Энциклопедия авиации. Главный редактор: Г. П. Свищёв. Издательство: Москва, «Большая Российская Энциклопедия»

||P|| = (-p + {{λ}}divV)E + {{μ}}||Ф||.

Коэффициент {{μ}} называют динамической вязкостью, а жидкости, для которых выполняется приведенное соотношение, — ньютоновскими. Для идеальной жидкости, для которой μ = λ = 0 и в которой возникают только нормальные напряжения (p_xx = p_yy = p_zz = p_n), будем иметь

p = —{{}} ||P|| = —{{}}(p_xx + p_yy + p_zz) = -p_n.

В. А. Башкин.

Тензор скоростей деформации — совокупность величин, характеризующая скорость деформации элементарного объёма сплошной среды:

||Ф|| = (е{{_αβ}}),

где ({{α, β}} = x, y, z — декартовы координаты). Величины e_xx, e_yy, e_zz пропорциональны скоростям изменения линейных размеров в направлении осей x, y, z, a, e_xy, e_xz, e_yx, e_yz, e_zx, e_zy — скоростям изменения угловых размеров элементарного объёма среды.

Т. с. д. симметричен; для него справедливы соотношения: e_xy = e_yx, e_xz = e_zx, e_yz = e_zy и существуют так называемые главные оси x{{'}}, y{{'}}, z{{'}} в которых e_x'y' = e_x'z' = e_y'z' = 0, и Т. с. д. содержит только так называемые диагональные члены: e₁ = e_x'x', e₂ = e_y'y', e₃ = e_z'z'. В этой системе координат деформация объёма среды сводится лишь к растяжению вдоль главных осей. Например, объём жидкости, имевшей первоначально сферическую форму, с течением времени будет деформироваться в эллипсоид.

Компоненты Т. с. д. связаны с полем скоростей следующими соотношениями:

где u, {{υ, ω}} — проекции вектора скорости соответственно на оси координат x, y, z. Величина

{{}}(e_xx + e_yy + e_zz) = {{}} =divV

является инвариантом Т. с. д. Она представляет собой увеличение единицы объёма среды в единицу времени и называется объёмным расширением или расхождением (дивергенцией) вектора скорости V.

Управление полётом производится путём изменения температуры воздуха в оболочке (в пределах, допускаемых материалом оболочки), а также частичным выпуском воздуха через особые щели и клапан в оболочке. Скорость взлёта и спуска регулируется в пределах 2—5 м/с.

Оболочки и гондолы выпускаются стандартных типов. Объём оболочки от 400 м³ до 20 тыс. м³ и более. Для полёта с одним воздухоплавателем применяются Т. а. с оболочкой объёмом от 400 до 1700 м³ и с гондолой, имеющей площадь пола от 0,25 до 0,5 м², высоту стенок 0,9—1 м. При объёме оболочки 1700 м³ полёт может продолжаться до 5 ч, а высота полёта достигать 3 км (с одним баллоном пропана объёмом 60 л). Для полёта с двумя воздухоплавателями используются Т. а. с оболочкой объёмом от 1200 до 2700 м³ и с гондолой, имеющей площадь пола 1 м², высоту стенок 1 м. Для полёта Т. а. с экипажем 8 и 12 человек применяются оболочки объёмом от 4 до 15 тыс. м³.

Старт Т. а. проводится при скорости ветра не более 4 м/с. Наполнение осуществляется с помощью передвижных воздуходувок. Для наполнения и снаряжения Т. а. обычно требуется 8—10 мин. Т. а. с оболочкой объёмом 1700 м³ готовит к старту команда из 2—3 человек, а с оболочкой объёмом до 2700 м³ — 3—5 человек.

При полёте ЛА в атмосфере с большими сверхзвуковыми и гиперзвуковыми скоростями прилегающие слои газа нагреваются из-за внутреннего трения и сжатия в ударных волнах, что вызывает теплопередачу от газа к поверхности ЛА. Передача теплоты осуществляется конвекцией и теплопроводностью, а при скоростях полёта порядка второй космической скорости и выше — также и излучением (см. Аэродинамическое нагревание). Т. п. тем больше, чем больше скорость ЛА и плотность газа в атмосфере. Например, при скорости ЛА 1500 м/с на высоте 40000 м плотность Т. п. к поверхности крыла на расстоянии 1 м от передней кромки при ламинарном течении может достигать 50 кВт/м². Переход ламинарного течения в турбулентное приводит к увеличению Т. п. в несколько раз. Шероховатость поверхности также вызывает увеличение Т. п. Химическая природа материала, из которого изготовлена или которым покрыта поверхность ЛА, не влияет на значение Т. п. при скорости ЛА приблизительно до 3000 м/с. При б{{ó}}льших скоростях полёта, когда воздух в пограничном слое частично диссоциирован, химическая природа материала оказывает влияние на скорость рекомбинации ионов у поверхности тела и количество выделяющейся при этом теплоты. Путём использования материала, не являющегося катализатором, Т. п. может быть уменьшен при благоприятных условиях приблизительно в два раза.

Для измерений температуры конструкции применяются термоэлектрические термометры (термопары) и термометры сопротивления, а также приборы, принцип действия которых основан на регистрации теплового излучения поверхности (оптические и фотоэлектрические пирометры тепловизоры — телевизионные системы, приёмные электронно-лучевые трубки которых чувствительны к тепловому излучению). При Т. и. газового потока обычно измеряют температуру торможения с помощью термопары, заключённой в камеру с небольшим протоком газа (камеру торможения). О плотности теплового потока от газа к поверхности ЛА (модели) обычно судят по скорости изменения температуры соответствующего участка поверхности ЛА (модели). При этом температура поверхности определяется дискретными измерителями температуры (термопарами) или с помощью так называемых панорамных методов. Термопары используются в составе «тонких стенок» (металлическая стенка модели толщиной от 0,1 до 1 мм, к которой приварены термопары — до 1000 штук; применяются при исследовании в аэродинамических трубах) и калориметров (металлический диск, теплоизолированный от остальной конструкции ЛА, к которому присоединена термопара; используются при лётных исследованиях ЛА). При панорамных методах (применяются при исследованиях в аэродинамических трубах) температура поверхности модели определяется с помощью тепловизоров или путём нанесения на поверхность термоиндикаторных покрытий — тонких слоёв вещества, резко изменяющего цвет или др. оптические характеристики при известной температуре. Линия, на которой изменяется цвет поверхности, является линией постоянного значения температуры (теплового потока). Перемещение линии по поверхности модели регистрируется кинокамерой; плотность теплового потока определяют по скорости её перемещения.

В авиационной технике в качестве Т. м. обычно используют высокопрочные керамические или органические материалы с наполнителями. Наиболее распространены абляционные Т. м. (см. Абляция). Основные абляционные Т. м. — графит, фенольный стеклопластик, силикат циркония. Конструкционные Т. м. с высокой эрозионной стойкостью эффективны, если они обладают высокой теплопоглощающей способностью, оцениваемой по общему количеству теплоты, затрачиваемой на нагревание материала до температуры плавления. Наиболее эрозионностойкими являются углеродсодержащие Т. м. и вольфрам, применяемые в авиационно-космической технике, например для изготовления вкладышей сопел РДТТ. Неразрушающиеся Т. м. с низкой теплопроводностью и высокой излучательной способностью относятся к многократно используемым средствам пассивной защиты. Так, Т. м. на основе кварцевых волокон с эрозионно-стойким покрытием, содержащим кварц и борид кремния, имеющий плотность 150—250 кг/м³, теплопроводность менее 0,1 Вт/(м{{·°}}С), степень черноты не менее 0,9, способен десятки часов работать при температуре до 1250{{°}}С. Рабочая температура Т. м. многоразового использования на основе элементоорганических связующих и неорганических наполнителей при плотности не более 1640 кг/м³ не превышает 1000{{°}}С.

По структуре Т. м. можно разделить на лёгкие (рыхловолокнистые), тканые (холсты), стёганые маты, нетканые полотна, формованные плиты и изделия, шнуры. Волокнистые Т. м. имеют сообщающиеся поры и обладают хорошими звукопоглощающими свойствами, поэтому широко используются в технике и как звукопоглощающие материалы. На самолётах и вертолётах в качестве теплозвукоизоляционных материалов применяются главным образом самые лёгкие (рыхловолокнистые) Т. м. с плотностью 10—25 кг/м³.

Тепловое излучение испускается всеми телами при любых температурах, отличных от абсолютного нуля. Интенсивность и спектр излучения, дошедшего до Т., определяются агрегатным состоянием, температурой и коэффициентом излучения объектов, а также характеристиками поглощения и рассеяния излучения в атмосфере. Оптическая система Т. собирает излучение от объектов и направляет его на приёмник, преобразующий ИК излучение в электрический сигнал. В результате формируется мгновенное поле зрения (одно- или многодиаграммное в соответствии с числом чувствительных площадок приёмника). Система отклонения мгновенного поля зрения (оптико-механическая, акустооптическая и др.) обеспечивает стабилизацию и угловые перемещения поля зрения, а также сканирование (просмотр) поля обзора. Перед тем как попасть на приёмник, излучение может проходить через оптический модулятор, который осуществляет пространственную фильтрацию оптического изображения и кодирование информации, позволяющее определить направление на цель. Для уменьшения уровня шумов в электрическом сигнале применяется устройство охлаждения. Электрический сигнал приёмника поступает в схему обработки сигнала, которая обеспечивает приём и усиление сигнала в полосе частот, соответствующей частоте оптической модуляции, извлечение из сигнала информации о положении цели и передачу её на индикатор и в обратную связь контура слежения за целью.

При Т. и. натурную конструкцию ЛА синхронно нагревают и нагружают по разработанным программам, доводя в заданный момент времени нагрузку до значения, при котором наступает разрушение конструкции. Используемые при Т. и. средства нагружения отличаются от применяемых при статических испытаниях тем, что все устройства, попадающие в зону высоких температур, выполняются из жаропрочных материалов или имеют теплоизоляцию. Программное нагревание испытываемой конструкции обычно осуществляют при помощи ИК нагревателей с излучателями в виде трубчатых кварцевых ламп накаливания или тонкостенных элементов из жаростойких сплавов, например нихрома. Для предотвращения рассеивания лучистой энергии нагреватели оборудуются либо рефлекторами из алюминия или его сплавов, либо экранами из термостойкой пористой керамики. ИК нагреватель с кварцевыми лампами может длительно работать при температуре испытываемой конструкции до 1400{{ }}К. В нейтральной среде или вакууме применяют графитовые излучатели в виде пластин, трубок и спиралей, которые обеспечивают нагревание конструкций до 2000{{ }}К. Иногда для нагревания конструкции используют поток горячего газа. Программное охлаждение испытываемой конструкции производят, обдувая её поверхность потоком или струями воздуха. Низкие температуры и высокие скорости охлаждения получают, впрыскивая в воздух жидкий азот.

Контроль за воспроизведением внешних воздействий на испытываемую конструкцию и определение её реакций осуществляют путём измерения температуры, плотности лучистых потоков, усилий, давлений, прогибов и относительных деформаций. В качестве первичных преобразователей, число которых может превосходить 10000, наиболее распространены термопары и тензорезисторы (см. Тензометрия). Т. и. проводятся в залах или вакуумных каналах, оборудованных гидравлической системой нагружения, тиристорными регуляторами напряжения (число их может достигать 500, а общая мощность 40 МВт), системой охлаждения сжатым воздухом (иногда с впрыском в него жидкого азота) и т. д. Сбор и обработку экспериментальных данных производят быстродействующие измерительно-информационные системы с ЭВМ. Для управления быстрым программным нагреванием и нагружением сложной натурной конструкции ЛА используют многоканальные САУ, имеющие иногда до 250 каналов независимого программного нагружения и до 500 каналов нагревания.

А. Н. Баранов.

Теплота сгорания топлива — количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании топлива. Т. с., отнесённая к единице массы топлива, называется массовой, Т. с., отнесённая к единице объёма, — объёмной Т. с., или энергоёмкостью. Различают высшую и низшую Т. с. топлива. Высшая Т. с. определяется с учётом теплоты фазовых превращений продуктов сгорания при их охлаждении до 20{{°}}С, низшая — без учёта этой теплоты. Например, при подсчёте низшей Т. с. углеводородных топлив из количества теплоты; выделившейся при полном сгорании топлива, вычитается теплота, затрачиваемая на испарение воды, содержавшейся в топливе до сгорания и образовавшейся при сгорании. Разница между высшей и низшей Т. с. нефтепродуктов составляет 5—10%. Обычно для теплотехнических расчётов и сравнительной оценки топлив пользуются низшей Т. с.