температурные поля

температу́рные поля́ в конструкции лететельного аппарата — совокупность значений температур во всех точках конструкции летательного аппарата в полёте или в процессе нагревания в лабораторных условиях. Т. п. в полёте возникают вследствие аэродинамического нагревания, а также тепловых воздействий от факела двигателя, излучений Солнца и Земли и т. п. В лабораторных условиях при теплопрочностных испытаниях полётные тепловые воздействия моделируются с помощью конвективного или радиационного нагревания. Теплота, поступившая от внешнего воздействий в обшивку, в результате теплопроводности элементов, контактного теплообмена в соединениях, излучения и теплообмена свободной конвекцией во внутренних полостях распространяется по всем элементам конструкции летательного аппарата, создавая нестационарные Т. п.

Расчёт Т. п. — составная часть проектировочных и поверочных расчётов, проводимых на всех этапах создания нового летательного аппарата. Данные о Т. п. позволяют обоснованно выбрать теплозащиту и конструкционные материалы для проектируемого летательного аппарата, оказывают значительное влияние на выбор силовой схемы и конструктивное решение его частей и элементов (см., например, Горячая конструкция, Охлаждаемая конструкция). Знание Т. п. необходимо также для определения температурных напряжений, расчёта деформаций ползучести, оценки живучести и ресурса конструкции. Характер и количественные характеристики Т. п. описываются связанной системой уравнений теплопроводности в элементах конструкции с условиями теплового взаимодействия их между собой и с внешней средой, уравнений радиационного теплообмена и уравнений свободноконвективного нагревания сред (топлива) во внутренних полостях. При расчёте Т. п. в конструкции летательного аппарата широко используется так называемый принцип выделения, когда отдельно решаются задачи для различных узлов и элементов конструкции. Это обусловлено сложностью и разнообразием геометрических форм конструкций летательного аппарата, трудностью решения больших систем уравнений упомянутых типов, а также локальным характером процессов теплопереноса в конструкции (за исключением радиационного теплообмена, который является дальнодействующим в границах отсека). Разработан комплекс типовых задач и расчётных схем, обеспечивающий расчёт Т. п. в основных элементах конструкции летательного аппарата на всех этапах её проектирования и экспериментальной отработки. Важнейшие и наиболее распространённые расчётные схемы: расчет температуры равновесной и температуры обшивки на различных режимах полёта; расчёт Т. п. в многослойной теплозащите; расчёт Т. п. топливных баков; расчёт Т. п. в стержневых и пластинчато-стержневых системах (сечениях тонкостенных конструкций с массивными элементами); расчёт Т. п. в пространственных тонкостенных системах, массивных элементах сложной формы.

В. М. Юдин.