Разработки ПКК от ЦиХ:

[Бродяга]

А кто вам сказал, что передача энергии теплозащите аппарата будет возрастать пропорционально возрастанию энергии аппарата?
 Вы вообще понимаете как работает абляционная теплозащита?

По последнему вопросу: я не знаю, как конкретно устроена абляционная теплозащита того, что должно входить в атмосферу с космической скоростью. Но как разрушаются конструкционные материалы под воздействием больших тепловых потоков - знаю достаточно хорошо.

Я говорил не про конкретное строение теплозащитного слоя или конструкцию элементов теплозащиты, а про общий принцип её работы.
 Он простой, поверхностный слой абляционной теплозащиты разрушается от нагревания и уносится потоком.
 Благодаря этому обстоятельству внутренние слои теплозащиты не нагреваются от поверхностного слоя, что обеспечивает низкую теплопроводность теплозащиты в целом.

Про пропорциональность передачи энергии теплозащите - а куда ж она, рОдная, денется? Есть энергия у СА, часть уходит в излучение. Всё остальное должна принять теплозащита.
Ваши примеры с холодильниками тоже в это описание ложатся: какая нам разница, сгорит слой на щите или нужно будет иметь запас криоагента. В случае с холодильником, кстати, скорее всего потребная масса больше будет, просто обычно числа так устроены.

Вы не правы.
 Любая теплозащита спускаемого аппарата работает совершенно одинаково, в общем смысле, она работает как "термос".
 Если бы существовало вещество с очень низкой теплопроводностью, достаточно низкой для того, чтобы за время торможения аппарата внутренние слои не нагрелись, то его было бы достаточно.
 Теплозащита шаттла нечто вроде этого, на самом деле радиационное охлаждение плиток явление в определённом смысле необязательное, просто реальные плитки без этого охлаждения разрушатся или не будут обеспечивать нужную низкую теплопроводность.

 Позволю себе предположить, что передача энергии спускаемому аппарату пропорциональна не его энергии, а времени торможения спускаемого аппарата.
 Это время торможения прямо пропорционально начальной скорости торможения при равной средней перегрузке.

 Пример с холодильником приведён просто как иллюстрация того факта, что тепловой поток через поверхность теплозащиты это совершенно не то же самое, что энергия, выделяющаяся при торможении спускаемого аппарата.
 Естественно, "собственно охлаждение" будет требовать большей массы, чем слой с низкой теплопроводностью, я думаю, большей в разы. Имеет смысл только распыление хладагента возле поверхности спускаемого аппарата, в этом случае его поток и будет являться этим самым слоем с низкой теплопроводностью.
 Но этот метод требует сложной конструкции теплозащиты, при том, что в гипотетическом ИДЕАЛЬНОМ случае мы будем экономить "те 10%" массы.

 Два замечания.

 Первое, относительно оценок массы теплозащиты при увеличении скорости входа.
 10% или около того, это масса ОБЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ теплозащиты для современных спускаемых аппаратов.
 Кто-нибудь может сказать, например, для СА "Союза" сколько покрытия уносит потоком?
 Отработавший теплозащитный щит СА "Союза" весьма массивен и сбрасывается при вводе парашютов, и он не "выгорает до дыр" в штатном случае.

 Второе, это скорее вопрос к разного рода "всезнайкам".
 Кто-нибудь может объяснить, почему температура поверхности спускаемого аппарата значительно меньше температуры плазмы?

[Дмитрий Виницкий]

Кто-нибудь может объяснить, почему температура поверхности спускаемого аппарата значительно меньше температуры плазмы?

Тьыу... Скачок уплотнения по мере удаления от поверхности сверхзвукового тела формирует волну Маха, где, собственно, и происходит рост температуры. Мы академиев не кончали...

[поверхностный]

Насчет "термоса". Торможение Бурана шло на большой высоте. По слухам, пористые плитки в вакууме имеют очень низкую теплопроводность. Часть теплопрочностных испытаний проводилась в вакуумной камере, часть - на воздухе, с соответствующим пересчетом.
http://www.sibnia.ru/IsBase/nio10_3.html

[Fakir]

Насчет "термоса". Торможение Бурана шло на большой высоте. По слухам, пористые плитки в вакууме имеют очень низкую теплопроводность.

Это не по слухам, это чистая правда - как и с шаттловскими плитками.
Пеар-эксперимент: человеку дают подержать только что вынутую из муфельной печи раскалённую докрасна плитку - и держать можно буквально голыми руками. Ну тут, конечно, теплоёмкость тоже сказывается, но и о теплопроводности можно судить.

Другой вопрос, что теплопроводность всё равно ненулевая.

[Fakir]

Кто-нибудь может объяснить, почему температура поверхности спускаемого аппарата значительно меньше температуры плазмы?

Тьыу... Скачок уплотнения по мере удаления от поверхности сверхзвукового тела формирует волну Маха, где, собственно, и происходит рост температуры. Мы академиев не кончали...

Вы не на тот вопрос отвечаете
Температера за скачком и есть температура плазмы - хотя это, строго говоря, в общем-то и не совсем плазма.

[Fakir]

Я говорил не про конкретное строение теплозащитного слоя или конструкцию элементов теплозащиты, а про общий принцип её работы.
 Он простой, поверхностный слой абляционной теплозащиты разрушается от нагревания и уносится потоком.
 Благодаря этому обстоятельству внутренние слои теплозащиты не нагреваются от поверхностного слоя, что обеспечивает низкую теплопроводность теплозащиты в целом.

Вы-таки будете смеяться, но при ближайшем рассмотрении этот простой принцип оказывается куда сложнее :lol:  :lol:  :lol:

Я когда начал копаться - сильно был удивлён. Ну, казалось бы, так всё просто должно быть...

Любая теплозащита спускаемого аппарата работает совершенно одинаково, в общем смысле, она работает как "термос".

Да ни в коем случае.

Если бы существовало вещество с очень низкой теплопроводностью, достаточно низкой для того, чтобы за время торможения аппарата внутренние слои не нагрелись, то его было бы достаточно.

Любите вы половину ответа не принимать во внимание
Недостаточно было бы малой теплопроводности.
Как минимум, нужно еще чтобы сам материал не разрушился, выдержал те температуры.

Позволю себе предположить, что передача энергии спускаемому аппарату пропорциональна не его энергии, а времени торможения спускаемого аппарата.

Одно другому не мешает
И третьему - тоже :lol:

Это время торможения прямо пропорционально начальной скорости торможения при равной средней перегрузке.

А вот это набор слов.

10% или около того, это масса ОБЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ теплозащиты для современных спускаемых аппаратов.

Угу, может даже и 7%. Но это для "орбитальных".

Кто-нибудь может сказать, например, для СА "Союза" сколько покрытия уносит потоком?

Процента 3, поди, что-то около того... А вы знаете точную цифру?

Отработавший теплозащитный щит СА "Союза" весьма массивен и сбрасывается при вводе парашютов, и он не "выгорает до дыр" в штатном случае.

Ессно, не выгорает - иначе бы кирдык. Затем запас такой и сделан.
Но массу на него один леший - вынь да положь.

[Виктор Левашов]

Ессно, не выгорает - иначе бы кирдык. Затем запас такой и сделан.

Потому и не выгорает, поскольку масса большая. Если бы масса была меньше, выгорало бы значительно быстрее. Почему скавородки делают такими массивными? Попробуйте поджарить яищницу в кастрюле - подгорит тут же

[Дмитрий Виницкий]

Яичница и на спмой толстой сковороде сгорит - если масла не налить А в кастрюле вполне можно жарить.

[Виктор Левашов]

Я пробовал: по бокам - уголь, в центре - сырое. Либо ставить на огонь в полмиллиметра и жарить полчаса.  :?
Я вообще к тому, что если уменьшить массу ТЗ в два раза, выгорать будет не 3 * 2 = 6% массы, но значительно больше.

[Дмитрий Виницкий]

Прямой связи между массой и эффективностью ТЗП. Всё зависит от конкретных свойств конкретных материалов. И от величины тормозного импульса тоже  

[Виктор Левашов]

Цитата:
Отработавший теплозащитный щит СА "Союза" весьма массивен и сбрасывается при вводе парашютов, и он не "выгорает до дыр" в штатном случае.

Ессно, не выгорает - иначе бы кирдык. Затем запас такой и сделан.
Но массу на него один леший - вынь да положь.

Хотя все ждали этого, тем не менее вздрогнули, услышав приглушенный взрыв пиропатронов, за которым последовал сильный толчок. Спустя несколько секунд в иллюминаторах показался добела раскаленный, медленно крутящийся диск. Он неторопливо удалялся.
    - Смотрите! - закричал Макс. - Летающая тарелка! У кого есть фотоаппарат?
    Все с облегчением рассмеялись. Таня сказала:
    - Прощай, наш верный защитник! Вот кто действительно сгорел на работе!
    - Но не до конца, - вмешался Саша. - В нем осталось добрых две тонны. Сколько полезной нагрузки пропало зря!
    - Если так выглядит исконно русская основательность, - возразил Флойд, - то я - за. Лучше уж лишняя тонна, чем недостающий миллиграмм.

Артур Кларк "Космическая Одиссея: 2010"

[Виктор Левашов]

И от величины тормозного импульса тоже

Ага, где бы его ещё взять побольше  :?

[Бродяга]

Я говорил не про конкретное строение теплозащитного слоя или конструкцию элементов теплозащиты, а про общий принцип её работы.
 Он простой, поверхностный слой абляционной теплозащиты разрушается от нагревания и уносится потоком.
 Благодаря этому обстоятельству внутренние слои теплозащиты не нагреваются от поверхностного слоя, что обеспечивает низкую теплопроводность теплозащиты в целом.

Вы-таки будете смеяться, но при ближайшем рассмотрении этот простой принцип оказывается куда сложнее :lol:  :lol:  :lol:

Я когда начал копаться - сильно был удивлён. Ну, казалось бы, так всё просто должно быть...

Ну так изложите, очень интересно.

Любая теплозащита спускаемого аппарата работает совершенно одинаково, в общем смысле, она работает как "термос".

Да ни в коем случае.

Да точно так, она не даёт конструкции прогреться за время торможения аппарата.

Если бы существовало вещество с очень низкой теплопроводностью, достаточно низкой для того, чтобы за время торможения аппарата внутренние слои не нагрелись, то его было бы достаточно.

Любите вы половину ответа не принимать во внимание
Недостаточно было бы малой теплопроводности.
Как минимум, нужно еще чтобы сам материал не разрушился, выдержал те температуры.

Не слишком высока температура поверхностного слоя, чтобы её "что-то не выдержало".

Позволю себе предположить, что передача энергии спускаемому аппарату пропорциональна не его энергии, а времени торможения спускаемого аппарата.

Одно другому не мешает
И третьему - тоже :lol:

Это "да" или "нет"?

Это время торможения прямо пропорционально начальной скорости торможения при равной средней перегрузке.

А вот это набор слов.

А вот это у вас не работают мозги.

10% или около того, это масса ОБЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ теплозащиты для современных спускаемых аппаратов.

Угу, может даже и 7%. Но это для "орбитальных".

Кто-нибудь может сказать, например, для СА "Союза" сколько покрытия уносит потоком?

Процента 3, поди, что-то около того... А вы знаете точную цифру?

Нет, её никто не знает.

Отработавший теплозащитный щит СА "Союза" весьма массивен и сбрасывается при вводе парашютов, и он не "выгорает до дыр" в штатном случае.

Ессно, не выгорает - иначе бы кирдык. Затем запас такой и сделан.
Но массу на него один леший - вынь да положь.

Ну, это как сказать, "вынь да положь", у капсулы Гагарина была теплозащита гораздо массивнее...

[RadioactiveRainbow]

Да точно так, она не даёт конструкции прогреться за время торможения аппарата.

Да нет. Термос не дает прогреться за счет малой теплопроводности, а абляционная тзп, если я хоть чего-то правильно понял, грубо говоря термически разрушается и уносит тепло с собой.

Не слишком высока температура поверхностного слоя, чтобы её "что-то не выдержало".

Здрасть!!!  :shock:
Если у вас теплопроводность низкая - то тепло никуда отводиться не будет, и именно поверхностный слой преспокойно прогреется у вас до температуры торможения! Ну, если не разрушится до этого, конечно...

Это "да" или "нет"?  

Это "не совсем" ближе к "нет".
Теплопередача пропорциональна И рассеиваемой энергии, И времени торможения, И туевой хуче прочих зависящих друг от друга факторов )

[SpaceR]

Да точно так, она не даёт конструкции прогреться за время торможения аппарата.

Да нет. Термос не дает прогреться за счет малой теплопроводности, а абляционная тзп, если я хоть чего-то правильно понял, грубо говоря термически разрушается и уносит тепло с собой.

А говоря точнее, сперва она таки нагревается до температуры разрушения, потом начинает разрушаться, испаряясь с поверхности, но в это время разрушающийся слой постепенно передает свое тепло и внутрь ТЗП.
Очень может быть, что немалую роль в тепловом балансе играет и ионизированный газ, в который превращается ТЗП, своего рода "шуба", но насколько эта роль существенна, не знаю.

Не слишком высока температура поверхностного слоя, чтобы её "что-то не выдержало".

Здрасть!!!  :shock:
Если у вас теплопроводность низкая - то тепло никуда отводиться не будет, и именно поверхностный слой преспокойно прогреется у вас до температуры торможения! Ну, если не разрушится до этого, конечно...

Могу только добавить - еще с 60-х годов была озвучена цифра, что у "Востоков" при баллистическом спуске температура в переднем фронте достигает 6000 градусов!

[Бродяга]

Да точно так, она не даёт конструкции прогреться за время торможения аппарата.

Да нет. Термос не дает прогреться за счет малой теплопроводности, а абляционная тзп, если я хоть чего-то правильно понял, грубо говоря термически разрушается и уносит тепло с собой.

Этот процесс является способом реализации низкой теплопроводности для абляционной теплозащиты, для радиационной теплозащиты ту же самою роль выполняет отвод тепла в виде излучения.
 У обычного термоса, кстати, один из важных элементов зеркальная вакуумная колба, которая отражает ИК-излучение окружающей среды, что по принципу отвода тепла аналогично радиационной защите.
 Только радиационная теплозащита не отражает излучение, а сама излучает тепло.

Не слишком высока температура поверхностного слоя, чтобы её "что-то не выдержало".

Здрасть!!!  :shock:
Если у вас теплопроводность низкая - то тепло никуда отводиться не будет, и именно поверхностный слой преспокойно прогреется у вас до температуры торможения! Ну, если не разрушится до этого, конечно...

Во-первых, я не имел в виду реально существующие вещества из которых можно было бы создать теплозащиту.
 Во-вторых, насколько прогреется поверхность без отвода тепла, вопрос сложный. Там есть пограничный слой воздуха, с температурой значительно ниже температуры на фронте ударной волны.

Это "да" или "нет"?  

Это "не совсем" ближе к "нет".
Теплопередача пропорциональна И рассеиваемой энергии, И времени торможения, И туевой хуче прочих зависящих друг от друга факторов )

Общая рассеиваемая энергия пропорциональна механической энергии орбитального объекта, так что она одинакова при одинаковых траекториях входа для единицы массы тормозящего аппарата.
 О времени я сказал выше.

 Относительно других параметров... Можно точно сказать, что нет однозначной зависимости от величины тепловой мощности аэродинамической силы, "теплового потока", как почему-то принято называть эту мощность.
 Например, в своё время у первых боеголовок сделали вместо острого тупой нос, боеголовка стала тормозиться сильнее - перегрузки стали выше, но ударная волна отошла от поверхности боеголовки и потребовалась менее массивная теплозащита.
 В данном случае налицо обратная пропорциональность.

[Бродяга]

Да точно так, она не даёт конструкции прогреться за время торможения аппарата.

Да нет. Термос не дает прогреться за счет малой теплопроводности, а абляционная тзп, если я хоть чего-то правильно понял, грубо говоря термически разрушается и уносит тепло с собой.

А говоря точнее, сперва она таки нагревается до температуры разрушения, потом начинает разрушаться, испаряясь с поверхности, но в это время разрушающийся слой постепенно передает свое тепло и внутрь ТЗП.
Очень может быть, что немалую роль в тепловом балансе играет и ионизированный газ, в который превращается ТЗП, своего рода "шуба", но насколько эта роль существенна, не знаю.

Наиболее существенным является тот факт, что горячие газообразные продукты уносит набегающим потоком.
 Кстати, для абляционной теплозащиты очень просто проследить зависимость массы от времени.
 "Газит" она в зависимости от температуры поверхностного слоя, и должна успешно выделять газообразные продукты всё время торможения при высоких температурах.
 Соответственно нужна масса теплозащиты больше или меньше.

Могу только добавить - еще с 60-х годов была озвучена цифра, что у "Востоков" при баллистическом спуске температура в переднем фронте достигает 6000 градусов!

Я бы сказал, что при входе в атмосферу она выше, чем 6000 градусов, плазма светится бело-голубым светом.
 Температура на фронте плазмы не зависит от того, как тормозит аппарат, а только от его скорости при входе в атмосферу, так что баллистический спуск или нет, безразлично.

[SpaceR]

Плазма светится - значит передает тепловой поток на поверхность КА излучением. Но и конвекцией тоже, точнее говоря атомы и ионы атмосферы относительно СА "врезаются" в ТЗП, передавая ей всю кинетическую энергию, отражаются назад и уже после этого образуют тот самый "пограничный слой", тормозящий часть следующих за ним атомов набегающего потока.
Где же здесь охлаждение? Температура конечно выйдет на какую-то равновесную величину, но все равно будет достаточно высокой.

6000 градусов - это же не температура плазмы, а температура именно поверхности ТЗП - так было озвучено.

Позже, в каком-то источнике (возможно, и на этом форуме) говорилось, что для "Союза" соответствующая величина уже около 4 тыс. градусов.

[Бродяга]

Это температура на переднем фронте ударной волны, а не на поверхности теплозащиты.
 Если бы такая температура была на поверхности, то теплозащита сгорела бы очень быстро.

 Посмотрите на www.buran.ru данные для шаттла, температура плиток ~1800 градусов.

[Fakir]

А говоря точнее, сперва она таки нагревается до температуры разрушения, потом начинает разрушаться, испаряясь с поверхности, но в это время разрушающийся слой постепенно передает свое тепло и внутрь ТЗП.

Примерно так, но не совсем.
В частности, она, строго говоря, и не испаряется, и не с поверхности

Очень может быть, что немалую роль в тепловом балансе играет и ионизированный газ, в который превращается ТЗП,

Как раз продукты разложения ТЗП совсем слабоионизованы, это не плазма.

своего рода "шуба", но насколько эта роль существенна, не знаю.

Весьма существенна.

Могу только добавить - еще с 60-х годов была озвучена цифра, что у "Востоков" при баллистическом спуске температура в переднем фронте достигает 6000 градусов!

Во-первых, максимальная температура газа за скачком одинакова для любого орбитального корабля
Во-вторых, она еще выше