Ударная труба двухдиафрагменная УТД

Ударная труба УТД служит для исследования физико-химических процессов, моделирующих условия входа космического аппарата в атмосферы планет солнечной системы. Основные результаты, полученные на установке, изложены в работах [1-3]

Ударная труба двухдиафрагменная с внутренним диаметром 50 мм откачивается до 10^-6 Торр , натекание не превышает 10^-5 Торр/мин. В промежуточной камере (BPC) в качестве толкающего газа используется гелий как легкий инертный газ для исключения влияния толкающего газа на исследуемый. Камера высокого давления (HPC) работает в детонационном режиме на гремучей смеси, разбавленной гелием (0,5 (H₂ + ½O₂) + 0,5 He). Для воспламенения этой смеси используется 400-наносекундный разряд с энергией 100 мДж. Более подробно работа ударной трубы изложена в работе [4].

Система регистрации:

Система регистрации сосредоточенна преимущественно в области камеры низкого давления (LPC) и состоит и трех основных каналов регистрации спектральных и кинетических характеристик ударной волны и вспомогательных каналов регистрации давлений и скоростей ударных волн в трех камерах ударной трубы, рис. 1.

Схема ударной трубы УТД

Основной канал регистрации спектральных и кинетических параметров ударной волны собран на базе полуметрового спектрографа с набором различных дифракционных решеток, позволяющих регистрировать как панорамные спектры с (разрешением 1 нм), так и спектры с высоким разрешением (до 0,04 нм) в диапазоне длин волн 190-850 нм. В этом случае на выходе спектрографа помещается ICCD приемник, регистрирующий интегральное по времени экспозиции (минимальное время экспозиции 10^-7 с) излучение ударной волны. В случае размещения на выходе спектрометра ФЭУ в этом канале регистрируются кинетические процессы за фронтом ударной волны с высоким временным разрешением (до 10^-8 с). Все измерения интенсивности излучения проводятся в абсолютных единицах.

В сечении на 50 см ниже по потоку относительно основного канала расположены два спектрографа, регистрирующие излучение ударной волны в спектральном диапазоне 190-1100 нм. Минимальное время экспозиции в этих каналах составляет 2 мкс.

Основные параметры установки следующие.

• Ударная туба.

  • Степень откачки и натекание камеры низкого давления ⌀ 10^-4 Па и 0,001 Па/мин соответственно.
  • Давление буферного газа (гелий) в ВРС 40 кПа.
  • Детонационный режим работы камеры высокого давления.
  • Состав детонирующей смеси 0,5 (H₂ + ½O₂) + 0,5 He.
  • Энергия разряда накопительной емкости 100 мДж.
  • Длительность разряда 300-400 нс.

• Система регистрации на базе ICCD камеры:

  • Спектральный диапазон λ=190-850 нм.
  • дисперсия ICCD 0,012 нм/пиксель.
  • разрешение 0,04 нм.
  • минимальная длительность экспозиции 0,1 мкс.

• Система регистрации на базе CCD камер

  • Спектральный диапазон λ=190-1100 нм.
  • дисперсия CCD 0,25 и 0.42 нм/пиксель.
  • разрешение 0,75 и 1,2 нм.
  • минимальная длительность экспозиции 2 мкс.

• Система регистрации на базе ФЭУ

  • Спектральный диапазон λ=190-850 нм.
  • наилучшее спектральное разрешение 0,15 нм.
  • временное разрешение 10 нс.
  • пространственное разрешение ≥ 100 мм.

Основные результаты, полученные на ударной трубе УТД, опубликованы в работах:

1. Pavel V. Kozlov, Yuriy V. Romanenko, Oleg P. Shatalov // Radiation Intensity Measurement in Simulated Martian Atmospheres on the Double Diaphragm Shock Tube / Proceedings of the 4th International Workshop on Radiation of High Temperature Gases in Atmospheric Entry / 12-15 October, 2010 Lausanne. Swiss (ESA SP-689, November 2010, on CD).

2. A.S. Dikalyuk, S.T. Surzhikov, O.P. Shatalov, P.V. Kozlov, and Yu V. Romanenko. // Nonequilibrium radiation behind the strong shock waves in marsian and titan atmospheres: Numerical rebuilding of experimental data/ 50th AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition, AIAA paper 2012-0795, 10 pp., 9-12 January 2012, Nashville, Tennessee.

3. Alexey Dikalyuk; Pavel Kozlov; Yuri Romanenko, Oleg Shatalov; Sergey Surzhikov. Nonequilibrium Spectral Radiation Behind the Shock Waves in Martian and Earth Atmospheres// 44th AIAA Thermophysics Conference, AIAA paper 2013-2505, 10 pp., 24 - 27 June 2013, San Diego, California.

4. П.В. Козлов, Лосев С.А., Ю.В. Романенко //Измерение времени индукции реакции H₂ + O₂ инициированной ударной волной в стехиометрической смеси Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2011, Том 12. http://www.chemphys.edu.ru/media/files/2011-09-01-002.pdf

Общий вид ударной трубы УТД