Radiative characteristics of shock-heated air in the visible and infrared regions of the spectrum

P. V. Kozlov; Козлов П. В.; I. E. Zabelinskiy; Забелинский И. Е.; N. G. Bykova; Быкова Н. Г.; G. Y. Gerasimov; Герасимов Г. Я.; V. Yu. Levashov; Левашов В. Ю.

doi:10.31857/S1024708423600148

ИЗЛУЧАТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УДАРНО НАГРЕТОГО ВОЗДУХА В ВИДИМОЙ И ИНФРАКРАСНОЙ ОБЛАСТЯХ СПЕКТРА

Авторы: Козлов П.В.¹, Забелинский И.Е.¹, Быкова Н.Г.¹, Герасимов Г.Я.¹, Левашов В.Ю.¹
Учреждения:
1. Институт механики МГУ им. М.В. Ломоносова
Выпуск: № 5 (2023)
Страницы: 138-146
Раздел: Статьи
URL: https://bakhtiniada.ru/1024-7084/article/view/135112
DOI: https://doi.org/10.31857/S1024708423600148
EDN: https://elibrary.ru/TMYOVI
ID: 135112

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Измерены интегральные и временные спектральные характеристики ударно нагретого воздуха в интервале скоростей ударной волны от 7.35 до 10.4 км/с при давлении перед фронтом ударной волны p₀ = 0.25 Торр. Эксперименты проведены на ударной установке DDST-M Института механики МГУ. Исследован диапазон волн излучения λ = 600–1100 нм, соответствующий видимой и ближней инфракрасной областям спектра, в которых основной вклад в излучение дают атомарные линии азота и кислорода. Проведен анализ полученных интегральных по времени спектрограмм излучения. Выделены особенности временных осциллограмм для наиболее типичных атомарных линий спектра. Данные измерений сравниваются с экспериментальными данными других авторов.

Ключевые слова

ударные волны, излучение, воздух, ударная труба, видимая и инфракрасная области спектра, атомарные линии излучения

Список литературы

Wessen R.R., Propster P., Cable M. et al. Developing compelling and science-focused mission concepts for NASA competed mission proposals // Acta Astronaut. 2022. V. 191. P. 502–509.
Leitner J., Hyde T. Modernizing NASA’s risk classification system // Acta Astronaut. 2023. V. 202. P. 333–340.
Суржиков С.Т., Яцухно Д.С. // Анализ летных данных по конвективному и радиационному нагреву поверхности спускаемого марсианского космического аппарата SCHIAPARELLI // Изв. РАН. МЖГ. 2022. № 6. С. 73–84.
Суржиков С.Т. Пространственная задача радиационной газовой динамики командного модуля Апполон-4 при сверхорбитальном входе в атмосферу // Из. РАН. МЖГ. 2018. № 2. С. 149–160.
Uyanna O., Najafi H. Thermal protection systems for space vehicles: A review on technology development, current challenges and future prospects // Acta Astronaut. 2020. V. 176. P. 341–356.
Колесников А.Ф., Васильевский С.А., Щелоков С.Л., Чаплыгин А.В., Галкин С.С. Анализ возможностей локального моделирования аэродинамического нагрева в мощном ВЧ-плазмотроне ВГУ-3 // Изв. РАН. МЖГ. 2022. № 6. С. 116–124.
Reyner P. Survey of high-enthalpy shock facilities in the perspective of radiation and chemical kinetics investigations // Prog. Aerospace Sci. 2016. V. 85. P. 1–32.
Brandis A.M., Johnson C.O., Cruden B.A. Investigation of non-equilibrium radiation for Earth entry // AIAA Paper 2016-3690. 19 p.
Kozlov P.V., Surzhikov S.T. Nonequilibrium radiation NO in shocked air // AIAA Paper 2017–0157. 16 p.
Gu S., Olivier H. Capabilities and limitations of existing hypersonic facilities // Prog. Aerospace Sci. 2020. V. 113. № 100607. 27 p.
Герасимов Г.Я., Козлов П.В., Забелинский И.Е., Быкова Н.Г., Левашов В.Ю. Исследование радиационных характеристик высокотемпературных газов, проведенное в ударных трубах // Химическая физика. 2022. Т. 41. № 8. С. 17–30.
Быкова Н.Г., Забелинский И.Е., Ибрагимова Л.Б., Козлов П.В., Стовбун С.В., Тереза А.М., Шаталов О.П. Радиационные характеристики воздуха в ультрафиолетовой и вакуумно ультрафиолетовой областях спектра за фронтом сильных ударных волн // Химическая физика. 2018. Т. 37. № 2. С. 35–41.
Козлов П.В., Забелинский И.Е., Быкова Н.Г., Герасимов Г.Я., Левашов В.Ю. Экспериментальное исследование излучательных характеристик ударно-нагретого воздуха в ультрафиолетовой и видимой областях спектра // Изв. РАН. МЖГ. 2022. № 6. С. 85–93.
Kozlov P.V., Zabelinsky I.E., Bykova N.G., Gerasimov G.Ya., Levashov V.Yu., Tunik Yu.V. Experimental study of air radiation behand a strong shock wave // Acta Astronaut. 2022. V. 194. P. 461–467.
Cruden B., Martinez R., Grinstead J., Olejniczak J. Simultaneous Vacuum Ultraviolet through Near IR Absolute Radiation Measurement with Spatiotemporal Resolution in an Electric Arc Shock Tube // AIAA Paper 2009–4240. 13 p.
Козлов П.В., Забелинский И.Е., Быкова Н.Г., Акимов Ю.В., Левашов В.Ю., Герасимов Г.Я., Тереза А.М. Развитие методики регистрации интенсивности излучения газов за фронтом сильных ударных волн // Химическая физика. 2021. Т. 40. № 8. С. 26–33.
NIST Atomic Spectra Database, Version 5.10. Gaithersburg: NIST, 2022. https://doi.org/10.18434/T4W30F
Kazakov V.V., Kazakov V.G., Kovalev V.S., Meshkov O.I., Yatsenko A.S. Electronic structure of atoms: atomic spectroscopy information system // Phys. Scr. 2017. V. 92. № 105002. 6 p.
Brandis A.M., Johnston C.O., Cruden B.A., Prabhu D., Bose D. Uncertainty analysis and validation of radiation measurements for Earth reentry // J. Thermophys. Heat Trans. 2015. V. 29. P. 209–221.
Jung Y.-D., Kim C.-G. Classical bremsstrahlung radiation from electron–ion encounters in a nonideal plasma // J. Plasma Phys. 2022. V. 67. P. 191–197.
Lemal A., Jacobs C.M., Perrin M.-Y., Laux C.O., Tran P., Raynaud E. Prediction of nonequilibrium air plasma radiation behind a shock wave // J. Thermophys. Heat Trans. 2016. V. 30. P. 197–210.
Суржиков С.Т. Расчет неравновесного излучения ударных волн воздухе с использованием двух моделей // Изв. РАН. МЖГ. 2019. № 1. С. 99–114.
Brandis A.M., Cruden B.A. Benchmark shock tube experiments of radiative heating relevant to earth re-entry // AIAA Paper. 2017. № 2017–1145.
Parker R., Dufrene A., Holden M., Wakeman T. Shock-front emission measurements at 10 km/s // AIAA Paper 2011–715. 11 p.