотемпературном нагреве // Пластмассы. 1964. - № 9. - С. 13-17.

322. Vankrevelen D.W. Processing Polymers to Products // Polymer. 1975. -V. 16, No 8.-P. 615-621.

323. Растоги Р.П., Дипак Д. Коксование абляционных материалов // Ракетная техника и космонавтика. 1974. - Т. 12, № 1. - С. 137-139.

324. Михайлов Ю.А. Термоустойчивость полимеров и связующих, используемых для изготовления пластиков // Термоустойчивость пластиков конструкционного назначения; Под. ред. Е.Б. Тростянской. М.: Химия, 1980. - С. 33-107.

325. Мищенко M.JI. Исследование пиролиза линейных полимеров по действием теплового удара // Газификация и пиролиз топлив; Под ред. И.Ф. Богданова. М.: Наука, 1964. - С. 3-11.

326. Кноп А., Шейб В. Фенольные смолы и материалы на их основе. М.: Химия, 1983. -280 с.

327. Воробьев В.А., Андрианов P.A., Ушков В.А. Горючесть полимерных строительных материалов. М.: Стройиздат, 1978. - 225 с.

328. Баер А.Д., Хеджес Дж. Пиролиз полимеров в широком интервале скоростей нагревания // Ракетная техника и космонавтика. 1977. - Т. 15, № Ю. - С 30-38.

329. Бишоп В.М., Минкович В. Дж. Скорость разложения фенольной смолы // Ракетная техника и космонавтика. 1973. - Т. 11, № 4. - С 27-34.

330. Гришин A.M., Синицын С.П. Теория пиролиза композиционных полимерных материалов // Физика горения и взрыва. 1984. - № 6. - С. 67-78.

331. Ладаки М., Гамильтон Дж. В., Коу С.Н. Теплота пиролиза смолы в фенольно-кремнеземистых аблирующих материалах // Ракетная техника и космонавтика. 1966. - Т. 4, № 10. - С 132-137.

332. Магарил Р.З. Механизм и кинетика термических превращений углеводородов. М.: Химия, 1970. - 224 с.

333. Shulman G.P., Lochte H.W. // J. Appl. Polymer Sei. 1966. -V. 10, No 2. -P. 619-628.

334. Архангельский Б.А. Пластические массы. Л.: Судпромгиз, 1961.- 620 с.

335. Барановский В.В., Дулицкая Г.М. Слоистые пластики электротехнического назначения. М.: Энергия, 1976. - 286 с.

336. Чернин И.З. Эпоксидные полимеры и композиции. М.: Химия, 1982. -230 с.

337. Технология пластических масс / Под ред. В.В.Коршака. М.: Химия, 1985.-560 с.

338. Ли X., Невилл К. Справочное руководство по эпоксидным смолам.- М.: Энергия, 1973. 350 с.

339. Шалун Г.Б. Слоистые пластики. Л.: Химия, 1978. - 231 с.

340. Сталл X. Химическая термодинамика органических соединений. М.: Мир, 1976.-820 с.

341. Аппен A.A. Химия стекла. М.: Химия, 1974. - 351 с.

342. Коварская Б.М., Жигунова И.Е. О деструкции эпоксифенольных смол // Пластмассы. 1964. - № 7. - С. 17-19.

343. Хмельницкий P.A. Пиролитическая масс-спектрометрия высокомолекулярных соединений. М.: Химия, 1980. - 279 с.

344. Товстоног В.А. Механизм термического разрушения армированного пластика при высокоинтенсивном нагреве излучением // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 1998. - № 4. - С. 43-67.

345. Tovstonog V.A. Evaluating the Thermal Conductivity of Decomposing Materials at Elevated Temperature // High Temperature. 1993. - V28, No 3. -C. 371-376.

346. Алемасов B.E., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П. Теория ракетных двигателей. М.: Машиностроение, 1969. - 420 с.

347. Бакиров Ф.Г., Захаров В.М. Образование и выгорание сажи при сжигании углеводородных топлив. М.: Машиностроение, 1989. - 128 с.

348. Пеннер С.С. Количественная молекулярная спектроскопия и излуча-тельная способность газов. М.: ИЛ, 1963. - 392 с.

349. Shulman G.P., Lochte H.W. Fracture in Polymers // J. Appl. Polym. Sei.- 1966.-V. 10, No 2.-P. 619-628.

350. Нейман M.Б., Голубенкова Л.И., Коварская Б.М. Исследование термической деструкции конденсационных смол. Термическая деструкция эпоксидных смол // Высокомолекулярные соединения. 1959. - № 10. -С. 1531-1537.

351. Пальмер Г.Б., Кюлис Ч.Ф. Получение углерода из газов // Химические и физические свойства углерода. М.: Мир, 1969. - 490 с.

352. Самхан И.И., Цветков Ю. В. К теории сажеообразования // Коллоидный журнал. 1971. - Т. 33, - № 6. - С. 885-891.

353. Жоров Ю.М. Кинетика промышленных органических реакций. М.: Химия, 1989. -384 с.

354. Назаров Г.И., Сушкин В.В. Теплостойкие пластмассы: Справочник.- М.: Машиностроение, 1980. 207 с.

355. Линкольн К.В. Экспериментальное определение состава паров, образующихся при абляции фенольного углетекстолита под действием лазерного излучения // Аэрокосмическая техника. 1984. - Т. 2, № 4. -С. 118-122.

356. Бейкер P.Jl. Влияние неравновесных химических процессов на сублимацию графита // Ракетная техника и космонавтика. 1977. - Т. 15, № 10. -С. 21-29.

357. Линкольн К.А., Хоув Д.Т., Лю Т.М. Оценка химической неравновесности для интенсивно аблирующего графита // Ракетная техника и космонавтика. 1973. - Т. 11, №8. - С. 176-179.

358. Куликов И.С. Термическая диссоциация соединений. М.: Металлургия, 1969. -574 с.

359. Кодолов В.И. Горючесть и огнестойкость полимерных материалов. -М.: Химия, 1976.- 157 с.

360. Баратов А.Н., Андрианов А.Н., Корольченко А.Я. Пожарная опасность строительных материалов. М.: Стройиздат, 1988. - 380 с.

361. Товстоног В.А. Моделирование теплового режима огнестойких армированных пластиков // Теплофизика высоких температур. 1993. - Т. 31, №5.-С.795-800.

362. Tovstonog V.A. The Modeling of Thermal Conditions for Refractory Reinforced Plastics // High Temperature. 1993. - V. 5, No 3. - P. 732-737.

363. Драздейл Д. Введение в динамику пожаров. М.: Стройиздат, 1990. -417с.

364. Гришин A.M. Математические модели лесных пожаров. Томск: Изд-во ТГУ, 1981. -277 с.

365. Гришин A.M., Грузин А.Д., Грузина Э.Э. Аэродинамика и тепломассообмен фронта лесного пожара с приземным слоем атмосферы // Прикладная механика и техническая физика. 1984. - № 6. - С. 91-96.

366. Гришин A.M. Плюхин В.В. Экспериментальное исследование структуры фронта верхового лесного пожара // Физика горения и взрыва. 1985.- Т. 21, № 1.-С. 21-26.

367. Гришин A.M., Зверев В.Г. Шевелев C.B. О стационарном распространении верховых лесных пожаров // Физика горения и взрыва. 1986.- Т. 22, № 6. С. 101-108. - 462 с.

368. Гришин A.M. Грузин А.Д. Зверев В.Г. Тепломассоперенос и распространение горящих частиц в приземном слое атмосферы при верховых лесных пожарах // Физика горения и взрыва. 1981. - Т. 17, № 4.- С.78-84.

369. Алексашенко A.A., Комаров Ю.А., Молчадский И.С. Тепломассоперенос при пожаре. М.: Стройиздат, 1982. - 172 с.

370. Романенков И.Г., Левитес Ф.А. Огнезащита строительных конструкций. М.: Стройиздат, 1991. - 321 с.

371. Мышляковский Н.Л., Лыков А.Д., Репкин В.Ю. Органические покрытия пониженной горючести. Л.: Химия, 1989. - 183 с.

372. Булгаков В.К., Кодолов В.И., Липанов A.M. Моделирование горения полимерных материалов. М.: Химия, 1990. - 238 с.

373. Шленский О.Ф., Шашков А.Г., Аксенов Л.Н. Теплофизика разлагающихся материалов. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 145 с.

374. Аскадский A.A. Структура и свойства теплостойких полимеров. М.: Химия, 1981. -320 с.

375. Najjar J. Soot Formation in Gas Turbine using Heavy fuels // Fuel. 1981.- V.60, No 10. P. 980-990.

376. Сайфуллин P.C. Физикохимия неорганических полимерных и композиционных материалов. М.: Химия. 1990. - 240 с.

377. Демиденко Л.М. Высокоогнеупорные композиционные покрытия. М.: Металлургия, 1979. - 180 с.

378. Огнеупоры и их применение / Под ред. Я. Инамуры. М.: Металлургия, 1984. -412 с.

379. Tovstonog V.A. An Experimental Study of the Thermal Decomposition of Silicon Nitride // High Temperature. 1993. V. 31, No 3. - P. 401-406.

380. Браун M., Доллимор Д., Галвей А. Реакции твердых тел. М.: Мир, 1983. -320 с.

381. Фольмер М. Кинетика образования новой фазы. М.: Наука, 1986. -240 с.

382. Миснар А. Теплопроводность твердых тел, жидкостей, газов и их композиций. М.: Мир, 1968. - 420 с.

383. Коттрелл Т. Прочность химических связей. М.: Изд-во иностр. лит., 1956.-320 с.

384. Самсонов Г.В., Виницкий И.В. Тугоплавкие соединения. М.: Металлургия, 1976. - 284 с.

385. Свойства элементов / Под ред. М.Е.Дрица. М.: Металлургия, 1985.- 640 с.

386. Применение ЭВМ для термодинамических расчетов металлургических процессов / Г.Б.Синярев, Н.А.Ватолин, Б.Г. Трусов и др. М.: Наука, 1982.-263 с.

387. Полак Jl.С., Гольденберг М.Я., Левицкий A.A. Вычислительные методы в химической кинетике. М.: Наука, 1984. - 280 с.

388. Товстоног В.А. Модель высокотемпературных термических превращений политетрафторэтилена // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 1997. - № 1. - С. 115-126.

389. Волынец Ф.К. Способы изготовления, структура и физико-химические свойства оптической керамики // Оптико-механическая помышленность.- 1973.-№9.-С. 48-61.

390. Волынец Ф.К. Оптические свойства и области применения оптической керамики // Оптико-механическая помышленность. 1973. - № 10.- С. 47-57.

391. Термопласты конструкционного назначения / Под. ред. Е.Б. Трос-тянской. М.: Химия, 1975. - 239 с.

392. Кацнельсон М.Ю., Балаев Г.А. Полимерные материалы: Справочник. -Л.: Химия, 1982.- 316 с.

393. Марихин В.А., Мясникова Л.П. Надмолекулярная структура полимеров. Л.: Химия, 1977. - 238 с.

394. Годовский Ю.К. Теплофизика полимеров. М.: Химия, 1982. - 280 с.

395. Шарплез А. Кристаллизация полимеров. М.: Мир, 1968. - 200 с.

396. Манделькерн Л. Кристаллизация полимеров. Л.: Химия, 1967. - 333 с.

397. Аскадский A.A., Матвеев Ю.И. Химическое строение и физические свойства полимеров. М.: Химия, 1983. - 247 с.

398. Бартенев Г.М., Зеленев Ю.В. Физика и механика полимеров. М.: Высш. школа, 1983. - 391 с.

399. Вундерлих Б., Баур Г. Теплоемкость полимеров. М.: Мир, 1972. -238 с.

400. Привалко В.П. Молекулярное строение и свойства полимеров. Л.: Химия, 1986. -240 с.

401. Годовский Ю.К. Теплофизические методы исследования полимеров.- М.: Химия, 1976. 216 с.

402. Вундерлих Б. Физика макромолекул. М.: Мир, 1979. - 573 с.

403. Термоустойчивость пластиков конструкционного назначения / Под. ред. Е.Б. Тростянской. М.: Химия, 1980. - 240 с.

404. Гладышев Г.П., Ершов Ю.А., Шустова O.A. Стабилизация термостойких полимеров. М.: Химия, 1979. - 271 с.

405. Уолл Л.А. Пиролиз // Аналитическая химия полимеров. М.: Мир, 1965.-С. 152-225.

406. Зуев Ю.С. Разрушение полимеров под действие агрессивных сред. -М.: Химия, 1972.-229 с.

407. Рэнби Б Рабек Я. Фотодеструкция, фотоокисление, фотостабилизация полимеров. М.: Мир, 1978. - 675 с.

408. Горина A.B., Сыркус Т.Д., Уколова Л.С. Пористые фторопласты. М.: НИИТЭХИМ, 1975. - 80 с.

409. Волькенштейн М.В., Птицын О.Б. Релаксационная теория стеклования // Журнал технической физики. 1956. - Т. 26, № 10. - С. 2204-2222.

410. Калинчев Э.Л., Саковцева М.Б. Свойства и переработка термопластов. -Л.: Химия, 1983. 288 с.

411. Перепечко И.И. Введение в физику полимеров. М.: Химия, 1978. - 311с.

412. Товстоног В.А. Оценка влияния релаксационных процессов на оптические характеристики политетрафторэтилена // Теплофизика высоких темперагур. 1988. - Т. 26, № 4. - С. 733-736.

413. Ван Кревелен Д.В. Свойства и химическое строение полимеров. М.: Химия, 1976. -414 с.

414. Мак-Келви Д.М. Переработка полимеров. М.: Химия, 1965. - 242 с.

415. Савада X. Термодинамика полимеризации. М.: Химия, 1979. - 312 с.

416. Шестак Я. Теория термического анализа. М.: Мир, 1987. - 455 с.

417. Аксенов Л.И. Статистическое моделирование процесса терморазложения полимеров при высокоинтенсивных тепловых воздействиях // Пластмассы. 1984. - № 1. - С. 23-25.

418. Уолл Л. Термический распад фторполимеров // Фторполимеры. М.: Мир, 1975. - С. 312-339.

419. Долгоплоск Б.А. Эффект клетки и термостабильность полимеров // Доклады АН СССР. 1958. - Т. 120, № 4. - С. 783-785.

420. Цветков Ю.Д., Лебедев Я.С., Воеводский В.В. Исследование реакций свободных радикалов в облученном политетрафторэтилене // Высокомолекулярные соединения. 1961. - Т. 3, № 4. - С. 882-890.

421. Кемп Н.Х. Линейная скорость перемещения поверхности аблирующего полимера // Ракетная техника и космонавтика. 1968. - Т. 6, № 9. - С. 222224.

422. Пехович А.И., Жидких В.М. Расчеты теплового режима твердых тел.- Л.: Энергия, 1976. 351 с.

423. Hellmuth Е., Wunderlich., Rankin J. Superheating of linear high polymers // Appl. Polimer Symposia. 1966. - No 2. - P. 101-109.

424. Буевич Ю.А., Якушин М.И. Некоторые особенности термического разрушения разлагающихся материалов // Прикладная механика и техническая физика. 1968. - № 1. - С. 56-65.

425. Сидорович A.B., Кувшинский Е.В. Релаксация объема и энтальпии при изменении фазово-агрегатного состояния полимеров // Релаксационные явления в полимерах. Л.: Химия, 1972. - С. 63-77.

426. Асеева P.M., Заиков Г.Е. Горение полимерных материалов. М.: Наука, 1981. -280 с.

427. Бакиров Ф.Г., Захаров В.М., Полещук И.З. Образование и выгорание сажи при сжигании углеводородных топлив. М: Машиностроение, 1989.- 126с.

428. Минько Л.Я., Гончаров В.К., Лопарев А.Н. Исследование термического разрушения композиционных материалов // Физика и химия обработки материалов. 1979. - № 1. - С. 31-38.

429. Буевич Ю.А., Егоров O.K., Якушин М.И. Некоторые особенности термического разрушения разлагающихся матермалов // Прикладная механика и техническая физика. 1968. - № 4. - С. 72.

430. Товстоног В.А. Экспериментальное исследование термических превращений политетрафторэтилена // Теплофизика высоких температур.- 1991. Т. 29, № 2. - С. 268-274.

431. Tovstonog V.A. Experimental Investigation of Thermal Transformations of Politetrafluoroethtylene // High Temperature. -1991. Vol. 29, No 2. - P. 202208.

432. Попова Г.С., Будтов В.П. Анализ полимеризационных пластмасс. Л.: Химия, 1988.-303 с.

433. Roberts L. Radiation and ablation cooling for manned re-entry vehicles // Advances in Aeronautics Sei. 1962. - No 4. - P. 1019-1025.

434. Holzknecht В. Vaporization process in the boundary laminar layer // Int. J. Heat Mass Transfer. 1977. - V. 20, No 3. - P. 661.

435. Мержанов А.Г., Дубовицкий Ф.И. Кинетика высокотемпературного разложения полимеров // Доклады АН СССР. 1959. - Т. 129, № 1. - С. 153157.

436. Петрова О.М., Комарова Т.В., Федосеев С.Д. Стеклоуглерод — продукт пиролиза термореактивных полимеров // Пластмассы. 1982. - № 2.- С. 22-24.

437. Суровикин В.Ф. Аналитическое описание процессов зародышеобразо-вания и роста частиц сажи при термическом разложении ароматических углеводородов в газовой фазе // Химия твердого топлива. 1976. - № 1. -С. 111-122.

438. Ландау Л.Д. Собрание научных трудов. Т. 2. - М.: Наука, 1969. -С. 119-121.

439. Дерягин В.В., Федосеев Д.В. Фазовый переход и нуклеация алмаза и графита // Изв. АН СССР. Серия химическая. 1979. - №6. - С 1184-1188.

440. Бенсон С. Термохимическая кинетика. М.: Мир, 1971. - 308 с.

441. Гудлицкий М. Химия органических соединений фтора. М.: Химия, 1961.- 372с.

442. Денисов Е.Т. Кинетика гомогенных химических реакций. М.: Высш. школа, 1978. - 367 с.

443. Товстоног В.А. Оценка огнезащитных свойств светорассеивающих покрытий // Теплофизика высоких температур. 1993. - Т. 31, № 4.- С. 682-684.

444. Tovstonog V.A. The Evaluation of Fireproof Properties of Light-Scattering Coatings // High Temperature. -1993. Vol. 31, No 4. - P. 202-208.

445. Елисеев B.H., Товстоног A.B., Товстоног В.А. Разработка и сравнительный анализ огнетеплозащиты для условий экстремальных ситуаций // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2005. - № 2. -С. 31-57.

446. Моделирование пожаров и взрывов / Под ред. Н.Н. Брушлинского и А.Я. Корольченко. М.: ВНИИПО, 2001. - 288 с.

447. Бородай С.П., Бородай Ф.Я. Использование кварцевой керамики в качестве эталона диффузного отражения // Оптико-механическая промышленность. 1974. - № 5. - С. 45-47.

448. Юинг Г. Инструментальные методы химического анализа. М.: Мир,1989. 608 с.

449. Воронкова Е.М., Воронков Е.М., Гречушников Б.Н. Оптические материалы для инфракрасной техники. М.: Наука, 1965. - 335 с.

450. Орлова О.В., Фомичева Т.Н. Технология лаков и красок. М.: Химия,1990. 381с.

451. Романенко И.Г., Левитес Ф.А. Огнезащита строительных конструкций.- М.: Стройиздат, 1991. 320 с.

452. Страхов В.Л., Крутов A.M., Давыдкин Н.Ф. Огнезащита строительных конструкций. М.: Изд-во ТИМП, 2000. - 435 с.

453. Исаков Г.Н., Несмелов В.В. О некоторых закономерностях тепло- и массопереноса во вспучивающихся огнезащитных материалах // Физика горения и взрыва. 1994. - Т. 30, № 2. - С. 57-63.

454. Товстоног A.B. Выбор программы тепловых испытаний объектов, обладающих спектрально-селективными свойствами на установках лучистого нагрева // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 1997.- № 3.-С. 54-61.

455. Товстоног В.А., Мосалов Ф.Ф., Мерзликин В.Г. Постановка и решение задач радиационно-кондуктивного теплообмена в многослойных рассеивающих средах // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение.- 2008.-№ 1.-С. 12-29.