Фото: пресс-служба МАИ
Ученые из Московского авиационного института (МАИ) в партнерстве со специалистами из Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского нашли способ улучшить защиту космических аппаратов от экстремальных температур. В основе разработки — новая вычислительная модель, которая позволит с высокой точностью рассчитать распределение тепла в защитных материалах.
Как пояснили исследователи, модель направлена на улучшение характеристик экранно-вакуумной теплоизоляции (ЭВТИ), также известной как «космическое одеяло». Этот материал применяется для защиты бортового оборудования современных спутников и межпланетных аппаратов, а также используется в конструкции скафандров.
ЭВТИ — это многослойный пакет, «сэндвич» из нескольких десятков слоев, которые отражают тепловое излучение, и прокладок между ними. В качестве экранов могут применять, например, пленки из полиимида (прочной термостойкой пластмассы) с алюминиевым покрытием. В виде промежуточных материалов зачастую используют стеклосетку или пористый полимер.
Совершенствование теории продолжается, и представленная модель, безусловно, позволит точнее предсказать поведение теплозащитных материалов, — заметил ведущий инженер Центра НТИ «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества» МГТУ им. Н.Э. Баумана Андрей Новиков.
Однако космическая среда характеризуется температурами, не встречающимися в повседневной жизни, а сами термические процессы носят нестационарный характер — картина нагрева постоянно меняется. Это существенно усложняет как проектирование, так и производство и эксплуатацию теплозащитных материалов, уточнил эксперт.
Он пояснил, что задачи теплофизики значительно менее однозначны, чем, например, в механике или теории прочности, поскольку зависят от большого числа факторов. Поэтому моделирование термических процессов не всегда позволяет точно определить ту или иную величину, а иногда это и вовсе невозможно.
Разработка выглядит как важный шаг в развитии методов расчета теплопереноса в сложных многослойных конструкциях. Классические подходы хорошо работают в стандартных условиях, однако при экстремальных тепловых нагрузках и в материалах со сложной внутренней структурой могут давать погрешности, — рассказал «Известиям» генеральный директор компании «АК «Новый космос», эксперт рынка «Аэронет» Национальной технологической инициативы Антон Алексеев.
Он отметил, что более точное моделирование позволит заранее оптимизировать параметры теплозащиты и снизить избыточные запасы прочности. Это, в свою очередь, даст возможность уменьшить массу аппаратов, что критически важно для космической техники.
По словам эксперта, модель будет востребована в задачах, связанных с экстремальными средами, — например, при проектировании аппаратов для Венеры или возвращаемых космических систем. В целом речь идет не о технологическом прорыве, а о качественном расширении инженерного инструментария.
Свежие комментарии