Прикладная оптика

Исследование оптических и кооперативных параметров волокнистой кварцевой теплозащиты по экспериментальным данным о ее спектрах отражения

В. В. Черепанов^a, Р. А. Миронов<sup>b

a</sup> Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993 Москва, Россия
^b АО "ОНПП "Технология" им. А.Г. Ромашина", 249031 Обнинск, Россия

Аннотация: Представлены результаты исследования ряда ключевых оптических характеристик некоторых материалов высокопористой теплозащиты на основе волокон аморфного SiO$_2$ в ближнем и среднем ИК диапазонах. В оптической части статистической имитационной модели таких материалов, основанной на строгой теории Ми, ее применение требует введения кооперативных поправок в результаты взаимодействия с электромагнитным излучением отдельных фрагментов. Эти поправки вводятся в модель в виде дополнительного множителя $(C_s)$ эффективностей Ми рассеяния и поглощения, который обычно использовался как параметр настройки модели при интерпретации экспериментальных результатов теплофизических исследований. На примере материалов ТЗМ-23М (Россия), выполненного из относительно толстого ($\sim$9 $\mu$m) кремнеземного волокна PS-23 (Беларусь), впервые получены данные, позволяющие исследовать параметр $C_s$ как спектральную величину. Основу исследования образуют результаты экспериментального определения спектральной полусферической отражательной способности слоев материала двух и более оптических толщин в диапазоне длин волн 0.83–16.65 $\mu$m. По этим данным и асимптотическим формулам Зеге оценивались значения коэффициентов поглощения и рассеяния. Спектральный параметр $C_s$ определяется по значению коэффициента рассеяния в процессе решения обратной оптической задачи. Полученные данные сравниваются с результатами, рассчитанными на основе классических аппроксимаций оптических постоянных. Результаты работы могут быть полезными специалистам в области радиационного теплообмена и взаимодействия электромагнитного излучения со сложными, частично прозрачными средами, имеющими высокие значения спектрального альбедо рассеяния.

Ключевые слова: кремнеземная волокнистая теплозащита, отражательная способность, эксперимент, спектр поглощения и рассеяния, оптическая модель, теория Ми, кооперативные поправки.

Поступила в редакцию: 15.11.2021
Исправленный вариант: 15.11.2021
Принята в печать: 06.04.2022

DOI: 10.21883/OS.2022.07.52733.2930-21

Реферативные базы данных:

•