КРЫЛЬЯ ИЛИ ПАРАШЮТ?

[Parma]

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

Хорошо. Приведи уравнения, описывающие этот процесс хотя бы качественно, на уровне такой коэффициент зависит от скорости в такой-то степени. На основании чего ты делаешь свои заявления?

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

Ты имеешь ввиду, что на баллистике погранслой за скачком дозвуковой, а на планировании прямой скачек только на носу, а все днище имеет погранслой с сверхзвуковой зоной? А разве более быстрый погранслой не уменьшает время контакта разогретого газа с поверхность, тем самым уменьшая тепловой поток к поверхности? Там физика другая? Дайте ссылку на учебник по данному вопросу.

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

А разве я сказал что механизм одинаковый? Оттесняет - имеется ввиду что поток тратит свою энергию на нагрев  испарившегося вещества? Если да, то это эффективно только в окрестности точки торможения, где скорости небольшие. Если переходим на планирующий спуск, то скорость испарившегося вещества растет, а эффективность "оттеснения" падает. Разве не так? Дайте ссылку где написано обратное.

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.

Кажется я написал что падает РАВНОВЕСНАЯ температура на поверхности обшивки. Я считал что равновесная - это когда достигнут баланс между притоком тепла, излучением в пространство и протеканием тепла внутрь обшивки (нагревом кабины). Если установился баланс - то температура при неизменных условиях остается постоянной. О каком увеличении теплового потока в обшивку из газа при достигнутом балансе вы говорите?

Я и не спорю, что снизить температуру на поверхности обшивки не просто. Но я обнаружил что теория говорит о зависимости теплового потока подведенного от потока к поверхности обшивки как корень из плотности. Следовательно, если обладать качеством, то можно поддерживать меньшую плотность, тем самым снижая тепловой поток. При меньшем тепловом потоке излучение способно отдавать тепло обратно в пространство так, что достигается баланс при существенно меньшей температуре. К обшивке уже подходит меньше тепла, даже если стенка будет адиабатическая. Где здесь ошибка?

[Fakir]

Хорошо. Приведи уравнения, описывающие этот процесс хотя бы качественно, на уровне такой коэффициент зависит от скорости в такой-то степени. На основании чего ты делаешь свои заявления?

Ты сильно дофига хочешь.
Там реально навороченные и сложные уравнения, наполовину на эмпирике строятся.

Гугли "критериальные уравнения" для ориентира.

Грубо, уравнение имеет тип Nu=K*Re^n*Pr^m - из которого определяет коэффициент теплоотдачи для ур-я Ньютона.
Что уже Рейнольдс вполне себе зависит от скорости - надеюсь, в пояснениях не нуждается. Степенные коэффициенты тоже дофига от чего зависят. Напр., для ламинарного и турбулентного погранслоёв они разные.

Честное и достаточно точное уравнение, в к-м теплопоток был бы в явном виде выражен через V - для общего случая получить крайне трудно. То есть хрен получишь, говоря проще. Даже приближенных и эмпирических зависимостей напрямую в литературе обычно не приводится - приводятся методики, как считать от исходных параметров потока.
Для некоторых частных случаев, для некоторых частных диапазонов можно там сделать грубую прикидку от V в явном виде. Естественно, зависимость получается не в точности кубическая. А, например, V^3,2 или что-нибудь вроде. Но и это в общем-то редкость.

Ты имеешь ввиду, что на баллистике погранслой за скачком дозвуковой, а на планировании прямой скачек только на носу, а все днище имеет погранслой с сверхзвуковой зоной?

Нет.

А разве более быстрый погранслой не уменьшает время контакта разогретого газа с поверхность, тем самым уменьшая тепловой поток к поверхности?

Более быстрый погранслой (хотя это и довольно неправильное словосочетание) - это крайне паршиво. Чем быстрее поток вдоль стенки - тем он, грубо говоря, больше тепла передаст стенке.
Может показать и контринтуитивным, да.

Там физика другая? Дайте ссылку на учебник по данному вопросу.

Да любой учебник по теплотехнике в принципе сойдёт. Даже хоть по системам центрального отопления, просто чтобы прочувствовать теплообмен с движущейся жидкостью.
Конкретно для газодинамики высоких скоростей есть всякие МАИ-шные методички по теплообмену на поверхностях ЛА, книжек в общем тоже хватает...
Названия сейчас навскидку не вспомню.

А разве я сказал что механизм одинаковый? Оттесняет - имеется ввиду что поток тратит свою энергию на нагрев  испарившегося вещества?

Нет.

Разве не так? Дайте ссылку где написано обратное.

За бесплатно вы сильно дофига хотите
Чтобы вспомнить конкретный источник, да чтоб там было еще и в явнов виде сказано...
Или считать самому...

Кажется я написал что падает РАВНОВЕСНАЯ температура на поверхности обшивки. Я считал что равновесная - это когда достигнут баланс между притоком тепла, излучением в пространство и протеканием тепла внутрь обшивки (нагревом кабины).

Равновесная - да. Но для сильно нестационарного процесса это в значительно степени абстракция.

Если установился баланс - то температура при неизменных условиях остается постоянной.

При спуске условия не являются неизменными по определению.

Следовательно, если обладать качеством, то можно поддерживать меньшую плотность, тем самым снижая тепловой поток. При меньшем тепловом потоке излучение способно отдавать тепло обратно в пространство так, что достигается баланс при существенно меньшей температуре.

Это верно - если есть возможность, обычно в целом выгоднее тормозить в верхних, наиболее разреженных, слоях. Любым способом. Но это не имеет прямого отношения к тому, что было написано ранее.

[Туфи]

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

Хорошо. Приведи уравнения, описывающие этот процесс хотя бы качественно, на уровне такой коэффициент зависит от скорости в такой-то степени. На основании чего ты делаешь свои заявления?

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

Ты имеешь ввиду, что на баллистике погранслой за скачком дозвуковой, а на планировании прямой скачек только на носу, а все днище имеет погранслой с сверхзвуковой зоной? А разве более быстрый погранслой не уменьшает время контакта разогретого газа с поверхность, тем самым уменьшая тепловой поток к поверхности? Там физика другая? Дайте ссылку на учебник по данному вопросу.

I don't know do I understand you well enough but I hope this might help in your discusion. I run into a ppt containing picture diagram of Soyuz capsule and speed of gas flow around it during descent researching another matter and have remember it reading your posts.

3 декабря 2004 г.
М. С. Иванов, А. Н. Кудрявцев, П. В. Ващенков, Д. В. Хотяновский (ИТПМ СО РАН, Новосибирск)
Параллелизация континуальных и кинетических алгоритмов решения задач сверхзвуковой аэродинамики.

I hope this helps somehow.

[SpaceR]

Вот, как раз подходящая тема.

Некоторые непонятки вызывает инфа SpaceX по ТЗП Dragon-a:

Test placement of the flight PICA-X tiles on the first flight Dragon heat shield carrier structure. During reentry the lightweight tiles withstand temperatures as high as 2000 degrees Celsius (3620 degrees F). Credit: SpaceX / Roger Gilbertson.

Температура какая-то невразумительная.  :?
Эти плитки являются основным теплозащитным слоем днища (аблирующим) или находятся под ним?
В первом случае температура слишком низкая для СА такой конфигурации. Тут должны быть температуры близкие к Аполло-Союзовским, т.е. 4000-4500 градусов C.
Во втором случае - слишком высокая. Да и сомневаюсь, что подобные пенопласты в состоянии её выдержать.

перед отъездом я был на совещании по вопросам металлической ТЗП в ВИАМе, встречался с ведущими спецами, в т.ч. и приглашенным на встречу из НИИ "Графит". Последних специально спрашивал "в лоб" - существует ли теплозащита на основе "углерод-углерод", работающая при температуре выше 2000 градусов? Ответ был однозначный - нет. Второй мой вопрос был такой - существует ли многоразовая теплозащита "на основе углерода", работающая при температуре свыше 2000 градусов? Ответ был отрицательный. Под хохот присутствующих попросил сказать это на диктофон.
Что же касательно металлической теплозащиты, то совещание было посвящено как раз ее недостаточной прочности. Проблема в том, что она хорошо работает на плоских поверхностях (на уровне опытных образцов), но все проблемы начинаются на кривых и сложных поверхностях - на сегодняшний день не удается обеспечить (технологией крепления) требуемую прочность для сохранения аэродинамических обводов.
Выводы делайте сами

[Fakir]

Температура какая-то невразумительная.  :?

Вполне нормальная.

Эти плитки являются основным теплозащитным слоем днища (аблирующим) или находятся под ним?

Основным.
Аблирующим - PICA ведь.

В первом случае температура слишком низкая для СА такой конфигурации. Тут должны быть температуры близкие к Аполло-Союзовским, т.е. 4000-4500 градусов C.

Не должны. Поскольку имеется в виду не температура воздуха за скачком, а температура самого материала. А он аблирует где-то примерно при 2000. Соответственно выше прогреться просто не может.

перед отъездом я был на совещании по вопросам металлической ТЗП в ВИАМе, встречался с ведущими спецами, в т.ч. и приглашенным на встречу из НИИ "Графит".

Кстати, а где Вадим Лукашевич это писал, а то я как-то пропустил?

[Вадим Лукашевич]

Я это писал, по-моему, в теме про "Спираль".
Кстати, после возвращения из Эквадора я попробовал снова связаться с этими спецами, чтобы они ответили на ряд конкретных вопросов. И обнаружилась занятная вещь - "в общем" они говорить готовы, а вот "в частности" - нет, т.к. все эти наработки еще не защищены патентами, и они поэтому не хотят на сегодняшнем этапе вдаваться в детали. Я тогда обратился на "Молнию" к "своим", но "под другим соусом" (я предложил им сделать 3D-визуализацию фрагмента консоли крыла последнего варианта орбитального самолета МАКСа, выполненного по принципу "горячей конструкции") - ответ был примерно тот же. Так что дело по конкретике стало "долгоиграющим" - если все пойдет, как задумано, что-то мы сможем показать здесь не ранее конца года.

[Fakir]

А вы их спросите - чего они думают про иностранные варианты металлической теплозащиты?
Американскую "кольчугу" или там голландскую водоохлаждаемую, к-ю хотели было на "Днепре", что ли, пускать...

[SpaceR]

Эти плитки являются основным теплозащитным слоем днища (аблирующим) или находятся под ним?

Основным.
Аблирующим - PICA ведь.

В первом случае температура слишком низкая для СА такой конфигурации. Тут должны быть температуры близкие к Аполло-Союзовским, т.е. 4000-4500 градусов C.

Не должны. Поскольку имеется в виду не температура воздуха за скачком, а температура самого материала. А он аблирует где-то примерно при 2000. Соответственно выше прогреться просто не может.

А, вот оно что... Спасибо.
Но получается, что широко раструбленные "6000 градусов" на теплозащите гагаринского "шарика" - фикция? На материале они не реализуются?

перед отъездом я был на совещании по вопросам металлической ТЗП в ВИАМе, встречался с ведущими спецами, в т.ч. и приглашенным на встречу из НИИ "Графит".

Кстати, а где Вадим Лукашевич это писал, а то я как-то пропустил?

Кстати, я и сам еле-еле нашел когда понадобилось.
Вот: http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=10762&start=284

[Fakir]

Но получается, что широко раструбленные "6000 градусов" на теплозащите гагаринского "шарика" - фикция? На материале они не реализуются?

Сам материал, конечно, до такой температуры никогда не нагревается.

[Бродяга]

Ктож спорит, только при одинаковой массе тормозимого тела работа в равновесном режиме позволяет скинуть значительную часть тепла, добравшегося до обшивки, обратно в атмосферу.

"В равновесном режиме", — вам этот "термин прикольный нравится"?

 Какая разница, равновесный режим или нет, нас интересует только количество тепла переданного конструкции и максимальная температура на поверхности теплозащиты, — с точки зрения её термостойкости.

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

У абляционной теплозащиты совсем другой механизм, грубо говоря, она работает "как молоковарка", — пока возгоняется пропитка теплозащиты температура за ней не превысит температуру фазового перехода.

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.

Кем это "забывается" вами?

 Вам не приходило в голову подумать, почему это "тупые мужики" уже давно "так не сделали", может за снижение температуры надо чем-то платить?

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.

Это Только Ваш Личный Бред, милейший, нет никакого "мультипликационного эффекта", есть только снижение температуры на поверхности и то обстоятельство, что ЗА ЭТО СНИЖЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НАДО ПЛАТИТЬ НЕПРОПОРЦИОНАЛЬНЫМ УДЛИННЕНИЕМ УЧАСТКА ТОРМОЖЕНИЯ.

 Кроме того, вы "малость перепутали", не "можно лететь в разы дольше", а "приходится лететь в разы дольше", что приводит к бОльшему нагреву конструкции за теплозащитой.

Если эти "разы" удастся довести до 3, то перегрузка окажется в пределах допустимой для гражданских самолетов, что само по себе бонус.

Кроме этого "бонуса" ЕЩЁ ЗАЧЕМ ЭТО НУЖНО?

[Бродяга]

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 я вам приводил свой источник, у вас есть какой-то источник кроме "имхи галимой"[/size]?

 В свою очередь задам вам вопрос "из той же оперы".

 Fakir вы можете показать, что с ростом перегрузки ВООБЩЕ УВЕЛИЧИВАЕТСЯ ТЕМПЕРАТУРА НА ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛОЗАЩИТЫ?

[Бродяга]

...
Я и не спорю, что снизить температуру на поверхности обшивки не просто. Но я обнаружил что теория говорит о зависимости теплового потока подведенного от потока к поверхности обшивки как корень из плотности. Следовательно, если обладать качеством, то можно поддерживать меньшую плотность, тем самым снижая тепловой поток. При меньшем тепловом потоке излучение способно отдавать тепло обратно в пространство так, что достигается баланс при существенно меньшей температуре. К обшивке уже подходит меньше тепла, даже если стенка будет адиабатическая. Где здесь ошибка?

Ваша "ошибка"[/size] в том, что вы вообще задумались над этим вопросом не имея "соответствующего органа в голове"[/size]. :lol:

 В той книге, которая вам попалась, написано, что удельный теплопоток сквозь теплозащиту пропорционален Pв**(1/2)*V**3?

 К вашему сведению, перегрузка пропорциональна S*Pв*V**2, это "довольно широко известно".

 Следовательно, если вы, например, собрались тормозить при плотности в 4 раза меньше, то вам надо увеличить площадь аппарата в 4 раза, или вы будете в 4 раза дольше тормозить.
 ( Правда, так нифига не получится, но это уже другой вопрос. ) :lol:

 Таким образом у вас площадь вырастет в 4 раза, а теплопоток через единицу площади упадёт в 2 раза. :lol:

[Fakir]

Fakir я вам приводил свой источник, у вас есть какой-то источник кроме "имхи галимой"[/size]?

У "Востоков" да, асботекстолит. М.б., на ранних "Союзах", хотя сомневаюсь. Скорее даже в ранних вариантах проекта. И то странно, что его использовали, потому что материал не самый лучший, и к 60-му должны были знать и другие.
На "Союзах" же наверняка материал на кремнезёмистой основе. Об этом упоминания встречались, и выглядит это куда более правдоподобно - параметры лучше.

Fakir вы можете показать, что с ростом перегрузки ВООБЩЕ УВЕЛИЧИВАЕТСЯ ТЕМПЕРАТУРА НА ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛОЗАЩИТЫ?

Что за ерунда - температура погранслоя и поверхности (в тех случая, когда о ней вообще имеет смысл говорить, т.е. плитки) вообще не имеет никакой однозначной зависимости от перегрузок.

[Бродяга]

Fakir я вам приводил свой источник, у вас есть какой-то источник кроме "имхи галимой"[/size]?

У "Востоков" да, асботекстолит. М.б., на ранних "Союзах", хотя сомневаюсь. Скорее даже в ранних вариантах проекта. И то странно, что его использовали, потому что материал не самый лучший, и к 60-му должны были знать и другие.
На "Союзах" же наверняка материал на кремнезёмистой основе. Об этом упоминания встречались, и выглядит это куда более правдоподобно - параметры лучше.

Fakir, когда я приводил выдержку из исторического обзорного издания РККЭ вы что, бухой были?

Fakir вы можете показать, что с ростом перегрузки ВООБЩЕ УВЕЛИЧИВАЕТСЯ ТЕМПЕРАТУРА НА ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛОЗАЩИТЫ?

Что за ерунда - температура погранслоя и поверхности (в тех случая, когда о ней вообще имеет смысл говорить, т.е. плитки) вообще не имеет никакой однозначной зависимости от перегрузок.

Да?

 Значит тормозить с бОльшей перегрузкой ОДНОЗНАЧНО ВЫГОДНЕЕ?

[Fakir]

У абляционной теплозащиты совсем другой механизм, грубо говоря, она работает "как молоковарка", — пока возгоняется пропитка теплозащиты температура за ней не превысит температуру фазового перехода.

1. Фазового перехода как такового там вообще-то нет.
2. Механизм поглощения тепла обеспечивает лишь около половины эффективности. И т.д.

Следовательно, если вы, например, собрались тормозить при плотности в 4 раза меньше, то вам надо увеличить площадь аппарата в 4 раза, или вы будете в 4 раза дольше тормозить.
 ( Правда, так нифига не получится, но это уже другой вопрос. ) :lol:

Получится. Недавняя американская надувнушка тому подтверждение, более яркое, чем лавкинская.

[Бродяга]

У абляционной теплозащиты совсем другой механизм, грубо говоря, она работает "как молоковарка", — пока возгоняется пропитка теплозащиты температура за ней не превысит температуру фазового перехода.

1. Фазового перехода как такового там вообще-то нет.

И материал наполнителя в теплозащитном щите находится в газообразном состоянии?

2. Механизм поглощения тепла обеспечивает лишь около половины эффективности. И т.д.

Да наплевать вообще на поглощение тепла самой теплозащитой, оно обеспечивает только приемлемый расход этой теплозащиты.

Следовательно, если вы, например, собрались тормозить при плотности в 4 раза меньше, то вам надо увеличить площадь аппарата в 4 раза, или вы будете в 4 раза дольше тормозить.
 ( Правда, так нифига не получится, но это уже другой вопрос. ) :lol:

Получится. Недавняя американская надувнушка тому подтверждение, более яркое, чем лавкинская.

Вы что, серьёзно думаете, что система вроде НТУ так сделана чтобы тормозить при меньшей плотности?

 Она так сделана потому, что она ещё и работает как парашют. :lol:

[Fakir]

Fakir, когда я приводил выдержку из исторического обзорного издания РККЭ вы что, бухой были?

За базаром следите, или же будете посланы нахер.

Если можете - приводите цитаты.
Хотя здесь проблема в том, что в разных местах говорится как о асботекстолитовой (чаще), так и о кремнезёмистой основе (реже).
При том, что в литературе чётко указывается на заметно большую "стойкость" кремнезёмистой - то при наличии противоречий предпочтение стоит отдавать ей, как более правдоподобной.

Значит тормозить с бОльшей перегрузкой ОДНОЗНАЧНО ВЫГОДНЕЕ?

[/quote]

Последний раз, медленно: НЕТ однозначной зависимости от перегрузки.
При одной и той же максимальной перегрузке можно получить РАЗНЫЕ тепловые режимы.

[Бродяга]

Между прочим, то, что предложил Parma, — за счёт качества тормозить повыше при низкой плотности, уже реализовано на Шаттле.

 Результат известен.

[Бродяга]

Fakir, когда я приводил выдержку из исторического обзорного издания РККЭ вы что, бухой были?

За базаром следите, или же будете посланы нахер.

Если можете - приводите цитаты.
Хотя здесь проблема в том, что в разных местах говорится как о асботекстолитовой (чаще), так и о кремнезёмистой основе (реже).
При том, что в литературе чётко указывается на заметно большую "стойкость" кремнезёмистой - то при наличии противоречий предпочтение стоит отдавать ей, как более правдоподобной.

Источник "про СА "Союза" будьте любезны?

 Я, со своей стороны могу выложить фотографии страниц из книги, только мне лень.

Значит тормозить с бОльшей перегрузкой ОДНОЗНАЧНО ВЫГОДНЕЕ?

Последний раз, медленно: НЕТ однозначной зависимости от перегрузки.
При одной и той же максимальной перегрузке можно получить РАЗНЫЕ тепловые режимы.

Каким это образом вы для одного и того же аппарата получите разные тепловые режимы при одной и той же максимальной перегрузке?

 Вот разную перегрузку при одном и том же качестве получить не составляет особой сложности.

[Fakir]

И материал наполнителя в теплозащитном щите находится в газообразном состоянии?

Фазовый переход - чисто физическое явление.
Одно лишь измение агрегатного состояния из твёрдого в газообразное (или частично газообразное) - еще не фазовый переход.
Когда дрова горят - это не фазовый переход.

Да наплевать вообще на поглощение тепла самой теплозащитой, оно обеспечивает только приемлемый расход этой теплозащиты.

Не наплевать, оно играет свою существенную роль.

Вы что, серьёзно думаете, что система вроде НТУ так сделана чтобы тормозить при меньшей плотности?

 Она так сделана потому, что она ещё и работает как парашют. :lol:

Я не обсуждаю сейчас, почему она сделана так, как сделана.
Медицинский факт, что теплопотоки на ней получились весьма малыми, чуть не на порядок меньше типичных, что в результате позволило им даже практически без абляционки обойтись.