КРЫЛЬЯ ИЛИ ПАРАШЮТ?

[Бродяга]

Я думаю изменение формы за счёт уноса абляционной теплозащиты не больше, чем за счёт расширения плиток радиационной теплозащиты.

Неверно.
Нужно не сочинять отсебятину, а хотя бы иногда смотреть литературу. Линейный коэфф. температурного расширения "углерод-углеродной" (материал ГРАВИМОЛ) теплозащиты в 5 раз, а керамических плиток (материал ТЗМК) в 40 (!) раз меньше, чем у алюминиевых сплавов (данные того же вышеуказанного справочника, стр. 41, 73-77). Если сравнивать со сталью, то соотношение будет в 3 и 20 раз меньше соответственно. Так что ни о каком изменении обводов из-за теплового "расширения" радиационной теплозащиты речи вообще не может быть.

В "огороде бузина ...".

 Абляционная теплозащита, между прочим, тоже не вся уносится, ИМХО можно сделать такую теплозащиту, что основа вообще не будет сколько-то значительно улетать.

 Кстати, я в своём заявлении допустил Совершенно Преднамеренное Преувеличение. :lol:

Он этого не "знает", он об этом "слыхал".

Ознакомтесь с указанной книгой - тогда не будете попадать впросак в вопросах ТЗП АКС.

С удовольствием ознакомлюсь, однако это не меняет дела.

 Да, и где можно взять эту книгу?

[Бродяга]

Шунейко - это настолько давно, что последние тридцать лет при проектировании АКС эта фамилия даже не упоминается. Например, самое серьезное академическое издание по ТЗП АКС на сегодняшний день - "Жаростойкие и теплозащитные конструкции многоразовых аэрокосмических аппаратов" под ред. М.Гофина (Москва, 2003 г., 671 стр.) в перечне литературы из 175 позиций никакого Шунейко даже не упоминает.

Книга Шунейкой это не какое-то детальное исследование, а скорее "сборник ответов на типичные вопросы".

А вот про абляцию есть только одно упоминание на стр. 238 - на основе повреждений поверхности первых двух БОРов-5, непредсказуемо изменивших обводы модели, делается однозначный вывод о принципиальной непригодности абляции не только для многоразовых, но и для крылатых аппаратов вообще.

Ну да, на отдельном примере делается общий вывод.

 "Весьма характерно".

[Бродяга]

Ну с крылатыми почти наверняка (хотя, помнится, мелькало, что после первого полёта "Колумбии" в отдельных местах хотели применить абляционку), а вот чего они насчёт несущих тел с высоким АК думают?

Зачем вам нужно высокое АК?

 Вы хотите орбитальный аппарат использовать как носитель боеголовок?

[Вадим Лукашевич]

Зачем вам нужно высокое АК?
 Вы хотите орбитальный аппарат использовать как носитель боеголовок?

Не мне - я ведь не разработчик, я в данном случае всего лишь инсайдер. Если хотите, могу поискать диктофонную запись интервью В.А.Скороделова касательно этого аппарата.

Указанная книга в самом деле очень полезна, хотя у меня очень плохие отношения с ее автором. Но я знаю, как она делалась - М.Я.Гофину нужна была "монография" для защиты докторской диссертации, а так как он себя позиционирует как главный разработчик ТЗП "Бурана" (что, конечно, не так - замом Лозино-Лозинского по ТЗП был Мордвинов, главный конструктор як-38 ), то он, как зам. ген. директора НПО "Молния" и член комисси по режиму, сам пошел в Первый отдел и отобрал наиболее интересные документы (отчеты, заключения и т.д.) по теплозащите "Бурана", Интерим-Хотола, "Гермеса" и МАКСа. Туда же добавил документы (обзоры) ЦАГИ по теплозащите шаттла, NASP и Венчур Стар.
Затем заставил своих подчиненных в течении нескольких месяцев все это скомпилировать в некий единый труд со сквозной редакцией.
В итоге получился хороший справочник по всем видам ТЗП (кроме абляции), начиная от технологии производства и кончая послеполетным обслуживанием.

Достать книгу в самом деле очень сложно - я подозреваю, что указанный в выходных данных тираж существенно завышен. Сразу после выхода книга была на Амазоне, но сейчас я ее там не нашел. Посмотрите, иожет быть удастся что-то выудить отсюда http://www.google.ru/search?hl=ru&newwindow=1&rls=com.microsoft:ru:IE-SearchBox&rlz=1I7GFRE_ru&q=%D0%93%D0%BE%D1%84%D0%B8%D0%BD+%D0%96%D0%B0%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B9%D0%BA%D0%B8%D0%B5+%D0%B8+%D1%82%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%B7%D0%B0%D1%89%D0%B8%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B5+%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D1%81%D1%82%D1%80%D1%83%D0%BA%D1%86%D0%B8%D0%B8&start=0&sa=N

[Fakir]

Достать книгу в самом деле очень сложно - я подозреваю, что указанный в выходных данных тираж существенно завышен. Сразу после выхода книга была на Амазоне, но сейчас я ее там не нашел.

Мда, ну что ж, придётся знакомцев поспрошать...

Покупка книг по инету, как показывает практика, чаще всего кончается пшиком после долгой возни
Причём букинистическую старую книгу 20-50-летней давности купить еще можно, но вот сравнительно новую техническую - без шансов.
Ну, у меня сложилось такое впечатление, по крайней мере.


В самом крайнем случае, наверное, придётся у вас слёзно выпрашивать на недельку  

[Fakir]

Взял книгу "Динамика и термодинамика" Лох, там даны следующие формулки: плотность Ро=Ро на земле * exp (-k*Y),
удельный тепловой поток воспринятый ТЗП dH/dt=K'*sqrt(Ро)*V в кубе.
Таким образом тепло за единицу времени зависит от плотности (фактически от высоты) и куба скорости.

Если не изменяет склероз, то сам Лох пишет очень аккуратно - "пропорциональны". Пропорциональны кубу скорости.
Т.к. сам коэффициент, вообще говоря, от скорости (и не только) очень и очень зависит, особенно для тепла.
Поэтому приведенные у Лоха для тепла зависимости - они больше иллюстративные, качественные (для собственно баллистики всё сильно лучше, там более точный счёт возможен).  

При этом выгодно использовать несущую схему с хорошим качеством для поддержания высоты и отдавать тепло излучением в равновесном режиме, так как излучение практически неисчерпаемый хладоресурс.

Не совсем неисчерпаемый, т.к. теплопроводность всегда конечна. Когда к защищаемому объекту пролезло достаточно тепла, и температура превысила допустимые пределы - уже неважно, что там излучается с поверхности.

С Шатлом, насколько я понял, проблема была в его большой массе и невозможности получить малый баллистический параметр, который пропорционален полному количеству подведенного тепла.

С шаттлом куча проблем была... Рождался он долго, криво и мучительно.

а вот разработчики Спирали достаточно владели материалом, чтобы загнать баллистический параметр в рамки, позволившие применить металлический теплозащитный экран.

Для маленького аппарата это всё же проще сделать.

[Бродяга]

Взял книгу "Динамика и термодинамика" Лох, там даны следующие формулки: плотность Ро=Ро на земле * exp (-k*Y),
удельный тепловой поток воспринятый ТЗП dH/dt=K'*sqrt(Ро)*V в кубе.
Таким образом тепло за единицу времени зависит от плотности (фактически от высоты) и куба скорости.

Если не изменяет склероз, то сам Лох пишет очень аккуратно - "пропорциональны". Пропорциональны кубу скорости.
Т.к. сам коэффициент, вообще говоря, от скорости (и не только) очень и очень зависит, особенно для тепла.
Поэтому приведенные у Лоха для тепла зависимости - они больше иллюстративные, качественные (для собственно баллистики всё сильно лучше, там более точный счёт возможен).

Так он не про это говорит, ему почему-то "грезится", что, если тормозить на высоте где низкая плотность, каким-то образом понизится количество тепла переданное аппарату.

При этом выгодно использовать несущую схему с хорошим качеством для поддержания высоты и отдавать тепло излучением в равновесном режиме, так как излучение практически неисчерпаемый хладоресурс.

Не совсем неисчерпаемый, т.к. теплопроводность всегда конечна. Когда к защищаемому объекту пролезло достаточно тепла, и температура превысила допустимые пределы - уже неважно, что там излучается с поверхности.

Причём если говорить о пилотируемом аппарате, то эта допустимая температура "в самой холодной точке" не выше 44-х градусов.

 Разумеется, вольфрамовые чушки можно так сводить с орбиты, — никаких проблем. :lol:

С Шатлом, насколько я понял, проблема была в его большой массе и невозможности получить малый баллистический параметр, который пропорционален полному количеству подведенного тепла.

С шаттлом куча проблем была... Рождался он долго, криво и мучительно.

Я бы сказал, что Шаттл это "несколько преждевременная техника".

 С другой стороны, если бы была возможность лет через 10 его "выкинуть и сделать заново"...

а вот разработчики Спирали достаточно владели материалом, чтобы загнать баллистический параметр в рамки, позволившие применить металлический теплозащитный экран.

Для маленького аппарата это всё же проще сделать.

У "Спирали" была "горячая" конструкция и только-то.

 Скажем так, более "горячая", чем у Шаттла.

[Fakir]

Если совсем углубляться в историю - на самом деле на ранних этапах шаттла как раз смотрели на металлическую ТЗП.
Одной из основных причин отказа оказалось мнение, что плитка окажется дешевле.

[Бродяга]

Если совсем углубляться в историю - на самом деле на ранних этапах шаттла как раз смотрели на металлическую ТЗП.
Одной из основных причин отказа оказалось мнение, что плитка окажется дешевле.

Я бы сказал, что она и "оказалась дешевле".

 Мы постоянно забываем, что Шаттл это стотонная возвращаемая ПН, разумеется, он дорого стоит.

[Вадим Лукашевич]

В самом крайнем случае, наверное, придётся у вас слёзно выпрашивать на недельку  

сделаем так - я поспрошаю у сотрудников "Молнии", в т.ч. бывших. Может быть, найдется экземпляр, и если получится, передам его в библиотеку редакции. Там, насколько я знаю, можно взять на время книгу с согласия Игоря (Маринина/Лисова/Афанасьева) под роспись.

[Бродяга]

Между прочим, недавно запустили X-37B.

 Крылья как у него сложить и раскрыть "нефига делать", даже крылья раза в два больше.

[Вадим Лукашевич]

У "Спирали" была "горячая" конструкция и только-то.
 Скажем так, более "горячая", чем у Шаттла.

Не согласен - здесь не может быть "немного беременна", т.к. есть четкое определение "горячей" конструкции - теплозащита является частью силового каркаса (планера). У шаттла ТЗП никакой силовой нагрузки планера не несет, т.к. состоит из десятков тысяч не связанных между собой элементов.

[Бродяга]

Не согласен - здесь не может быть "немного беременна", т.к. есть четкое определение "горячей" конструкции - теплозащита является частью силового каркаса (планера). У шаттла ТЗП никакой силовой нагрузки планера не несет, т.к. состоит из десятков тысяч не связанных между собой элементов.

Да, только допустимая температура планера Шаттла существенно выше, чем допустимая температура ПН и пилотской кабины.

 Так что планер Шаттла "тоже немножко теплозащита".

[поверхностный]

У "Спирали" была "горячая" конструкция и только-то.
 Скажем так, более "горячая", чем у Шаттла.

Не согласен - здесь не может быть "немного беременна", т.к. есть четкое определение "горячей" конструкции - теплозащита является частью силового каркаса (планера). У шаттла ТЗП никакой силовой нагрузки планера не несет, т.к. состоит из десятков тысяч не связанных между собой элементов.

А носок крыла?

[Вадим Лукашевич]

Да, только допустимая температура планера Шаттла существенно выше, чем допустимая температура ПН и пилотской кабины.
Так что планер Шаттла "тоже немножко теплозащита".

Честно говоря, не понял, что вы хотели сказать...
Что такое "допустимая температура пилотской кабины"? Это температура воздушной среды? Поверхностей, до которых может дотронуться экипаж? Так там везде градиенты температур: сначала ТЗП, потом обшивка, потом узлы крепления кабины, корпус кабины, потом внутрення облицовка и т.д. Пошел астронавт в туалет - так в эту цепочку можно смело добавлять унитаз. Тогда, следуя вашей логике, можно сказать, что унитаз "тоже немножко теплозащита" сидящего на нем астронавта. А может быть, вы и правы - это пример свежего взгляда на вещи :wink:
И аналогично - планер есть теплозащита ПН.

У "Спирали" была "горячая" конструкция и только-то.
 Скажем так, более "горячая", чем у Шаттла.

Не согласен - здесь не может быть "немного беременна", т.к. есть четкое определение "горячей" конструкции - теплозащита является частью силового каркаса (планера). У шаттла ТЗП никакой силовой нагрузки планера не несет, т.к. состоит из десятков тысяч не связанных между собой элементов.

А носок крыла?

Хороший вопрос. Казалось бы, Вы отчасти правы - носовые элементы крыла, как и носовой кок, жестко крепятся к каркасу. Настолько жестко, что передают ему существенную аэродинамическую нагрузку. Но дело в том, что они только передают, но не воспринимают. Другими словами, носовые сегменты не воспринимают ни крутящие, ни изгибные силы и моменты крыла, т.е. в работе каркаса не участвуют. Они ничего каркасу (в смысле прочности) не добавляют, они его никак не разгружают, т.к. нагрузку не воспринимают. Хотя, судя по креплениям элементов носков крыла, они могут вопринимать некоторую нагрузку от кручения крыла (поверхностный поток), т.к. вместе с обшивкой и стенками образуют замкнутый контур. Но с другой стороны, прочность носков существенно ниже (в данном случае - на сдвиг по тау) металлических стенок, поэтому вряд ли на них особо надеются (учитывают) в прочностных расчетах крыла - они не облегчают, а осложняют расчетные случаи. Тем более что сегменты между собой имеют зазоры, закрытые несиловыми элементами

[Бродяга]

Да, только допустимая температура планера Шаттла существенно выше, чем допустимая температура ПН и пилотской кабины.
Так что планер Шаттла "тоже немножко теплозащита".

Честно говоря, не понял, что вы хотели сказать...
Что такое "допустимая температура пилотской кабины"? Это температура воздушной среды? Поверхностей, до которых может дотронуться экипаж? Так там везде градиенты температур: сначала ТЗП, потом обшивка, потом узлы крепления кабины, корпус кабины, потом внутрення облицовка и т.д. Пошел астронавт в туалет - так в эту цепочку можно смело добавлять унитаз. Тогда, следуя вашей логике, можно сказать, что унитаз "тоже немножко теплозащита" сидящего на нем астронавта. А может быть, вы и правы - это пример свежего взгляда на вещи :wink:
И аналогично - планер есть теплозащита ПН.

В данном случае моё заявление, разумеется, "некая вольность использования терминологии", но пока прогревается планер, температура стенки пилотской кабины растёт медленно.

 Вот если бы планер был сделан из чего-то вроде RCC...

[Parma]

удельный тепловой поток воспринятый ТЗП dH/dt=K'*sqrt(Ро)*V в кубе.

Если не изменяет склероз, то сам Лох пишет очень аккуратно - "пропорциональны". Пропорциональны кубу скорости.
Т.к. сам коэффициент, вообще говоря, от скорости (и не только) очень и очень зависит, особенно для тепла.
Поэтому приведенные у Лоха для тепла зависимости - они больше иллюстративные, качественные (для собственно баллистики всё сильно лучше, там более точный счёт возможен).

Какой коэффициент вы имеете в виду: dH/dt или K' ?
Если первый, то вы просто повторили процитированную мной формулу из Лоха. Если второй, то опять же согласно Лоху K' зависит от свойств газа, в частности от вязкости, а значит от температуры, которая в свою очередь зависит от скорости. Но отслеживать величины второго порядка малости для качественных зависимостей несколько неразумно. По этому будем считать что вся скорость учтена в пресловутом кубе.
А чем собственно баллистика отличается от планирующего спуска - там воздух другой?

Не совсем неисчерпаемый, т.к. теплопроводность всегда конечна. Когда к защищаемому объекту пролезло достаточно тепла, и температура превысила допустимые пределы - уже неважно, что там излучается с поверхности.

Ктож спорит, только при одинаковой массе тормозимого тела работа в равновесном режиме позволяет скинуть значительную часть тепла, добравшегося до обшивки, обратно в атмосферу. Фактически это аналог абеляционной защиты, только без потери материала обшивки - просто другой механизм сброса тепла с одинаковым результатом.
Кроме того, почему то забывается тот факт, что тепловой поток через ТЗП зависит от градиента температур в теплоизоляционном слое. Снизив температуру на обшивке с 2000 до 1000 мы повышаем эффективность теплоизоляции и можем лететь дольше до одинакового нагрева кабины.
Фактически имеет место мультипликативный эффект: снижается тепло подведенное к обшивке + повышается обратный ток тепла от обшивки в пространство + повышаются теплоизоляционные свойства = можно лететь в разы дольше до момента предельного нагрева кабины.  
Если эти "разы" удастся довести до 3, то перегрузка окажется в пределах допустимой для гражданских самолетов, что само по себе бонус.

С шаттлом куча проблем была... Рождался он долго, криво и мучительно.

Да и на пенсию спокойно уйти не дадут... Карма у него такая! :roll:

Для маленького аппарата это всё же проще сделать.

Надеюсь, гигантомания осталась в прошлом, или новых мамонтов плодить собираетесь? Мне хватит пассажиров как "у них" + 1 для "пальцерастопырки" на мировой арене.  

[Fakir]

Какой коэффициент вы имеете в виду: dH/dt или K' ?

K

Если второй, то опять же согласно Лоху K' зависит от свойств газа, в частности от вязкости, а значит от температуры, которая в свою очередь зависит от скорости. Но отслеживать величины второго порядка малости для качественных зависимостей несколько неразумно.

Они не второго порядка малости.
Фактически задача нагрева КА - это задача о погранслое. Это весьма непростая задача, и зависит она - причём сильно зависит от множества факторов. В критериальные уравнения для теплопередачи входят разные параметры, зависящие от скорости, и сами уравнения "выбираются" по-разному в зав-ти от значений, к-е принимают входящие в них переменные.
Так, напримр, туда входит Рейнольдс, явным образом зависящий от скорости. На самом деле он еще и разные в самом погранслое - где-то есть ламинарное пятно, дальше турболентность... И т.д. и т.п.
А скорость потока на поверхности КА от скорости собственно КА зависит достаточно нетривиально, к тому же.

По этому будем считать что вся скорость учтена в пресловутом кубе.

Это очень, очень, ну очень грубо. Точность в лучшем случае до порядка.

А чем собственно баллистика отличается от планирующего спуска - там воздух другой?

Другое обтекание поверхности, задача о погранслое решится по-другому.

Фактически это аналог абеляционной защиты, только без потери материала обшивки - просто другой механизм сброса тепла с одинаковым результатом.

Нет, механизм разный. Абляционная не только "сбрасывает" тепло - она его еще "оттесняет", это порядка половины её эффективности.

Кроме того, почему то забывается тот факт, что тепловой поток через ТЗП зависит от градиента температур в теплоизоляционном слое. Снизив температуру на обшивке с 2000 до 1000 мы повышаем эффективность теплоизоляции и можем лететь дольше до одинакового нагрева кабины.

Тут всё сложно. Снизив температуру собственно обшивки, вы резко увеличите поток в обшивку из газа. С вытекающими. То есть сильно снизить её весьма и весьма непросто, и не факт что на круг выгодно.

[Fakir]

Теплозащита СА "Союза" была разработана на базе теплозащиты "шариков" -  СА "Востока" и "Восхода".
 Основа тот же асботекстолит, только у СА "Союза" структура теплозащиты была усовершенствована для снижения массы.

У "Союза" - не асботекстолит.

[Fakir]

сделаем так - я поспрошаю у сотрудников "Молнии", в т.ч. бывших. Может быть, найдется экземпляр, и если получится, передам его в библиотеку редакции. Там, насколько я знаю, можно взять на время книгу с согласия Игоря (Маринина/Лисова/Афанасьева) под роспись.

Да, конечно, было бы здорово.
В обозримой перспективе