QuIcKmAtHs
2017-12-31 09:54:55 UTC
Niedawno czytałem o statkach kosmicznych wchodzących na Ziemię za pomocą osłony termicznej.Jednak wychodząc z atmosfery ziemskiej, nie nagrzewa się, więc w tym momencie nie potrzebuje jeszcze osłony termicznej.Dlaczego tak jest?Wiem, że przy wejściu na Ziemię statek kosmiczny nagrzewa się pod wpływem różnych sił, takich jak grawitacja, opór i tarcie, które na niego działają, powodując w ten sposób jego nagrzewanie.To jest powód, dla którego statek kosmiczny wchodzący w atmosferę Ziemi potrzebowałby osłony termicznej.Dlaczego nie miałby tego doświadczyć również wychodzący statek kosmiczny?Każda pomoc będzie mile widziana.
Podczas zdejmowania spalin silnik bardzo się nagrzewa.
Polecam świetny symulator fizyki o nazwie Kerbal Space Program, który świetnie radzi sobie z upraszczaniem wielu koncepcji mechaniki orbitalnej.Na przykład warunki ponownego wjazdu stają się bardzo jasne już po kilku nieudanych próbach.
Statek kosmiczny nagrzewa się podczas startu.Dlatego rakiety mają owiewki ładunku, które częściowo pełnią funkcję osłony termicznej.To także jedno z kluczowych wyzwań podczas premiery to pokonanie maksymalnego ciśnienia dynamicznego lub w skrócie [max Q] (https://en.wikipedia.org/wiki/Max_Q).(Nie mylić z zespołem [Max Q] (https://www.youtube.com/watch?v=i4ozjL8Zvd4), dla którego wymagane członkostwo to amatorski poziom talentu muzycznego i zawodowa szansa na przejście przez max Q).
Zwróć uwagę, że jest to decyzja projektowa - nie muszą, jest to po prostu bardzo oszczędne.Mając wystarczająco wydajny silnik, możesz zatrzymać ruch poziomy za pomocą swoich silników, a wtedy nie musiałbyś uderzać w atmosferę z prędkościami orbitalnymi.Podczas lotu rakiety nie są tak szybkie na tej samej wysokości, jak podczas lotu w dół.Ponadto większość rakiet w górę ma ostre noski, podczas gdy w dół chcesz mieć bardzo tępy profil (większy opór, większe spowolnienie, mniej nagrzewania przy tej samej utracie prędkości).
@Luann Ciekawe.Dlaczego tępy profil miałby generować mniej ciepła na jednostkę opóźnienia?Wydaje się, że ciepło byłoby liniowo skorelowane ze spowolnieniem, a tępy profil tłumaczy się wyłącznie tym, że kapsuła musi być po prostu spowalniana * szybko *.
@AdamNaylor interesujące, pobrałem i wypróbowałem KSP.Naprawdę dobra rekomendacja
@TomRussell Rzeczywiście było to dość zaskakujące - zostało odkryte w zasadzie przez przypadek.Początkowe projekty miały spiczaste noski, aby uniknąć nagrzewania, ale zaskakująco tępe działały lepiej.Pomysł na to, jak to działa, polega na tym, że większość ogrzewania odbywa się na powietrzu z dala od korpusu kapsułki, który jest następnie usuwany, dzięki czemu mniej ciepła dociera do rzeczywistego ciała.Całkowita ilość uwolnionego ciepła jest oczywiście taka sama, ale większość pozostaje w powietrzu, a nie przenosi się do kapsuły.To naprawdę sprytna sztuczka.
Gdyby profil prędkości w górę i w dół był symetryczny, a kształt i orientacja statku kosmicznego pozostały takie same, ogrzewanie byłoby bardziej podobne.To nie to samo, ponieważ w drodze w dół gorący statek cieszy się powietrzem, do którego odprowadza energię cieplną.Jednak większa asymetria polega na tym, że podczas wznoszenia się w górę zachodzi duże przyspieszenie * na zewnątrz * atmosfery, podczas gdy całe przyspieszenie jest skompresowane w tym wąskim paśmie atmosferycznym na drodze w dół.
@Luaan Myślę, że ma to intuicyjny sens.Dzięki konstrukcji ze spiczastym noskiem ciepło tarcia jest generowane na całej długości pojazdu i ma większą powierzchnię, a wytwarzane ciepło pozostaje w bliższym kontakcie.Czy coś takiego?
@TomRussell W tym miejscu tak ważne jest rozróżnienie między „tarciem” a „nagrzewaniem kompresyjnym” - jest bardzo mało ciepła od tarcia powietrza uderzającego w korpus jednostki;prawie całe ogrzewanie jest spowodowane kompresją powietrza przed pojazdem - hipersoniczną, więc powietrze nie ma szans wystarczająco szybko uciec z drogi.Ta warstwa powietrza, która nie uciekła, ale działa jak rodzaj poduszki - większość kompresji ma miejsce „nad” poduszką, daleko od pojazdu, więc powietrze stykające się z kapsułą jest * znacznie * zimniejsze niżfala uderzeniowa ”, w której występuje większość nagrzewania.
Godne uwagi jest to, że bardzo prosta odpowiedź tutaj brzmi: ** nie idzie tak szybko w górę **.To naprawdę wszystko!
Gdyby statek mógł zużywać w drodze powrotnej tyle samo paliwa, co podczas startu, mógłby opadać znacznie łagodniej i chłodniej.Gdyby był w stanie unieść wystarczającą masę ciała, aby uzyskać aerodynamiczny kształt, mógłby wykonywać dużo więcej ślizgów, znacznie mniej spadać.Ale są ograniczenia ...
@Luaan Kompresja hipersoniczna.Ma ładny pierścień (gra słów nie jest przeznaczona).
@AdamNaylor Zrobiłem statek w KSP, który zdekonstruował się, opuszczając atmosferę z prędkością 2 km / s poniżej 40 000 m.